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[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / SplitKit.h
index ddef7461dc3d60efd8e32e83a121ea4aa2cc4757..a6ba37610a0b9d4dfcd5e991cc030cf210981f57 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-//===---------- SplitKit.cpp - Toolkit for splitting live ranges ----------===//
+//===-------- SplitKit.cpp - Toolkit for splitting live ranges --*- C++ -*-===//
 //
 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
+#include "llvm/ADT/IntEqClasses.h"
+#include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
 #include "llvm/CodeGen/SlotIndexes.h"
 
+#include <string>
+
 namespace llvm {
 
 class LiveInterval;
 class LiveIntervals;
+class LiveRangeEdit;
 class MachineInstr;
 class MachineLoop;
 class MachineLoopInfo;
 class MachineRegisterInfo;
 class TargetInstrInfo;
+class TargetRegisterInfo;
 class VirtRegMap;
 class VNInfo;
+class raw_ostream;
+
+/// At some point we should just include MachineDominators.h:
+class MachineDominatorTree;
+template <class NodeT> class DomTreeNodeBase;
+typedef DomTreeNodeBase<MachineBasicBlock> MachineDomTreeNode;
+
+
+/// EdgeBundles - Group CFG edges into equivalence classes where registers must
+/// be allocated identically. This annotates the CFG to form a bipartite graph
+/// where each block is connected to an ingoing and an outgoing bundle.
+/// Edge bundles are simply numbered, there is no object representation.
+class EdgeBundles {
+  const MachineFunction *MF;
+
+  /// EC - Each edge bundle is an equivalence class. The keys are:
+  ///   2*BB->getNumber()   -> Ingoing bundle.
+  ///   2*BB->getNumber()+1 -> Outgoing bundle.
+  IntEqClasses EC;
+
+public:
+  /// compute - Compute the edge bundles for MF. Bundles depend only on the CFG.
+  void compute(const MachineFunction *MF);
+
+  /// getBundle - Return the ingoing (Out = false) or outgoing (Out = true)
+  /// bundle number for basic block #N
+  unsigned getBundle(unsigned N, bool Out) const { return EC[2 * N + Out]; }
+
+  /// getMachineFunction - Return the last machine function computed.
+  const MachineFunction *getMachineFunction() const { return MF; }
+
+  /// view - Visualize the annotated bipartite CFG with Graphviz.
+  void view() const;
+};
+
+/// Specialize WriteGraph, the standard implementation won't work.
+raw_ostream &WriteGraph(raw_ostream &O, const EdgeBundles &G,
+                        bool ShortNames = false,
+                        const std::string &Title = "");
+
 
 /// SplitAnalysis - Analyze a LiveInterval, looking for live range splitting
 /// opportunities.
@@ -68,11 +113,6 @@ public:
   /// split.
   void analyze(const LiveInterval *li);
 
-  /// removeUse - Update statistics by noting that mi no longer uses curli.
-  void removeUse(const MachineInstr *mi);
-
-  const LiveInterval *getCurLI() { return curli_; }
-
   /// clear - clear all data structures so SplitAnalysis is ready to analyze a
   /// new interval.
   void clear();
@@ -80,6 +120,9 @@ public:
   typedef SmallPtrSet<const MachineBasicBlock*, 16> BlockPtrSet;
   typedef SmallPtrSet<const MachineLoop*, 16> LoopPtrSet;
 
+  // Print a set of blocks with use counts.
+  void print(const BlockPtrSet&, raw_ostream&) const;
+
   // Sets of basic blocks surrounding a machine loop.
   struct LoopBlocks {
     BlockPtrSet Loop;  // Blocks in the loop.
@@ -93,6 +136,9 @@ public:
     }
   };
 
+  // Print loop blocks with use counts.
+  void print(const LoopBlocks&, raw_ostream&) const;
+
   // Calculate the block sets surrounding the loop.
   void getLoopBlocks(const MachineLoop *Loop, LoopBlocks &Blocks);
 
@@ -119,10 +165,28 @@ public:
   bool canSplitCriticalExits(const LoopBlocks &Blocks,
                              BlockPtrSet &CriticalExits);
 
+  /// getCriticalPreds - Get the set of loop predecessors with critical edges to
+  /// blocks outside the loop that have curli live in. We don't have to break
+  /// these edges, but they do require special treatment.
+  void getCriticalPreds(const LoopBlocks &Blocks, BlockPtrSet &CriticalPreds);
+
+  /// getSplitLoops - Get the set of loops that have curli uses and would be
+  /// profitable to split.
+  void getSplitLoops(LoopPtrSet&);
+
   /// getBestSplitLoop - Return the loop where curli may best be split to a
   /// separate register, or NULL.
   const MachineLoop *getBestSplitLoop();
 
+  /// isBypassLoop - Return true if curli is live through Loop and has no uses
+  /// inside the loop. Bypass loops are candidates for splitting because it can
+  /// prevent interference inside the loop.
+  bool isBypassLoop(const MachineLoop *Loop);
+
+  /// getBypassLoops - Get all the maximal bypass loops. These are the bypass
+  /// loops whose parent is not a bypass loop.
+  void getBypassLoops(LoopPtrSet&);
+
   /// getMultiUseBlocks - Add basic blocks to Blocks that may benefit from
   /// having curli split to a new live interval. Return true if Blocks can be
   /// passed to SplitEditor::splitSingleBlocks.
@@ -146,12 +210,13 @@ public:
 /// Values in parentli_ may map to any number of openli_ values, including 0.
 class LiveIntervalMap {
   LiveIntervals &lis_;
+  MachineDominatorTree &mdt_;
 
   // The parent interval is never changed.
   const LiveInterval &parentli_;
 
   // The child interval's values are fully contained inside parentli_ values.
-  LiveInterval &li_;
+  LiveInterval *li_;
 
   typedef DenseMap<const VNInfo*, VNInfo*> ValueMap;
 
@@ -161,20 +226,35 @@ class LiveIntervalMap {
   // values not present (unknown/unmapped).
   ValueMap valueMap_;
 
-  // extendTo - Find the last li_ value defined in MBB at or before Idx. The
-  // parentli_ is assumed to be live at Idx. Extend the live range to Idx.
-  // Return the found VNInfo, or NULL.
-  VNInfo *extendTo(MachineBasicBlock *MBB, SlotIndex Idx);
-
-  // addSimpleRange - Add a simple range from parentli_ to li_.
-  // ParentVNI must be live in the [Start;End) interval.
-  void addSimpleRange(SlotIndex Start, SlotIndex End, const VNInfo *ParentVNI);
+  typedef std::pair<VNInfo*, MachineDomTreeNode*> LiveOutPair;
+  typedef DenseMap<MachineBasicBlock*,LiveOutPair> LiveOutMap;
+
+  // liveOutCache_ - Map each basic block where li_ is live out to the live-out
+  // value and its defining block. One of these conditions shall be true:
+  //
+  //  1. !liveOutCache_.count(MBB)
+  //  2. liveOutCache_[MBB].second.getNode() == MBB
+  //  3. forall P in preds(MBB): liveOutCache_[P] == liveOutCache_[MBB]
+  //
+  // This is only a cache, the values can be computed as:
+  //
+  //  VNI = li_->getVNInfoAt(lis_.getMBBEndIdx(MBB))
+  //  Node = mbt_[lis_.getMBBFromIndex(VNI->def)]
+  //
+  // The cache is also used as a visiteed set by mapValue().
+  LiveOutMap liveOutCache_;
 
 public:
   LiveIntervalMap(LiveIntervals &lis,
-                  const LiveInterval &parentli,
-                  LiveInterval &li)
-    : lis_(lis), parentli_(parentli), li_(li) {}
+                  MachineDominatorTree &mdt,
+                  const LiveInterval &parentli)
+    : lis_(lis), mdt_(mdt), parentli_(parentli), li_(0) {}
+
+  /// reset - clear all data structures and start a new live interval.
+  void reset(LiveInterval *);
+
+  /// getLI - return the current live interval.
+  LiveInterval *getLI() const { return li_; }
 
   /// defValue - define a value in li_ from the parentli_ value VNI and Idx.
   /// Idx does not have to be ParentVNI->def, but it must be contained within
@@ -189,7 +269,28 @@ public:
   /// If ParentVNI has been defined by defValue one or more times, a value that
   /// dominates Idx will be returned. This may require creating extra phi-def
   /// values and adding live ranges to li_.
-  VNInfo *mapValue(const VNInfo *ParentVNI, SlotIndex Idx);
+  /// If simple is not NULL, *simple will indicate if ParentVNI is a simply
+  /// mapped value.
+  VNInfo *mapValue(const VNInfo *ParentVNI, SlotIndex Idx, bool *simple = 0);
+
+  // extendTo - Find the last li_ value defined in MBB at or before Idx. The
+  // parentli is assumed to be live at Idx. Extend the live range to include
+  // Idx. Return the found VNInfo, or NULL.
+  VNInfo *extendTo(const MachineBasicBlock *MBB, SlotIndex Idx);
+
+  /// isMapped - Return true is ParentVNI is a known mapped value. It may be a
+  /// simple 1-1 mapping or a complex mapping to later defs.
+  bool isMapped(const VNInfo *ParentVNI) const {
+    return valueMap_.count(ParentVNI);
+  }
+
+  /// isComplexMapped - Return true if ParentVNI has received new definitions
+  /// with defValue.
+  bool isComplexMapped(const VNInfo *ParentVNI) const;
+
+  // addSimpleRange - Add a simple range from parentli_ to li_.
+  // ParentVNI must be live in the [Start;End) interval.
+  void addSimpleRange(SlotIndex Start, SlotIndex End, const VNInfo *ParentVNI);
 
   /// addRange - Add live ranges to li_ where [Start;End) intersects parentli_.
   /// All needed values whose def is not inside [Start;End) must be defined
@@ -207,7 +308,7 @@ public:
 /// - Mark the ranges where the new interval is used with useIntv* 
 /// - Mark the places where the interval is exited with exitIntv*.
 /// - Finish the current interval with closeIntv and repeat from 2.
-/// - Rewrite instructions with rewrite().
+/// - Rewrite instructions with finish().
 ///
 class SplitEditor {
   SplitAnalysis &sa_;
@@ -215,54 +316,54 @@ class SplitEditor {
   VirtRegMap &vrm_;
   MachineRegisterInfo &mri_;
   const TargetInstrInfo &tii_;
+  const TargetRegisterInfo &tri_;
 
-  /// curli_ - The immutable interval we are currently splitting.
-  const LiveInterval *const curli_;
+  /// edit_ - The current parent register and new intervals created.
+  LiveRangeEdit &edit_;
 
   /// dupli_ - Created as a copy of curli_, ranges are carved out as new
   /// intervals get added through openIntv / closeIntv. This is used to avoid
   /// editing curli_.
-  LiveInterval *dupli_;
+  LiveIntervalMap dupli_;
 
   /// Currently open LiveInterval.
-  LiveInterval *openli_;
+  LiveIntervalMap openli_;
 
-  /// createInterval - Create a new virtual register and LiveInterval with same
-  /// register class and spill slot as curli.
-  LiveInterval *createInterval();
+  /// defFromParent - Define Reg from ParentVNI at UseIdx using either
+  /// rematerialization or a COPY from parent. Return the new value.
+  VNInfo *defFromParent(LiveIntervalMap &Reg,
+                        VNInfo *ParentVNI,
+                        SlotIndex UseIdx,
+                        MachineBasicBlock &MBB,
+                        MachineBasicBlock::iterator I);
 
-  /// getDupLI - Ensure dupli is created and return it.
-  LiveInterval *getDupLI();
+  /// intervalsLiveAt - Return true if any member of intervals_ is live at Idx.
+  bool intervalsLiveAt(SlotIndex Idx) const;
 
-  /// valueMap_ - Map values in cupli to values in openli. These are direct 1-1
-  /// mappings, and do not include values created by inserted copies.
-  DenseMap<const VNInfo*, VNInfo*> valueMap_;
+  /// Values in curli whose live range has been truncated when entering an open
+  /// li.
+  SmallPtrSet<const VNInfo*, 8> truncatedValues;
 
-  /// mapValue - Return the openIntv value that corresponds to the given curli
-  /// value.
-  VNInfo *mapValue(const VNInfo *curliVNI);
+  /// addTruncSimpleRange - Add the given simple range to dupli_ after
+  /// truncating any overlap with intervals_.
+  void addTruncSimpleRange(SlotIndex Start, SlotIndex End, VNInfo *VNI);
 
-  /// A dupli value is live through openIntv.
-  bool liveThrough_;
+  /// criticalPreds_ - Set of basic blocks where both dupli and openli should be
+  /// live out because of a critical edge.
+  SplitAnalysis::BlockPtrSet criticalPreds_;
 
-  /// All the new intervals created for this split are added to intervals_.
-  SmallVectorImpl<LiveInterval*> &intervals_;
+  /// computeRemainder - Compute the dupli liveness as the complement of all the
+  /// new intervals.
+  void computeRemainder();
 
-  /// The index into intervals_ of the first interval we added. There may be
-  /// others from before we got it.
-  unsigned firstInterval;
-
-  /// Insert a COPY instruction curli -> li. Allocate a new value from li
-  /// defined by the COPY
-  VNInfo *insertCopy(LiveInterval &LI,
-                     MachineBasicBlock &MBB,
-                     MachineBasicBlock::iterator I);
+  /// rewrite - Rewrite all uses of reg to use the new registers.
+  void rewrite(unsigned reg);
 
 public:
   /// Create a new SplitEditor for editing the LiveInterval analyzed by SA.
   /// Newly created intervals will be appended to newIntervals.
   SplitEditor(SplitAnalysis &SA, LiveIntervals&, VirtRegMap&,
-              SmallVectorImpl<LiveInterval*> &newIntervals);
+              MachineDominatorTree&, LiveRangeEdit&);
 
   /// getAnalysis - Get the corresponding analysis.
   SplitAnalysis &getAnalysis() { return sa_; }
@@ -275,9 +376,7 @@ public:
   void enterIntvBefore(SlotIndex Idx);
 
   /// enterIntvAtEnd - Enter openli at the end of MBB.
-  /// PhiMBB is a successor inside openli where a PHI value is created.
-  /// Currently, all entries must share the same PhiMBB.
-  void enterIntvAtEnd(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock &PhiMBB);
+  void enterIntvAtEnd(MachineBasicBlock &MBB);
 
   /// useIntv - indicate that all instructions in MBB should use openli.
   void useIntv(const MachineBasicBlock &MBB);
@@ -296,26 +395,22 @@ public:
   /// LiveInterval, and ranges can be trimmed.
   void closeIntv();
 
-  /// rewrite - after all the new live ranges have been created, rewrite
-  /// instructions using curli to use the new intervals.
-  void rewrite();
+  /// finish - after all the new live ranges have been created, compute the
+  /// remaining live range, and rewrite instructions to use the new registers.
+  void finish();
 
   // ===--- High level methods ---===
 
   /// splitAroundLoop - Split curli into a separate live interval inside
-  /// the loop. Return true if curli has been completely replaced, false if
-  /// curli is still intact, and needs to be spilled or split further.
-  bool splitAroundLoop(const MachineLoop*);
+  /// the loop.
+  void splitAroundLoop(const MachineLoop*);
 
   /// splitSingleBlocks - Split curli into a separate live interval inside each
-  /// basic block in Blocks. Return true if curli has been completely replaced,
-  /// false if curli is still intact, and needs to be spilled or split further.
-  bool splitSingleBlocks(const SplitAnalysis::BlockPtrSet &Blocks);
-
-  /// splitInsideBlock - Split curli into multiple intervals inside MBB. Return
-  /// true if curli has been completely replaced, false if curli is still
-  /// intact, and needs to be spilled or split further.
-  bool splitInsideBlock(const MachineBasicBlock *);
+  /// basic block in Blocks.
+  void splitSingleBlocks(const SplitAnalysis::BlockPtrSet &Blocks);
+
+  /// splitInsideBlock - Split curli into multiple intervals inside MBB.
+  void splitInsideBlock(const MachineBasicBlock *);
 };
 
 }