Reduce duplicated hash map lookups.
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / StrongPHIElimination.cpp
index a0ad2fb0c0b2f26fd8947d61d9cf23a9f01f702f..39fd600d4abfb6d16504995a6817b81c3c4dba9d 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-//===- StrongPhiElimination.cpp - Eliminate PHI nodes by inserting copies -===//
+//===- StrongPHIElimination.cpp - Eliminate PHI nodes by inserting copies -===//
 //
 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
@@ -7,6 +7,34 @@
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
+// This pass eliminates PHI instructions by aggressively coalescing the copies
+// that would be inserted by a naive algorithm and only inserting the copies
+// that are necessary. The coalescing technique initially assumes that all
+// registers appearing in a PHI instruction do not interfere. It then eliminates
+// proven interferences, using dominators to only perform a linear number of
+// interference tests instead of the quadratic number of interference tests
+// that this would naively require. This is a technique derived from:
+// 
+//    Budimlic, et al. Fast copy coalescing and live-range identification.
+//    In Proceedings of the ACM SIGPLAN 2002 Conference on Programming Language
+//    Design and Implementation (Berlin, Germany, June 17 - 19, 2002).
+//    PLDI '02. ACM, New York, NY, 25-32.
+//
+// The original implementation constructs a data structure they call a dominance
+// forest for this purpose. The dominance forest was shown to be unnecessary,
+// as it is possible to emulate the creation and traversal of a dominance forest
+// by directly using the dominator tree, rather than actually constructing the
+// dominance forest.  This technique is explained in:
+//
+//   Boissinot, et al. Revisiting Out-of-SSA Translation for Correctness, Code
+//     Quality and Efficiency,
+//   In Proceedings of the 7th annual IEEE/ACM International Symposium on Code
+//   Generation and Optimization (Seattle, Washington, March 22 - 25, 2009).
+//   CGO '09. IEEE, Washington, DC, 114-125.
+//
+// Careful implementation allows for all of the dominator forest interference
+// checks to be performed at once in a single depth-first traversal of the
+// dominator tree, which is what is implemented here.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
@@ -19,6 +47,8 @@
 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
+#include "llvm/ADT/DenseSet.h"
+#include "llvm/ADT/Statistic.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
 using namespace llvm;
 
@@ -34,17 +64,135 @@ namespace {
     bool runOnMachineFunction(MachineFunction&);
 
   private:
+    /// This struct represents a single node in the union-find data structure
+    /// representing the variable congruence classes. There is one difference
+    /// from a normal union-find data structure. We steal two bits from the parent
+    /// pointer . One of these bits is used to represent whether the register
+    /// itself has been isolated, and the other is used to represent whether the
+    /// PHI with that register as its destination has been isolated.
+    ///
+    /// Note that this leads to the strange situation where the leader of a
+    /// congruence class may no longer logically be a member, due to being
+    /// isolated.
+    struct Node {
+      enum Flags {
+        kRegisterIsolatedFlag = 1,
+        kPHIIsolatedFlag = 2
+      };
+      Node(unsigned v) : value(v), rank(0) { parent.setPointer(this); }
+
+      Node *getLeader();
+
+      PointerIntPair<Node*, 2> parent;
+      unsigned value;
+      unsigned rank;
+    };
+
+    /// Add a register in a new congruence class containing only itself.
+    void addReg(unsigned);
+
+    /// Join the congruence classes of two registers. This function is biased
+    /// towards the left argument, i.e. after
+    ///
+    /// addReg(r2);
+    /// unionRegs(r1, r2);
+    ///
+    /// the leader of the unioned congruence class is the same as the leader of
+    /// r1's congruence class prior to the union. This is actually relied upon
+    /// in the copy insertion code.
+    void unionRegs(unsigned, unsigned);
+
+    /// Get the color of a register. The color is 0 if the register has been
+    /// isolated.
+    unsigned getRegColor(unsigned);
+
+    // Isolate a register.
+    void isolateReg(unsigned);
+
+    /// Get the color of a PHI. The color of a PHI is 0 if the PHI has been
+    /// isolated. Otherwise, it is the original color of its destination and
+    /// all of its operands (before they were isolated, if they were).
+    unsigned getPHIColor(MachineInstr*);
+
+    /// Isolate a PHI.
+    void isolatePHI(MachineInstr*);
+
+    /// Traverses a basic block, splitting any interferences found between
+    /// registers in the same congruence class. It takes two DenseMaps as
+    /// arguments that it also updates: CurrentDominatingParent, which maps
+    /// a color to the register in that congruence class whose definition was
+    /// most recently seen, and ImmediateDominatingParent, which maps a register
+    /// to the register in the same congruence class that most immediately
+    /// dominates it.
+    ///
+    /// This function assumes that it is being called in a depth-first traversal
+    /// of the dominator tree.
+    void SplitInterferencesForBasicBlock(
+      MachineBasicBlock&,
+      DenseMap<unsigned, unsigned> &CurrentDominatingParent,
+      DenseMap<unsigned, unsigned> &ImmediateDominatingParent);
+
+    // Lowers a PHI instruction, inserting copies of the source and destination
+    // registers as necessary.
     void InsertCopiesForPHI(MachineInstr*, MachineBasicBlock*);
 
-    MachineRegisterInfo* MRI;
-    const TargetInstrInfo* TII;
-    LiveIntervals* LI;
+    // Merges the live interval of Reg into NewReg and renames Reg to NewReg
+    // everywhere that Reg appears. Requires Reg and NewReg to have non-
+    // overlapping lifetimes.
+    void MergeLIsAndRename(unsigned Reg, unsigned NewReg);
+
+    MachineRegisterInfo *MRI;
+    const TargetInstrInfo *TII;
+    MachineDominatorTree *DT;
+    LiveIntervals *LI;
+
+    BumpPtrAllocator Allocator;
+
+    DenseMap<unsigned, Node*> RegNodeMap;
+
+    // Maps a basic block to a list of its defs of registers that appear as PHI
+    // sources.
+    DenseMap<MachineBasicBlock*, std::vector<MachineInstr*> > PHISrcDefs;
+
+    // Maps a color to a pair of a MachineInstr* and a virtual register, which
+    // is the operand of that PHI corresponding to the current basic block.
+    DenseMap<unsigned, std::pair<MachineInstr*, unsigned> > CurrentPHIForColor;
+
+    // FIXME: Can these two data structures be combined? Would a std::multimap
+    // be any better?
+
+    // Stores pairs of predecessor basic blocks and the source registers of
+    // inserted copy instructions.
+    typedef DenseSet<std::pair<MachineBasicBlock*, unsigned> > SrcCopySet;
+    SrcCopySet InsertedSrcCopySet;
+
+    // Maps pairs of predecessor basic blocks and colors to their defining copy
+    // instructions.
+    typedef DenseMap<std::pair<MachineBasicBlock*, unsigned>, MachineInstr*>
+      SrcCopyMap;
+    SrcCopyMap InsertedSrcCopyMap;
 
-    typedef DenseSet<std::pair<MachineBasicBlock*, unsigned> > CopySet;
-    CopySet InsertedCopies;
+    // Maps inserted destination copy registers to their defining copy
+    // instructions.
+    typedef DenseMap<unsigned, MachineInstr*> DestCopyMap;
+    DestCopyMap InsertedDestCopies;
+  };
+
+  struct MIIndexCompare {
+    MIIndexCompare(LiveIntervals *LiveIntervals) : LI(LiveIntervals) { }
+
+    bool operator()(const MachineInstr *LHS, const MachineInstr *RHS) const {
+      return LI->getInstructionIndex(LHS) < LI->getInstructionIndex(RHS);
+    }
+
+    LiveIntervals *LI;
   };
 } // namespace
 
+STATISTIC(NumPHIsLowered, "Number of PHIs lowered");
+STATISTIC(NumDestCopiesInserted, "Number of destination copies inserted");
+STATISTIC(NumSrcCopiesInserted, "Number of source copies inserted");
+
 char StrongPHIElimination::ID = 0;
 INITIALIZE_PASS_BEGIN(StrongPHIElimination, "strong-phi-node-elimination",
   "Eliminate PHI nodes for register allocation, intelligently", false, false)
@@ -56,7 +204,7 @@ INITIALIZE_PASS_END(StrongPHIElimination, "strong-phi-node-elimination",
 
 char &llvm::StrongPHIEliminationID = StrongPHIElimination::ID;
 
-void StrongPHIElimination::getAnalysisUsage(AnalysisUsageAU) const {
+void StrongPHIElimination::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
   AU.setPreservesCFG();
   AU.addRequired<MachineDominatorTree>();
   AU.addRequired<SlotIndexes>();
@@ -66,28 +214,60 @@ void StrongPHIElimination::getAnalysisUsage(AnalysisUsage& AU) const {
   MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
 }
 
-static MachineOperand* findLastUse(MachineBasicBlock* MBB, unsigned Reg) {
+static MachineOperand *findLastUse(MachineBasicBlock *MBB, unsigned Reg) {
   // FIXME: This only needs to check from the first terminator, as only the
   // first terminator can use a virtual register.
   for (MachineBasicBlock::reverse_iterator RI = MBB->rbegin(); ; ++RI) {
     assert (RI != MBB->rend());
-    MachineInstrMI = &*RI;
+    MachineInstr *MI = &*RI;
 
     for (MachineInstr::mop_iterator OI = MI->operands_begin(),
          OE = MI->operands_end(); OI != OE; ++OI) {
-      MachineOperandMO = *OI;
+      MachineOperand &MO = *OI;
       if (MO.isReg() && MO.isUse() && MO.getReg() == Reg)
         return &MO;
     }
   }
-  return NULL;
 }
 
-bool StrongPHIElimination::runOnMachineFunction(MachineFunctionMF) {
+bool StrongPHIElimination::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
   MRI = &MF.getRegInfo();
   TII = MF.getTarget().getInstrInfo();
+  DT = &getAnalysis<MachineDominatorTree>();
   LI = &getAnalysis<LiveIntervals>();
 
+  for (MachineFunction::iterator I = MF.begin(), E = MF.end();
+       I != E; ++I) {
+    for (MachineBasicBlock::iterator BBI = I->begin(), BBE = I->end();
+         BBI != BBE && BBI->isPHI(); ++BBI) {
+      unsigned DestReg = BBI->getOperand(0).getReg();
+      addReg(DestReg);
+      PHISrcDefs[I].push_back(BBI);
+
+      for (unsigned i = 1; i < BBI->getNumOperands(); i += 2) {
+        MachineOperand &SrcMO = BBI->getOperand(i);
+        unsigned SrcReg = SrcMO.getReg();
+        addReg(SrcReg);
+        unionRegs(DestReg, SrcReg);
+
+        MachineInstr *DefMI = MRI->getVRegDef(SrcReg);
+        if (DefMI)
+          PHISrcDefs[DefMI->getParent()].push_back(DefMI);
+      }
+    }
+  }
+
+  // Perform a depth-first traversal of the dominator tree, splitting
+  // interferences amongst PHI-congruence classes.
+  DenseMap<unsigned, unsigned> CurrentDominatingParent;
+  DenseMap<unsigned, unsigned> ImmediateDominatingParent;
+  for (df_iterator<MachineDomTreeNode*> DI = df_begin(DT->getRootNode()),
+       DE = df_end(DT->getRootNode()); DI != DE; ++DI) {
+    SplitInterferencesForBasicBlock(*DI->getBlock(),
+                                    CurrentDominatingParent,
+                                    ImmediateDominatingParent);
+  }
+
   // Insert copies for all PHI source and destination registers.
   for (MachineFunction::iterator I = MF.begin(), E = MF.end();
        I != E; ++I) {
@@ -97,14 +277,102 @@ bool StrongPHIElimination::runOnMachineFunction(MachineFunction& MF) {
     }
   }
 
+  // FIXME: Preserve the equivalence classes during copy insertion and use
+  // the preversed equivalence classes instead of recomputing them.
+  RegNodeMap.clear();
+  for (MachineFunction::iterator I = MF.begin(), E = MF.end();
+       I != E; ++I) {
+    for (MachineBasicBlock::iterator BBI = I->begin(), BBE = I->end();
+         BBI != BBE && BBI->isPHI(); ++BBI) {
+      unsigned DestReg = BBI->getOperand(0).getReg();
+      addReg(DestReg);
+
+      for (unsigned i = 1; i < BBI->getNumOperands(); i += 2) {
+        unsigned SrcReg = BBI->getOperand(i).getReg();
+        addReg(SrcReg);
+        unionRegs(DestReg, SrcReg);
+      }
+    }
+  }
+
+  DenseMap<unsigned, unsigned> RegRenamingMap;
+  bool Changed = false;
+  for (MachineFunction::iterator I = MF.begin(), E = MF.end();
+       I != E; ++I) {
+    MachineBasicBlock::iterator BBI = I->begin(), BBE = I->end();
+    while (BBI != BBE && BBI->isPHI()) {
+      MachineInstr *PHI = BBI;
+
+      assert(PHI->getNumOperands() > 0);
+
+      unsigned SrcReg = PHI->getOperand(1).getReg();
+      unsigned SrcColor = getRegColor(SrcReg);
+      unsigned NewReg = RegRenamingMap[SrcColor];
+      if (!NewReg) {
+        NewReg = SrcReg;
+        RegRenamingMap[SrcColor] = SrcReg;
+      }
+      MergeLIsAndRename(SrcReg, NewReg);
+
+      unsigned DestReg = PHI->getOperand(0).getReg();
+      if (!InsertedDestCopies.count(DestReg))
+        MergeLIsAndRename(DestReg, NewReg);
+
+      for (unsigned i = 3; i < PHI->getNumOperands(); i += 2) {
+        unsigned SrcReg = PHI->getOperand(i).getReg();
+        MergeLIsAndRename(SrcReg, NewReg);
+      }
+
+      ++BBI;
+      LI->RemoveMachineInstrFromMaps(PHI);
+      PHI->eraseFromParent();
+      Changed = true;
+    }
+  }
+
+  // Due to the insertion of copies to split live ranges, the live intervals are
+  // guaranteed to not overlap, except in one case: an original PHI source and a
+  // PHI destination copy. In this case, they have the same value and thus don't
+  // truly intersect, so we merge them into the value live at that point.
+  // FIXME: Is there some better way we can handle this?
+  for (DestCopyMap::iterator I = InsertedDestCopies.begin(),
+       E = InsertedDestCopies.end(); I != E; ++I) {
+    unsigned DestReg = I->first;
+    unsigned DestColor = getRegColor(DestReg);
+    unsigned NewReg = RegRenamingMap[DestColor];
+
+    LiveInterval &DestLI = LI->getInterval(DestReg);
+    LiveInterval &NewLI = LI->getInterval(NewReg);
+
+    assert(DestLI.ranges.size() == 1
+           && "PHI destination copy's live interval should be a single live "
+               "range from the beginning of the BB to the copy instruction.");
+    LiveRange *DestLR = DestLI.begin();
+    VNInfo *NewVNI = NewLI.getVNInfoAt(DestLR->start);
+    if (!NewVNI) {
+      NewVNI = NewLI.createValueCopy(DestLR->valno, LI->getVNInfoAllocator());
+      MachineInstr *CopyInstr = I->second;
+      CopyInstr->getOperand(1).setIsKill(true);
+    }
+
+    LiveRange NewLR(DestLR->start, DestLR->end, NewVNI);
+    NewLI.addRange(NewLR);
+
+    LI->removeInterval(DestReg);
+    MRI->replaceRegWith(DestReg, NewReg);
+  }
+
   // Adjust the live intervals of all PHI source registers to handle the case
   // where the PHIs in successor blocks were the only later uses of the source
   // register.
-  for (CopySet::iterator I = InsertedCopies.begin(), E = InsertedCopies.end();
-       I != E; ++I) {
-    MachineBasicBlockMBB = I->first;
+  for (SrcCopySet::iterator I = InsertedSrcCopySet.begin(),
+       E = InsertedSrcCopySet.end(); I != E; ++I) {
+    MachineBasicBlock *MBB = I->first;
     unsigned SrcReg = I->second;
-    LiveInterval& SrcLI = LI->getInterval(SrcReg);
+    if (unsigned RenamedRegister = RegRenamingMap[getRegColor(SrcReg)])
+      SrcReg = RenamedRegister;
+
+    LiveInterval &SrcLI = LI->getInterval(SrcReg);
 
     bool isLiveOut = false;
     for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB->succ_begin(),
@@ -118,77 +386,273 @@ bool StrongPHIElimination::runOnMachineFunction(MachineFunction& MF) {
     if (isLiveOut)
       continue;
 
-    MachineOperandLastUse = findLastUse(MBB, SrcReg);
+    MachineOperand *LastUse = findLastUse(MBB, SrcReg);
     assert(LastUse);
-    SrcLI.removeRange(LI->getInstructionIndex(LastUse->getParent()).getDefIndex(),
-                      LI->getMBBEndIdx(MBB));
+    SlotIndex LastUseIndex = LI->getInstructionIndex(LastUse->getParent());
+    SrcLI.removeRange(LastUseIndex.getRegSlot(), LI->getMBBEndIdx(MBB));
     LastUse->setIsKill(true);
   }
 
-  // Remove all PHI instructions from the function.
-  bool Changed = false;
-  for (MachineFunction::iterator I = MF.begin(), E = MF.end();
-       I != E; ++I) {
-    MachineBasicBlock::iterator BBI = I->begin(), BBE = I->end();
-    while (BBI != BBE && BBI->isPHI()) {
-      MachineInstr* PHI = BBI;
-      ++BBI;
-      LI->RemoveMachineInstrFromMaps(PHI);
-      PHI->eraseFromParent();
-      Changed = true;
-    }
+  Allocator.Reset();
+  RegNodeMap.clear();
+  PHISrcDefs.clear();
+  InsertedSrcCopySet.clear();
+  InsertedSrcCopyMap.clear();
+  InsertedDestCopies.clear();
+
+  return Changed;
+}
+
+void StrongPHIElimination::addReg(unsigned Reg) {
+  Node *&N = RegNodeMap[Reg];
+  if (!N)
+    N = new (Allocator) Node(Reg);
+}
+
+StrongPHIElimination::Node*
+StrongPHIElimination::Node::getLeader() {
+  Node *N = this;
+  Node *Parent = parent.getPointer();
+  Node *Grandparent = Parent->parent.getPointer();
+
+  while (Parent != Grandparent) {
+    N->parent.setPointer(Grandparent);
+    N = Grandparent;
+    Parent = Parent->parent.getPointer();
+    Grandparent = Parent->parent.getPointer();
   }
 
-  LI->renumber();
-  MF.verify(this);
+  return Parent;
+}
 
-  InsertedCopies.clear();
+unsigned StrongPHIElimination::getRegColor(unsigned Reg) {
+  DenseMap<unsigned, Node*>::iterator RI = RegNodeMap.find(Reg);
+  if (RI == RegNodeMap.end())
+    return 0;
+  Node *Node = RI->second;
+  if (Node->parent.getInt() & Node::kRegisterIsolatedFlag)
+    return 0;
+  return Node->getLeader()->value;
+}
 
-  return Changed;
+void StrongPHIElimination::unionRegs(unsigned Reg1, unsigned Reg2) {
+  Node *Node1 = RegNodeMap[Reg1]->getLeader();
+  Node *Node2 = RegNodeMap[Reg2]->getLeader();
+
+  if (Node1->rank > Node2->rank) {
+    Node2->parent.setPointer(Node1->getLeader());
+  } else if (Node1->rank < Node2->rank) {
+    Node1->parent.setPointer(Node2->getLeader());
+  } else if (Node1 != Node2) {
+    Node2->parent.setPointer(Node1->getLeader());
+    Node1->rank++;
+  }
 }
 
-void StrongPHIElimination::InsertCopiesForPHI(MachineInstr* PHI,
-                                              MachineBasicBlock* MBB) {
+void StrongPHIElimination::isolateReg(unsigned Reg) {
+  Node *Node = RegNodeMap[Reg];
+  Node->parent.setInt(Node->parent.getInt() | Node::kRegisterIsolatedFlag);
+}
+
+unsigned StrongPHIElimination::getPHIColor(MachineInstr *PHI) {
   assert(PHI->isPHI());
+
   unsigned DestReg = PHI->getOperand(0).getReg();
+  Node *DestNode = RegNodeMap[DestReg];
+  if (DestNode->parent.getInt() & Node::kPHIIsolatedFlag)
+    return 0;
 
-  const TargetRegisterClass* RC = MRI->getRegClass(DestReg);
-  unsigned CopyReg = MRI->createVirtualRegister(RC);
+  for (unsigned i = 1; i < PHI->getNumOperands(); i += 2) {
+    unsigned SrcColor = getRegColor(PHI->getOperand(i).getReg());
+    if (SrcColor)
+      return SrcColor;
+  }
+  return 0;
+}
 
-  MachineInstr* CopyInstr = BuildMI(*MBB,
-                                    MBB->SkipPHIsAndLabels(MBB->begin()),
-                                    PHI->getDebugLoc(),
-                                    TII->get(TargetOpcode::COPY),
-                                    DestReg).addReg(CopyReg);
-  LI->InsertMachineInstrInMaps(CopyInstr);
-  CopyInstr->getOperand(1).setIsKill(true);
+void StrongPHIElimination::isolatePHI(MachineInstr *PHI) {
+  assert(PHI->isPHI());
+  Node *Node = RegNodeMap[PHI->getOperand(0).getReg()];
+  Node->parent.setInt(Node->parent.getInt() | Node::kPHIIsolatedFlag);
+}
 
-  // Add the region from the beginning of MBB to the copy instruction to
-  // CopyReg's live interval, and give the VNInfo the phidef flag.
-  LiveInterval& CopyLI = LI->getOrCreateInterval(CopyReg);
-  SlotIndex MBBStartIndex = LI->getMBBStartIdx(MBB);
-  SlotIndex DestCopyIndex = LI->getInstructionIndex(CopyInstr);
-  VNInfo* CopyVNI = CopyLI.getNextValue(MBBStartIndex,
-                                        CopyInstr,
-                                        LI->getVNInfoAllocator());
-  CopyVNI->setIsPHIDef(true);
-  CopyLI.addRange(LiveRange(MBBStartIndex,
-                            DestCopyIndex.getDefIndex(),
-                            CopyVNI));
+/// SplitInterferencesForBasicBlock - traverses a basic block, splitting any
+/// interferences found between registers in the same congruence class. It
+/// takes two DenseMaps as arguments that it also updates:
+///
+/// 1) CurrentDominatingParent, which maps a color to the register in that
+///    congruence class whose definition was most recently seen.
+///
+/// 2) ImmediateDominatingParent, which maps a register to the register in the
+///    same congruence class that most immediately dominates it.
+///
+/// This function assumes that it is being called in a depth-first traversal
+/// of the dominator tree.
+///
+/// The algorithm used here is a generalization of the dominance-based SSA test
+/// for two variables. If there are variables a_1, ..., a_n such that
+///
+///   def(a_1) dom ... dom def(a_n),
+///
+/// then we can test for an interference between any two a_i by only using O(n)
+/// interference tests between pairs of variables. If i < j and a_i and a_j
+/// interfere, then a_i is alive at def(a_j), so it is also alive at def(a_i+1).
+/// Thus, in order to test for an interference involving a_i, we need only check
+/// for a potential interference with a_i+1.
+///
+/// This method can be generalized to arbitrary sets of variables by performing
+/// a depth-first traversal of the dominator tree. As we traverse down a branch
+/// of the dominator tree, we keep track of the current dominating variable and
+/// only perform an interference test with that variable. However, when we go to
+/// another branch of the dominator tree, the definition of the current dominating
+/// variable may no longer dominate the current block. In order to correct this,
+/// we need to use a stack of past choices of the current dominating variable
+/// and pop from this stack until we find a variable whose definition actually
+/// dominates the current block.
+/// 
+/// There will be one push on this stack for each variable that has become the
+/// current dominating variable, so instead of using an explicit stack we can
+/// simply associate the previous choice for a current dominating variable with
+/// the new choice. This works better in our implementation, where we test for
+/// interference in multiple distinct sets at once.
+void
+StrongPHIElimination::SplitInterferencesForBasicBlock(
+    MachineBasicBlock &MBB,
+    DenseMap<unsigned, unsigned> &CurrentDominatingParent,
+    DenseMap<unsigned, unsigned> &ImmediateDominatingParent) {
+  // Sort defs by their order in the original basic block, as the code below
+  // assumes that it is processing definitions in dominance order.
+  std::vector<MachineInstr*> &DefInstrs = PHISrcDefs[&MBB];
+  std::sort(DefInstrs.begin(), DefInstrs.end(), MIIndexCompare(LI));
+
+  for (std::vector<MachineInstr*>::const_iterator BBI = DefInstrs.begin(),
+       BBE = DefInstrs.end(); BBI != BBE; ++BBI) {
+    for (MachineInstr::const_mop_iterator I = (*BBI)->operands_begin(),
+         E = (*BBI)->operands_end(); I != E; ++I) {
+      const MachineOperand &MO = *I;
+
+      // FIXME: This would be faster if it were possible to bail out of checking
+      // an instruction's operands after the explicit defs, but this is incorrect
+      // for variadic instructions, which may appear before register allocation
+      // in the future.
+      if (!MO.isReg() || !MO.isDef())
+        continue;
+
+      unsigned DestReg = MO.getReg();
+      if (!DestReg || !TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DestReg))
+        continue;
+
+      // If the virtual register being defined is not used in any PHI or has
+      // already been isolated, then there are no more interferences to check.
+      unsigned DestColor = getRegColor(DestReg);
+      if (!DestColor)
+        continue;
+
+      // The input to this pass sometimes is not in SSA form in every basic
+      // block, as some virtual registers have redefinitions. We could eliminate
+      // this by fixing the passes that generate the non-SSA code, or we could
+      // handle it here by tracking defining machine instructions rather than
+      // virtual registers. For now, we just handle the situation conservatively
+      // in a way that will possibly lead to false interferences.
+      unsigned &CurrentParent = CurrentDominatingParent[DestColor];
+      unsigned NewParent = CurrentParent;
+      if (NewParent == DestReg)
+        continue;
+
+      // Pop registers from the stack represented by ImmediateDominatingParent
+      // until we find a parent that dominates the current instruction.
+      while (NewParent && (!DT->dominates(MRI->getVRegDef(NewParent), *BBI)
+                           || !getRegColor(NewParent)))
+        NewParent = ImmediateDominatingParent[NewParent];
+
+      // If NewParent is nonzero, then its definition dominates the current
+      // instruction, so it is only necessary to check for the liveness of
+      // NewParent in order to check for an interference.
+      if (NewParent
+          && LI->getInterval(NewParent).liveAt(LI->getInstructionIndex(*BBI))) {
+        // If there is an interference, always isolate the new register. This
+        // could be improved by using a heuristic that decides which of the two
+        // registers to isolate.
+        isolateReg(DestReg);
+        CurrentParent = NewParent;
+      } else {
+        // If there is no interference, update ImmediateDominatingParent and set
+        // the CurrentDominatingParent for this color to the current register.
+        ImmediateDominatingParent[DestReg] = NewParent;
+        CurrentParent = DestReg;
+      }
+    }
+  }
 
-  // Adjust DestReg's live interval to adjust for its new definition at
-  // CopyInstr.
-  LiveInterval& DestLI = LI->getOrCreateInterval(DestReg);
-  SlotIndex PHIIndex = LI->getInstructionIndex(PHI);
-  DestLI.removeRange(PHIIndex.getDefIndex(), DestCopyIndex.getDefIndex());
+  // We now walk the PHIs in successor blocks and check for interferences. This
+  // is necessary because the use of a PHI's operands are logically contained in
+  // the predecessor block. The def of a PHI's destination register is processed
+  // along with the other defs in a basic block.
 
-  VNInfo* DestVNI = DestLI.getVNInfoAt(DestCopyIndex.getDefIndex());
-  assert(DestVNI);
-  DestVNI->def = DestCopyIndex.getDefIndex();
+  CurrentPHIForColor.clear();
+
+  for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = MBB.succ_begin(),
+       SE = MBB.succ_end(); SI != SE; ++SI) {
+    for (MachineBasicBlock::iterator BBI = (*SI)->begin(), BBE = (*SI)->end();
+         BBI != BBE && BBI->isPHI(); ++BBI) {
+      MachineInstr *PHI = BBI;
+
+      // If a PHI is already isolated, either by being isolated directly or
+      // having all of its operands isolated, ignore it.
+      unsigned Color = getPHIColor(PHI);
+      if (!Color)
+        continue;
+
+      // Find the index of the PHI operand that corresponds to this basic block.
+      unsigned PredIndex;
+      for (PredIndex = 1; PredIndex < PHI->getNumOperands(); PredIndex += 2) {
+        if (PHI->getOperand(PredIndex + 1).getMBB() == &MBB)
+          break;
+      }
+      assert(PredIndex < PHI->getNumOperands());
+      unsigned PredOperandReg = PHI->getOperand(PredIndex).getReg();
+
+      // Pop registers from the stack represented by ImmediateDominatingParent
+      // until we find a parent that dominates the current instruction.
+      unsigned &CurrentParent = CurrentDominatingParent[Color];
+      unsigned NewParent = CurrentParent;
+      while (NewParent
+             && (!DT->dominates(MRI->getVRegDef(NewParent)->getParent(), &MBB)
+                 || !getRegColor(NewParent)))
+        NewParent = ImmediateDominatingParent[NewParent];
+      CurrentParent = NewParent;
+
+      // If there is an interference with a register, always isolate the
+      // register rather than the PHI. It is also possible to isolate the
+      // PHI, but that introduces copies for all of the registers involved
+      // in that PHI.
+      if (NewParent && LI->isLiveOutOfMBB(LI->getInterval(NewParent), &MBB)
+                    && NewParent != PredOperandReg)
+        isolateReg(NewParent);
+
+      std::pair<MachineInstr*, unsigned>
+        &CurrentPHI = CurrentPHIForColor[Color];
+
+      // If two PHIs have the same operand from every shared predecessor, then
+      // they don't actually interfere. Otherwise, isolate the current PHI. This
+      // could possibly be improved, e.g. we could isolate the PHI with the
+      // fewest operands.
+      if (CurrentPHI.first && CurrentPHI.second != PredOperandReg)
+        isolatePHI(PHI);
+      else
+        CurrentPHI = std::make_pair(PHI, PredOperandReg);
+    }
+  }
+}
+
+void StrongPHIElimination::InsertCopiesForPHI(MachineInstr *PHI,
+                                              MachineBasicBlock *MBB) {
+  assert(PHI->isPHI());
+  ++NumPHIsLowered;
+  unsigned PHIColor = getPHIColor(PHI);
 
-  SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 8> MBBsInsertedInto;
   for (unsigned i = 1; i < PHI->getNumOperands(); i += 2) {
-    MachineOperandSrcMO = PHI->getOperand(i);
+    MachineOperand &SrcMO = PHI->getOperand(i);
 
     // If a source is defined by an implicit def, there is no need to insert a
     // copy in the predecessor.
@@ -196,31 +660,66 @@ void StrongPHIElimination::InsertCopiesForPHI(MachineInstr* PHI,
       continue;
 
     unsigned SrcReg = SrcMO.getReg();
-    unsigned SrcSubReg = SrcMO.getSubReg();
-
     assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SrcReg) &&
            "Machine PHI Operands must all be virtual registers!");
 
-    MachineBasicBlock* PredBB = PHI->getOperand(i + 1).getMBB();
-
-    // A copy may have already been inserted in the predecessor in the case of a
-    // block with multiple incoming edges.
-    if (!MBBsInsertedInto.insert(PredBB))
+    MachineBasicBlock *PredBB = PHI->getOperand(i + 1).getMBB();
+    unsigned SrcColor = getRegColor(SrcReg);
+
+    // If neither the PHI nor the operand were isolated, then we only need to
+    // set the phi-kill flag on the VNInfo at this PHI.
+    if (PHIColor && SrcColor == PHIColor) {
+      LiveInterval &SrcInterval = LI->getInterval(SrcReg);
+      SlotIndex PredIndex = LI->getMBBEndIdx(PredBB);
+      VNInfo *SrcVNI = SrcInterval.getVNInfoBefore(PredIndex);
+      (void)SrcVNI;
+      assert(SrcVNI);
       continue;
+    }
+
+    unsigned CopyReg = 0;
+    if (PHIColor) {
+      SrcCopyMap::const_iterator I
+        = InsertedSrcCopyMap.find(std::make_pair(PredBB, PHIColor));
+      CopyReg
+        = I != InsertedSrcCopyMap.end() ? I->second->getOperand(0).getReg() : 0;
+    }
+
+    if (!CopyReg) {
+      const TargetRegisterClass *RC = MRI->getRegClass(SrcReg);
+      CopyReg = MRI->createVirtualRegister(RC);
+
+      MachineBasicBlock::iterator
+        CopyInsertPoint = findPHICopyInsertPoint(PredBB, MBB, SrcReg);
+      unsigned SrcSubReg = SrcMO.getSubReg();
+      MachineInstr *CopyInstr = BuildMI(*PredBB,
+                                        CopyInsertPoint,
+                                        PHI->getDebugLoc(),
+                                        TII->get(TargetOpcode::COPY),
+                                        CopyReg).addReg(SrcReg, 0, SrcSubReg);
+      LI->InsertMachineInstrInMaps(CopyInstr);
+      ++NumSrcCopiesInserted;
+
+      // addLiveRangeToEndOfBlock() also adds the phikill flag to the VNInfo for
+      // the newly added range.
+      LI->addLiveRangeToEndOfBlock(CopyReg, CopyInstr);
+      InsertedSrcCopySet.insert(std::make_pair(PredBB, SrcReg));
+
+      addReg(CopyReg);
+      if (PHIColor) {
+        unionRegs(PHIColor, CopyReg);
+        assert(getRegColor(CopyReg) != CopyReg);
+      } else {
+        PHIColor = CopyReg;
+        assert(getRegColor(CopyReg) == CopyReg);
+      }
 
-    MachineBasicBlock::iterator
-      CopyInsertPoint = findPHICopyInsertPoint(PredBB, MBB, SrcReg);
-    MachineInstr* CopyInstr = BuildMI(*PredBB,
-                                      CopyInsertPoint,
-                                      PHI->getDebugLoc(),
-                                      TII->get(TargetOpcode::COPY),
-                                      CopyReg).addReg(SrcReg, 0, SrcSubReg);
-    LI->InsertMachineInstrInMaps(CopyInstr);
+      // Insert into map if not already there.
+      InsertedSrcCopyMap.insert(std::make_pair(std::make_pair(PredBB, PHIColor),
+                                               CopyInstr));
+    }
 
-    // addLiveRangeToEndOfBlock() also adds the phikill flag to the VNInfo for
-    // the newly added range.
-    LI->addLiveRangeToEndOfBlock(CopyReg, CopyInstr);
-    InsertedCopies.insert(std::make_pair(PredBB, SrcReg));
+    SrcMO.setReg(CopyReg);
 
     // If SrcReg is not live beyond the PHI, trim its interval so that it is no
     // longer live-in to MBB. Note that SrcReg may appear in other PHIs that are
@@ -228,11 +727,99 @@ void StrongPHIElimination::InsertCopiesForPHI(MachineInstr* PHI,
     // never rely on LiveIntervals being correct while inserting copies.
     // FIXME: Should this just count uses at PHIs like the normal PHIElimination
     // pass does?
-    LiveIntervalSrcLI = LI->getInterval(SrcReg);
+    LiveInterval &SrcLI = LI->getInterval(SrcReg);
     SlotIndex MBBStartIndex = LI->getMBBStartIdx(MBB);
     SlotIndex PHIIndex = LI->getInstructionIndex(PHI);
     SlotIndex NextInstrIndex = PHIIndex.getNextIndex();
     if (SrcLI.liveAt(MBBStartIndex) && SrcLI.expiredAt(NextInstrIndex))
       SrcLI.removeRange(MBBStartIndex, PHIIndex, true);
   }
+
+  unsigned DestReg = PHI->getOperand(0).getReg();
+  unsigned DestColor = getRegColor(DestReg);
+
+  if (PHIColor && DestColor == PHIColor) {
+    LiveInterval &DestLI = LI->getInterval(DestReg);
+
+    // Set the phi-def flag for the VN at this PHI.
+    SlotIndex PHIIndex = LI->getInstructionIndex(PHI);
+    VNInfo *DestVNI = DestLI.getVNInfoAt(PHIIndex.getRegSlot());
+    assert(DestVNI);
+  
+    // Prior to PHI elimination, the live ranges of PHIs begin at their defining
+    // instruction. After PHI elimination, PHI instructions are replaced by VNs
+    // with the phi-def flag set, and the live ranges of these VNs start at the
+    // beginning of the basic block.
+    SlotIndex MBBStartIndex = LI->getMBBStartIdx(MBB);
+    DestVNI->def = MBBStartIndex;
+    DestLI.addRange(LiveRange(MBBStartIndex,
+                              PHIIndex.getRegSlot(),
+                              DestVNI));
+    return;
+  }
+
+  const TargetRegisterClass *RC = MRI->getRegClass(DestReg);
+  unsigned CopyReg = MRI->createVirtualRegister(RC);
+
+  MachineInstr *CopyInstr = BuildMI(*MBB,
+                                    MBB->SkipPHIsAndLabels(MBB->begin()),
+                                    PHI->getDebugLoc(),
+                                    TII->get(TargetOpcode::COPY),
+                                    DestReg).addReg(CopyReg);
+  LI->InsertMachineInstrInMaps(CopyInstr);
+  PHI->getOperand(0).setReg(CopyReg);
+  ++NumDestCopiesInserted;
+
+  // Add the region from the beginning of MBB to the copy instruction to
+  // CopyReg's live interval, and give the VNInfo the phidef flag.
+  LiveInterval &CopyLI = LI->getOrCreateInterval(CopyReg);
+  SlotIndex MBBStartIndex = LI->getMBBStartIdx(MBB);
+  SlotIndex DestCopyIndex = LI->getInstructionIndex(CopyInstr);
+  VNInfo *CopyVNI = CopyLI.getNextValue(MBBStartIndex,
+                                        LI->getVNInfoAllocator());
+  CopyLI.addRange(LiveRange(MBBStartIndex,
+                            DestCopyIndex.getRegSlot(),
+                            CopyVNI));
+
+  // Adjust DestReg's live interval to adjust for its new definition at
+  // CopyInstr.
+  LiveInterval &DestLI = LI->getOrCreateInterval(DestReg);
+  SlotIndex PHIIndex = LI->getInstructionIndex(PHI);
+  DestLI.removeRange(PHIIndex.getRegSlot(), DestCopyIndex.getRegSlot());
+
+  VNInfo *DestVNI = DestLI.getVNInfoAt(DestCopyIndex.getRegSlot());
+  assert(DestVNI);
+  DestVNI->def = DestCopyIndex.getRegSlot();
+
+  InsertedDestCopies[CopyReg] = CopyInstr;
+}
+
+void StrongPHIElimination::MergeLIsAndRename(unsigned Reg, unsigned NewReg) {
+  if (Reg == NewReg)
+    return;
+
+  LiveInterval &OldLI = LI->getInterval(Reg);
+  LiveInterval &NewLI = LI->getInterval(NewReg);
+
+  // Merge the live ranges of the two registers.
+  DenseMap<VNInfo*, VNInfo*> VNMap;
+  for (LiveInterval::iterator LRI = OldLI.begin(), LRE = OldLI.end();
+       LRI != LRE; ++LRI) {
+    LiveRange OldLR = *LRI;
+    VNInfo *OldVN = OldLR.valno;
+
+    VNInfo *&NewVN = VNMap[OldVN];
+    if (!NewVN) {
+      NewVN = NewLI.createValueCopy(OldVN, LI->getVNInfoAllocator());
+      VNMap[OldVN] = NewVN;
+    }
+
+    LiveRange LR(OldLR.start, OldLR.end, NewVN);
+    NewLI.addRange(LR);
+  }
+
+  // Remove the LiveInterval for the register being renamed and replace all
+  // of its defs and uses with the new register.
+  LI->removeInterval(Reg);
+  MRI->replaceRegWith(Reg, NewReg);
 }