[ImplicitNulls] Add some clarifying comments; NFC
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / TwoAddressInstructionPass.cpp
index 3f99f2a47940aa3b592b93885b6a4eec0a701b60..c96c813b0c9b7a70225aaa837ca38c0916308282 100644 (file)
@@ -2,8 +2,8 @@
 //
 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
-// This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
-// the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
+// This file is distributed under the University of Illinois Open Source
+// License. See LICENSE.TXT for details.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#define DEBUG_TYPE "twoaddrinstr"
 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
+#include "llvm/ADT/BitVector.h"
+#include "llvm/ADT/DenseMap.h"
+#include "llvm/ADT/STLExtras.h"
+#include "llvm/ADT/SmallSet.h"
+#include "llvm/ADT/Statistic.h"
+#include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
+#include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
 #include "llvm/CodeGen/LiveVariables.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
-#include "llvm/CodeGen/SSARegMap.h"
-#include "llvm/Target/MRegisterInfo.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
+#include "llvm/IR/Function.h"
+#include "llvm/MC/MCInstrItineraries.h"
+#include "llvm/Support/CommandLine.h"
+#include "llvm/Support/Debug.h"
+#include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
+#include "llvm/Support/raw_ostream.h"
 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
-#include "Support/Debug.h"
-#include "Support/Statistic.h"
-#include <iostream>
+#include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
+#include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
 using namespace llvm;
 
+#define DEBUG_TYPE "twoaddrinstr"
+
+STATISTIC(NumTwoAddressInstrs, "Number of two-address instructions");
+STATISTIC(NumCommuted        , "Number of instructions commuted to coalesce");
+STATISTIC(NumAggrCommuted    , "Number of instructions aggressively commuted");
+STATISTIC(NumConvertedTo3Addr, "Number of instructions promoted to 3-address");
+STATISTIC(Num3AddrSunk,        "Number of 3-address instructions sunk");
+STATISTIC(NumReSchedUps,       "Number of instructions re-scheduled up");
+STATISTIC(NumReSchedDowns,     "Number of instructions re-scheduled down");
+
+// Temporary flag to disable rescheduling.
+static cl::opt<bool>
+EnableRescheduling("twoaddr-reschedule",
+                   cl::desc("Coalesce copies by rescheduling (default=true)"),
+                   cl::init(true), cl::Hidden);
+
 namespace {
-    Statistic<> numTwoAddressInstrs("twoaddressinstruction",
-                                    "Number of two-address instructions");
-    Statistic<> numInstrsAdded("twoaddressinstruction",
-                               "Number of instructions added");
+class TwoAddressInstructionPass : public MachineFunctionPass {
+  MachineFunction *MF;
+  const TargetInstrInfo *TII;
+  const TargetRegisterInfo *TRI;
+  const InstrItineraryData *InstrItins;
+  MachineRegisterInfo *MRI;
+  LiveVariables *LV;
+  LiveIntervals *LIS;
+  AliasAnalysis *AA;
+  CodeGenOpt::Level OptLevel;
 
-    struct TwoAddressInstructionPass : public MachineFunctionPass
-    {
-        virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
+  // The current basic block being processed.
+  MachineBasicBlock *MBB;
 
-        /// runOnMachineFunction - pass entry point
-        bool runOnMachineFunction(MachineFunction&);
-    };
+  // DistanceMap - Keep track the distance of a MI from the start of the
+  // current basic block.
+  DenseMap<MachineInstr*, unsigned> DistanceMap;
 
-    RegisterPass<TwoAddressInstructionPass> X(
-        "twoaddressinstruction", "Two-Address instruction pass");
-};
+  // Set of already processed instructions in the current block.
+  SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> Processed;
+
+  // SrcRegMap - A map from virtual registers to physical registers which are
+  // likely targets to be coalesced to due to copies from physical registers to
+  // virtual registers. e.g. v1024 = move r0.
+  DenseMap<unsigned, unsigned> SrcRegMap;
+
+  // DstRegMap - A map from virtual registers to physical registers which are
+  // likely targets to be coalesced to due to copies to physical registers from
+  // virtual registers. e.g. r1 = move v1024.
+  DenseMap<unsigned, unsigned> DstRegMap;
+
+  bool sink3AddrInstruction(MachineInstr *MI, unsigned Reg,
+                            MachineBasicBlock::iterator OldPos);
+
+  bool isRevCopyChain(unsigned FromReg, unsigned ToReg, int Maxlen);
+
+  bool noUseAfterLastDef(unsigned Reg, unsigned Dist, unsigned &LastDef);
+
+  bool isProfitableToCommute(unsigned regA, unsigned regB, unsigned regC,
+                             MachineInstr *MI, unsigned Dist);
+
+  bool commuteInstruction(MachineInstr *MI,
+                          unsigned RegBIdx, unsigned RegCIdx, unsigned Dist);
+
+  bool isProfitableToConv3Addr(unsigned RegA, unsigned RegB);
+
+  bool convertInstTo3Addr(MachineBasicBlock::iterator &mi,
+                          MachineBasicBlock::iterator &nmi,
+                          unsigned RegA, unsigned RegB, unsigned Dist);
+
+  bool isDefTooClose(unsigned Reg, unsigned Dist, MachineInstr *MI);
+
+  bool rescheduleMIBelowKill(MachineBasicBlock::iterator &mi,
+                             MachineBasicBlock::iterator &nmi,
+                             unsigned Reg);
+  bool rescheduleKillAboveMI(MachineBasicBlock::iterator &mi,
+                             MachineBasicBlock::iterator &nmi,
+                             unsigned Reg);
 
-const PassInfo *llvm::TwoAddressInstructionPassID = X.getPassInfo();
+  bool tryInstructionTransform(MachineBasicBlock::iterator &mi,
+                               MachineBasicBlock::iterator &nmi,
+                               unsigned SrcIdx, unsigned DstIdx,
+                               unsigned Dist, bool shouldOnlyCommute);
 
-void TwoAddressInstructionPass::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const
-{
+  bool tryInstructionCommute(MachineInstr *MI,
+                             unsigned DstOpIdx,
+                             unsigned BaseOpIdx,
+                             bool BaseOpKilled,
+                             unsigned Dist);
+  void scanUses(unsigned DstReg);
+
+  void processCopy(MachineInstr *MI);
+
+  typedef SmallVector<std::pair<unsigned, unsigned>, 4> TiedPairList;
+  typedef SmallDenseMap<unsigned, TiedPairList> TiedOperandMap;
+  bool collectTiedOperands(MachineInstr *MI, TiedOperandMap&);
+  void processTiedPairs(MachineInstr *MI, TiedPairList&, unsigned &Dist);
+  void eliminateRegSequence(MachineBasicBlock::iterator&);
+
+public:
+  static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
+  TwoAddressInstructionPass() : MachineFunctionPass(ID) {
+    initializeTwoAddressInstructionPassPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+  }
+
+  void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
+    AU.setPreservesCFG();
+    AU.addRequired<AAResultsWrapperPass>();
     AU.addPreserved<LiveVariables>();
-    AU.addRequired<LiveVariables>();
-    AU.addPreservedID(PHIEliminationID);
-    AU.addRequiredID(PHIEliminationID);
+    AU.addPreserved<SlotIndexes>();
+    AU.addPreserved<LiveIntervals>();
+    AU.addPreservedID(MachineLoopInfoID);
+    AU.addPreservedID(MachineDominatorsID);
     MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
+  }
+
+  /// runOnMachineFunction - Pass entry point.
+  bool runOnMachineFunction(MachineFunction&) override;
+};
+} // end anonymous namespace
+
+char TwoAddressInstructionPass::ID = 0;
+INITIALIZE_PASS_BEGIN(TwoAddressInstructionPass, "twoaddressinstruction",
+                "Two-Address instruction pass", false, false)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(AAResultsWrapperPass)
+INITIALIZE_PASS_END(TwoAddressInstructionPass, "twoaddressinstruction",
+                "Two-Address instruction pass", false, false)
+
+char &llvm::TwoAddressInstructionPassID = TwoAddressInstructionPass::ID;
+
+static bool isPlainlyKilled(MachineInstr *MI, unsigned Reg, LiveIntervals *LIS);
+
+/// sink3AddrInstruction - A two-address instruction has been converted to a
+/// three-address instruction to avoid clobbering a register. Try to sink it
+/// past the instruction that would kill the above mentioned register to reduce
+/// register pressure.
+bool TwoAddressInstructionPass::
+sink3AddrInstruction(MachineInstr *MI, unsigned SavedReg,
+                     MachineBasicBlock::iterator OldPos) {
+  // FIXME: Shouldn't we be trying to do this before we three-addressify the
+  // instruction?  After this transformation is done, we no longer need
+  // the instruction to be in three-address form.
+
+  // Check if it's safe to move this instruction.
+  bool SeenStore = true; // Be conservative.
+  if (!MI->isSafeToMove(AA, SeenStore))
+    return false;
+
+  unsigned DefReg = 0;
+  SmallSet<unsigned, 4> UseRegs;
+
+  for (const MachineOperand &MO : MI->operands()) {
+    if (!MO.isReg())
+      continue;
+    unsigned MOReg = MO.getReg();
+    if (!MOReg)
+      continue;
+    if (MO.isUse() && MOReg != SavedReg)
+      UseRegs.insert(MO.getReg());
+    if (!MO.isDef())
+      continue;
+    if (MO.isImplicit())
+      // Don't try to move it if it implicitly defines a register.
+      return false;
+    if (DefReg)
+      // For now, don't move any instructions that define multiple registers.
+      return false;
+    DefReg = MO.getReg();
+  }
+
+  // Find the instruction that kills SavedReg.
+  MachineInstr *KillMI = nullptr;
+  if (LIS) {
+    LiveInterval &LI = LIS->getInterval(SavedReg);
+    assert(LI.end() != LI.begin() &&
+           "Reg should not have empty live interval.");
+
+    SlotIndex MBBEndIdx = LIS->getMBBEndIdx(MBB).getPrevSlot();
+    LiveInterval::const_iterator I = LI.find(MBBEndIdx);
+    if (I != LI.end() && I->start < MBBEndIdx)
+      return false;
+
+    --I;
+    KillMI = LIS->getInstructionFromIndex(I->end);
+  }
+  if (!KillMI) {
+    for (MachineOperand &UseMO : MRI->use_nodbg_operands(SavedReg)) {
+      if (!UseMO.isKill())
+        continue;
+      KillMI = UseMO.getParent();
+      break;
+    }
+  }
+
+  // If we find the instruction that kills SavedReg, and it is in an
+  // appropriate location, we can try to sink the current instruction
+  // past it.
+  if (!KillMI || KillMI->getParent() != MBB || KillMI == MI ||
+      KillMI == OldPos || KillMI->isTerminator())
+    return false;
+
+  // If any of the definitions are used by another instruction between the
+  // position and the kill use, then it's not safe to sink it.
+  //
+  // FIXME: This can be sped up if there is an easy way to query whether an
+  // instruction is before or after another instruction. Then we can use
+  // MachineRegisterInfo def / use instead.
+  MachineOperand *KillMO = nullptr;
+  MachineBasicBlock::iterator KillPos = KillMI;
+  ++KillPos;
+
+  unsigned NumVisited = 0;
+  for (MachineBasicBlock::iterator I = std::next(OldPos); I != KillPos; ++I) {
+    MachineInstr *OtherMI = I;
+    // DBG_VALUE cannot be counted against the limit.
+    if (OtherMI->isDebugValue())
+      continue;
+    if (NumVisited > 30)  // FIXME: Arbitrary limit to reduce compile time cost.
+      return false;
+    ++NumVisited;
+    for (unsigned i = 0, e = OtherMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+      MachineOperand &MO = OtherMI->getOperand(i);
+      if (!MO.isReg())
+        continue;
+      unsigned MOReg = MO.getReg();
+      if (!MOReg)
+        continue;
+      if (DefReg == MOReg)
+        return false;
+
+      if (MO.isKill() || (LIS && isPlainlyKilled(OtherMI, MOReg, LIS))) {
+        if (OtherMI == KillMI && MOReg == SavedReg)
+          // Save the operand that kills the register. We want to unset the kill
+          // marker if we can sink MI past it.
+          KillMO = &MO;
+        else if (UseRegs.count(MOReg))
+          // One of the uses is killed before the destination.
+          return false;
+      }
+    }
+  }
+  assert(KillMO && "Didn't find kill");
+
+  if (!LIS) {
+    // Update kill and LV information.
+    KillMO->setIsKill(false);
+    KillMO = MI->findRegisterUseOperand(SavedReg, false, TRI);
+    KillMO->setIsKill(true);
+
+    if (LV)
+      LV->replaceKillInstruction(SavedReg, KillMI, MI);
+  }
+
+  // Move instruction to its destination.
+  MBB->remove(MI);
+  MBB->insert(KillPos, MI);
+
+  if (LIS)
+    LIS->handleMove(MI);
+
+  ++Num3AddrSunk;
+  return true;
+}
+
+/// getSingleDef -- return the MachineInstr* if it is the single def of the Reg
+/// in current BB.
+static MachineInstr *getSingleDef(unsigned Reg, MachineBasicBlock *BB,
+                                  const MachineRegisterInfo *MRI) {
+  MachineInstr *Ret = nullptr;
+  for (MachineInstr &DefMI : MRI->def_instructions(Reg)) {
+    if (DefMI.getParent() != BB || DefMI.isDebugValue())
+      continue;
+    if (!Ret)
+      Ret = &DefMI;
+    else if (Ret != &DefMI)
+      return nullptr;
+  }
+  return Ret;
+}
+
+/// Check if there is a reversed copy chain from FromReg to ToReg:
+/// %Tmp1 = copy %Tmp2;
+/// %FromReg = copy %Tmp1;
+/// %ToReg = add %FromReg ...
+/// %Tmp2 = copy %ToReg;
+/// MaxLen specifies the maximum length of the copy chain the func
+/// can walk through.
+bool TwoAddressInstructionPass::isRevCopyChain(unsigned FromReg, unsigned ToReg,
+                                               int Maxlen) {
+  unsigned TmpReg = FromReg;
+  for (int i = 0; i < Maxlen; i++) {
+    MachineInstr *Def = getSingleDef(TmpReg, MBB, MRI);
+    if (!Def || !Def->isCopy())
+      return false;
+
+    TmpReg = Def->getOperand(1).getReg();
+
+    if (TmpReg == ToReg)
+      return true;
+  }
+  return false;
 }
 
-/// runOnMachineFunction - Reduce two-address instructions to two
-/// operands.
+/// noUseAfterLastDef - Return true if there are no intervening uses between the
+/// last instruction in the MBB that defines the specified register and the
+/// two-address instruction which is being processed. It also returns the last
+/// def location by reference
+bool TwoAddressInstructionPass::noUseAfterLastDef(unsigned Reg, unsigned Dist,
+                                                  unsigned &LastDef) {
+  LastDef = 0;
+  unsigned LastUse = Dist;
+  for (MachineOperand &MO : MRI->reg_operands(Reg)) {
+    MachineInstr *MI = MO.getParent();
+    if (MI->getParent() != MBB || MI->isDebugValue())
+      continue;
+    DenseMap<MachineInstr*, unsigned>::iterator DI = DistanceMap.find(MI);
+    if (DI == DistanceMap.end())
+      continue;
+    if (MO.isUse() && DI->second < LastUse)
+      LastUse = DI->second;
+    if (MO.isDef() && DI->second > LastDef)
+      LastDef = DI->second;
+  }
+
+  return !(LastUse > LastDef && LastUse < Dist);
+}
+
+/// isCopyToReg - Return true if the specified MI is a copy instruction or
+/// a extract_subreg instruction. It also returns the source and destination
+/// registers and whether they are physical registers by reference.
+static bool isCopyToReg(MachineInstr &MI, const TargetInstrInfo *TII,
+                        unsigned &SrcReg, unsigned &DstReg,
+                        bool &IsSrcPhys, bool &IsDstPhys) {
+  SrcReg = 0;
+  DstReg = 0;
+  if (MI.isCopy()) {
+    DstReg = MI.getOperand(0).getReg();
+    SrcReg = MI.getOperand(1).getReg();
+  } else if (MI.isInsertSubreg() || MI.isSubregToReg()) {
+    DstReg = MI.getOperand(0).getReg();
+    SrcReg = MI.getOperand(2).getReg();
+  } else
+    return false;
+
+  IsSrcPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg);
+  IsDstPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg);
+  return true;
+}
+
+/// isPLainlyKilled - Test if the given register value, which is used by the
+// given instruction, is killed by the given instruction.
+static bool isPlainlyKilled(MachineInstr *MI, unsigned Reg,
+                            LiveIntervals *LIS) {
+  if (LIS && TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg) &&
+      !LIS->isNotInMIMap(MI)) {
+    // FIXME: Sometimes tryInstructionTransform() will add instructions and
+    // test whether they can be folded before keeping them. In this case it
+    // sets a kill before recursively calling tryInstructionTransform() again.
+    // If there is no interval available, we assume that this instruction is
+    // one of those. A kill flag is manually inserted on the operand so the
+    // check below will handle it.
+    LiveInterval &LI = LIS->getInterval(Reg);
+    // This is to match the kill flag version where undefs don't have kill
+    // flags.
+    if (!LI.hasAtLeastOneValue())
+      return false;
+
+    SlotIndex useIdx = LIS->getInstructionIndex(MI);
+    LiveInterval::const_iterator I = LI.find(useIdx);
+    assert(I != LI.end() && "Reg must be live-in to use.");
+    return !I->end.isBlock() && SlotIndex::isSameInstr(I->end, useIdx);
+  }
+
+  return MI->killsRegister(Reg);
+}
+
+/// isKilled - Test if the given register value, which is used by the given
+/// instruction, is killed by the given instruction. This looks through
+/// coalescable copies to see if the original value is potentially not killed.
 ///
-bool TwoAddressInstructionPass::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
-    DEBUG(std::cerr << "Machine Function\n");
-    const TargetMachine &TM = MF.getTarget();
-    const MRegisterInfo &MRI = *TM.getRegisterInfo();
-    const TargetInstrInfo &TII = TM.getInstrInfo();
-    LiveVariables &LV = getAnalysis<LiveVariables>();
-
-    bool MadeChange = false;
-
-    for (MachineFunction::iterator mbbi = MF.begin(), mbbe = MF.end();
-         mbbi != mbbe; ++mbbi) {
-        for (MachineBasicBlock::iterator mi = mbbi->begin(), me = mbbi->end();
-             mi != me; ++mi) {
-            unsigned opcode = mi->getOpcode();
-
-            // ignore if it is not a two-address instruction
-            if (!TII.isTwoAddrInstr(opcode))
-                continue;
-
-            ++numTwoAddressInstrs;
-
-            DEBUG(std::cerr << "\tinstruction: "; mi->print(std::cerr, TM));
-
-            assert(mi->getOperand(1).isRegister() &&
-                   mi->getOperand(1).getAllocatedRegNum() &&
-                   mi->getOperand(1).isUse() &&
-                   "two address instruction invalid");
-
-            // if the two operands are the same we just remove the use
-            // and mark the def as def&use
-            if (mi->getOperand(0).getAllocatedRegNum() ==
-                mi->getOperand(1).getAllocatedRegNum()) {
-            }
-            else {
-                MadeChange = true;
-
-                // rewrite:
-                //     a = b op c
-                // to:
-                //     a = b
-                //     a = a op c
-                unsigned regA = mi->getOperand(0).getAllocatedRegNum();
-                unsigned regB = mi->getOperand(1).getAllocatedRegNum();
-
-                assert(MRegisterInfo::isVirtualRegister(regA) &&
-                       MRegisterInfo::isVirtualRegister(regB) &&
-                       "cannot update physical register live information");
-
-                // first make sure we do not have a use of a in the
-                // instruction (a = b + a for example) because our
-                // transformation will not work. This should never occur
-                // because we are in SSA form.
-                for (unsigned i = 1; i != mi->getNumOperands(); ++i)
-                    assert(!mi->getOperand(i).isRegister() ||
-                           mi->getOperand(i).getAllocatedRegNum() != (int)regA);
-
-                const TargetRegisterClass* rc =
-                    MF.getSSARegMap()->getRegClass(regA);
-                unsigned Added = MRI.copyRegToReg(*mbbi, mi, regA, regB, rc);
-                numInstrsAdded += Added;
-
-                MachineBasicBlock::iterator prevMi = mi;
-                --prevMi;
-                DEBUG(std::cerr << "\t\tadded instruction: ";
-                      prevMi->print(std::cerr, TM));
-
-                // update live variables for regA
-                assert(Added == 1 &&
-                       "Cannot handle multi-instruction copies yet!");
-                LiveVariables::VarInfo& varInfo = LV.getVarInfo(regA);
-                varInfo.DefInst = prevMi;
-
-                // update live variables for regB
-                if (LV.removeVirtualRegisterKilled(regB, &*mbbi, mi))
-                    LV.addVirtualRegisterKilled(regB, &*mbbi, prevMi);
-
-                if (LV.removeVirtualRegisterDead(regB, &*mbbi, mi))
-                    LV.addVirtualRegisterDead(regB, &*mbbi, prevMi);
-
-                // replace all occurences of regB with regA
-                for (unsigned i = 1, e = mi->getNumOperands(); i != e; ++i) {
-                    if (mi->getOperand(i).isRegister() &&
-                        mi->getOperand(i).getReg() == regB)
-                        mi->SetMachineOperandReg(i, regA);
+/// For example, in this code:
+///
+///   %reg1034 = copy %reg1024
+///   %reg1035 = copy %reg1025<kill>
+///   %reg1036 = add %reg1034<kill>, %reg1035<kill>
+///
+/// %reg1034 is not considered to be killed, since it is copied from a
+/// register which is not killed. Treating it as not killed lets the
+/// normal heuristics commute the (two-address) add, which lets
+/// coalescing eliminate the extra copy.
+///
+/// If allowFalsePositives is true then likely kills are treated as kills even
+/// if it can't be proven that they are kills.
+static bool isKilled(MachineInstr &MI, unsigned Reg,
+                     const MachineRegisterInfo *MRI,
+                     const TargetInstrInfo *TII,
+                     LiveIntervals *LIS,
+                     bool allowFalsePositives) {
+  MachineInstr *DefMI = &MI;
+  for (;;) {
+    // All uses of physical registers are likely to be kills.
+    if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg) &&
+        (allowFalsePositives || MRI->hasOneUse(Reg)))
+      return true;
+    if (!isPlainlyKilled(DefMI, Reg, LIS))
+      return false;
+    if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg))
+      return true;
+    MachineRegisterInfo::def_iterator Begin = MRI->def_begin(Reg);
+    // If there are multiple defs, we can't do a simple analysis, so just
+    // go with what the kill flag says.
+    if (std::next(Begin) != MRI->def_end())
+      return true;
+    DefMI = Begin->getParent();
+    bool IsSrcPhys, IsDstPhys;
+    unsigned SrcReg,  DstReg;
+    // If the def is something other than a copy, then it isn't going to
+    // be coalesced, so follow the kill flag.
+    if (!isCopyToReg(*DefMI, TII, SrcReg, DstReg, IsSrcPhys, IsDstPhys))
+      return true;
+    Reg = SrcReg;
+  }
+}
+
+/// isTwoAddrUse - Return true if the specified MI uses the specified register
+/// as a two-address use. If so, return the destination register by reference.
+static bool isTwoAddrUse(MachineInstr &MI, unsigned Reg, unsigned &DstReg) {
+  for (unsigned i = 0, NumOps = MI.getNumOperands(); i != NumOps; ++i) {
+    const MachineOperand &MO = MI.getOperand(i);
+    if (!MO.isReg() || !MO.isUse() || MO.getReg() != Reg)
+      continue;
+    unsigned ti;
+    if (MI.isRegTiedToDefOperand(i, &ti)) {
+      DstReg = MI.getOperand(ti).getReg();
+      return true;
+    }
+  }
+  return false;
+}
+
+/// findOnlyInterestingUse - Given a register, if has a single in-basic block
+/// use, return the use instruction if it's a copy or a two-address use.
+static
+MachineInstr *findOnlyInterestingUse(unsigned Reg, MachineBasicBlock *MBB,
+                                     MachineRegisterInfo *MRI,
+                                     const TargetInstrInfo *TII,
+                                     bool &IsCopy,
+                                     unsigned &DstReg, bool &IsDstPhys) {
+  if (!MRI->hasOneNonDBGUse(Reg))
+    // None or more than one use.
+    return nullptr;
+  MachineInstr &UseMI = *MRI->use_instr_nodbg_begin(Reg);
+  if (UseMI.getParent() != MBB)
+    return nullptr;
+  unsigned SrcReg;
+  bool IsSrcPhys;
+  if (isCopyToReg(UseMI, TII, SrcReg, DstReg, IsSrcPhys, IsDstPhys)) {
+    IsCopy = true;
+    return &UseMI;
+  }
+  IsDstPhys = false;
+  if (isTwoAddrUse(UseMI, Reg, DstReg)) {
+    IsDstPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg);
+    return &UseMI;
+  }
+  return nullptr;
+}
+
+/// getMappedReg - Return the physical register the specified virtual register
+/// might be mapped to.
+static unsigned
+getMappedReg(unsigned Reg, DenseMap<unsigned, unsigned> &RegMap) {
+  while (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg))  {
+    DenseMap<unsigned, unsigned>::iterator SI = RegMap.find(Reg);
+    if (SI == RegMap.end())
+      return 0;
+    Reg = SI->second;
+  }
+  if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg))
+    return Reg;
+  return 0;
+}
+
+/// regsAreCompatible - Return true if the two registers are equal or aliased.
+///
+static bool
+regsAreCompatible(unsigned RegA, unsigned RegB, const TargetRegisterInfo *TRI) {
+  if (RegA == RegB)
+    return true;
+  if (!RegA || !RegB)
+    return false;
+  return TRI->regsOverlap(RegA, RegB);
+}
+
+
+/// isProfitableToCommute - Return true if it's potentially profitable to commute
+/// the two-address instruction that's being processed.
+bool
+TwoAddressInstructionPass::
+isProfitableToCommute(unsigned regA, unsigned regB, unsigned regC,
+                      MachineInstr *MI, unsigned Dist) {
+  if (OptLevel == CodeGenOpt::None)
+    return false;
+
+  // Determine if it's profitable to commute this two address instruction. In
+  // general, we want no uses between this instruction and the definition of
+  // the two-address register.
+  // e.g.
+  // %reg1028<def> = EXTRACT_SUBREG %reg1027<kill>, 1
+  // %reg1029<def> = MOV8rr %reg1028
+  // %reg1029<def> = SHR8ri %reg1029, 7, %EFLAGS<imp-def,dead>
+  // insert => %reg1030<def> = MOV8rr %reg1028
+  // %reg1030<def> = ADD8rr %reg1028<kill>, %reg1029<kill>, %EFLAGS<imp-def,dead>
+  // In this case, it might not be possible to coalesce the second MOV8rr
+  // instruction if the first one is coalesced. So it would be profitable to
+  // commute it:
+  // %reg1028<def> = EXTRACT_SUBREG %reg1027<kill>, 1
+  // %reg1029<def> = MOV8rr %reg1028
+  // %reg1029<def> = SHR8ri %reg1029, 7, %EFLAGS<imp-def,dead>
+  // insert => %reg1030<def> = MOV8rr %reg1029
+  // %reg1030<def> = ADD8rr %reg1029<kill>, %reg1028<kill>, %EFLAGS<imp-def,dead>
+
+  if (!isPlainlyKilled(MI, regC, LIS))
+    return false;
+
+  // Ok, we have something like:
+  // %reg1030<def> = ADD8rr %reg1028<kill>, %reg1029<kill>, %EFLAGS<imp-def,dead>
+  // let's see if it's worth commuting it.
+
+  // Look for situations like this:
+  // %reg1024<def> = MOV r1
+  // %reg1025<def> = MOV r0
+  // %reg1026<def> = ADD %reg1024, %reg1025
+  // r0            = MOV %reg1026
+  // Commute the ADD to hopefully eliminate an otherwise unavoidable copy.
+  unsigned ToRegA = getMappedReg(regA, DstRegMap);
+  if (ToRegA) {
+    unsigned FromRegB = getMappedReg(regB, SrcRegMap);
+    unsigned FromRegC = getMappedReg(regC, SrcRegMap);
+    bool CompB = FromRegB && regsAreCompatible(FromRegB, ToRegA, TRI);
+    bool CompC = FromRegC && regsAreCompatible(FromRegC, ToRegA, TRI);
+
+    // Compute if any of the following are true:
+    // -RegB is not tied to a register and RegC is compatible with RegA.
+    // -RegB is tied to the wrong physical register, but RegC is.
+    // -RegB is tied to the wrong physical register, and RegC isn't tied.
+    if ((!FromRegB && CompC) || (FromRegB && !CompB && (!FromRegC || CompC)))
+      return true;
+    // Don't compute if any of the following are true:
+    // -RegC is not tied to a register and RegB is compatible with RegA.
+    // -RegC is tied to the wrong physical register, but RegB is.
+    // -RegC is tied to the wrong physical register, and RegB isn't tied.
+    if ((!FromRegC && CompB) || (FromRegC && !CompC && (!FromRegB || CompB)))
+      return false;
+  }
+
+  // If there is a use of regC between its last def (could be livein) and this
+  // instruction, then bail.
+  unsigned LastDefC = 0;
+  if (!noUseAfterLastDef(regC, Dist, LastDefC))
+    return false;
+
+  // If there is a use of regB between its last def (could be livein) and this
+  // instruction, then go ahead and make this transformation.
+  unsigned LastDefB = 0;
+  if (!noUseAfterLastDef(regB, Dist, LastDefB))
+    return true;
+
+  // Look for situation like this:
+  // %reg101 = MOV %reg100
+  // %reg102 = ...
+  // %reg103 = ADD %reg102, %reg101
+  // ... = %reg103 ...
+  // %reg100 = MOV %reg103
+  // If there is a reversed copy chain from reg101 to reg103, commute the ADD
+  // to eliminate an otherwise unavoidable copy.
+  // FIXME:
+  // We can extend the logic further: If an pair of operands in an insn has
+  // been merged, the insn could be regarded as a virtual copy, and the virtual
+  // copy could also be used to construct a copy chain.
+  // To more generally minimize register copies, ideally the logic of two addr
+  // instruction pass should be integrated with register allocation pass where
+  // interference graph is available.
+  if (isRevCopyChain(regC, regA, 3))
+    return true;
+
+  if (isRevCopyChain(regB, regA, 3))
+    return false;
+
+  // Since there are no intervening uses for both registers, then commute
+  // if the def of regC is closer. Its live interval is shorter.
+  return LastDefB && LastDefC && LastDefC > LastDefB;
+}
+
+/// commuteInstruction - Commute a two-address instruction and update the basic
+/// block, distance map, and live variables if needed. Return true if it is
+/// successful.
+bool TwoAddressInstructionPass::commuteInstruction(MachineInstr *MI,
+                                                   unsigned RegBIdx,
+                                                   unsigned RegCIdx,
+                                                   unsigned Dist) {
+  unsigned RegC = MI->getOperand(RegCIdx).getReg();
+  DEBUG(dbgs() << "2addr: COMMUTING  : " << *MI);
+  MachineInstr *NewMI = TII->commuteInstruction(MI, false, RegBIdx, RegCIdx);
+
+  if (NewMI == nullptr) {
+    DEBUG(dbgs() << "2addr: COMMUTING FAILED!\n");
+    return false;
+  }
+
+  DEBUG(dbgs() << "2addr: COMMUTED TO: " << *NewMI);
+  assert(NewMI == MI &&
+         "TargetInstrInfo::commuteInstruction() should not return a new "
+         "instruction unless it was requested.");
+
+  // Update source register map.
+  unsigned FromRegC = getMappedReg(RegC, SrcRegMap);
+  if (FromRegC) {
+    unsigned RegA = MI->getOperand(0).getReg();
+    SrcRegMap[RegA] = FromRegC;
+  }
+
+  return true;
+}
+
+/// isProfitableToConv3Addr - Return true if it is profitable to convert the
+/// given 2-address instruction to a 3-address one.
+bool
+TwoAddressInstructionPass::isProfitableToConv3Addr(unsigned RegA,unsigned RegB){
+  // Look for situations like this:
+  // %reg1024<def> = MOV r1
+  // %reg1025<def> = MOV r0
+  // %reg1026<def> = ADD %reg1024, %reg1025
+  // r2            = MOV %reg1026
+  // Turn ADD into a 3-address instruction to avoid a copy.
+  unsigned FromRegB = getMappedReg(RegB, SrcRegMap);
+  if (!FromRegB)
+    return false;
+  unsigned ToRegA = getMappedReg(RegA, DstRegMap);
+  return (ToRegA && !regsAreCompatible(FromRegB, ToRegA, TRI));
+}
+
+/// convertInstTo3Addr - Convert the specified two-address instruction into a
+/// three address one. Return true if this transformation was successful.
+bool
+TwoAddressInstructionPass::convertInstTo3Addr(MachineBasicBlock::iterator &mi,
+                                              MachineBasicBlock::iterator &nmi,
+                                              unsigned RegA, unsigned RegB,
+                                              unsigned Dist) {
+  // FIXME: Why does convertToThreeAddress() need an iterator reference?
+  MachineFunction::iterator MFI = MBB->getIterator();
+  MachineInstr *NewMI = TII->convertToThreeAddress(MFI, mi, LV);
+  assert(MBB->getIterator() == MFI &&
+         "convertToThreeAddress changed iterator reference");
+  if (!NewMI)
+    return false;
+
+  DEBUG(dbgs() << "2addr: CONVERTING 2-ADDR: " << *mi);
+  DEBUG(dbgs() << "2addr:         TO 3-ADDR: " << *NewMI);
+  bool Sunk = false;
+
+  if (LIS)
+    LIS->ReplaceMachineInstrInMaps(mi, NewMI);
+
+  if (NewMI->findRegisterUseOperand(RegB, false, TRI))
+    // FIXME: Temporary workaround. If the new instruction doesn't
+    // uses RegB, convertToThreeAddress must have created more
+    // then one instruction.
+    Sunk = sink3AddrInstruction(NewMI, RegB, mi);
+
+  MBB->erase(mi); // Nuke the old inst.
+
+  if (!Sunk) {
+    DistanceMap.insert(std::make_pair(NewMI, Dist));
+    mi = NewMI;
+    nmi = std::next(mi);
+  }
+
+  // Update source and destination register maps.
+  SrcRegMap.erase(RegA);
+  DstRegMap.erase(RegB);
+  return true;
+}
+
+/// scanUses - Scan forward recursively for only uses, update maps if the use
+/// is a copy or a two-address instruction.
+void
+TwoAddressInstructionPass::scanUses(unsigned DstReg) {
+  SmallVector<unsigned, 4> VirtRegPairs;
+  bool IsDstPhys;
+  bool IsCopy = false;
+  unsigned NewReg = 0;
+  unsigned Reg = DstReg;
+  while (MachineInstr *UseMI = findOnlyInterestingUse(Reg, MBB, MRI, TII,IsCopy,
+                                                      NewReg, IsDstPhys)) {
+    if (IsCopy && !Processed.insert(UseMI).second)
+      break;
+
+    DenseMap<MachineInstr*, unsigned>::iterator DI = DistanceMap.find(UseMI);
+    if (DI != DistanceMap.end())
+      // Earlier in the same MBB.Reached via a back edge.
+      break;
+
+    if (IsDstPhys) {
+      VirtRegPairs.push_back(NewReg);
+      break;
+    }
+    bool isNew = SrcRegMap.insert(std::make_pair(NewReg, Reg)).second;
+    if (!isNew)
+      assert(SrcRegMap[NewReg] == Reg && "Can't map to two src registers!");
+    VirtRegPairs.push_back(NewReg);
+    Reg = NewReg;
+  }
+
+  if (!VirtRegPairs.empty()) {
+    unsigned ToReg = VirtRegPairs.back();
+    VirtRegPairs.pop_back();
+    while (!VirtRegPairs.empty()) {
+      unsigned FromReg = VirtRegPairs.back();
+      VirtRegPairs.pop_back();
+      bool isNew = DstRegMap.insert(std::make_pair(FromReg, ToReg)).second;
+      if (!isNew)
+        assert(DstRegMap[FromReg] == ToReg &&"Can't map to two dst registers!");
+      ToReg = FromReg;
+    }
+    bool isNew = DstRegMap.insert(std::make_pair(DstReg, ToReg)).second;
+    if (!isNew)
+      assert(DstRegMap[DstReg] == ToReg && "Can't map to two dst registers!");
+  }
+}
+
+/// processCopy - If the specified instruction is not yet processed, process it
+/// if it's a copy. For a copy instruction, we find the physical registers the
+/// source and destination registers might be mapped to. These are kept in
+/// point-to maps used to determine future optimizations. e.g.
+/// v1024 = mov r0
+/// v1025 = mov r1
+/// v1026 = add v1024, v1025
+/// r1    = mov r1026
+/// If 'add' is a two-address instruction, v1024, v1026 are both potentially
+/// coalesced to r0 (from the input side). v1025 is mapped to r1. v1026 is
+/// potentially joined with r1 on the output side. It's worthwhile to commute
+/// 'add' to eliminate a copy.
+void TwoAddressInstructionPass::processCopy(MachineInstr *MI) {
+  if (Processed.count(MI))
+    return;
+
+  bool IsSrcPhys, IsDstPhys;
+  unsigned SrcReg, DstReg;
+  if (!isCopyToReg(*MI, TII, SrcReg, DstReg, IsSrcPhys, IsDstPhys))
+    return;
+
+  if (IsDstPhys && !IsSrcPhys)
+    DstRegMap.insert(std::make_pair(SrcReg, DstReg));
+  else if (!IsDstPhys && IsSrcPhys) {
+    bool isNew = SrcRegMap.insert(std::make_pair(DstReg, SrcReg)).second;
+    if (!isNew)
+      assert(SrcRegMap[DstReg] == SrcReg &&
+             "Can't map to two src physical registers!");
+
+    scanUses(DstReg);
+  }
+
+  Processed.insert(MI);
+  return;
+}
+
+/// rescheduleMIBelowKill - If there is one more local instruction that reads
+/// 'Reg' and it kills 'Reg, consider moving the instruction below the kill
+/// instruction in order to eliminate the need for the copy.
+bool TwoAddressInstructionPass::
+rescheduleMIBelowKill(MachineBasicBlock::iterator &mi,
+                      MachineBasicBlock::iterator &nmi,
+                      unsigned Reg) {
+  // Bail immediately if we don't have LV or LIS available. We use them to find
+  // kills efficiently.
+  if (!LV && !LIS)
+    return false;
+
+  MachineInstr *MI = &*mi;
+  DenseMap<MachineInstr*, unsigned>::iterator DI = DistanceMap.find(MI);
+  if (DI == DistanceMap.end())
+    // Must be created from unfolded load. Don't waste time trying this.
+    return false;
+
+  MachineInstr *KillMI = nullptr;
+  if (LIS) {
+    LiveInterval &LI = LIS->getInterval(Reg);
+    assert(LI.end() != LI.begin() &&
+           "Reg should not have empty live interval.");
+
+    SlotIndex MBBEndIdx = LIS->getMBBEndIdx(MBB).getPrevSlot();
+    LiveInterval::const_iterator I = LI.find(MBBEndIdx);
+    if (I != LI.end() && I->start < MBBEndIdx)
+      return false;
+
+    --I;
+    KillMI = LIS->getInstructionFromIndex(I->end);
+  } else {
+    KillMI = LV->getVarInfo(Reg).findKill(MBB);
+  }
+  if (!KillMI || MI == KillMI || KillMI->isCopy() || KillMI->isCopyLike())
+    // Don't mess with copies, they may be coalesced later.
+    return false;
+
+  if (KillMI->hasUnmodeledSideEffects() || KillMI->isCall() ||
+      KillMI->isBranch() || KillMI->isTerminator())
+    // Don't move pass calls, etc.
+    return false;
+
+  unsigned DstReg;
+  if (isTwoAddrUse(*KillMI, Reg, DstReg))
+    return false;
+
+  bool SeenStore = true;
+  if (!MI->isSafeToMove(AA, SeenStore))
+    return false;
+
+  if (TII->getInstrLatency(InstrItins, MI) > 1)
+    // FIXME: Needs more sophisticated heuristics.
+    return false;
+
+  SmallSet<unsigned, 2> Uses;
+  SmallSet<unsigned, 2> Kills;
+  SmallSet<unsigned, 2> Defs;
+  for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+    const MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
+    if (!MO.isReg())
+      continue;
+    unsigned MOReg = MO.getReg();
+    if (!MOReg)
+      continue;
+    if (MO.isDef())
+      Defs.insert(MOReg);
+    else {
+      Uses.insert(MOReg);
+      if (MOReg != Reg && (MO.isKill() ||
+                           (LIS && isPlainlyKilled(MI, MOReg, LIS))))
+        Kills.insert(MOReg);
+    }
+  }
+
+  // Move the copies connected to MI down as well.
+  MachineBasicBlock::iterator Begin = MI;
+  MachineBasicBlock::iterator AfterMI = std::next(Begin);
+
+  MachineBasicBlock::iterator End = AfterMI;
+  while (End->isCopy() && Defs.count(End->getOperand(1).getReg())) {
+    Defs.insert(End->getOperand(0).getReg());
+    ++End;
+  }
+
+  // Check if the reschedule will not break depedencies.
+  unsigned NumVisited = 0;
+  MachineBasicBlock::iterator KillPos = KillMI;
+  ++KillPos;
+  for (MachineBasicBlock::iterator I = End; I != KillPos; ++I) {
+    MachineInstr *OtherMI = I;
+    // DBG_VALUE cannot be counted against the limit.
+    if (OtherMI->isDebugValue())
+      continue;
+    if (NumVisited > 10)  // FIXME: Arbitrary limit to reduce compile time cost.
+      return false;
+    ++NumVisited;
+    if (OtherMI->hasUnmodeledSideEffects() || OtherMI->isCall() ||
+        OtherMI->isBranch() || OtherMI->isTerminator())
+      // Don't move pass calls, etc.
+      return false;
+    for (unsigned i = 0, e = OtherMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+      const MachineOperand &MO = OtherMI->getOperand(i);
+      if (!MO.isReg())
+        continue;
+      unsigned MOReg = MO.getReg();
+      if (!MOReg)
+        continue;
+      if (MO.isDef()) {
+        if (Uses.count(MOReg))
+          // Physical register use would be clobbered.
+          return false;
+        if (!MO.isDead() && Defs.count(MOReg))
+          // May clobber a physical register def.
+          // FIXME: This may be too conservative. It's ok if the instruction
+          // is sunken completely below the use.
+          return false;
+      } else {
+        if (Defs.count(MOReg))
+          return false;
+        bool isKill = MO.isKill() ||
+                      (LIS && isPlainlyKilled(OtherMI, MOReg, LIS));
+        if (MOReg != Reg &&
+            ((isKill && Uses.count(MOReg)) || Kills.count(MOReg)))
+          // Don't want to extend other live ranges and update kills.
+          return false;
+        if (MOReg == Reg && !isKill)
+          // We can't schedule across a use of the register in question.
+          return false;
+        // Ensure that if this is register in question, its the kill we expect.
+        assert((MOReg != Reg || OtherMI == KillMI) &&
+               "Found multiple kills of a register in a basic block");
+      }
+    }
+  }
+
+  // Move debug info as well.
+  while (Begin != MBB->begin() && std::prev(Begin)->isDebugValue())
+    --Begin;
+
+  nmi = End;
+  MachineBasicBlock::iterator InsertPos = KillPos;
+  if (LIS) {
+    // We have to move the copies first so that the MBB is still well-formed
+    // when calling handleMove().
+    for (MachineBasicBlock::iterator MBBI = AfterMI; MBBI != End;) {
+      MachineInstr *CopyMI = MBBI;
+      ++MBBI;
+      MBB->splice(InsertPos, MBB, CopyMI);
+      LIS->handleMove(CopyMI);
+      InsertPos = CopyMI;
+    }
+    End = std::next(MachineBasicBlock::iterator(MI));
+  }
+
+  // Copies following MI may have been moved as well.
+  MBB->splice(InsertPos, MBB, Begin, End);
+  DistanceMap.erase(DI);
+
+  // Update live variables
+  if (LIS) {
+    LIS->handleMove(MI);
+  } else {
+    LV->removeVirtualRegisterKilled(Reg, KillMI);
+    LV->addVirtualRegisterKilled(Reg, MI);
+  }
+
+  DEBUG(dbgs() << "\trescheduled below kill: " << *KillMI);
+  return true;
+}
+
+/// isDefTooClose - Return true if the re-scheduling will put the given
+/// instruction too close to the defs of its register dependencies.
+bool TwoAddressInstructionPass::isDefTooClose(unsigned Reg, unsigned Dist,
+                                              MachineInstr *MI) {
+  for (MachineInstr &DefMI : MRI->def_instructions(Reg)) {
+    if (DefMI.getParent() != MBB || DefMI.isCopy() || DefMI.isCopyLike())
+      continue;
+    if (&DefMI == MI)
+      return true; // MI is defining something KillMI uses
+    DenseMap<MachineInstr*, unsigned>::iterator DDI = DistanceMap.find(&DefMI);
+    if (DDI == DistanceMap.end())
+      return true;  // Below MI
+    unsigned DefDist = DDI->second;
+    assert(Dist > DefDist && "Visited def already?");
+    if (TII->getInstrLatency(InstrItins, &DefMI) > (Dist - DefDist))
+      return true;
+  }
+  return false;
+}
+
+/// rescheduleKillAboveMI - If there is one more local instruction that reads
+/// 'Reg' and it kills 'Reg, consider moving the kill instruction above the
+/// current two-address instruction in order to eliminate the need for the
+/// copy.
+bool TwoAddressInstructionPass::
+rescheduleKillAboveMI(MachineBasicBlock::iterator &mi,
+                      MachineBasicBlock::iterator &nmi,
+                      unsigned Reg) {
+  // Bail immediately if we don't have LV or LIS available. We use them to find
+  // kills efficiently.
+  if (!LV && !LIS)
+    return false;
+
+  MachineInstr *MI = &*mi;
+  DenseMap<MachineInstr*, unsigned>::iterator DI = DistanceMap.find(MI);
+  if (DI == DistanceMap.end())
+    // Must be created from unfolded load. Don't waste time trying this.
+    return false;
+
+  MachineInstr *KillMI = nullptr;
+  if (LIS) {
+    LiveInterval &LI = LIS->getInterval(Reg);
+    assert(LI.end() != LI.begin() &&
+           "Reg should not have empty live interval.");
+
+    SlotIndex MBBEndIdx = LIS->getMBBEndIdx(MBB).getPrevSlot();
+    LiveInterval::const_iterator I = LI.find(MBBEndIdx);
+    if (I != LI.end() && I->start < MBBEndIdx)
+      return false;
+
+    --I;
+    KillMI = LIS->getInstructionFromIndex(I->end);
+  } else {
+    KillMI = LV->getVarInfo(Reg).findKill(MBB);
+  }
+  if (!KillMI || MI == KillMI || KillMI->isCopy() || KillMI->isCopyLike())
+    // Don't mess with copies, they may be coalesced later.
+    return false;
+
+  unsigned DstReg;
+  if (isTwoAddrUse(*KillMI, Reg, DstReg))
+    return false;
+
+  bool SeenStore = true;
+  if (!KillMI->isSafeToMove(AA, SeenStore))
+    return false;
+
+  SmallSet<unsigned, 2> Uses;
+  SmallSet<unsigned, 2> Kills;
+  SmallSet<unsigned, 2> Defs;
+  SmallSet<unsigned, 2> LiveDefs;
+  for (unsigned i = 0, e = KillMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+    const MachineOperand &MO = KillMI->getOperand(i);
+    if (!MO.isReg())
+      continue;
+    unsigned MOReg = MO.getReg();
+    if (MO.isUse()) {
+      if (!MOReg)
+        continue;
+      if (isDefTooClose(MOReg, DI->second, MI))
+        return false;
+      bool isKill = MO.isKill() || (LIS && isPlainlyKilled(KillMI, MOReg, LIS));
+      if (MOReg == Reg && !isKill)
+        return false;
+      Uses.insert(MOReg);
+      if (isKill && MOReg != Reg)
+        Kills.insert(MOReg);
+    } else if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(MOReg)) {
+      Defs.insert(MOReg);
+      if (!MO.isDead())
+        LiveDefs.insert(MOReg);
+    }
+  }
+
+  // Check if the reschedule will not break depedencies.
+  unsigned NumVisited = 0;
+  MachineBasicBlock::iterator KillPos = KillMI;
+  for (MachineBasicBlock::iterator I = mi; I != KillPos; ++I) {
+    MachineInstr *OtherMI = I;
+    // DBG_VALUE cannot be counted against the limit.
+    if (OtherMI->isDebugValue())
+      continue;
+    if (NumVisited > 10)  // FIXME: Arbitrary limit to reduce compile time cost.
+      return false;
+    ++NumVisited;
+    if (OtherMI->hasUnmodeledSideEffects() || OtherMI->isCall() ||
+        OtherMI->isBranch() || OtherMI->isTerminator())
+      // Don't move pass calls, etc.
+      return false;
+    SmallVector<unsigned, 2> OtherDefs;
+    for (unsigned i = 0, e = OtherMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+      const MachineOperand &MO = OtherMI->getOperand(i);
+      if (!MO.isReg())
+        continue;
+      unsigned MOReg = MO.getReg();
+      if (!MOReg)
+        continue;
+      if (MO.isUse()) {
+        if (Defs.count(MOReg))
+          // Moving KillMI can clobber the physical register if the def has
+          // not been seen.
+          return false;
+        if (Kills.count(MOReg))
+          // Don't want to extend other live ranges and update kills.
+          return false;
+        if (OtherMI != MI && MOReg == Reg &&
+            !(MO.isKill() || (LIS && isPlainlyKilled(OtherMI, MOReg, LIS))))
+          // We can't schedule across a use of the register in question.
+          return false;
+      } else {
+        OtherDefs.push_back(MOReg);
+      }
+    }
+
+    for (unsigned i = 0, e = OtherDefs.size(); i != e; ++i) {
+      unsigned MOReg = OtherDefs[i];
+      if (Uses.count(MOReg))
+        return false;
+      if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(MOReg) &&
+          LiveDefs.count(MOReg))
+        return false;
+      // Physical register def is seen.
+      Defs.erase(MOReg);
+    }
+  }
+
+  // Move the old kill above MI, don't forget to move debug info as well.
+  MachineBasicBlock::iterator InsertPos = mi;
+  while (InsertPos != MBB->begin() && std::prev(InsertPos)->isDebugValue())
+    --InsertPos;
+  MachineBasicBlock::iterator From = KillMI;
+  MachineBasicBlock::iterator To = std::next(From);
+  while (std::prev(From)->isDebugValue())
+    --From;
+  MBB->splice(InsertPos, MBB, From, To);
+
+  nmi = std::prev(InsertPos); // Backtrack so we process the moved instr.
+  DistanceMap.erase(DI);
+
+  // Update live variables
+  if (LIS) {
+    LIS->handleMove(KillMI);
+  } else {
+    LV->removeVirtualRegisterKilled(Reg, KillMI);
+    LV->addVirtualRegisterKilled(Reg, MI);
+  }
+
+  DEBUG(dbgs() << "\trescheduled kill: " << *KillMI);
+  return true;
+}
+
+/// Tries to commute the operand 'BaseOpIdx' and some other operand in the
+/// given machine instruction to improve opportunities for coalescing and
+/// elimination of a register to register copy.
+///
+/// 'DstOpIdx' specifies the index of MI def operand.
+/// 'BaseOpKilled' specifies if the register associated with 'BaseOpIdx'
+/// operand is killed by the given instruction.
+/// The 'Dist' arguments provides the distance of MI from the start of the
+/// current basic block and it is used to determine if it is profitable
+/// to commute operands in the instruction.
+///
+/// Returns true if the transformation happened. Otherwise, returns false.
+bool TwoAddressInstructionPass::tryInstructionCommute(MachineInstr *MI,
+                                                      unsigned DstOpIdx,
+                                                      unsigned BaseOpIdx,
+                                                      bool BaseOpKilled,
+                                                      unsigned Dist) {
+  unsigned DstOpReg = MI->getOperand(DstOpIdx).getReg();
+  unsigned BaseOpReg = MI->getOperand(BaseOpIdx).getReg();
+  unsigned OpsNum = MI->getDesc().getNumOperands();
+  unsigned OtherOpIdx = MI->getDesc().getNumDefs();
+  for (; OtherOpIdx < OpsNum; OtherOpIdx++) {
+    // The call of findCommutedOpIndices below only checks if BaseOpIdx
+    // and OtherOpIdx are commutable, it does not really searches for
+    // other commutable operands and does not change the values of passed
+    // variables.
+    if (OtherOpIdx == BaseOpIdx ||
+        !TII->findCommutedOpIndices(MI, BaseOpIdx, OtherOpIdx))
+      continue;
+
+    unsigned OtherOpReg = MI->getOperand(OtherOpIdx).getReg();
+    bool AggressiveCommute = false;
+
+    // If OtherOp dies but BaseOp does not, swap the OtherOp and BaseOp
+    // operands. This makes the live ranges of DstOp and OtherOp joinable.
+    bool DoCommute =
+        !BaseOpKilled && isKilled(*MI, OtherOpReg, MRI, TII, LIS, false);
+
+    if (!DoCommute &&
+        isProfitableToCommute(DstOpReg, BaseOpReg, OtherOpReg, MI, Dist)) {
+      DoCommute = true;
+      AggressiveCommute = true;
+    }
+
+    // If it's profitable to commute, try to do so.
+    if (DoCommute && commuteInstruction(MI, BaseOpIdx, OtherOpIdx, Dist)) {
+      ++NumCommuted;
+      if (AggressiveCommute)
+        ++NumAggrCommuted;
+      return true;
+    }
+  }
+  return false;
+}
+
+/// tryInstructionTransform - For the case where an instruction has a single
+/// pair of tied register operands, attempt some transformations that may
+/// either eliminate the tied operands or improve the opportunities for
+/// coalescing away the register copy.  Returns true if no copy needs to be
+/// inserted to untie mi's operands (either because they were untied, or
+/// because mi was rescheduled, and will be visited again later). If the
+/// shouldOnlyCommute flag is true, only instruction commutation is attempted.
+bool TwoAddressInstructionPass::
+tryInstructionTransform(MachineBasicBlock::iterator &mi,
+                        MachineBasicBlock::iterator &nmi,
+                        unsigned SrcIdx, unsigned DstIdx,
+                        unsigned Dist, bool shouldOnlyCommute) {
+  if (OptLevel == CodeGenOpt::None)
+    return false;
+
+  MachineInstr &MI = *mi;
+  unsigned regA = MI.getOperand(DstIdx).getReg();
+  unsigned regB = MI.getOperand(SrcIdx).getReg();
+
+  assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(regB) &&
+         "cannot make instruction into two-address form");
+  bool regBKilled = isKilled(MI, regB, MRI, TII, LIS, true);
+
+  if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(regA))
+    scanUses(regA);
+
+  bool Commuted = tryInstructionCommute(&MI, DstIdx, SrcIdx, regBKilled, Dist);
+
+  // If the instruction is convertible to 3 Addr, instead
+  // of returning try 3 Addr transformation aggresively and
+  // use this variable to check later. Because it might be better.
+  // For example, we can just use `leal (%rsi,%rdi), %eax` and `ret`
+  // instead of the following code.
+  //   addl     %esi, %edi
+  //   movl     %edi, %eax
+  //   ret
+  if (Commuted && !MI.isConvertibleTo3Addr())
+    return false;
+
+  if (shouldOnlyCommute)
+    return false;
+
+  // If there is one more use of regB later in the same MBB, consider
+  // re-schedule this MI below it.
+  if (!Commuted && EnableRescheduling && rescheduleMIBelowKill(mi, nmi, regB)) {
+    ++NumReSchedDowns;
+    return true;
+  }
+
+  // If we commuted, regB may have changed so we should re-sample it to avoid
+  // confusing the three address conversion below.
+  if (Commuted) {
+    regB = MI.getOperand(SrcIdx).getReg();
+    regBKilled = isKilled(MI, regB, MRI, TII, LIS, true);
+  }
+
+  if (MI.isConvertibleTo3Addr()) {
+    // This instruction is potentially convertible to a true
+    // three-address instruction.  Check if it is profitable.
+    if (!regBKilled || isProfitableToConv3Addr(regA, regB)) {
+      // Try to convert it.
+      if (convertInstTo3Addr(mi, nmi, regA, regB, Dist)) {
+        ++NumConvertedTo3Addr;
+        return true; // Done with this instruction.
+      }
+    }
+  }
+
+  // Return if it is commuted but 3 addr conversion is failed.
+  if (Commuted)
+    return false;
+
+  // If there is one more use of regB later in the same MBB, consider
+  // re-schedule it before this MI if it's legal.
+  if (EnableRescheduling && rescheduleKillAboveMI(mi, nmi, regB)) {
+    ++NumReSchedUps;
+    return true;
+  }
+
+  // If this is an instruction with a load folded into it, try unfolding
+  // the load, e.g. avoid this:
+  //   movq %rdx, %rcx
+  //   addq (%rax), %rcx
+  // in favor of this:
+  //   movq (%rax), %rcx
+  //   addq %rdx, %rcx
+  // because it's preferable to schedule a load than a register copy.
+  if (MI.mayLoad() && !regBKilled) {
+    // Determine if a load can be unfolded.
+    unsigned LoadRegIndex;
+    unsigned NewOpc =
+      TII->getOpcodeAfterMemoryUnfold(MI.getOpcode(),
+                                      /*UnfoldLoad=*/true,
+                                      /*UnfoldStore=*/false,
+                                      &LoadRegIndex);
+    if (NewOpc != 0) {
+      const MCInstrDesc &UnfoldMCID = TII->get(NewOpc);
+      if (UnfoldMCID.getNumDefs() == 1) {
+        // Unfold the load.
+        DEBUG(dbgs() << "2addr:   UNFOLDING: " << MI);
+        const TargetRegisterClass *RC =
+          TRI->getAllocatableClass(
+            TII->getRegClass(UnfoldMCID, LoadRegIndex, TRI, *MF));
+        unsigned Reg = MRI->createVirtualRegister(RC);
+        SmallVector<MachineInstr *, 2> NewMIs;
+        if (!TII->unfoldMemoryOperand(*MF, &MI, Reg,
+                                      /*UnfoldLoad=*/true,/*UnfoldStore=*/false,
+                                      NewMIs)) {
+          DEBUG(dbgs() << "2addr: ABANDONING UNFOLD\n");
+          return false;
+        }
+        assert(NewMIs.size() == 2 &&
+               "Unfolded a load into multiple instructions!");
+        // The load was previously folded, so this is the only use.
+        NewMIs[1]->addRegisterKilled(Reg, TRI);
+
+        // Tentatively insert the instructions into the block so that they
+        // look "normal" to the transformation logic.
+        MBB->insert(mi, NewMIs[0]);
+        MBB->insert(mi, NewMIs[1]);
+
+        DEBUG(dbgs() << "2addr:    NEW LOAD: " << *NewMIs[0]
+                     << "2addr:    NEW INST: " << *NewMIs[1]);
+
+        // Transform the instruction, now that it no longer has a load.
+        unsigned NewDstIdx = NewMIs[1]->findRegisterDefOperandIdx(regA);
+        unsigned NewSrcIdx = NewMIs[1]->findRegisterUseOperandIdx(regB);
+        MachineBasicBlock::iterator NewMI = NewMIs[1];
+        bool TransformResult =
+          tryInstructionTransform(NewMI, mi, NewSrcIdx, NewDstIdx, Dist, true);
+        (void)TransformResult;
+        assert(!TransformResult &&
+               "tryInstructionTransform() should return false.");
+        if (NewMIs[1]->getOperand(NewSrcIdx).isKill()) {
+          // Success, or at least we made an improvement. Keep the unfolded
+          // instructions and discard the original.
+          if (LV) {
+            for (unsigned i = 0, e = MI.getNumOperands(); i != e; ++i) {
+              MachineOperand &MO = MI.getOperand(i);
+              if (MO.isReg() &&
+                  TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(MO.getReg())) {
+                if (MO.isUse()) {
+                  if (MO.isKill()) {
+                    if (NewMIs[0]->killsRegister(MO.getReg()))
+                      LV->replaceKillInstruction(MO.getReg(), &MI, NewMIs[0]);
+                    else {
+                      assert(NewMIs[1]->killsRegister(MO.getReg()) &&
+                             "Kill missing after load unfold!");
+                      LV->replaceKillInstruction(MO.getReg(), &MI, NewMIs[1]);
+                    }
+                  }
+                } else if (LV->removeVirtualRegisterDead(MO.getReg(), &MI)) {
+                  if (NewMIs[1]->registerDefIsDead(MO.getReg()))
+                    LV->addVirtualRegisterDead(MO.getReg(), NewMIs[1]);
+                  else {
+                    assert(NewMIs[0]->registerDefIsDead(MO.getReg()) &&
+                           "Dead flag missing after load unfold!");
+                    LV->addVirtualRegisterDead(MO.getReg(), NewMIs[0]);
+                  }
                 }
+              }
             }
+            LV->addVirtualRegisterKilled(Reg, NewMIs[1]);
+          }
+
+          SmallVector<unsigned, 4> OrigRegs;
+          if (LIS) {
+            for (const MachineOperand &MO : MI.operands()) {
+              if (MO.isReg())
+                OrigRegs.push_back(MO.getReg());
+            }
+          }
+
+          MI.eraseFromParent();
+
+          // Update LiveIntervals.
+          if (LIS) {
+            MachineBasicBlock::iterator Begin(NewMIs[0]);
+            MachineBasicBlock::iterator End(NewMIs[1]);
+            LIS->repairIntervalsInRange(MBB, Begin, End, OrigRegs);
+          }
+
+          mi = NewMIs[1];
+        } else {
+          // Transforming didn't eliminate the tie and didn't lead to an
+          // improvement. Clean up the unfolded instructions and keep the
+          // original.
+          DEBUG(dbgs() << "2addr: ABANDONING UNFOLD\n");
+          NewMIs[0]->eraseFromParent();
+          NewMIs[1]->eraseFromParent();
+        }
+      }
+    }
+  }
+
+  return false;
+}
+
+// Collect tied operands of MI that need to be handled.
+// Rewrite trivial cases immediately.
+// Return true if any tied operands where found, including the trivial ones.
+bool TwoAddressInstructionPass::
+collectTiedOperands(MachineInstr *MI, TiedOperandMap &TiedOperands) {
+  const MCInstrDesc &MCID = MI->getDesc();
+  bool AnyOps = false;
+  unsigned NumOps = MI->getNumOperands();
+
+  for (unsigned SrcIdx = 0; SrcIdx < NumOps; ++SrcIdx) {
+    unsigned DstIdx = 0;
+    if (!MI->isRegTiedToDefOperand(SrcIdx, &DstIdx))
+      continue;
+    AnyOps = true;
+    MachineOperand &SrcMO = MI->getOperand(SrcIdx);
+    MachineOperand &DstMO = MI->getOperand(DstIdx);
+    unsigned SrcReg = SrcMO.getReg();
+    unsigned DstReg = DstMO.getReg();
+    // Tied constraint already satisfied?
+    if (SrcReg == DstReg)
+      continue;
+
+    assert(SrcReg && SrcMO.isUse() && "two address instruction invalid");
 
-            assert(mi->getOperand(0).isDef());
-            mi->getOperand(0).setUse();
-            mi->RemoveOperand(1);
+    // Deal with <undef> uses immediately - simply rewrite the src operand.
+    if (SrcMO.isUndef() && !DstMO.getSubReg()) {
+      // Constrain the DstReg register class if required.
+      if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg))
+        if (const TargetRegisterClass *RC = TII->getRegClass(MCID, SrcIdx,
+                                                             TRI, *MF))
+          MRI->constrainRegClass(DstReg, RC);
+      SrcMO.setReg(DstReg);
+      SrcMO.setSubReg(0);
+      DEBUG(dbgs() << "\t\trewrite undef:\t" << *MI);
+      continue;
+    }
+    TiedOperands[SrcReg].push_back(std::make_pair(SrcIdx, DstIdx));
+  }
+  return AnyOps;
+}
+
+// Process a list of tied MI operands that all use the same source register.
+// The tied pairs are of the form (SrcIdx, DstIdx).
+void
+TwoAddressInstructionPass::processTiedPairs(MachineInstr *MI,
+                                            TiedPairList &TiedPairs,
+                                            unsigned &Dist) {
+  bool IsEarlyClobber = false;
+  for (unsigned tpi = 0, tpe = TiedPairs.size(); tpi != tpe; ++tpi) {
+    const MachineOperand &DstMO = MI->getOperand(TiedPairs[tpi].second);
+    IsEarlyClobber |= DstMO.isEarlyClobber();
+  }
+
+  bool RemovedKillFlag = false;
+  bool AllUsesCopied = true;
+  unsigned LastCopiedReg = 0;
+  SlotIndex LastCopyIdx;
+  unsigned RegB = 0;
+  unsigned SubRegB = 0;
+  for (unsigned tpi = 0, tpe = TiedPairs.size(); tpi != tpe; ++tpi) {
+    unsigned SrcIdx = TiedPairs[tpi].first;
+    unsigned DstIdx = TiedPairs[tpi].second;
+
+    const MachineOperand &DstMO = MI->getOperand(DstIdx);
+    unsigned RegA = DstMO.getReg();
+
+    // Grab RegB from the instruction because it may have changed if the
+    // instruction was commuted.
+    RegB = MI->getOperand(SrcIdx).getReg();
+    SubRegB = MI->getOperand(SrcIdx).getSubReg();
+
+    if (RegA == RegB) {
+      // The register is tied to multiple destinations (or else we would
+      // not have continued this far), but this use of the register
+      // already matches the tied destination.  Leave it.
+      AllUsesCopied = false;
+      continue;
+    }
+    LastCopiedReg = RegA;
+
+    assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(RegB) &&
+           "cannot make instruction into two-address form");
+
+#ifndef NDEBUG
+    // First, verify that we don't have a use of "a" in the instruction
+    // (a = b + a for example) because our transformation will not
+    // work. This should never occur because we are in SSA form.
+    for (unsigned i = 0; i != MI->getNumOperands(); ++i)
+      assert(i == DstIdx ||
+             !MI->getOperand(i).isReg() ||
+             MI->getOperand(i).getReg() != RegA);
+#endif
+
+    // Emit a copy.
+    MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(*MI->getParent(), MI, MI->getDebugLoc(),
+                                      TII->get(TargetOpcode::COPY), RegA);
+    // If this operand is folding a truncation, the truncation now moves to the
+    // copy so that the register classes remain valid for the operands.
+    MIB.addReg(RegB, 0, SubRegB);
+    const TargetRegisterClass *RC = MRI->getRegClass(RegB);
+    if (SubRegB) {
+      if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(RegA)) {
+        assert(TRI->getMatchingSuperRegClass(RC, MRI->getRegClass(RegA),
+                                             SubRegB) &&
+               "tied subregister must be a truncation");
+        // The superreg class will not be used to constrain the subreg class.
+        RC = nullptr;
+      }
+      else {
+        assert(TRI->getMatchingSuperReg(RegA, SubRegB, MRI->getRegClass(RegB))
+               && "tied subregister must be a truncation");
+      }
+    }
+
+    // Update DistanceMap.
+    MachineBasicBlock::iterator PrevMI = MI;
+    --PrevMI;
+    DistanceMap.insert(std::make_pair(PrevMI, Dist));
+    DistanceMap[MI] = ++Dist;
+
+    if (LIS) {
+      LastCopyIdx = LIS->InsertMachineInstrInMaps(PrevMI).getRegSlot();
+
+      if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(RegA)) {
+        LiveInterval &LI = LIS->getInterval(RegA);
+        VNInfo *VNI = LI.getNextValue(LastCopyIdx, LIS->getVNInfoAllocator());
+        SlotIndex endIdx =
+          LIS->getInstructionIndex(MI).getRegSlot(IsEarlyClobber);
+        LI.addSegment(LiveInterval::Segment(LastCopyIdx, endIdx, VNI));
+      }
+    }
+
+    DEBUG(dbgs() << "\t\tprepend:\t" << *MIB);
+
+    MachineOperand &MO = MI->getOperand(SrcIdx);
+    assert(MO.isReg() && MO.getReg() == RegB && MO.isUse() &&
+           "inconsistent operand info for 2-reg pass");
+    if (MO.isKill()) {
+      MO.setIsKill(false);
+      RemovedKillFlag = true;
+    }
+
+    // Make sure regA is a legal regclass for the SrcIdx operand.
+    if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(RegA) &&
+        TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(RegB))
+      MRI->constrainRegClass(RegA, RC);
+    MO.setReg(RegA);
+    // The getMatchingSuper asserts guarantee that the register class projected
+    // by SubRegB is compatible with RegA with no subregister. So regardless of
+    // whether the dest oper writes a subreg, the source oper should not.
+    MO.setSubReg(0);
+
+    // Propagate SrcRegMap.
+    SrcRegMap[RegA] = RegB;
+  }
+
+  if (AllUsesCopied) {
+    if (!IsEarlyClobber) {
+      // Replace other (un-tied) uses of regB with LastCopiedReg.
+      for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+        MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
+        if (MO.isReg() && MO.getReg() == RegB && MO.getSubReg() == SubRegB &&
+            MO.isUse()) {
+          if (MO.isKill()) {
+            MO.setIsKill(false);
+            RemovedKillFlag = true;
+          }
+          MO.setReg(LastCopiedReg);
+          MO.setSubReg(0);
+        }
+      }
+    }
+
+    // Update live variables for regB.
+    if (RemovedKillFlag && LV && LV->getVarInfo(RegB).removeKill(MI)) {
+      MachineBasicBlock::iterator PrevMI = MI;
+      --PrevMI;
+      LV->addVirtualRegisterKilled(RegB, PrevMI);
+    }
+
+    // Update LiveIntervals.
+    if (LIS) {
+      LiveInterval &LI = LIS->getInterval(RegB);
+      SlotIndex MIIdx = LIS->getInstructionIndex(MI);
+      LiveInterval::const_iterator I = LI.find(MIIdx);
+      assert(I != LI.end() && "RegB must be live-in to use.");
+
+      SlotIndex UseIdx = MIIdx.getRegSlot(IsEarlyClobber);
+      if (I->end == UseIdx)
+        LI.removeSegment(LastCopyIdx, UseIdx);
+    }
+
+  } else if (RemovedKillFlag) {
+    // Some tied uses of regB matched their destination registers, so
+    // regB is still used in this instruction, but a kill flag was
+    // removed from a different tied use of regB, so now we need to add
+    // a kill flag to one of the remaining uses of regB.
+    for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+      MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
+      if (MO.isReg() && MO.getReg() == RegB && MO.isUse()) {
+        MO.setIsKill(true);
+        break;
+      }
+    }
+  }
+}
+
+/// runOnMachineFunction - Reduce two-address instructions to two operands.
+///
+bool TwoAddressInstructionPass::runOnMachineFunction(MachineFunction &Func) {
+  MF = &Func;
+  const TargetMachine &TM = MF->getTarget();
+  MRI = &MF->getRegInfo();
+  TII = MF->getSubtarget().getInstrInfo();
+  TRI = MF->getSubtarget().getRegisterInfo();
+  InstrItins = MF->getSubtarget().getInstrItineraryData();
+  LV = getAnalysisIfAvailable<LiveVariables>();
+  LIS = getAnalysisIfAvailable<LiveIntervals>();
+  AA = &getAnalysis<AAResultsWrapperPass>().getAAResults();
+  OptLevel = TM.getOptLevel();
+
+  bool MadeChange = false;
+
+  DEBUG(dbgs() << "********** REWRITING TWO-ADDR INSTRS **********\n");
+  DEBUG(dbgs() << "********** Function: "
+        << MF->getName() << '\n');
+
+  // This pass takes the function out of SSA form.
+  MRI->leaveSSA();
+
+  TiedOperandMap TiedOperands;
+  for (MachineFunction::iterator MBBI = MF->begin(), MBBE = MF->end();
+       MBBI != MBBE; ++MBBI) {
+    MBB = &*MBBI;
+    unsigned Dist = 0;
+    DistanceMap.clear();
+    SrcRegMap.clear();
+    DstRegMap.clear();
+    Processed.clear();
+    for (MachineBasicBlock::iterator mi = MBB->begin(), me = MBB->end();
+         mi != me; ) {
+      MachineBasicBlock::iterator nmi = std::next(mi);
+      if (mi->isDebugValue()) {
+        mi = nmi;
+        continue;
+      }
+
+      // Expand REG_SEQUENCE instructions. This will position mi at the first
+      // expanded instruction.
+      if (mi->isRegSequence())
+        eliminateRegSequence(mi);
+
+      DistanceMap.insert(std::make_pair(mi, ++Dist));
+
+      processCopy(&*mi);
+
+      // First scan through all the tied register uses in this instruction
+      // and record a list of pairs of tied operands for each register.
+      if (!collectTiedOperands(mi, TiedOperands)) {
+        mi = nmi;
+        continue;
+      }
 
-            DEBUG(std::cerr << "\t\tmodified original to: ";
-                  mi->print(std::cerr, TM));
+      ++NumTwoAddressInstrs;
+      MadeChange = true;
+      DEBUG(dbgs() << '\t' << *mi);
+
+      // If the instruction has a single pair of tied operands, try some
+      // transformations that may either eliminate the tied operands or
+      // improve the opportunities for coalescing away the register copy.
+      if (TiedOperands.size() == 1) {
+        SmallVectorImpl<std::pair<unsigned, unsigned> > &TiedPairs
+          = TiedOperands.begin()->second;
+        if (TiedPairs.size() == 1) {
+          unsigned SrcIdx = TiedPairs[0].first;
+          unsigned DstIdx = TiedPairs[0].second;
+          unsigned SrcReg = mi->getOperand(SrcIdx).getReg();
+          unsigned DstReg = mi->getOperand(DstIdx).getReg();
+          if (SrcReg != DstReg &&
+              tryInstructionTransform(mi, nmi, SrcIdx, DstIdx, Dist, false)) {
+            // The tied operands have been eliminated or shifted further down
+            // the block to ease elimination. Continue processing with 'nmi'.
+            TiedOperands.clear();
+            mi = nmi;
+            continue;
+          }
         }
+      }
+
+      // Now iterate over the information collected above.
+      for (auto &TO : TiedOperands) {
+        processTiedPairs(mi, TO.second, Dist);
+        DEBUG(dbgs() << "\t\trewrite to:\t" << *mi);
+      }
+
+      // Rewrite INSERT_SUBREG as COPY now that we no longer need SSA form.
+      if (mi->isInsertSubreg()) {
+        // From %reg = INSERT_SUBREG %reg, %subreg, subidx
+        // To   %reg:subidx = COPY %subreg
+        unsigned SubIdx = mi->getOperand(3).getImm();
+        mi->RemoveOperand(3);
+        assert(mi->getOperand(0).getSubReg() == 0 && "Unexpected subreg idx");
+        mi->getOperand(0).setSubReg(SubIdx);
+        mi->getOperand(0).setIsUndef(mi->getOperand(1).isUndef());
+        mi->RemoveOperand(1);
+        mi->setDesc(TII->get(TargetOpcode::COPY));
+        DEBUG(dbgs() << "\t\tconvert to:\t" << *mi);
+      }
+
+      // Clear TiedOperands here instead of at the top of the loop
+      // since most instructions do not have tied operands.
+      TiedOperands.clear();
+      mi = nmi;
     }
+  }
+
+  if (LIS)
+    MF->verify(this, "After two-address instruction pass");
+
+  return MadeChange;
+}
+
+/// Eliminate a REG_SEQUENCE instruction as part of the de-ssa process.
+///
+/// The instruction is turned into a sequence of sub-register copies:
+///
+///   %dst = REG_SEQUENCE %v1, ssub0, %v2, ssub1
+///
+/// Becomes:
+///
+///   %dst:ssub0<def,undef> = COPY %v1
+///   %dst:ssub1<def> = COPY %v2
+///
+void TwoAddressInstructionPass::
+eliminateRegSequence(MachineBasicBlock::iterator &MBBI) {
+  MachineInstr *MI = MBBI;
+  unsigned DstReg = MI->getOperand(0).getReg();
+  if (MI->getOperand(0).getSubReg() ||
+      TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg) ||
+      !(MI->getNumOperands() & 1)) {
+    DEBUG(dbgs() << "Illegal REG_SEQUENCE instruction:" << *MI);
+    llvm_unreachable(nullptr);
+  }
+
+  SmallVector<unsigned, 4> OrigRegs;
+  if (LIS) {
+    OrigRegs.push_back(MI->getOperand(0).getReg());
+    for (unsigned i = 1, e = MI->getNumOperands(); i < e; i += 2)
+      OrigRegs.push_back(MI->getOperand(i).getReg());
+  }
+
+  bool DefEmitted = false;
+  for (unsigned i = 1, e = MI->getNumOperands(); i < e; i += 2) {
+    MachineOperand &UseMO = MI->getOperand(i);
+    unsigned SrcReg = UseMO.getReg();
+    unsigned SubIdx = MI->getOperand(i+1).getImm();
+    // Nothing needs to be inserted for <undef> operands.
+    if (UseMO.isUndef())
+      continue;
+
+    // Defer any kill flag to the last operand using SrcReg. Otherwise, we
+    // might insert a COPY that uses SrcReg after is was killed.
+    bool isKill = UseMO.isKill();
+    if (isKill)
+      for (unsigned j = i + 2; j < e; j += 2)
+        if (MI->getOperand(j).getReg() == SrcReg) {
+          MI->getOperand(j).setIsKill();
+          UseMO.setIsKill(false);
+          isKill = false;
+          break;
+        }
+
+    // Insert the sub-register copy.
+    MachineInstr *CopyMI = BuildMI(*MI->getParent(), MI, MI->getDebugLoc(),
+                                   TII->get(TargetOpcode::COPY))
+      .addReg(DstReg, RegState::Define, SubIdx)
+      .addOperand(UseMO);
+
+    // The first def needs an <undef> flag because there is no live register
+    // before it.
+    if (!DefEmitted) {
+      CopyMI->getOperand(0).setIsUndef(true);
+      // Return an iterator pointing to the first inserted instr.
+      MBBI = CopyMI;
+    }
+    DefEmitted = true;
+
+    // Update LiveVariables' kill info.
+    if (LV && isKill && !TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg))
+      LV->replaceKillInstruction(SrcReg, MI, CopyMI);
+
+    DEBUG(dbgs() << "Inserted: " << *CopyMI);
+  }
+
+  MachineBasicBlock::iterator EndMBBI =
+      std::next(MachineBasicBlock::iterator(MI));
+
+  if (!DefEmitted) {
+    DEBUG(dbgs() << "Turned: " << *MI << " into an IMPLICIT_DEF");
+    MI->setDesc(TII->get(TargetOpcode::IMPLICIT_DEF));
+    for (int j = MI->getNumOperands() - 1, ee = 0; j > ee; --j)
+      MI->RemoveOperand(j);
+  } else {
+    DEBUG(dbgs() << "Eliminated: " << *MI);
+    MI->eraseFromParent();
+  }
 
-    return MadeChange;
+  // Udpate LiveIntervals.
+  if (LIS)
+    LIS->repairIntervalsInRange(MBB, MBBI, EndMBBI, OrigRegs);
 }