]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/lib/CodeGen/LiveRangeCalc.h
Merge llvm, clang, compiler-rt, libc++, libunwind, lld, lldb and openmp
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm / lib / CodeGen / LiveRangeCalc.h
1 //===- LiveRangeCalc.h - Calculate live ranges ------------------*- C++ -*-===//
2 //
3 // Part of the LLVM Project, under the Apache License v2.0 with LLVM Exceptions.
4 // See https://llvm.org/LICENSE.txt for license information.
5 // SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 WITH LLVM-exception
6 //
7 //===----------------------------------------------------------------------===//
8 //
9 // The LiveRangeCalc class can be used to compute live ranges from scratch.  It
10 // caches information about values in the CFG to speed up repeated operations
11 // on the same live range.  The cache can be shared by non-overlapping live
12 // ranges.  SplitKit uses that when computing the live range of split products.
13 //
14 // A low-level interface is available to clients that know where a variable is
15 // live, but don't know which value it has as every point.  LiveRangeCalc will
16 // propagate values down the dominator tree, and even insert PHI-defs where
17 // needed.  SplitKit uses this faster interface when possible.
18 //
19 //===----------------------------------------------------------------------===//
20
21 #ifndef LLVM_LIB_CODEGEN_LIVERANGECALC_H
22 #define LLVM_LIB_CODEGEN_LIVERANGECALC_H
23
24 #include "llvm/ADT/ArrayRef.h"
25 #include "llvm/ADT/BitVector.h"
26 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
27 #include "llvm/ADT/IndexedMap.h"
28 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
29 #include "llvm/CodeGen/LiveInterval.h"
30 #include "llvm/CodeGen/MachineBasicBlock.h"
31 #include "llvm/CodeGen/SlotIndexes.h"
32 #include "llvm/MC/LaneBitmask.h"
33 #include <utility>
34
35 namespace llvm {
36
37 template <class NodeT> class DomTreeNodeBase;
38 class MachineDominatorTree;
39 class MachineFunction;
40 class MachineRegisterInfo;
41
42 using MachineDomTreeNode = DomTreeNodeBase<MachineBasicBlock>;
43
44 class LiveRangeCalc {
45   const MachineFunction *MF = nullptr;
46   const MachineRegisterInfo *MRI = nullptr;
47   SlotIndexes *Indexes = nullptr;
48   MachineDominatorTree *DomTree = nullptr;
49   VNInfo::Allocator *Alloc = nullptr;
50
51   /// LiveOutPair - A value and the block that defined it.  The domtree node is
52   /// redundant, it can be computed as: MDT[Indexes.getMBBFromIndex(VNI->def)].
53   using LiveOutPair = std::pair<VNInfo *, MachineDomTreeNode *>;
54
55   /// LiveOutMap - Map basic blocks to the value leaving the block.
56   using LiveOutMap = IndexedMap<LiveOutPair, MBB2NumberFunctor>;
57
58   /// Bit vector of active entries in LiveOut, also used as a visited set by
59   /// findReachingDefs.  One entry per basic block, indexed by block number.
60   /// This is kept as a separate bit vector because it can be cleared quickly
61   /// when switching live ranges.
62   BitVector Seen;
63
64   /// Map LiveRange to sets of blocks (represented by bit vectors) that
65   /// in the live range are defined on entry and undefined on entry.
66   /// A block is defined on entry if there is a path from at least one of
67   /// the defs in the live range to the entry of the block, and conversely,
68   /// a block is undefined on entry, if there is no such path (i.e. no
69   /// definition reaches the entry of the block). A single LiveRangeCalc
70   /// object is used to track live-out information for multiple registers
71   /// in live range splitting (which is ok, since the live ranges of these
72   /// registers do not overlap), but the defined/undefined information must
73   /// be kept separate for each individual range.
74   /// By convention, EntryInfoMap[&LR] = { Defined, Undefined }.
75   using EntryInfoMap = DenseMap<LiveRange *, std::pair<BitVector, BitVector>>;
76   EntryInfoMap EntryInfos;
77
78   /// Map each basic block where a live range is live out to the live-out value
79   /// and its defining block.
80   ///
81   /// For every basic block, MBB, one of these conditions shall be true:
82   ///
83   ///  1. !Seen.count(MBB->getNumber())
84   ///     Blocks without a Seen bit are ignored.
85   ///  2. LiveOut[MBB].second.getNode() == MBB
86   ///     The live-out value is defined in MBB.
87   ///  3. forall P in preds(MBB): LiveOut[P] == LiveOut[MBB]
88   ///     The live-out value passses through MBB. All predecessors must carry
89   ///     the same value.
90   ///
91   /// The domtree node may be null, it can be computed.
92   ///
93   /// The map can be shared by multiple live ranges as long as no two are
94   /// live-out of the same block.
95   LiveOutMap Map;
96
97   /// LiveInBlock - Information about a basic block where a live range is known
98   /// to be live-in, but the value has not yet been determined.
99   struct LiveInBlock {
100     // The live range set that is live-in to this block.  The algorithms can
101     // handle multiple non-overlapping live ranges simultaneously.
102     LiveRange &LR;
103
104     // DomNode - Dominator tree node for the block.
105     // Cleared when the final value has been determined and LI has been updated.
106     MachineDomTreeNode *DomNode;
107
108     // Position in block where the live-in range ends, or SlotIndex() if the
109     // range passes through the block.  When the final value has been
110     // determined, the range from the block start to Kill will be added to LI.
111     SlotIndex Kill;
112
113     // Live-in value filled in by updateSSA once it is known.
114     VNInfo *Value = nullptr;
115
116     LiveInBlock(LiveRange &LR, MachineDomTreeNode *node, SlotIndex kill)
117       : LR(LR), DomNode(node), Kill(kill) {}
118   };
119
120   /// LiveIn - Work list of blocks where the live-in value has yet to be
121   /// determined.  This list is typically computed by findReachingDefs() and
122   /// used as a work list by updateSSA().  The low-level interface may also be
123   /// used to add entries directly.
124   SmallVector<LiveInBlock, 16> LiveIn;
125
126   /// Check if the entry to block @p MBB can be reached by any of the defs
127   /// in @p LR. Return true if none of the defs reach the entry to @p MBB.
128   bool isDefOnEntry(LiveRange &LR, ArrayRef<SlotIndex> Undefs,
129                     MachineBasicBlock &MBB, BitVector &DefOnEntry,
130                     BitVector &UndefOnEntry);
131
132   /// Find the set of defs that can reach @p Kill. @p Kill must belong to
133   /// @p UseMBB.
134   ///
135   /// If exactly one def can reach @p UseMBB, and the def dominates @p Kill,
136   /// all paths from the def to @p UseMBB are added to @p LR, and the function
137   /// returns true.
138   ///
139   /// If multiple values can reach @p UseMBB, the blocks that need @p LR to be
140   /// live in are added to the LiveIn array, and the function returns false.
141   ///
142   /// The array @p Undef provides the locations where the range @p LR becomes
143   /// undefined by <def,read-undef> operands on other subranges. If @p Undef
144   /// is non-empty and @p Kill is jointly dominated only by the entries of
145   /// @p Undef, the function returns false.
146   ///
147   /// PhysReg, when set, is used to verify live-in lists on basic blocks.
148   bool findReachingDefs(LiveRange &LR, MachineBasicBlock &UseMBB,
149                         SlotIndex Use, unsigned PhysReg,
150                         ArrayRef<SlotIndex> Undefs);
151
152   /// updateSSA - Compute the values that will be live in to all requested
153   /// blocks in LiveIn.  Create PHI-def values as required to preserve SSA form.
154   ///
155   /// Every live-in block must be jointly dominated by the added live-out
156   /// blocks.  No values are read from the live ranges.
157   void updateSSA();
158
159   /// Transfer information from the LiveIn vector to the live ranges and update
160   /// the given @p LiveOuts.
161   void updateFromLiveIns();
162
163   /// Extend the live range of @p LR to reach all uses of Reg.
164   ///
165   /// If @p LR is a main range, or if @p LI is null, then all uses must be
166   /// jointly dominated by the definitions from @p LR. If @p LR is a subrange
167   /// of the live interval @p LI, corresponding to lane mask @p LaneMask,
168   /// all uses must be jointly dominated by the definitions from @p LR
169   /// together with definitions of other lanes where @p LR becomes undefined
170   /// (via <def,read-undef> operands).
171   /// If @p LR is a main range, the @p LaneMask should be set to ~0, i.e.
172   /// LaneBitmask::getAll().
173   void extendToUses(LiveRange &LR, unsigned Reg, LaneBitmask LaneMask,
174                     LiveInterval *LI = nullptr);
175
176   /// Reset Map and Seen fields.
177   void resetLiveOutMap();
178
179 public:
180   LiveRangeCalc() = default;
181
182   //===--------------------------------------------------------------------===//
183   // High-level interface.
184   //===--------------------------------------------------------------------===//
185   //
186   // Calculate live ranges from scratch.
187   //
188
189   /// reset - Prepare caches for a new set of non-overlapping live ranges.  The
190   /// caches must be reset before attempting calculations with a live range
191   /// that may overlap a previously computed live range, and before the first
192   /// live range in a function.  If live ranges are not known to be
193   /// non-overlapping, call reset before each.
194   void reset(const MachineFunction *mf, SlotIndexes *SI,
195              MachineDominatorTree *MDT, VNInfo::Allocator *VNIA);
196
197   //===--------------------------------------------------------------------===//
198   // Mid-level interface.
199   //===--------------------------------------------------------------------===//
200   //
201   // Modify existing live ranges.
202   //
203
204   /// Extend the live range of @p LR to reach @p Use.
205   ///
206   /// The existing values in @p LR must be live so they jointly dominate @p Use.
207   /// If @p Use is not dominated by a single existing value, PHI-defs are
208   /// inserted as required to preserve SSA form.
209   ///
210   /// PhysReg, when set, is used to verify live-in lists on basic blocks.
211   void extend(LiveRange &LR, SlotIndex Use, unsigned PhysReg,
212               ArrayRef<SlotIndex> Undefs);
213
214   /// createDeadDefs - Create a dead def in LI for every def operand of Reg.
215   /// Each instruction defining Reg gets a new VNInfo with a corresponding
216   /// minimal live range.
217   void createDeadDefs(LiveRange &LR, unsigned Reg);
218
219   /// Extend the live range of @p LR to reach all uses of Reg.
220   ///
221   /// All uses must be jointly dominated by existing liveness.  PHI-defs are
222   /// inserted as needed to preserve SSA form.
223   void extendToUses(LiveRange &LR, unsigned PhysReg) {
224     extendToUses(LR, PhysReg, LaneBitmask::getAll());
225   }
226
227   /// Calculates liveness for the register specified in live interval @p LI.
228   /// Creates subregister live ranges as needed if subreg liveness tracking is
229   /// enabled.
230   void calculate(LiveInterval &LI, bool TrackSubRegs);
231
232   /// For live interval \p LI with correct SubRanges construct matching
233   /// information for the main live range. Expects the main live range to not
234   /// have any segments or value numbers.
235   void constructMainRangeFromSubranges(LiveInterval &LI);
236
237   //===--------------------------------------------------------------------===//
238   // Low-level interface.
239   //===--------------------------------------------------------------------===//
240   //
241   // These functions can be used to compute live ranges where the live-in and
242   // live-out blocks are already known, but the SSA value in each block is
243   // unknown.
244   //
245   // After calling reset(), add known live-out values and known live-in blocks.
246   // Then call calculateValues() to compute the actual value that is
247   // live-in to each block, and add liveness to the live ranges.
248   //
249
250   /// setLiveOutValue - Indicate that VNI is live out from MBB.  The
251   /// calculateValues() function will not add liveness for MBB, the caller
252   /// should take care of that.
253   ///
254   /// VNI may be null only if MBB is a live-through block also passed to
255   /// addLiveInBlock().
256   void setLiveOutValue(MachineBasicBlock *MBB, VNInfo *VNI) {
257     Seen.set(MBB->getNumber());
258     Map[MBB] = LiveOutPair(VNI, nullptr);
259   }
260
261   /// addLiveInBlock - Add a block with an unknown live-in value.  This
262   /// function can only be called once per basic block.  Once the live-in value
263   /// has been determined, calculateValues() will add liveness to LI.
264   ///
265   /// @param LR      The live range that is live-in to the block.
266   /// @param DomNode The domtree node for the block.
267   /// @param Kill    Index in block where LI is killed.  If the value is
268   ///                live-through, set Kill = SLotIndex() and also call
269   ///                setLiveOutValue(MBB, 0).
270   void addLiveInBlock(LiveRange &LR,
271                       MachineDomTreeNode *DomNode,
272                       SlotIndex Kill = SlotIndex()) {
273     LiveIn.push_back(LiveInBlock(LR, DomNode, Kill));
274   }
275
276   /// calculateValues - Calculate the value that will be live-in to each block
277   /// added with addLiveInBlock.  Add PHI-def values as needed to preserve SSA
278   /// form.  Add liveness to all live-in blocks up to the Kill point, or the
279   /// whole block for live-through blocks.
280   ///
281   /// Every predecessor of a live-in block must have been given a value with
282   /// setLiveOutValue, the value may be null for live-trough blocks.
283   void calculateValues();
284
285   /// A diagnostic function to check if the end of the block @p MBB is
286   /// jointly dominated by the blocks corresponding to the slot indices
287   /// in @p Defs. This function is mainly for use in self-verification
288   /// checks.
289   LLVM_ATTRIBUTE_UNUSED
290   static bool isJointlyDominated(const MachineBasicBlock *MBB,
291                                  ArrayRef<SlotIndex> Defs,
292                                  const SlotIndexes &Indexes);
293 };
294
295 } // end namespace llvm
296
297 #endif // LLVM_LIB_CODEGEN_LIVERANGECALC_H