]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/lib/CodeGen/PeepholeOptimizer.cpp
Merge llvm, clang, compiler-rt, libc++, lld and lldb release_40 branch
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm / lib / CodeGen / PeepholeOptimizer.cpp
1 //===-- PeepholeOptimizer.cpp - Peephole Optimizations --------------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // Perform peephole optimizations on the machine code:
11 //
12 // - Optimize Extensions
13 //
14 //     Optimization of sign / zero extension instructions. It may be extended to
15 //     handle other instructions with similar properties.
16 //
17 //     On some targets, some instructions, e.g. X86 sign / zero extension, may
18 //     leave the source value in the lower part of the result. This optimization
19 //     will replace some uses of the pre-extension value with uses of the
20 //     sub-register of the results.
21 //
22 // - Optimize Comparisons
23 //
24 //     Optimization of comparison instructions. For instance, in this code:
25 //
26 //       sub r1, 1
27 //       cmp r1, 0
28 //       bz  L1
29 //
30 //     If the "sub" instruction all ready sets (or could be modified to set) the
31 //     same flag that the "cmp" instruction sets and that "bz" uses, then we can
32 //     eliminate the "cmp" instruction.
33 //
34 //     Another instance, in this code:
35 //
36 //       sub r1, r3 | sub r1, imm
37 //       cmp r3, r1 or cmp r1, r3 | cmp r1, imm
38 //       bge L1
39 //
40 //     If the branch instruction can use flag from "sub", then we can replace
41 //     "sub" with "subs" and eliminate the "cmp" instruction.
42 //
43 // - Optimize Loads:
44 //
45 //     Loads that can be folded into a later instruction. A load is foldable
46 //     if it loads to virtual registers and the virtual register defined has
47 //     a single use.
48 //
49 // - Optimize Copies and Bitcast (more generally, target specific copies):
50 //
51 //     Rewrite copies and bitcasts to avoid cross register bank copies
52 //     when possible.
53 //     E.g., Consider the following example, where capital and lower
54 //     letters denote different register file:
55 //     b = copy A <-- cross-bank copy
56 //     C = copy b <-- cross-bank copy
57 //   =>
58 //     b = copy A <-- cross-bank copy
59 //     C = copy A <-- same-bank copy
60 //
61 //     E.g., for bitcast:
62 //     b = bitcast A <-- cross-bank copy
63 //     C = bitcast b <-- cross-bank copy
64 //   =>
65 //     b = bitcast A <-- cross-bank copy
66 //     C = copy A    <-- same-bank copy
67 //===----------------------------------------------------------------------===//
68
69 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
70 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
71 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
72 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
73 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
74 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
75 #include "llvm/CodeGen/MachineBasicBlock.h"
76 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
77 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
78 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
79 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
80 #include "llvm/CodeGen/MachineOperand.h"
81 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
82 #include "llvm/MC/MCInstrDesc.h"
83 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
84 #include "llvm/Support/Debug.h"
85 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
86 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
87 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
88 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
89 #include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
90 #include <cassert>
91 #include <cstdint>
92 #include <memory>
93 #include <utility>
94
95 using namespace llvm;
96
97 #define DEBUG_TYPE "peephole-opt"
98
99 // Optimize Extensions
100 static cl::opt<bool>
101 Aggressive("aggressive-ext-opt", cl::Hidden,
102            cl::desc("Aggressive extension optimization"));
103
104 static cl::opt<bool>
105 DisablePeephole("disable-peephole", cl::Hidden, cl::init(false),
106                 cl::desc("Disable the peephole optimizer"));
107
108 static cl::opt<bool>
109 DisableAdvCopyOpt("disable-adv-copy-opt", cl::Hidden, cl::init(false),
110                   cl::desc("Disable advanced copy optimization"));
111
112 static cl::opt<bool> DisableNAPhysCopyOpt(
113     "disable-non-allocatable-phys-copy-opt", cl::Hidden, cl::init(false),
114     cl::desc("Disable non-allocatable physical register copy optimization"));
115
116 // Limit the number of PHI instructions to process
117 // in PeepholeOptimizer::getNextSource.
118 static cl::opt<unsigned> RewritePHILimit(
119     "rewrite-phi-limit", cl::Hidden, cl::init(10),
120     cl::desc("Limit the length of PHI chains to lookup"));
121
122 STATISTIC(NumReuse,      "Number of extension results reused");
123 STATISTIC(NumCmps,       "Number of compares eliminated");
124 STATISTIC(NumImmFold,    "Number of move immediate folded");
125 STATISTIC(NumLoadFold,   "Number of loads folded");
126 STATISTIC(NumSelects,    "Number of selects optimized");
127 STATISTIC(NumUncoalescableCopies, "Number of uncoalescable copies optimized");
128 STATISTIC(NumRewrittenCopies, "Number of copies rewritten");
129 STATISTIC(NumNAPhysCopies, "Number of non-allocatable physical copies removed");
130
131 namespace {
132
133   class ValueTrackerResult;
134
135   class PeepholeOptimizer : public MachineFunctionPass {
136     const TargetInstrInfo *TII;
137     const TargetRegisterInfo *TRI;
138     MachineRegisterInfo   *MRI;
139     MachineDominatorTree  *DT;  // Machine dominator tree
140
141   public:
142     static char ID; // Pass identification
143
144     PeepholeOptimizer() : MachineFunctionPass(ID) {
145       initializePeepholeOptimizerPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
146     }
147
148     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) override;
149
150     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
151       AU.setPreservesCFG();
152       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
153       if (Aggressive) {
154         AU.addRequired<MachineDominatorTree>();
155         AU.addPreserved<MachineDominatorTree>();
156       }
157     }
158
159     /// \brief Track Def -> Use info used for rewriting copies.
160     typedef SmallDenseMap<TargetInstrInfo::RegSubRegPair, ValueTrackerResult>
161         RewriteMapTy;
162
163   private:
164     bool optimizeCmpInstr(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *MBB);
165     bool optimizeExtInstr(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *MBB,
166                           SmallPtrSetImpl<MachineInstr*> &LocalMIs);
167     bool optimizeSelect(MachineInstr *MI,
168                         SmallPtrSetImpl<MachineInstr *> &LocalMIs);
169     bool optimizeCondBranch(MachineInstr *MI);
170     bool optimizeCoalescableCopy(MachineInstr *MI);
171     bool optimizeUncoalescableCopy(MachineInstr *MI,
172                                    SmallPtrSetImpl<MachineInstr *> &LocalMIs);
173     bool findNextSource(unsigned Reg, unsigned SubReg,
174                         RewriteMapTy &RewriteMap);
175     bool isMoveImmediate(MachineInstr *MI,
176                          SmallSet<unsigned, 4> &ImmDefRegs,
177                          DenseMap<unsigned, MachineInstr*> &ImmDefMIs);
178     bool foldImmediate(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *MBB,
179                        SmallSet<unsigned, 4> &ImmDefRegs,
180                        DenseMap<unsigned, MachineInstr*> &ImmDefMIs);
181
182     /// \brief If copy instruction \p MI is a virtual register copy, track it in
183     /// the set \p CopySrcRegs and \p CopyMIs. If this virtual register was
184     /// previously seen as a copy, replace the uses of this copy with the
185     /// previously seen copy's destination register.
186     bool foldRedundantCopy(MachineInstr *MI,
187                            SmallSet<unsigned, 4> &CopySrcRegs,
188                            DenseMap<unsigned, MachineInstr *> &CopyMIs);
189
190     /// \brief Is the register \p Reg a non-allocatable physical register?
191     bool isNAPhysCopy(unsigned Reg);
192
193     /// \brief If copy instruction \p MI is a non-allocatable virtual<->physical
194     /// register copy, track it in the \p NAPhysToVirtMIs map. If this
195     /// non-allocatable physical register was previously copied to a virtual
196     /// registered and hasn't been clobbered, the virt->phys copy can be
197     /// deleted.
198     bool foldRedundantNAPhysCopy(
199         MachineInstr *MI,
200         DenseMap<unsigned, MachineInstr *> &NAPhysToVirtMIs);
201
202     bool isLoadFoldable(MachineInstr *MI,
203                         SmallSet<unsigned, 16> &FoldAsLoadDefCandidates);
204
205     /// \brief Check whether \p MI is understood by the register coalescer
206     /// but may require some rewriting.
207     bool isCoalescableCopy(const MachineInstr &MI) {
208       // SubregToRegs are not interesting, because they are already register
209       // coalescer friendly.
210       return MI.isCopy() || (!DisableAdvCopyOpt &&
211                              (MI.isRegSequence() || MI.isInsertSubreg() ||
212                               MI.isExtractSubreg()));
213     }
214
215     /// \brief Check whether \p MI is a copy like instruction that is
216     /// not recognized by the register coalescer.
217     bool isUncoalescableCopy(const MachineInstr &MI) {
218       return MI.isBitcast() ||
219              (!DisableAdvCopyOpt &&
220               (MI.isRegSequenceLike() || MI.isInsertSubregLike() ||
221                MI.isExtractSubregLike()));
222     }
223   };
224
225   /// \brief Helper class to hold a reply for ValueTracker queries. Contains the
226   /// returned sources for a given search and the instructions where the sources
227   /// were tracked from.
228   class ValueTrackerResult {
229   private:
230     /// Track all sources found by one ValueTracker query.
231     SmallVector<TargetInstrInfo::RegSubRegPair, 2> RegSrcs;
232
233     /// Instruction using the sources in 'RegSrcs'.
234     const MachineInstr *Inst;
235
236   public:
237     ValueTrackerResult() : Inst(nullptr) {}
238     ValueTrackerResult(unsigned Reg, unsigned SubReg) : Inst(nullptr) {
239       addSource(Reg, SubReg);
240     }
241
242     bool isValid() const { return getNumSources() > 0; }
243
244     void setInst(const MachineInstr *I) { Inst = I; }
245     const MachineInstr *getInst() const { return Inst; }
246
247     void clear() {
248       RegSrcs.clear();
249       Inst = nullptr;
250     }
251
252     void addSource(unsigned SrcReg, unsigned SrcSubReg) {
253       RegSrcs.push_back(TargetInstrInfo::RegSubRegPair(SrcReg, SrcSubReg));
254     }
255
256     void setSource(int Idx, unsigned SrcReg, unsigned SrcSubReg) {
257       assert(Idx < getNumSources() && "Reg pair source out of index");
258       RegSrcs[Idx] = TargetInstrInfo::RegSubRegPair(SrcReg, SrcSubReg);
259     }
260
261     int getNumSources() const { return RegSrcs.size(); }
262
263     unsigned getSrcReg(int Idx) const {
264       assert(Idx < getNumSources() && "Reg source out of index");
265       return RegSrcs[Idx].Reg;
266     }
267
268     unsigned getSrcSubReg(int Idx) const {
269       assert(Idx < getNumSources() && "SubReg source out of index");
270       return RegSrcs[Idx].SubReg;
271     }
272
273     bool operator==(const ValueTrackerResult &Other) {
274       if (Other.getInst() != getInst())
275         return false;
276
277       if (Other.getNumSources() != getNumSources())
278         return false;
279
280       for (int i = 0, e = Other.getNumSources(); i != e; ++i)
281         if (Other.getSrcReg(i) != getSrcReg(i) ||
282             Other.getSrcSubReg(i) != getSrcSubReg(i))
283           return false;
284       return true;
285     }
286   };
287
288   /// \brief Helper class to track the possible sources of a value defined by
289   /// a (chain of) copy related instructions.
290   /// Given a definition (instruction and definition index), this class
291   /// follows the use-def chain to find successive suitable sources.
292   /// The given source can be used to rewrite the definition into
293   /// def = COPY src.
294   ///
295   /// For instance, let us consider the following snippet:
296   /// v0 =
297   /// v2 = INSERT_SUBREG v1, v0, sub0
298   /// def = COPY v2.sub0
299   ///
300   /// Using a ValueTracker for def = COPY v2.sub0 will give the following
301   /// suitable sources:
302   /// v2.sub0 and v0.
303   /// Then, def can be rewritten into def = COPY v0.
304   class ValueTracker {
305   private:
306     /// The current point into the use-def chain.
307     const MachineInstr *Def;
308     /// The index of the definition in Def.
309     unsigned DefIdx;
310     /// The sub register index of the definition.
311     unsigned DefSubReg;
312     /// The register where the value can be found.
313     unsigned Reg;
314     /// Specifiy whether or not the value tracking looks through
315     /// complex instructions. When this is false, the value tracker
316     /// bails on everything that is not a copy or a bitcast.
317     ///
318     /// Note: This could have been implemented as a specialized version of
319     /// the ValueTracker class but that would have complicated the code of
320     /// the users of this class.
321     bool UseAdvancedTracking;
322     /// MachineRegisterInfo used to perform tracking.
323     const MachineRegisterInfo &MRI;
324     /// Optional TargetInstrInfo used to perform some complex
325     /// tracking.
326     const TargetInstrInfo *TII;
327
328     /// \brief Dispatcher to the right underlying implementation of
329     /// getNextSource.
330     ValueTrackerResult getNextSourceImpl();
331     /// \brief Specialized version of getNextSource for Copy instructions.
332     ValueTrackerResult getNextSourceFromCopy();
333     /// \brief Specialized version of getNextSource for Bitcast instructions.
334     ValueTrackerResult getNextSourceFromBitcast();
335     /// \brief Specialized version of getNextSource for RegSequence
336     /// instructions.
337     ValueTrackerResult getNextSourceFromRegSequence();
338     /// \brief Specialized version of getNextSource for InsertSubreg
339     /// instructions.
340     ValueTrackerResult getNextSourceFromInsertSubreg();
341     /// \brief Specialized version of getNextSource for ExtractSubreg
342     /// instructions.
343     ValueTrackerResult getNextSourceFromExtractSubreg();
344     /// \brief Specialized version of getNextSource for SubregToReg
345     /// instructions.
346     ValueTrackerResult getNextSourceFromSubregToReg();
347     /// \brief Specialized version of getNextSource for PHI instructions.
348     ValueTrackerResult getNextSourceFromPHI();
349
350   public:
351     /// \brief Create a ValueTracker instance for the value defined by \p Reg.
352     /// \p DefSubReg represents the sub register index the value tracker will
353     /// track. It does not need to match the sub register index used in the
354     /// definition of \p Reg.
355     /// \p UseAdvancedTracking specifies whether or not the value tracker looks
356     /// through complex instructions. By default (false), it handles only copy
357     /// and bitcast instructions.
358     /// If \p Reg is a physical register, a value tracker constructed with
359     /// this constructor will not find any alternative source.
360     /// Indeed, when \p Reg is a physical register that constructor does not
361     /// know which definition of \p Reg it should track.
362     /// Use the next constructor to track a physical register.
363     ValueTracker(unsigned Reg, unsigned DefSubReg,
364                  const MachineRegisterInfo &MRI,
365                  bool UseAdvancedTracking = false,
366                  const TargetInstrInfo *TII = nullptr)
367         : Def(nullptr), DefIdx(0), DefSubReg(DefSubReg), Reg(Reg),
368           UseAdvancedTracking(UseAdvancedTracking), MRI(MRI), TII(TII) {
369       if (!TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg)) {
370         Def = MRI.getVRegDef(Reg);
371         DefIdx = MRI.def_begin(Reg).getOperandNo();
372       }
373     }
374
375     /// \brief Create a ValueTracker instance for the value defined by
376     /// the pair \p MI, \p DefIdx.
377     /// Unlike the other constructor, the value tracker produced by this one
378     /// may be able to find a new source when the definition is a physical
379     /// register.
380     /// This could be useful to rewrite target specific instructions into
381     /// generic copy instructions.
382     ValueTracker(const MachineInstr &MI, unsigned DefIdx, unsigned DefSubReg,
383                  const MachineRegisterInfo &MRI,
384                  bool UseAdvancedTracking = false,
385                  const TargetInstrInfo *TII = nullptr)
386         : Def(&MI), DefIdx(DefIdx), DefSubReg(DefSubReg),
387           UseAdvancedTracking(UseAdvancedTracking), MRI(MRI), TII(TII) {
388       assert(DefIdx < Def->getDesc().getNumDefs() &&
389              Def->getOperand(DefIdx).isReg() && "Invalid definition");
390       Reg = Def->getOperand(DefIdx).getReg();
391     }
392
393     /// \brief Following the use-def chain, get the next available source
394     /// for the tracked value.
395     /// \return A ValueTrackerResult containing a set of registers
396     /// and sub registers with tracked values. A ValueTrackerResult with
397     /// an empty set of registers means no source was found.
398     ValueTrackerResult getNextSource();
399
400     /// \brief Get the last register where the initial value can be found.
401     /// Initially this is the register of the definition.
402     /// Then, after each successful call to getNextSource, this is the
403     /// register of the last source.
404     unsigned getReg() const { return Reg; }
405   };
406
407 } // end anonymous namespace
408
409 char PeepholeOptimizer::ID = 0;
410 char &llvm::PeepholeOptimizerID = PeepholeOptimizer::ID;
411
412 INITIALIZE_PASS_BEGIN(PeepholeOptimizer, DEBUG_TYPE,
413                 "Peephole Optimizations", false, false)
414 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineDominatorTree)
415 INITIALIZE_PASS_END(PeepholeOptimizer, DEBUG_TYPE,
416                 "Peephole Optimizations", false, false)
417
418 /// If instruction is a copy-like instruction, i.e. it reads a single register
419 /// and writes a single register and it does not modify the source, and if the
420 /// source value is preserved as a sub-register of the result, then replace all
421 /// reachable uses of the source with the subreg of the result.
422 ///
423 /// Do not generate an EXTRACT that is used only in a debug use, as this changes
424 /// the code. Since this code does not currently share EXTRACTs, just ignore all
425 /// debug uses.
426 bool PeepholeOptimizer::
427 optimizeExtInstr(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *MBB,
428                  SmallPtrSetImpl<MachineInstr*> &LocalMIs) {
429   unsigned SrcReg, DstReg, SubIdx;
430   if (!TII->isCoalescableExtInstr(*MI, SrcReg, DstReg, SubIdx))
431     return false;
432
433   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg) ||
434       TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg))
435     return false;
436
437   if (MRI->hasOneNonDBGUse(SrcReg))
438     // No other uses.
439     return false;
440
441   // Ensure DstReg can get a register class that actually supports
442   // sub-registers. Don't change the class until we commit.
443   const TargetRegisterClass *DstRC = MRI->getRegClass(DstReg);
444   DstRC = TRI->getSubClassWithSubReg(DstRC, SubIdx);
445   if (!DstRC)
446     return false;
447
448   // The ext instr may be operating on a sub-register of SrcReg as well.
449   // PPC::EXTSW is a 32 -> 64-bit sign extension, but it reads a 64-bit
450   // register.
451   // If UseSrcSubIdx is Set, SubIdx also applies to SrcReg, and only uses of
452   // SrcReg:SubIdx should be replaced.
453   bool UseSrcSubIdx =
454       TRI->getSubClassWithSubReg(MRI->getRegClass(SrcReg), SubIdx) != nullptr;
455
456   // The source has other uses. See if we can replace the other uses with use of
457   // the result of the extension.
458   SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 4> ReachedBBs;
459   for (MachineInstr &UI : MRI->use_nodbg_instructions(DstReg))
460     ReachedBBs.insert(UI.getParent());
461
462   // Uses that are in the same BB of uses of the result of the instruction.
463   SmallVector<MachineOperand*, 8> Uses;
464
465   // Uses that the result of the instruction can reach.
466   SmallVector<MachineOperand*, 8> ExtendedUses;
467
468   bool ExtendLife = true;
469   for (MachineOperand &UseMO : MRI->use_nodbg_operands(SrcReg)) {
470     MachineInstr *UseMI = UseMO.getParent();
471     if (UseMI == MI)
472       continue;
473
474     if (UseMI->isPHI()) {
475       ExtendLife = false;
476       continue;
477     }
478
479     // Only accept uses of SrcReg:SubIdx.
480     if (UseSrcSubIdx && UseMO.getSubReg() != SubIdx)
481       continue;
482
483     // It's an error to translate this:
484     //
485     //    %reg1025 = <sext> %reg1024
486     //     ...
487     //    %reg1026 = SUBREG_TO_REG 0, %reg1024, 4
488     //
489     // into this:
490     //
491     //    %reg1025 = <sext> %reg1024
492     //     ...
493     //    %reg1027 = COPY %reg1025:4
494     //    %reg1026 = SUBREG_TO_REG 0, %reg1027, 4
495     //
496     // The problem here is that SUBREG_TO_REG is there to assert that an
497     // implicit zext occurs. It doesn't insert a zext instruction. If we allow
498     // the COPY here, it will give us the value after the <sext>, not the
499     // original value of %reg1024 before <sext>.
500     if (UseMI->getOpcode() == TargetOpcode::SUBREG_TO_REG)
501       continue;
502
503     MachineBasicBlock *UseMBB = UseMI->getParent();
504     if (UseMBB == MBB) {
505       // Local uses that come after the extension.
506       if (!LocalMIs.count(UseMI))
507         Uses.push_back(&UseMO);
508     } else if (ReachedBBs.count(UseMBB)) {
509       // Non-local uses where the result of the extension is used. Always
510       // replace these unless it's a PHI.
511       Uses.push_back(&UseMO);
512     } else if (Aggressive && DT->dominates(MBB, UseMBB)) {
513       // We may want to extend the live range of the extension result in order
514       // to replace these uses.
515       ExtendedUses.push_back(&UseMO);
516     } else {
517       // Both will be live out of the def MBB anyway. Don't extend live range of
518       // the extension result.
519       ExtendLife = false;
520       break;
521     }
522   }
523
524   if (ExtendLife && !ExtendedUses.empty())
525     // Extend the liveness of the extension result.
526     Uses.append(ExtendedUses.begin(), ExtendedUses.end());
527
528   // Now replace all uses.
529   bool Changed = false;
530   if (!Uses.empty()) {
531     SmallPtrSet<MachineBasicBlock*, 4> PHIBBs;
532
533     // Look for PHI uses of the extended result, we don't want to extend the
534     // liveness of a PHI input. It breaks all kinds of assumptions down
535     // stream. A PHI use is expected to be the kill of its source values.
536     for (MachineInstr &UI : MRI->use_nodbg_instructions(DstReg))
537       if (UI.isPHI())
538         PHIBBs.insert(UI.getParent());
539
540     const TargetRegisterClass *RC = MRI->getRegClass(SrcReg);
541     for (unsigned i = 0, e = Uses.size(); i != e; ++i) {
542       MachineOperand *UseMO = Uses[i];
543       MachineInstr *UseMI = UseMO->getParent();
544       MachineBasicBlock *UseMBB = UseMI->getParent();
545       if (PHIBBs.count(UseMBB))
546         continue;
547
548       // About to add uses of DstReg, clear DstReg's kill flags.
549       if (!Changed) {
550         MRI->clearKillFlags(DstReg);
551         MRI->constrainRegClass(DstReg, DstRC);
552       }
553
554       unsigned NewVR = MRI->createVirtualRegister(RC);
555       MachineInstr *Copy = BuildMI(*UseMBB, UseMI, UseMI->getDebugLoc(),
556                                    TII->get(TargetOpcode::COPY), NewVR)
557         .addReg(DstReg, 0, SubIdx);
558       // SubIdx applies to both SrcReg and DstReg when UseSrcSubIdx is set.
559       if (UseSrcSubIdx) {
560         Copy->getOperand(0).setSubReg(SubIdx);
561         Copy->getOperand(0).setIsUndef();
562       }
563       UseMO->setReg(NewVR);
564       ++NumReuse;
565       Changed = true;
566     }
567   }
568
569   return Changed;
570 }
571
572 /// If the instruction is a compare and the previous instruction it's comparing
573 /// against already sets (or could be modified to set) the same flag as the
574 /// compare, then we can remove the comparison and use the flag from the
575 /// previous instruction.
576 bool PeepholeOptimizer::optimizeCmpInstr(MachineInstr *MI,
577                                          MachineBasicBlock *MBB) {
578   // If this instruction is a comparison against zero and isn't comparing a
579   // physical register, we can try to optimize it.
580   unsigned SrcReg, SrcReg2;
581   int CmpMask, CmpValue;
582   if (!TII->analyzeCompare(*MI, SrcReg, SrcReg2, CmpMask, CmpValue) ||
583       TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg) ||
584       (SrcReg2 != 0 && TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg2)))
585     return false;
586
587   // Attempt to optimize the comparison instruction.
588   if (TII->optimizeCompareInstr(*MI, SrcReg, SrcReg2, CmpMask, CmpValue, MRI)) {
589     ++NumCmps;
590     return true;
591   }
592
593   return false;
594 }
595
596 /// Optimize a select instruction.
597 bool PeepholeOptimizer::optimizeSelect(MachineInstr *MI,
598                             SmallPtrSetImpl<MachineInstr *> &LocalMIs) {
599   unsigned TrueOp = 0;
600   unsigned FalseOp = 0;
601   bool Optimizable = false;
602   SmallVector<MachineOperand, 4> Cond;
603   if (TII->analyzeSelect(*MI, Cond, TrueOp, FalseOp, Optimizable))
604     return false;
605   if (!Optimizable)
606     return false;
607   if (!TII->optimizeSelect(*MI, LocalMIs))
608     return false;
609   MI->eraseFromParent();
610   ++NumSelects;
611   return true;
612 }
613
614 /// \brief Check if a simpler conditional branch can be
615 // generated
616 bool PeepholeOptimizer::optimizeCondBranch(MachineInstr *MI) {
617   return TII->optimizeCondBranch(*MI);
618 }
619
620 /// \brief Try to find the next source that share the same register file
621 /// for the value defined by \p Reg and \p SubReg.
622 /// When true is returned, the \p RewriteMap can be used by the client to
623 /// retrieve all Def -> Use along the way up to the next source. Any found
624 /// Use that is not itself a key for another entry, is the next source to
625 /// use. During the search for the next source, multiple sources can be found
626 /// given multiple incoming sources of a PHI instruction. In this case, we
627 /// look in each PHI source for the next source; all found next sources must
628 /// share the same register file as \p Reg and \p SubReg. The client should
629 /// then be capable to rewrite all intermediate PHIs to get the next source.
630 /// \return False if no alternative sources are available. True otherwise.
631 bool PeepholeOptimizer::findNextSource(unsigned Reg, unsigned SubReg,
632                                        RewriteMapTy &RewriteMap) {
633   // Do not try to find a new source for a physical register.
634   // So far we do not have any motivating example for doing that.
635   // Thus, instead of maintaining untested code, we will revisit that if
636   // that changes at some point.
637   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg))
638     return false;
639   const TargetRegisterClass *DefRC = MRI->getRegClass(Reg);
640
641   SmallVector<TargetInstrInfo::RegSubRegPair, 4> SrcToLook;
642   TargetInstrInfo::RegSubRegPair CurSrcPair(Reg, SubReg);
643   SrcToLook.push_back(CurSrcPair);
644
645   unsigned PHICount = 0;
646   while (!SrcToLook.empty() && PHICount < RewritePHILimit) {
647     TargetInstrInfo::RegSubRegPair Pair = SrcToLook.pop_back_val();
648     // As explained above, do not handle physical registers
649     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Pair.Reg))
650       return false;
651
652     CurSrcPair = Pair;
653     ValueTracker ValTracker(CurSrcPair.Reg, CurSrcPair.SubReg, *MRI,
654                             !DisableAdvCopyOpt, TII);
655     ValueTrackerResult Res;
656     bool ShouldRewrite = false;
657
658     do {
659       // Follow the chain of copies until we reach the top of the use-def chain
660       // or find a more suitable source.
661       Res = ValTracker.getNextSource();
662       if (!Res.isValid())
663         break;
664
665       // Insert the Def -> Use entry for the recently found source.
666       ValueTrackerResult CurSrcRes = RewriteMap.lookup(CurSrcPair);
667       if (CurSrcRes.isValid()) {
668         assert(CurSrcRes == Res && "ValueTrackerResult found must match");
669         // An existent entry with multiple sources is a PHI cycle we must avoid.
670         // Otherwise it's an entry with a valid next source we already found.
671         if (CurSrcRes.getNumSources() > 1) {
672           DEBUG(dbgs() << "findNextSource: found PHI cycle, aborting...\n");
673           return false;
674         }
675         break;
676       }
677       RewriteMap.insert(std::make_pair(CurSrcPair, Res));
678
679       // ValueTrackerResult usually have one source unless it's the result from
680       // a PHI instruction. Add the found PHI edges to be looked up further.
681       unsigned NumSrcs = Res.getNumSources();
682       if (NumSrcs > 1) {
683         PHICount++;
684         for (unsigned i = 0; i < NumSrcs; ++i)
685           SrcToLook.push_back(TargetInstrInfo::RegSubRegPair(
686               Res.getSrcReg(i), Res.getSrcSubReg(i)));
687         break;
688       }
689
690       CurSrcPair.Reg = Res.getSrcReg(0);
691       CurSrcPair.SubReg = Res.getSrcSubReg(0);
692       // Do not extend the live-ranges of physical registers as they add
693       // constraints to the register allocator. Moreover, if we want to extend
694       // the live-range of a physical register, unlike SSA virtual register,
695       // we will have to check that they aren't redefine before the related use.
696       if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(CurSrcPair.Reg))
697         return false;
698
699       const TargetRegisterClass *SrcRC = MRI->getRegClass(CurSrcPair.Reg);
700       ShouldRewrite = TRI->shouldRewriteCopySrc(DefRC, SubReg, SrcRC,
701                                                 CurSrcPair.SubReg);
702     } while (!ShouldRewrite);
703
704     // Continue looking for new sources...
705     if (Res.isValid())
706       continue;
707
708     // Do not continue searching for a new source if the there's at least
709     // one use-def which cannot be rewritten.
710     if (!ShouldRewrite)
711       return false;
712   }
713
714   if (PHICount >= RewritePHILimit) {
715     DEBUG(dbgs() << "findNextSource: PHI limit reached\n");
716     return false;
717   }
718
719   // If we did not find a more suitable source, there is nothing to optimize.
720   return CurSrcPair.Reg != Reg;
721 }
722
723 /// \brief Insert a PHI instruction with incoming edges \p SrcRegs that are
724 /// guaranteed to have the same register class. This is necessary whenever we
725 /// successfully traverse a PHI instruction and find suitable sources coming
726 /// from its edges. By inserting a new PHI, we provide a rewritten PHI def
727 /// suitable to be used in a new COPY instruction.
728 static MachineInstr *
729 insertPHI(MachineRegisterInfo *MRI, const TargetInstrInfo *TII,
730           const SmallVectorImpl<TargetInstrInfo::RegSubRegPair> &SrcRegs,
731           MachineInstr *OrigPHI) {
732   assert(!SrcRegs.empty() && "No sources to create a PHI instruction?");
733
734   const TargetRegisterClass *NewRC = MRI->getRegClass(SrcRegs[0].Reg);
735   unsigned NewVR = MRI->createVirtualRegister(NewRC);
736   MachineBasicBlock *MBB = OrigPHI->getParent();
737   MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(*MBB, OrigPHI, OrigPHI->getDebugLoc(),
738                                     TII->get(TargetOpcode::PHI), NewVR);
739
740   unsigned MBBOpIdx = 2;
741   for (auto RegPair : SrcRegs) {
742     MIB.addReg(RegPair.Reg, 0, RegPair.SubReg);
743     MIB.addMBB(OrigPHI->getOperand(MBBOpIdx).getMBB());
744     // Since we're extended the lifetime of RegPair.Reg, clear the
745     // kill flags to account for that and make RegPair.Reg reaches
746     // the new PHI.
747     MRI->clearKillFlags(RegPair.Reg);
748     MBBOpIdx += 2;
749   }
750
751   return MIB;
752 }
753
754 namespace {
755
756 /// \brief Helper class to rewrite the arguments of a copy-like instruction.
757 class CopyRewriter {
758 protected:
759   /// The copy-like instruction.
760   MachineInstr &CopyLike;
761   /// The index of the source being rewritten.
762   unsigned CurrentSrcIdx;
763
764 public:
765   CopyRewriter(MachineInstr &MI) : CopyLike(MI), CurrentSrcIdx(0) {}
766
767   virtual ~CopyRewriter() {}
768
769   /// \brief Get the next rewritable source (SrcReg, SrcSubReg) and
770   /// the related value that it affects (TrackReg, TrackSubReg).
771   /// A source is considered rewritable if its register class and the
772   /// register class of the related TrackReg may not be register
773   /// coalescer friendly. In other words, given a copy-like instruction
774   /// not all the arguments may be returned at rewritable source, since
775   /// some arguments are none to be register coalescer friendly.
776   ///
777   /// Each call of this method moves the current source to the next
778   /// rewritable source.
779   /// For instance, let CopyLike be the instruction to rewrite.
780   /// CopyLike has one definition and one source:
781   /// dst.dstSubIdx = CopyLike src.srcSubIdx.
782   ///
783   /// The first call will give the first rewritable source, i.e.,
784   /// the only source this instruction has:
785   /// (SrcReg, SrcSubReg) = (src, srcSubIdx).
786   /// This source defines the whole definition, i.e.,
787   /// (TrackReg, TrackSubReg) = (dst, dstSubIdx).
788   ///
789   /// The second and subsequent calls will return false, as there is only one
790   /// rewritable source.
791   ///
792   /// \return True if a rewritable source has been found, false otherwise.
793   /// The output arguments are valid if and only if true is returned.
794   virtual bool getNextRewritableSource(unsigned &SrcReg, unsigned &SrcSubReg,
795                                        unsigned &TrackReg,
796                                        unsigned &TrackSubReg) {
797     // If CurrentSrcIdx == 1, this means this function has already been called
798     // once. CopyLike has one definition and one argument, thus, there is
799     // nothing else to rewrite.
800     if (!CopyLike.isCopy() || CurrentSrcIdx == 1)
801       return false;
802     // This is the first call to getNextRewritableSource.
803     // Move the CurrentSrcIdx to remember that we made that call.
804     CurrentSrcIdx = 1;
805     // The rewritable source is the argument.
806     const MachineOperand &MOSrc = CopyLike.getOperand(1);
807     SrcReg = MOSrc.getReg();
808     SrcSubReg = MOSrc.getSubReg();
809     // What we track are the alternative sources of the definition.
810     const MachineOperand &MODef = CopyLike.getOperand(0);
811     TrackReg = MODef.getReg();
812     TrackSubReg = MODef.getSubReg();
813     return true;
814   }
815
816   /// \brief Rewrite the current source with \p NewReg and \p NewSubReg
817   /// if possible.
818   /// \return True if the rewriting was possible, false otherwise.
819   virtual bool RewriteCurrentSource(unsigned NewReg, unsigned NewSubReg) {
820     if (!CopyLike.isCopy() || CurrentSrcIdx != 1)
821       return false;
822     MachineOperand &MOSrc = CopyLike.getOperand(CurrentSrcIdx);
823     MOSrc.setReg(NewReg);
824     MOSrc.setSubReg(NewSubReg);
825     return true;
826   }
827
828   /// \brief Given a \p Def.Reg and Def.SubReg  pair, use \p RewriteMap to find
829   /// the new source to use for rewrite. If \p HandleMultipleSources is true and
830   /// multiple sources for a given \p Def are found along the way, we found a
831   /// PHI instructions that needs to be rewritten.
832   /// TODO: HandleMultipleSources should be removed once we test PHI handling
833   /// with coalescable copies.
834   TargetInstrInfo::RegSubRegPair
835   getNewSource(MachineRegisterInfo *MRI, const TargetInstrInfo *TII,
836                TargetInstrInfo::RegSubRegPair Def,
837                PeepholeOptimizer::RewriteMapTy &RewriteMap,
838                bool HandleMultipleSources = true) {
839     TargetInstrInfo::RegSubRegPair LookupSrc(Def.Reg, Def.SubReg);
840     do {
841       ValueTrackerResult Res = RewriteMap.lookup(LookupSrc);
842       // If there are no entries on the map, LookupSrc is the new source.
843       if (!Res.isValid())
844         return LookupSrc;
845
846       // There's only one source for this definition, keep searching...
847       unsigned NumSrcs = Res.getNumSources();
848       if (NumSrcs == 1) {
849         LookupSrc.Reg = Res.getSrcReg(0);
850         LookupSrc.SubReg = Res.getSrcSubReg(0);
851         continue;
852       }
853
854       // TODO: Remove once multiple srcs w/ coalescable copies are supported.
855       if (!HandleMultipleSources)
856         break;
857
858       // Multiple sources, recurse into each source to find a new source
859       // for it. Then, rewrite the PHI accordingly to its new edges.
860       SmallVector<TargetInstrInfo::RegSubRegPair, 4> NewPHISrcs;
861       for (unsigned i = 0; i < NumSrcs; ++i) {
862         TargetInstrInfo::RegSubRegPair PHISrc(Res.getSrcReg(i),
863                                               Res.getSrcSubReg(i));
864         NewPHISrcs.push_back(
865             getNewSource(MRI, TII, PHISrc, RewriteMap, HandleMultipleSources));
866       }
867
868       // Build the new PHI node and return its def register as the new source.
869       MachineInstr *OrigPHI = const_cast<MachineInstr *>(Res.getInst());
870       MachineInstr *NewPHI = insertPHI(MRI, TII, NewPHISrcs, OrigPHI);
871       DEBUG(dbgs() << "-- getNewSource\n");
872       DEBUG(dbgs() << "   Replacing: " << *OrigPHI);
873       DEBUG(dbgs() << "        With: " << *NewPHI);
874       const MachineOperand &MODef = NewPHI->getOperand(0);
875       return TargetInstrInfo::RegSubRegPair(MODef.getReg(), MODef.getSubReg());
876
877     } while (true);
878
879     return TargetInstrInfo::RegSubRegPair(0, 0);
880   }
881
882   /// \brief Rewrite the source found through \p Def, by using the \p RewriteMap
883   /// and create a new COPY instruction. More info about RewriteMap in
884   /// PeepholeOptimizer::findNextSource. Right now this is only used to handle
885   /// Uncoalescable copies, since they are copy like instructions that aren't
886   /// recognized by the register allocator.
887   virtual MachineInstr *
888   RewriteSource(TargetInstrInfo::RegSubRegPair Def,
889                 PeepholeOptimizer::RewriteMapTy &RewriteMap) {
890     return nullptr;
891   }
892 };
893
894 /// \brief Helper class to rewrite uncoalescable copy like instructions
895 /// into new COPY (coalescable friendly) instructions.
896 class UncoalescableRewriter : public CopyRewriter {
897 protected:
898   const TargetInstrInfo &TII;
899   MachineRegisterInfo   &MRI;
900   /// The number of defs in the bitcast
901   unsigned NumDefs;
902
903 public:
904   UncoalescableRewriter(MachineInstr &MI, const TargetInstrInfo &TII,
905                          MachineRegisterInfo &MRI)
906       : CopyRewriter(MI), TII(TII), MRI(MRI) {
907     NumDefs = MI.getDesc().getNumDefs();
908   }
909
910   /// \brief Get the next rewritable def source (TrackReg, TrackSubReg)
911   /// All such sources need to be considered rewritable in order to
912   /// rewrite a uncoalescable copy-like instruction. This method return
913   /// each definition that must be checked if rewritable.
914   ///
915   bool getNextRewritableSource(unsigned &SrcReg, unsigned &SrcSubReg,
916                                unsigned &TrackReg,
917                                unsigned &TrackSubReg) override {
918     // Find the next non-dead definition and continue from there.
919     if (CurrentSrcIdx == NumDefs)
920       return false;
921
922     while (CopyLike.getOperand(CurrentSrcIdx).isDead()) {
923       ++CurrentSrcIdx;
924       if (CurrentSrcIdx == NumDefs)
925         return false;
926     }
927
928     // What we track are the alternative sources of the definition.
929     const MachineOperand &MODef = CopyLike.getOperand(CurrentSrcIdx);
930     TrackReg = MODef.getReg();
931     TrackSubReg = MODef.getSubReg();
932
933     CurrentSrcIdx++;
934     return true;
935   }
936
937   /// \brief Rewrite the source found through \p Def, by using the \p RewriteMap
938   /// and create a new COPY instruction. More info about RewriteMap in
939   /// PeepholeOptimizer::findNextSource. Right now this is only used to handle
940   /// Uncoalescable copies, since they are copy like instructions that aren't
941   /// recognized by the register allocator.
942   MachineInstr *
943   RewriteSource(TargetInstrInfo::RegSubRegPair Def,
944                 PeepholeOptimizer::RewriteMapTy &RewriteMap) override {
945     assert(!TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Def.Reg) &&
946            "We do not rewrite physical registers");
947
948     // Find the new source to use in the COPY rewrite.
949     TargetInstrInfo::RegSubRegPair NewSrc =
950         getNewSource(&MRI, &TII, Def, RewriteMap);
951
952     // Insert the COPY.
953     const TargetRegisterClass *DefRC = MRI.getRegClass(Def.Reg);
954     unsigned NewVR = MRI.createVirtualRegister(DefRC);
955
956     MachineInstr *NewCopy =
957         BuildMI(*CopyLike.getParent(), &CopyLike, CopyLike.getDebugLoc(),
958                 TII.get(TargetOpcode::COPY), NewVR)
959             .addReg(NewSrc.Reg, 0, NewSrc.SubReg);
960
961     NewCopy->getOperand(0).setSubReg(Def.SubReg);
962     if (Def.SubReg)
963       NewCopy->getOperand(0).setIsUndef();
964
965     DEBUG(dbgs() << "-- RewriteSource\n");
966     DEBUG(dbgs() << "   Replacing: " << CopyLike);
967     DEBUG(dbgs() << "        With: " << *NewCopy);
968     MRI.replaceRegWith(Def.Reg, NewVR);
969     MRI.clearKillFlags(NewVR);
970
971     // We extended the lifetime of NewSrc.Reg, clear the kill flags to
972     // account for that.
973     MRI.clearKillFlags(NewSrc.Reg);
974
975     return NewCopy;
976   }
977 };
978
979 /// \brief Specialized rewriter for INSERT_SUBREG instruction.
980 class InsertSubregRewriter : public CopyRewriter {
981 public:
982   InsertSubregRewriter(MachineInstr &MI) : CopyRewriter(MI) {
983     assert(MI.isInsertSubreg() && "Invalid instruction");
984   }
985
986   /// \brief See CopyRewriter::getNextRewritableSource.
987   /// Here CopyLike has the following form:
988   /// dst = INSERT_SUBREG Src1, Src2.src2SubIdx, subIdx.
989   /// Src1 has the same register class has dst, hence, there is
990   /// nothing to rewrite.
991   /// Src2.src2SubIdx, may not be register coalescer friendly.
992   /// Therefore, the first call to this method returns:
993   /// (SrcReg, SrcSubReg) = (Src2, src2SubIdx).
994   /// (TrackReg, TrackSubReg) = (dst, subIdx).
995   ///
996   /// Subsequence calls will return false.
997   bool getNextRewritableSource(unsigned &SrcReg, unsigned &SrcSubReg,
998                                unsigned &TrackReg,
999                                unsigned &TrackSubReg) override {
1000     // If we already get the only source we can rewrite, return false.
1001     if (CurrentSrcIdx == 2)
1002       return false;
1003     // We are looking at v2 = INSERT_SUBREG v0, v1, sub0.
1004     CurrentSrcIdx = 2;
1005     const MachineOperand &MOInsertedReg = CopyLike.getOperand(2);
1006     SrcReg = MOInsertedReg.getReg();
1007     SrcSubReg = MOInsertedReg.getSubReg();
1008     const MachineOperand &MODef = CopyLike.getOperand(0);
1009
1010     // We want to track something that is compatible with the
1011     // partial definition.
1012     TrackReg = MODef.getReg();
1013     if (MODef.getSubReg())
1014       // Bail if we have to compose sub-register indices.
1015       return false;
1016     TrackSubReg = (unsigned)CopyLike.getOperand(3).getImm();
1017     return true;
1018   }
1019
1020   bool RewriteCurrentSource(unsigned NewReg, unsigned NewSubReg) override {
1021     if (CurrentSrcIdx != 2)
1022       return false;
1023     // We are rewriting the inserted reg.
1024     MachineOperand &MO = CopyLike.getOperand(CurrentSrcIdx);
1025     MO.setReg(NewReg);
1026     MO.setSubReg(NewSubReg);
1027     return true;
1028   }
1029 };
1030
1031 /// \brief Specialized rewriter for EXTRACT_SUBREG instruction.
1032 class ExtractSubregRewriter : public CopyRewriter {
1033   const TargetInstrInfo &TII;
1034
1035 public:
1036   ExtractSubregRewriter(MachineInstr &MI, const TargetInstrInfo &TII)
1037       : CopyRewriter(MI), TII(TII) {
1038     assert(MI.isExtractSubreg() && "Invalid instruction");
1039   }
1040
1041   /// \brief See CopyRewriter::getNextRewritableSource.
1042   /// Here CopyLike has the following form:
1043   /// dst.dstSubIdx = EXTRACT_SUBREG Src, subIdx.
1044   /// There is only one rewritable source: Src.subIdx,
1045   /// which defines dst.dstSubIdx.
1046   bool getNextRewritableSource(unsigned &SrcReg, unsigned &SrcSubReg,
1047                                unsigned &TrackReg,
1048                                unsigned &TrackSubReg) override {
1049     // If we already get the only source we can rewrite, return false.
1050     if (CurrentSrcIdx == 1)
1051       return false;
1052     // We are looking at v1 = EXTRACT_SUBREG v0, sub0.
1053     CurrentSrcIdx = 1;
1054     const MachineOperand &MOExtractedReg = CopyLike.getOperand(1);
1055     SrcReg = MOExtractedReg.getReg();
1056     // If we have to compose sub-register indices, bail out.
1057     if (MOExtractedReg.getSubReg())
1058       return false;
1059
1060     SrcSubReg = CopyLike.getOperand(2).getImm();
1061
1062     // We want to track something that is compatible with the definition.
1063     const MachineOperand &MODef = CopyLike.getOperand(0);
1064     TrackReg = MODef.getReg();
1065     TrackSubReg = MODef.getSubReg();
1066     return true;
1067   }
1068
1069   bool RewriteCurrentSource(unsigned NewReg, unsigned NewSubReg) override {
1070     // The only source we can rewrite is the input register.
1071     if (CurrentSrcIdx != 1)
1072       return false;
1073
1074     CopyLike.getOperand(CurrentSrcIdx).setReg(NewReg);
1075
1076     // If we find a source that does not require to extract something,
1077     // rewrite the operation with a copy.
1078     if (!NewSubReg) {
1079       // Move the current index to an invalid position.
1080       // We do not want another call to this method to be able
1081       // to do any change.
1082       CurrentSrcIdx = -1;
1083       // Rewrite the operation as a COPY.
1084       // Get rid of the sub-register index.
1085       CopyLike.RemoveOperand(2);
1086       // Morph the operation into a COPY.
1087       CopyLike.setDesc(TII.get(TargetOpcode::COPY));
1088       return true;
1089     }
1090     CopyLike.getOperand(CurrentSrcIdx + 1).setImm(NewSubReg);
1091     return true;
1092   }
1093 };
1094
1095 /// \brief Specialized rewriter for REG_SEQUENCE instruction.
1096 class RegSequenceRewriter : public CopyRewriter {
1097 public:
1098   RegSequenceRewriter(MachineInstr &MI) : CopyRewriter(MI) {
1099     assert(MI.isRegSequence() && "Invalid instruction");
1100   }
1101
1102   /// \brief See CopyRewriter::getNextRewritableSource.
1103   /// Here CopyLike has the following form:
1104   /// dst = REG_SEQUENCE Src1.src1SubIdx, subIdx1, Src2.src2SubIdx, subIdx2.
1105   /// Each call will return a different source, walking all the available
1106   /// source.
1107   ///
1108   /// The first call returns:
1109   /// (SrcReg, SrcSubReg) = (Src1, src1SubIdx).
1110   /// (TrackReg, TrackSubReg) = (dst, subIdx1).
1111   ///
1112   /// The second call returns:
1113   /// (SrcReg, SrcSubReg) = (Src2, src2SubIdx).
1114   /// (TrackReg, TrackSubReg) = (dst, subIdx2).
1115   ///
1116   /// And so on, until all the sources have been traversed, then
1117   /// it returns false.
1118   bool getNextRewritableSource(unsigned &SrcReg, unsigned &SrcSubReg,
1119                                unsigned &TrackReg,
1120                                unsigned &TrackSubReg) override {
1121     // We are looking at v0 = REG_SEQUENCE v1, sub1, v2, sub2, etc.
1122
1123     // If this is the first call, move to the first argument.
1124     if (CurrentSrcIdx == 0) {
1125       CurrentSrcIdx = 1;
1126     } else {
1127       // Otherwise, move to the next argument and check that it is valid.
1128       CurrentSrcIdx += 2;
1129       if (CurrentSrcIdx >= CopyLike.getNumOperands())
1130         return false;
1131     }
1132     const MachineOperand &MOInsertedReg = CopyLike.getOperand(CurrentSrcIdx);
1133     SrcReg = MOInsertedReg.getReg();
1134     // If we have to compose sub-register indices, bail out.
1135     if ((SrcSubReg = MOInsertedReg.getSubReg()))
1136       return false;
1137
1138     // We want to track something that is compatible with the related
1139     // partial definition.
1140     TrackSubReg = CopyLike.getOperand(CurrentSrcIdx + 1).getImm();
1141
1142     const MachineOperand &MODef = CopyLike.getOperand(0);
1143     TrackReg = MODef.getReg();
1144     // If we have to compose sub-registers, bail.
1145     return MODef.getSubReg() == 0;
1146   }
1147
1148   bool RewriteCurrentSource(unsigned NewReg, unsigned NewSubReg) override {
1149     // We cannot rewrite out of bound operands.
1150     // Moreover, rewritable sources are at odd positions.
1151     if ((CurrentSrcIdx & 1) != 1 || CurrentSrcIdx > CopyLike.getNumOperands())
1152       return false;
1153
1154     MachineOperand &MO = CopyLike.getOperand(CurrentSrcIdx);
1155     MO.setReg(NewReg);
1156     MO.setSubReg(NewSubReg);
1157     return true;
1158   }
1159 };
1160
1161 }  // end anonymous namespace
1162
1163 /// \brief Get the appropriated CopyRewriter for \p MI.
1164 /// \return A pointer to a dynamically allocated CopyRewriter or nullptr
1165 /// if no rewriter works for \p MI.
1166 static CopyRewriter *getCopyRewriter(MachineInstr &MI,
1167                                      const TargetInstrInfo &TII,
1168                                      MachineRegisterInfo &MRI) {
1169   // Handle uncoalescable copy-like instructions.
1170   if (MI.isBitcast() || (MI.isRegSequenceLike() || MI.isInsertSubregLike() ||
1171                          MI.isExtractSubregLike()))
1172     return new UncoalescableRewriter(MI, TII, MRI);
1173
1174   switch (MI.getOpcode()) {
1175   default:
1176     return nullptr;
1177   case TargetOpcode::COPY:
1178     return new CopyRewriter(MI);
1179   case TargetOpcode::INSERT_SUBREG:
1180     return new InsertSubregRewriter(MI);
1181   case TargetOpcode::EXTRACT_SUBREG:
1182     return new ExtractSubregRewriter(MI, TII);
1183   case TargetOpcode::REG_SEQUENCE:
1184     return new RegSequenceRewriter(MI);
1185   }
1186   llvm_unreachable(nullptr);
1187 }
1188
1189 /// \brief Optimize generic copy instructions to avoid cross
1190 /// register bank copy. The optimization looks through a chain of
1191 /// copies and tries to find a source that has a compatible register
1192 /// class.
1193 /// Two register classes are considered to be compatible if they share
1194 /// the same register bank.
1195 /// New copies issued by this optimization are register allocator
1196 /// friendly. This optimization does not remove any copy as it may
1197 /// overconstrain the register allocator, but replaces some operands
1198 /// when possible.
1199 /// \pre isCoalescableCopy(*MI) is true.
1200 /// \return True, when \p MI has been rewritten. False otherwise.
1201 bool PeepholeOptimizer::optimizeCoalescableCopy(MachineInstr *MI) {
1202   assert(MI && isCoalescableCopy(*MI) && "Invalid argument");
1203   assert(MI->getDesc().getNumDefs() == 1 &&
1204          "Coalescer can understand multiple defs?!");
1205   const MachineOperand &MODef = MI->getOperand(0);
1206   // Do not rewrite physical definitions.
1207   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(MODef.getReg()))
1208     return false;
1209
1210   bool Changed = false;
1211   // Get the right rewriter for the current copy.
1212   std::unique_ptr<CopyRewriter> CpyRewriter(getCopyRewriter(*MI, *TII, *MRI));
1213   // If none exists, bail out.
1214   if (!CpyRewriter)
1215     return false;
1216   // Rewrite each rewritable source.
1217   unsigned SrcReg, SrcSubReg, TrackReg, TrackSubReg;
1218   while (CpyRewriter->getNextRewritableSource(SrcReg, SrcSubReg, TrackReg,
1219                                               TrackSubReg)) {
1220     // Keep track of PHI nodes and its incoming edges when looking for sources.
1221     RewriteMapTy RewriteMap;
1222     // Try to find a more suitable source. If we failed to do so, or get the
1223     // actual source, move to the next source.
1224     if (!findNextSource(TrackReg, TrackSubReg, RewriteMap))
1225       continue;
1226
1227     // Get the new source to rewrite. TODO: Only enable handling of multiple
1228     // sources (PHIs) once we have a motivating example and testcases for it.
1229     TargetInstrInfo::RegSubRegPair TrackPair(TrackReg, TrackSubReg);
1230     TargetInstrInfo::RegSubRegPair NewSrc = CpyRewriter->getNewSource(
1231         MRI, TII, TrackPair, RewriteMap, false /* multiple sources */);
1232     if (SrcReg == NewSrc.Reg || NewSrc.Reg == 0)
1233       continue;
1234
1235     // Rewrite source.
1236     if (CpyRewriter->RewriteCurrentSource(NewSrc.Reg, NewSrc.SubReg)) {
1237       // We may have extended the live-range of NewSrc, account for that.
1238       MRI->clearKillFlags(NewSrc.Reg);
1239       Changed = true;
1240     }
1241   }
1242   // TODO: We could have a clean-up method to tidy the instruction.
1243   // E.g., v0 = INSERT_SUBREG v1, v1.sub0, sub0
1244   // => v0 = COPY v1
1245   // Currently we haven't seen motivating example for that and we
1246   // want to avoid untested code.
1247   NumRewrittenCopies += Changed;
1248   return Changed;
1249 }
1250
1251 /// \brief Optimize copy-like instructions to create
1252 /// register coalescer friendly instruction.
1253 /// The optimization tries to kill-off the \p MI by looking
1254 /// through a chain of copies to find a source that has a compatible
1255 /// register class.
1256 /// If such a source is found, it replace \p MI by a generic COPY
1257 /// operation.
1258 /// \pre isUncoalescableCopy(*MI) is true.
1259 /// \return True, when \p MI has been optimized. In that case, \p MI has
1260 /// been removed from its parent.
1261 /// All COPY instructions created, are inserted in \p LocalMIs.
1262 bool PeepholeOptimizer::optimizeUncoalescableCopy(
1263     MachineInstr *MI, SmallPtrSetImpl<MachineInstr *> &LocalMIs) {
1264   assert(MI && isUncoalescableCopy(*MI) && "Invalid argument");
1265
1266   // Check if we can rewrite all the values defined by this instruction.
1267   SmallVector<TargetInstrInfo::RegSubRegPair, 4> RewritePairs;
1268   // Get the right rewriter for the current copy.
1269   std::unique_ptr<CopyRewriter> CpyRewriter(getCopyRewriter(*MI, *TII, *MRI));
1270   // If none exists, bail out.
1271   if (!CpyRewriter)
1272     return false;
1273
1274   // Rewrite each rewritable source by generating new COPYs. This works
1275   // differently from optimizeCoalescableCopy since it first makes sure that all
1276   // definitions can be rewritten.
1277   RewriteMapTy RewriteMap;
1278   unsigned Reg, SubReg, CopyDefReg, CopyDefSubReg;
1279   while (CpyRewriter->getNextRewritableSource(Reg, SubReg, CopyDefReg,
1280                                               CopyDefSubReg)) {
1281     // If a physical register is here, this is probably for a good reason.
1282     // Do not rewrite that.
1283     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(CopyDefReg))
1284       return false;
1285
1286     // If we do not know how to rewrite this definition, there is no point
1287     // in trying to kill this instruction.
1288     TargetInstrInfo::RegSubRegPair Def(CopyDefReg, CopyDefSubReg);
1289     if (!findNextSource(Def.Reg, Def.SubReg, RewriteMap))
1290       return false;
1291
1292     RewritePairs.push_back(Def);
1293   }
1294
1295   // The change is possible for all defs, do it.
1296   for (const auto &Def : RewritePairs) {
1297     // Rewrite the "copy" in a way the register coalescer understands.
1298     MachineInstr *NewCopy = CpyRewriter->RewriteSource(Def, RewriteMap);
1299     assert(NewCopy && "Should be able to always generate a new copy");
1300     LocalMIs.insert(NewCopy);
1301   }
1302
1303   // MI is now dead.
1304   MI->eraseFromParent();
1305   ++NumUncoalescableCopies;
1306   return true;
1307 }
1308
1309 /// Check whether MI is a candidate for folding into a later instruction.
1310 /// We only fold loads to virtual registers and the virtual register defined
1311 /// has a single use.
1312 bool PeepholeOptimizer::isLoadFoldable(
1313     MachineInstr *MI, SmallSet<unsigned, 16> &FoldAsLoadDefCandidates) {
1314   if (!MI->canFoldAsLoad() || !MI->mayLoad())
1315     return false;
1316   const MCInstrDesc &MCID = MI->getDesc();
1317   if (MCID.getNumDefs() != 1)
1318     return false;
1319
1320   unsigned Reg = MI->getOperand(0).getReg();
1321   // To reduce compilation time, we check MRI->hasOneNonDBGUse when inserting
1322   // loads. It should be checked when processing uses of the load, since
1323   // uses can be removed during peephole.
1324   if (!MI->getOperand(0).getSubReg() &&
1325       TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg) &&
1326       MRI->hasOneNonDBGUse(Reg)) {
1327     FoldAsLoadDefCandidates.insert(Reg);
1328     return true;
1329   }
1330   return false;
1331 }
1332
1333 bool PeepholeOptimizer::isMoveImmediate(
1334     MachineInstr *MI, SmallSet<unsigned, 4> &ImmDefRegs,
1335     DenseMap<unsigned, MachineInstr *> &ImmDefMIs) {
1336   const MCInstrDesc &MCID = MI->getDesc();
1337   if (!MI->isMoveImmediate())
1338     return false;
1339   if (MCID.getNumDefs() != 1)
1340     return false;
1341   unsigned Reg = MI->getOperand(0).getReg();
1342   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg)) {
1343     ImmDefMIs.insert(std::make_pair(Reg, MI));
1344     ImmDefRegs.insert(Reg);
1345     return true;
1346   }
1347
1348   return false;
1349 }
1350
1351 /// Try folding register operands that are defined by move immediate
1352 /// instructions, i.e. a trivial constant folding optimization, if
1353 /// and only if the def and use are in the same BB.
1354 bool PeepholeOptimizer::foldImmediate(
1355     MachineInstr *MI, MachineBasicBlock *MBB, SmallSet<unsigned, 4> &ImmDefRegs,
1356     DenseMap<unsigned, MachineInstr *> &ImmDefMIs) {
1357   for (unsigned i = 0, e = MI->getDesc().getNumOperands(); i != e; ++i) {
1358     MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
1359     if (!MO.isReg() || MO.isDef())
1360       continue;
1361     // Ignore dead implicit defs.
1362     if (MO.isImplicit() && MO.isDead())
1363       continue;
1364     unsigned Reg = MO.getReg();
1365     if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg))
1366       continue;
1367     if (ImmDefRegs.count(Reg) == 0)
1368       continue;
1369     DenseMap<unsigned, MachineInstr*>::iterator II = ImmDefMIs.find(Reg);
1370     assert(II != ImmDefMIs.end() && "couldn't find immediate definition");
1371     if (TII->FoldImmediate(*MI, *II->second, Reg, MRI)) {
1372       ++NumImmFold;
1373       return true;
1374     }
1375   }
1376   return false;
1377 }
1378
1379 // FIXME: This is very simple and misses some cases which should be handled when
1380 // motivating examples are found.
1381 //
1382 // The copy rewriting logic should look at uses as well as defs and be able to
1383 // eliminate copies across blocks.
1384 //
1385 // Later copies that are subregister extracts will also not be eliminated since
1386 // only the first copy is considered.
1387 //
1388 // e.g.
1389 // %vreg1 = COPY %vreg0
1390 // %vreg2 = COPY %vreg0:sub1
1391 //
1392 // Should replace %vreg2 uses with %vreg1:sub1
1393 bool PeepholeOptimizer::foldRedundantCopy(
1394     MachineInstr *MI, SmallSet<unsigned, 4> &CopySrcRegs,
1395     DenseMap<unsigned, MachineInstr *> &CopyMIs) {
1396   assert(MI->isCopy() && "expected a COPY machine instruction");
1397
1398   unsigned SrcReg = MI->getOperand(1).getReg();
1399   if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SrcReg))
1400     return false;
1401
1402   unsigned DstReg = MI->getOperand(0).getReg();
1403   if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg))
1404     return false;
1405
1406   if (CopySrcRegs.insert(SrcReg).second) {
1407     // First copy of this reg seen.
1408     CopyMIs.insert(std::make_pair(SrcReg, MI));
1409     return false;
1410   }
1411
1412   MachineInstr *PrevCopy = CopyMIs.find(SrcReg)->second;
1413
1414   unsigned SrcSubReg = MI->getOperand(1).getSubReg();
1415   unsigned PrevSrcSubReg = PrevCopy->getOperand(1).getSubReg();
1416
1417   // Can't replace different subregister extracts.
1418   if (SrcSubReg != PrevSrcSubReg)
1419     return false;
1420
1421   unsigned PrevDstReg = PrevCopy->getOperand(0).getReg();
1422
1423   // Only replace if the copy register class is the same.
1424   //
1425   // TODO: If we have multiple copies to different register classes, we may want
1426   // to track multiple copies of the same source register.
1427   if (MRI->getRegClass(DstReg) != MRI->getRegClass(PrevDstReg))
1428     return false;
1429
1430   MRI->replaceRegWith(DstReg, PrevDstReg);
1431
1432   // Lifetime of the previous copy has been extended.
1433   MRI->clearKillFlags(PrevDstReg);
1434   return true;
1435 }
1436
1437 bool PeepholeOptimizer::isNAPhysCopy(unsigned Reg) {
1438   return TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg) &&
1439          !MRI->isAllocatable(Reg);
1440 }
1441
1442 bool PeepholeOptimizer::foldRedundantNAPhysCopy(
1443     MachineInstr *MI, DenseMap<unsigned, MachineInstr *> &NAPhysToVirtMIs) {
1444   assert(MI->isCopy() && "expected a COPY machine instruction");
1445
1446   if (DisableNAPhysCopyOpt)
1447     return false;
1448
1449   unsigned DstReg = MI->getOperand(0).getReg();
1450   unsigned SrcReg = MI->getOperand(1).getReg();
1451   if (isNAPhysCopy(SrcReg) && TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg)) {
1452     // %vreg = COPY %PHYSREG
1453     // Avoid using a datastructure which can track multiple live non-allocatable
1454     // phys->virt copies since LLVM doesn't seem to do this.
1455     NAPhysToVirtMIs.insert({SrcReg, MI});
1456     return false;
1457   }
1458
1459   if (!(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SrcReg) && isNAPhysCopy(DstReg)))
1460     return false;
1461
1462   // %PHYSREG = COPY %vreg
1463   auto PrevCopy = NAPhysToVirtMIs.find(DstReg);
1464   if (PrevCopy == NAPhysToVirtMIs.end()) {
1465     // We can't remove the copy: there was an intervening clobber of the
1466     // non-allocatable physical register after the copy to virtual.
1467     DEBUG(dbgs() << "NAPhysCopy: intervening clobber forbids erasing " << *MI
1468                  << '\n');
1469     return false;
1470   }
1471
1472   unsigned PrevDstReg = PrevCopy->second->getOperand(0).getReg();
1473   if (PrevDstReg == SrcReg) {
1474     // Remove the virt->phys copy: we saw the virtual register definition, and
1475     // the non-allocatable physical register's state hasn't changed since then.
1476     DEBUG(dbgs() << "NAPhysCopy: erasing " << *MI << '\n');
1477     ++NumNAPhysCopies;
1478     return true;
1479   }
1480
1481   // Potential missed optimization opportunity: we saw a different virtual
1482   // register get a copy of the non-allocatable physical register, and we only
1483   // track one such copy. Avoid getting confused by this new non-allocatable
1484   // physical register definition, and remove it from the tracked copies.
1485   DEBUG(dbgs() << "NAPhysCopy: missed opportunity " << *MI << '\n');
1486   NAPhysToVirtMIs.erase(PrevCopy);
1487   return false;
1488 }
1489
1490 bool PeepholeOptimizer::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
1491   if (skipFunction(*MF.getFunction()))
1492     return false;
1493
1494   DEBUG(dbgs() << "********** PEEPHOLE OPTIMIZER **********\n");
1495   DEBUG(dbgs() << "********** Function: " << MF.getName() << '\n');
1496
1497   if (DisablePeephole)
1498     return false;
1499
1500   TII = MF.getSubtarget().getInstrInfo();
1501   TRI = MF.getSubtarget().getRegisterInfo();
1502   MRI = &MF.getRegInfo();
1503   DT  = Aggressive ? &getAnalysis<MachineDominatorTree>() : nullptr;
1504
1505   bool Changed = false;
1506
1507   for (MachineBasicBlock &MBB : MF) {
1508     bool SeenMoveImm = false;
1509
1510     // During this forward scan, at some point it needs to answer the question
1511     // "given a pointer to an MI in the current BB, is it located before or
1512     // after the current instruction".
1513     // To perform this, the following set keeps track of the MIs already seen
1514     // during the scan, if a MI is not in the set, it is assumed to be located
1515     // after. Newly created MIs have to be inserted in the set as well.
1516     SmallPtrSet<MachineInstr*, 16> LocalMIs;
1517     SmallSet<unsigned, 4> ImmDefRegs;
1518     DenseMap<unsigned, MachineInstr*> ImmDefMIs;
1519     SmallSet<unsigned, 16> FoldAsLoadDefCandidates;
1520
1521     // Track when a non-allocatable physical register is copied to a virtual
1522     // register so that useless moves can be removed.
1523     //
1524     // %PHYSREG is the map index; MI is the last valid `%vreg = COPY %PHYSREG`
1525     // without any intervening re-definition of %PHYSREG.
1526     DenseMap<unsigned, MachineInstr *> NAPhysToVirtMIs;
1527
1528     // Set of virtual registers that are copied from.
1529     SmallSet<unsigned, 4> CopySrcRegs;
1530     DenseMap<unsigned, MachineInstr *> CopySrcMIs;
1531
1532     for (MachineBasicBlock::iterator MII = MBB.begin(), MIE = MBB.end();
1533          MII != MIE; ) {
1534       MachineInstr *MI = &*MII;
1535       // We may be erasing MI below, increment MII now.
1536       ++MII;
1537       LocalMIs.insert(MI);
1538
1539       // Skip debug values. They should not affect this peephole optimization.
1540       if (MI->isDebugValue())
1541           continue;
1542
1543       if (MI->isPosition() || MI->isPHI())
1544         continue;
1545
1546       if (!MI->isCopy()) {
1547         for (const auto &Op : MI->operands()) {
1548           // Visit all operands: definitions can be implicit or explicit.
1549           if (Op.isReg()) {
1550             unsigned Reg = Op.getReg();
1551             if (Op.isDef() && isNAPhysCopy(Reg)) {
1552               const auto &Def = NAPhysToVirtMIs.find(Reg);
1553               if (Def != NAPhysToVirtMIs.end()) {
1554                 // A new definition of the non-allocatable physical register
1555                 // invalidates previous copies.
1556                 DEBUG(dbgs() << "NAPhysCopy: invalidating because of " << *MI
1557                              << '\n');
1558                 NAPhysToVirtMIs.erase(Def);
1559               }
1560             }
1561           } else if (Op.isRegMask()) {
1562             const uint32_t *RegMask = Op.getRegMask();
1563             for (auto &RegMI : NAPhysToVirtMIs) {
1564               unsigned Def = RegMI.first;
1565               if (MachineOperand::clobbersPhysReg(RegMask, Def)) {
1566                 DEBUG(dbgs() << "NAPhysCopy: invalidating because of " << *MI
1567                              << '\n');
1568                 NAPhysToVirtMIs.erase(Def);
1569               }
1570             }
1571           }
1572         }
1573       }
1574
1575       if (MI->isImplicitDef() || MI->isKill())
1576         continue;
1577
1578       if (MI->isInlineAsm() || MI->hasUnmodeledSideEffects()) {
1579         // Blow away all non-allocatable physical registers knowledge since we
1580         // don't know what's correct anymore.
1581         //
1582         // FIXME: handle explicit asm clobbers.
1583         DEBUG(dbgs() << "NAPhysCopy: blowing away all info due to " << *MI
1584                      << '\n');
1585         NAPhysToVirtMIs.clear();
1586       }
1587
1588       if ((isUncoalescableCopy(*MI) &&
1589            optimizeUncoalescableCopy(MI, LocalMIs)) ||
1590           (MI->isCompare() && optimizeCmpInstr(MI, &MBB)) ||
1591           (MI->isSelect() && optimizeSelect(MI, LocalMIs))) {
1592         // MI is deleted.
1593         LocalMIs.erase(MI);
1594         Changed = true;
1595         continue;
1596       }
1597
1598       if (MI->isConditionalBranch() && optimizeCondBranch(MI)) {
1599         Changed = true;
1600         continue;
1601       }
1602
1603       if (isCoalescableCopy(*MI) && optimizeCoalescableCopy(MI)) {
1604         // MI is just rewritten.
1605         Changed = true;
1606         continue;
1607       }
1608
1609       if (MI->isCopy() &&
1610           (foldRedundantCopy(MI, CopySrcRegs, CopySrcMIs) ||
1611            foldRedundantNAPhysCopy(MI, NAPhysToVirtMIs))) {
1612         LocalMIs.erase(MI);
1613         MI->eraseFromParent();
1614         Changed = true;
1615         continue;
1616       }
1617
1618       if (isMoveImmediate(MI, ImmDefRegs, ImmDefMIs)) {
1619         SeenMoveImm = true;
1620       } else {
1621         Changed |= optimizeExtInstr(MI, &MBB, LocalMIs);
1622         // optimizeExtInstr might have created new instructions after MI
1623         // and before the already incremented MII. Adjust MII so that the
1624         // next iteration sees the new instructions.
1625         MII = MI;
1626         ++MII;
1627         if (SeenMoveImm)
1628           Changed |= foldImmediate(MI, &MBB, ImmDefRegs, ImmDefMIs);
1629       }
1630
1631       // Check whether MI is a load candidate for folding into a later
1632       // instruction. If MI is not a candidate, check whether we can fold an
1633       // earlier load into MI.
1634       if (!isLoadFoldable(MI, FoldAsLoadDefCandidates) &&
1635           !FoldAsLoadDefCandidates.empty()) {
1636
1637         // We visit each operand even after successfully folding a previous
1638         // one.  This allows us to fold multiple loads into a single
1639         // instruction.  We do assume that optimizeLoadInstr doesn't insert
1640         // foldable uses earlier in the argument list.  Since we don't restart
1641         // iteration, we'd miss such cases.
1642         const MCInstrDesc &MIDesc = MI->getDesc();
1643         for (unsigned i = MIDesc.getNumDefs(); i != MI->getNumOperands();
1644              ++i) {
1645           const MachineOperand &MOp = MI->getOperand(i);
1646           if (!MOp.isReg())
1647             continue;
1648           unsigned FoldAsLoadDefReg = MOp.getReg();
1649           if (FoldAsLoadDefCandidates.count(FoldAsLoadDefReg)) {
1650             // We need to fold load after optimizeCmpInstr, since
1651             // optimizeCmpInstr can enable folding by converting SUB to CMP.
1652             // Save FoldAsLoadDefReg because optimizeLoadInstr() resets it and
1653             // we need it for markUsesInDebugValueAsUndef().
1654             unsigned FoldedReg = FoldAsLoadDefReg;
1655             MachineInstr *DefMI = nullptr;
1656             if (MachineInstr *FoldMI =
1657                     TII->optimizeLoadInstr(*MI, MRI, FoldAsLoadDefReg, DefMI)) {
1658               // Update LocalMIs since we replaced MI with FoldMI and deleted
1659               // DefMI.
1660               DEBUG(dbgs() << "Replacing: " << *MI);
1661               DEBUG(dbgs() << "     With: " << *FoldMI);
1662               LocalMIs.erase(MI);
1663               LocalMIs.erase(DefMI);
1664               LocalMIs.insert(FoldMI);
1665               MI->eraseFromParent();
1666               DefMI->eraseFromParent();
1667               MRI->markUsesInDebugValueAsUndef(FoldedReg);
1668               FoldAsLoadDefCandidates.erase(FoldedReg);
1669               ++NumLoadFold;
1670               
1671               // MI is replaced with FoldMI so we can continue trying to fold
1672               Changed = true;
1673               MI = FoldMI;
1674             }
1675           }
1676         }
1677       }
1678       
1679       // If we run into an instruction we can't fold across, discard
1680       // the load candidates.  Note: We might be able to fold *into* this
1681       // instruction, so this needs to be after the folding logic.
1682       if (MI->isLoadFoldBarrier()) {
1683         DEBUG(dbgs() << "Encountered load fold barrier on " << *MI << "\n");
1684         FoldAsLoadDefCandidates.clear();
1685       }
1686
1687     }
1688   }
1689
1690   return Changed;
1691 }
1692
1693 ValueTrackerResult ValueTracker::getNextSourceFromCopy() {
1694   assert(Def->isCopy() && "Invalid definition");
1695   // Copy instruction are supposed to be: Def = Src.
1696   // If someone breaks this assumption, bad things will happen everywhere.
1697   assert(Def->getNumOperands() == 2 && "Invalid number of operands");
1698
1699   if (Def->getOperand(DefIdx).getSubReg() != DefSubReg)
1700     // If we look for a different subreg, it means we want a subreg of src.
1701     // Bails as we do not support composing subregs yet.
1702     return ValueTrackerResult();
1703   // Otherwise, we want the whole source.
1704   const MachineOperand &Src = Def->getOperand(1);
1705   return ValueTrackerResult(Src.getReg(), Src.getSubReg());
1706 }
1707
1708 ValueTrackerResult ValueTracker::getNextSourceFromBitcast() {
1709   assert(Def->isBitcast() && "Invalid definition");
1710
1711   // Bail if there are effects that a plain copy will not expose.
1712   if (Def->hasUnmodeledSideEffects())
1713     return ValueTrackerResult();
1714
1715   // Bitcasts with more than one def are not supported.
1716   if (Def->getDesc().getNumDefs() != 1)
1717     return ValueTrackerResult();
1718   const MachineOperand DefOp = Def->getOperand(DefIdx);
1719   if (DefOp.getSubReg() != DefSubReg)
1720     // If we look for a different subreg, it means we want a subreg of the src.
1721     // Bails as we do not support composing subregs yet.
1722     return ValueTrackerResult();
1723
1724   unsigned SrcIdx = Def->getNumOperands();
1725   for (unsigned OpIdx = DefIdx + 1, EndOpIdx = SrcIdx; OpIdx != EndOpIdx;
1726        ++OpIdx) {
1727     const MachineOperand &MO = Def->getOperand(OpIdx);
1728     if (!MO.isReg() || !MO.getReg())
1729       continue;
1730     // Ignore dead implicit defs.
1731     if (MO.isImplicit() && MO.isDead())
1732       continue;
1733     assert(!MO.isDef() && "We should have skipped all the definitions by now");
1734     if (SrcIdx != EndOpIdx)
1735       // Multiple sources?
1736       return ValueTrackerResult();
1737     SrcIdx = OpIdx;
1738   }
1739
1740   // Stop when any user of the bitcast is a SUBREG_TO_REG, replacing with a COPY
1741   // will break the assumed guarantees for the upper bits.
1742   for (const MachineInstr &UseMI : MRI.use_nodbg_instructions(DefOp.getReg())) {
1743     if (UseMI.isSubregToReg())
1744       return ValueTrackerResult();
1745   }
1746
1747   const MachineOperand &Src = Def->getOperand(SrcIdx);
1748   return ValueTrackerResult(Src.getReg(), Src.getSubReg());
1749 }
1750
1751 ValueTrackerResult ValueTracker::getNextSourceFromRegSequence() {
1752   assert((Def->isRegSequence() || Def->isRegSequenceLike()) &&
1753          "Invalid definition");
1754
1755   if (Def->getOperand(DefIdx).getSubReg())
1756     // If we are composing subregs, bail out.
1757     // The case we are checking is Def.<subreg> = REG_SEQUENCE.
1758     // This should almost never happen as the SSA property is tracked at
1759     // the register level (as opposed to the subreg level).
1760     // I.e.,
1761     // Def.sub0 =
1762     // Def.sub1 =
1763     // is a valid SSA representation for Def.sub0 and Def.sub1, but not for
1764     // Def. Thus, it must not be generated.
1765     // However, some code could theoretically generates a single
1766     // Def.sub0 (i.e, not defining the other subregs) and we would
1767     // have this case.
1768     // If we can ascertain (or force) that this never happens, we could
1769     // turn that into an assertion.
1770     return ValueTrackerResult();
1771
1772   if (!TII)
1773     // We could handle the REG_SEQUENCE here, but we do not want to
1774     // duplicate the code from the generic TII.
1775     return ValueTrackerResult();
1776
1777   SmallVector<TargetInstrInfo::RegSubRegPairAndIdx, 8> RegSeqInputRegs;
1778   if (!TII->getRegSequenceInputs(*Def, DefIdx, RegSeqInputRegs))
1779     return ValueTrackerResult();
1780
1781   // We are looking at:
1782   // Def = REG_SEQUENCE v0, sub0, v1, sub1, ...
1783   // Check if one of the operand defines the subreg we are interested in.
1784   for (auto &RegSeqInput : RegSeqInputRegs) {
1785     if (RegSeqInput.SubIdx == DefSubReg) {
1786       if (RegSeqInput.SubReg)
1787         // Bail if we have to compose sub registers.
1788         return ValueTrackerResult();
1789
1790       return ValueTrackerResult(RegSeqInput.Reg, RegSeqInput.SubReg);
1791     }
1792   }
1793
1794   // If the subreg we are tracking is super-defined by another subreg,
1795   // we could follow this value. However, this would require to compose
1796   // the subreg and we do not do that for now.
1797   return ValueTrackerResult();
1798 }
1799
1800 ValueTrackerResult ValueTracker::getNextSourceFromInsertSubreg() {
1801   assert((Def->isInsertSubreg() || Def->isInsertSubregLike()) &&
1802          "Invalid definition");
1803
1804   if (Def->getOperand(DefIdx).getSubReg())
1805     // If we are composing subreg, bail out.
1806     // Same remark as getNextSourceFromRegSequence.
1807     // I.e., this may be turned into an assert.
1808     return ValueTrackerResult();
1809
1810   if (!TII)
1811     // We could handle the REG_SEQUENCE here, but we do not want to
1812     // duplicate the code from the generic TII.
1813     return ValueTrackerResult();
1814
1815   TargetInstrInfo::RegSubRegPair BaseReg;
1816   TargetInstrInfo::RegSubRegPairAndIdx InsertedReg;
1817   if (!TII->getInsertSubregInputs(*Def, DefIdx, BaseReg, InsertedReg))
1818     return ValueTrackerResult();
1819
1820   // We are looking at:
1821   // Def = INSERT_SUBREG v0, v1, sub1
1822   // There are two cases:
1823   // 1. DefSubReg == sub1, get v1.
1824   // 2. DefSubReg != sub1, the value may be available through v0.
1825
1826   // #1 Check if the inserted register matches the required sub index.
1827   if (InsertedReg.SubIdx == DefSubReg) {
1828     return ValueTrackerResult(InsertedReg.Reg, InsertedReg.SubReg);
1829   }
1830   // #2 Otherwise, if the sub register we are looking for is not partial
1831   // defined by the inserted element, we can look through the main
1832   // register (v0).
1833   const MachineOperand &MODef = Def->getOperand(DefIdx);
1834   // If the result register (Def) and the base register (v0) do not
1835   // have the same register class or if we have to compose
1836   // subregisters, bail out.
1837   if (MRI.getRegClass(MODef.getReg()) != MRI.getRegClass(BaseReg.Reg) ||
1838       BaseReg.SubReg)
1839     return ValueTrackerResult();
1840
1841   // Get the TRI and check if the inserted sub-register overlaps with the
1842   // sub-register we are tracking.
1843   const TargetRegisterInfo *TRI = MRI.getTargetRegisterInfo();
1844   if (!TRI ||
1845       !(TRI->getSubRegIndexLaneMask(DefSubReg) &
1846         TRI->getSubRegIndexLaneMask(InsertedReg.SubIdx)).none())
1847     return ValueTrackerResult();
1848   // At this point, the value is available in v0 via the same subreg
1849   // we used for Def.
1850   return ValueTrackerResult(BaseReg.Reg, DefSubReg);
1851 }
1852
1853 ValueTrackerResult ValueTracker::getNextSourceFromExtractSubreg() {
1854   assert((Def->isExtractSubreg() ||
1855           Def->isExtractSubregLike()) && "Invalid definition");
1856   // We are looking at:
1857   // Def = EXTRACT_SUBREG v0, sub0
1858
1859   // Bail if we have to compose sub registers.
1860   // Indeed, if DefSubReg != 0, we would have to compose it with sub0.
1861   if (DefSubReg)
1862     return ValueTrackerResult();
1863
1864   if (!TII)
1865     // We could handle the EXTRACT_SUBREG here, but we do not want to
1866     // duplicate the code from the generic TII.
1867     return ValueTrackerResult();
1868
1869   TargetInstrInfo::RegSubRegPairAndIdx ExtractSubregInputReg;
1870   if (!TII->getExtractSubregInputs(*Def, DefIdx, ExtractSubregInputReg))
1871     return ValueTrackerResult();
1872
1873   // Bail if we have to compose sub registers.
1874   // Likewise, if v0.subreg != 0, we would have to compose v0.subreg with sub0.
1875   if (ExtractSubregInputReg.SubReg)
1876     return ValueTrackerResult();
1877   // Otherwise, the value is available in the v0.sub0.
1878   return ValueTrackerResult(ExtractSubregInputReg.Reg,
1879                             ExtractSubregInputReg.SubIdx);
1880 }
1881
1882 ValueTrackerResult ValueTracker::getNextSourceFromSubregToReg() {
1883   assert(Def->isSubregToReg() && "Invalid definition");
1884   // We are looking at:
1885   // Def = SUBREG_TO_REG Imm, v0, sub0
1886
1887   // Bail if we have to compose sub registers.
1888   // If DefSubReg != sub0, we would have to check that all the bits
1889   // we track are included in sub0 and if yes, we would have to
1890   // determine the right subreg in v0.
1891   if (DefSubReg != Def->getOperand(3).getImm())
1892     return ValueTrackerResult();
1893   // Bail if we have to compose sub registers.
1894   // Likewise, if v0.subreg != 0, we would have to compose it with sub0.
1895   if (Def->getOperand(2).getSubReg())
1896     return ValueTrackerResult();
1897
1898   return ValueTrackerResult(Def->getOperand(2).getReg(),
1899                             Def->getOperand(3).getImm());
1900 }
1901
1902 /// \brief Explore each PHI incoming operand and return its sources
1903 ValueTrackerResult ValueTracker::getNextSourceFromPHI() {
1904   assert(Def->isPHI() && "Invalid definition");
1905   ValueTrackerResult Res;
1906
1907   // If we look for a different subreg, bail as we do not support composing
1908   // subregs yet.
1909   if (Def->getOperand(0).getSubReg() != DefSubReg)
1910     return ValueTrackerResult();
1911
1912   // Return all register sources for PHI instructions.
1913   for (unsigned i = 1, e = Def->getNumOperands(); i < e; i += 2) {
1914     auto &MO = Def->getOperand(i);
1915     assert(MO.isReg() && "Invalid PHI instruction");
1916     Res.addSource(MO.getReg(), MO.getSubReg());
1917   }
1918
1919   return Res;
1920 }
1921
1922 ValueTrackerResult ValueTracker::getNextSourceImpl() {
1923   assert(Def && "This method needs a valid definition");
1924
1925   assert(((Def->getOperand(DefIdx).isDef() &&
1926            (DefIdx < Def->getDesc().getNumDefs() ||
1927             Def->getDesc().isVariadic())) ||
1928           Def->getOperand(DefIdx).isImplicit()) &&
1929          "Invalid DefIdx");
1930   if (Def->isCopy())
1931     return getNextSourceFromCopy();
1932   if (Def->isBitcast())
1933     return getNextSourceFromBitcast();
1934   // All the remaining cases involve "complex" instructions.
1935   // Bail if we did not ask for the advanced tracking.
1936   if (!UseAdvancedTracking)
1937     return ValueTrackerResult();
1938   if (Def->isRegSequence() || Def->isRegSequenceLike())
1939     return getNextSourceFromRegSequence();
1940   if (Def->isInsertSubreg() || Def->isInsertSubregLike())
1941     return getNextSourceFromInsertSubreg();
1942   if (Def->isExtractSubreg() || Def->isExtractSubregLike())
1943     return getNextSourceFromExtractSubreg();
1944   if (Def->isSubregToReg())
1945     return getNextSourceFromSubregToReg();
1946   if (Def->isPHI())
1947     return getNextSourceFromPHI();
1948   return ValueTrackerResult();
1949 }
1950
1951 ValueTrackerResult ValueTracker::getNextSource() {
1952   // If we reach a point where we cannot move up in the use-def chain,
1953   // there is nothing we can get.
1954   if (!Def)
1955     return ValueTrackerResult();
1956
1957   ValueTrackerResult Res = getNextSourceImpl();
1958   if (Res.isValid()) {
1959     // Update definition, definition index, and subregister for the
1960     // next call of getNextSource.
1961     // Update the current register.
1962     bool OneRegSrc = Res.getNumSources() == 1;
1963     if (OneRegSrc)
1964       Reg = Res.getSrcReg(0);
1965     // Update the result before moving up in the use-def chain
1966     // with the instruction containing the last found sources.
1967     Res.setInst(Def);
1968
1969     // If we can still move up in the use-def chain, move to the next
1970     // definition.
1971     if (!TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg) && OneRegSrc) {
1972       Def = MRI.getVRegDef(Reg);
1973       DefIdx = MRI.def_begin(Reg).getOperandNo();
1974       DefSubReg = Res.getSrcSubReg(0);
1975       return Res;
1976     }
1977   }
1978   // If we end up here, this means we will not be able to find another source
1979   // for the next iteration. Make sure any new call to getNextSource bails out
1980   // early by cutting the use-def chain.
1981   Def = nullptr;
1982   return Res;
1983 }