]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/lib/CodeGen/RegisterCoalescer.cpp
Merge ACPICA 20130328.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm / lib / CodeGen / RegisterCoalescer.cpp
1 //===- RegisterCoalescer.cpp - Generic Register Coalescing Interface -------==//
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 // This file implements the generic RegisterCoalescer interface which
11 // is used as the common interface used by all clients and
12 // implementations of register coalescing.
13 //
14 //===----------------------------------------------------------------------===//
15
16 #define DEBUG_TYPE "regalloc"
17 #include "RegisterCoalescer.h"
18 #include "LiveDebugVariables.h"
19 #include "VirtRegMap.h"
20
21 #include "llvm/Pass.h"
22 #include "llvm/Value.h"
23 #include "llvm/ADT/OwningPtr.h"
24 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
25 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
26 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
27 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
28 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
29 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
30 #include "llvm/CodeGen/LiveRangeEdit.h"
31 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
32 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
33 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
34 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
35 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
36 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
37 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
38 #include "llvm/CodeGen/RegisterClassInfo.h"
39 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
40 #include "llvm/Support/Debug.h"
41 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
42 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
43 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
44 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
45 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
46 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
47 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
48 #include <algorithm>
49 #include <cmath>
50 using namespace llvm;
51
52 STATISTIC(numJoins    , "Number of interval joins performed");
53 STATISTIC(numCrossRCs , "Number of cross class joins performed");
54 STATISTIC(numCommutes , "Number of instruction commuting performed");
55 STATISTIC(numExtends  , "Number of copies extended");
56 STATISTIC(NumReMats   , "Number of instructions re-materialized");
57 STATISTIC(NumInflated , "Number of register classes inflated");
58 STATISTIC(NumLaneConflicts, "Number of dead lane conflicts tested");
59 STATISTIC(NumLaneResolves,  "Number of dead lane conflicts resolved");
60
61 static cl::opt<bool>
62 EnableJoining("join-liveintervals",
63               cl::desc("Coalesce copies (default=true)"),
64               cl::init(true));
65
66 static cl::opt<bool>
67 VerifyCoalescing("verify-coalescing",
68          cl::desc("Verify machine instrs before and after register coalescing"),
69          cl::Hidden);
70
71 namespace {
72   class RegisterCoalescer : public MachineFunctionPass,
73                             private LiveRangeEdit::Delegate {
74     MachineFunction* MF;
75     MachineRegisterInfo* MRI;
76     const TargetMachine* TM;
77     const TargetRegisterInfo* TRI;
78     const TargetInstrInfo* TII;
79     LiveIntervals *LIS;
80     LiveDebugVariables *LDV;
81     const MachineLoopInfo* Loops;
82     AliasAnalysis *AA;
83     RegisterClassInfo RegClassInfo;
84
85     /// WorkList - Copy instructions yet to be coalesced.
86     SmallVector<MachineInstr*, 8> WorkList;
87
88     /// ErasedInstrs - Set of instruction pointers that have been erased, and
89     /// that may be present in WorkList.
90     SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> ErasedInstrs;
91
92     /// Dead instructions that are about to be deleted.
93     SmallVector<MachineInstr*, 8> DeadDefs;
94
95     /// Virtual registers to be considered for register class inflation.
96     SmallVector<unsigned, 8> InflateRegs;
97
98     /// Recursively eliminate dead defs in DeadDefs.
99     void eliminateDeadDefs();
100
101     /// LiveRangeEdit callback.
102     void LRE_WillEraseInstruction(MachineInstr *MI);
103
104     /// joinAllIntervals - join compatible live intervals
105     void joinAllIntervals();
106
107     /// copyCoalesceInMBB - Coalesce copies in the specified MBB, putting
108     /// copies that cannot yet be coalesced into WorkList.
109     void copyCoalesceInMBB(MachineBasicBlock *MBB);
110
111     /// copyCoalesceWorkList - Try to coalesce all copies in WorkList after
112     /// position From. Return true if any progress was made.
113     bool copyCoalesceWorkList(unsigned From = 0);
114
115     /// joinCopy - Attempt to join intervals corresponding to SrcReg/DstReg,
116     /// which are the src/dst of the copy instruction CopyMI.  This returns
117     /// true if the copy was successfully coalesced away. If it is not
118     /// currently possible to coalesce this interval, but it may be possible if
119     /// other things get coalesced, then it returns true by reference in
120     /// 'Again'.
121     bool joinCopy(MachineInstr *TheCopy, bool &Again);
122
123     /// joinIntervals - Attempt to join these two intervals.  On failure, this
124     /// returns false.  The output "SrcInt" will not have been modified, so we
125     /// can use this information below to update aliases.
126     bool joinIntervals(CoalescerPair &CP);
127
128     /// Attempt joining two virtual registers. Return true on success.
129     bool joinVirtRegs(CoalescerPair &CP);
130
131     /// Attempt joining with a reserved physreg.
132     bool joinReservedPhysReg(CoalescerPair &CP);
133
134     /// adjustCopiesBackFrom - We found a non-trivially-coalescable copy. If
135     /// the source value number is defined by a copy from the destination reg
136     /// see if we can merge these two destination reg valno# into a single
137     /// value number, eliminating a copy.
138     bool adjustCopiesBackFrom(const CoalescerPair &CP, MachineInstr *CopyMI);
139
140     /// hasOtherReachingDefs - Return true if there are definitions of IntB
141     /// other than BValNo val# that can reach uses of AValno val# of IntA.
142     bool hasOtherReachingDefs(LiveInterval &IntA, LiveInterval &IntB,
143                               VNInfo *AValNo, VNInfo *BValNo);
144
145     /// removeCopyByCommutingDef - We found a non-trivially-coalescable copy.
146     /// If the source value number is defined by a commutable instruction and
147     /// its other operand is coalesced to the copy dest register, see if we
148     /// can transform the copy into a noop by commuting the definition.
149     bool removeCopyByCommutingDef(const CoalescerPair &CP,MachineInstr *CopyMI);
150
151     /// reMaterializeTrivialDef - If the source of a copy is defined by a
152     /// trivial computation, replace the copy by rematerialize the definition.
153     bool reMaterializeTrivialDef(LiveInterval &SrcInt, unsigned DstReg,
154                                  MachineInstr *CopyMI);
155
156     /// canJoinPhys - Return true if a physreg copy should be joined.
157     bool canJoinPhys(CoalescerPair &CP);
158
159     /// updateRegDefsUses - Replace all defs and uses of SrcReg to DstReg and
160     /// update the subregister number if it is not zero. If DstReg is a
161     /// physical register and the existing subregister number of the def / use
162     /// being updated is not zero, make sure to set it to the correct physical
163     /// subregister.
164     void updateRegDefsUses(unsigned SrcReg, unsigned DstReg, unsigned SubIdx);
165
166     /// eliminateUndefCopy - Handle copies of undef values.
167     bool eliminateUndefCopy(MachineInstr *CopyMI, const CoalescerPair &CP);
168
169   public:
170     static char ID; // Class identification, replacement for typeinfo
171     RegisterCoalescer() : MachineFunctionPass(ID) {
172       initializeRegisterCoalescerPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
173     }
174
175     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
176
177     virtual void releaseMemory();
178
179     /// runOnMachineFunction - pass entry point
180     virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction&);
181
182     /// print - Implement the dump method.
183     virtual void print(raw_ostream &O, const Module* = 0) const;
184   };
185 } /// end anonymous namespace
186
187 char &llvm::RegisterCoalescerID = RegisterCoalescer::ID;
188
189 INITIALIZE_PASS_BEGIN(RegisterCoalescer, "simple-register-coalescing",
190                       "Simple Register Coalescing", false, false)
191 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LiveIntervals)
192 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LiveDebugVariables)
193 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(SlotIndexes)
194 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineLoopInfo)
195 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
196 INITIALIZE_PASS_END(RegisterCoalescer, "simple-register-coalescing",
197                     "Simple Register Coalescing", false, false)
198
199 char RegisterCoalescer::ID = 0;
200
201 static bool isMoveInstr(const TargetRegisterInfo &tri, const MachineInstr *MI,
202                         unsigned &Src, unsigned &Dst,
203                         unsigned &SrcSub, unsigned &DstSub) {
204   if (MI->isCopy()) {
205     Dst = MI->getOperand(0).getReg();
206     DstSub = MI->getOperand(0).getSubReg();
207     Src = MI->getOperand(1).getReg();
208     SrcSub = MI->getOperand(1).getSubReg();
209   } else if (MI->isSubregToReg()) {
210     Dst = MI->getOperand(0).getReg();
211     DstSub = tri.composeSubRegIndices(MI->getOperand(0).getSubReg(),
212                                       MI->getOperand(3).getImm());
213     Src = MI->getOperand(2).getReg();
214     SrcSub = MI->getOperand(2).getSubReg();
215   } else
216     return false;
217   return true;
218 }
219
220 bool CoalescerPair::setRegisters(const MachineInstr *MI) {
221   SrcReg = DstReg = 0;
222   SrcIdx = DstIdx = 0;
223   NewRC = 0;
224   Flipped = CrossClass = false;
225
226   unsigned Src, Dst, SrcSub, DstSub;
227   if (!isMoveInstr(TRI, MI, Src, Dst, SrcSub, DstSub))
228     return false;
229   Partial = SrcSub || DstSub;
230
231   // If one register is a physreg, it must be Dst.
232   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Src)) {
233     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Dst))
234       return false;
235     std::swap(Src, Dst);
236     std::swap(SrcSub, DstSub);
237     Flipped = true;
238   }
239
240   const MachineRegisterInfo &MRI = MI->getParent()->getParent()->getRegInfo();
241
242   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Dst)) {
243     // Eliminate DstSub on a physreg.
244     if (DstSub) {
245       Dst = TRI.getSubReg(Dst, DstSub);
246       if (!Dst) return false;
247       DstSub = 0;
248     }
249
250     // Eliminate SrcSub by picking a corresponding Dst superregister.
251     if (SrcSub) {
252       Dst = TRI.getMatchingSuperReg(Dst, SrcSub, MRI.getRegClass(Src));
253       if (!Dst) return false;
254       SrcSub = 0;
255     } else if (!MRI.getRegClass(Src)->contains(Dst)) {
256       return false;
257     }
258   } else {
259     // Both registers are virtual.
260     const TargetRegisterClass *SrcRC = MRI.getRegClass(Src);
261     const TargetRegisterClass *DstRC = MRI.getRegClass(Dst);
262
263     // Both registers have subreg indices.
264     if (SrcSub && DstSub) {
265       // Copies between different sub-registers are never coalescable.
266       if (Src == Dst && SrcSub != DstSub)
267         return false;
268
269       NewRC = TRI.getCommonSuperRegClass(SrcRC, SrcSub, DstRC, DstSub,
270                                          SrcIdx, DstIdx);
271       if (!NewRC)
272         return false;
273     } else if (DstSub) {
274       // SrcReg will be merged with a sub-register of DstReg.
275       SrcIdx = DstSub;
276       NewRC = TRI.getMatchingSuperRegClass(DstRC, SrcRC, DstSub);
277     } else if (SrcSub) {
278       // DstReg will be merged with a sub-register of SrcReg.
279       DstIdx = SrcSub;
280       NewRC = TRI.getMatchingSuperRegClass(SrcRC, DstRC, SrcSub);
281     } else {
282       // This is a straight copy without sub-registers.
283       NewRC = TRI.getCommonSubClass(DstRC, SrcRC);
284     }
285
286     // The combined constraint may be impossible to satisfy.
287     if (!NewRC)
288       return false;
289
290     // Prefer SrcReg to be a sub-register of DstReg.
291     // FIXME: Coalescer should support subregs symmetrically.
292     if (DstIdx && !SrcIdx) {
293       std::swap(Src, Dst);
294       std::swap(SrcIdx, DstIdx);
295       Flipped = !Flipped;
296     }
297
298     CrossClass = NewRC != DstRC || NewRC != SrcRC;
299   }
300   // Check our invariants
301   assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Src) && "Src must be virtual");
302   assert(!(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Dst) && DstSub) &&
303          "Cannot have a physical SubIdx");
304   SrcReg = Src;
305   DstReg = Dst;
306   return true;
307 }
308
309 bool CoalescerPair::flip() {
310   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg))
311     return false;
312   std::swap(SrcReg, DstReg);
313   std::swap(SrcIdx, DstIdx);
314   Flipped = !Flipped;
315   return true;
316 }
317
318 bool CoalescerPair::isCoalescable(const MachineInstr *MI) const {
319   if (!MI)
320     return false;
321   unsigned Src, Dst, SrcSub, DstSub;
322   if (!isMoveInstr(TRI, MI, Src, Dst, SrcSub, DstSub))
323     return false;
324
325   // Find the virtual register that is SrcReg.
326   if (Dst == SrcReg) {
327     std::swap(Src, Dst);
328     std::swap(SrcSub, DstSub);
329   } else if (Src != SrcReg) {
330     return false;
331   }
332
333   // Now check that Dst matches DstReg.
334   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg)) {
335     if (!TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Dst))
336       return false;
337     assert(!DstIdx && !SrcIdx && "Inconsistent CoalescerPair state.");
338     // DstSub could be set for a physreg from INSERT_SUBREG.
339     if (DstSub)
340       Dst = TRI.getSubReg(Dst, DstSub);
341     // Full copy of Src.
342     if (!SrcSub)
343       return DstReg == Dst;
344     // This is a partial register copy. Check that the parts match.
345     return TRI.getSubReg(DstReg, SrcSub) == Dst;
346   } else {
347     // DstReg is virtual.
348     if (DstReg != Dst)
349       return false;
350     // Registers match, do the subregisters line up?
351     return TRI.composeSubRegIndices(SrcIdx, SrcSub) ==
352            TRI.composeSubRegIndices(DstIdx, DstSub);
353   }
354 }
355
356 void RegisterCoalescer::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
357   AU.setPreservesCFG();
358   AU.addRequired<AliasAnalysis>();
359   AU.addRequired<LiveIntervals>();
360   AU.addPreserved<LiveIntervals>();
361   AU.addRequired<LiveDebugVariables>();
362   AU.addPreserved<LiveDebugVariables>();
363   AU.addPreserved<SlotIndexes>();
364   AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
365   AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
366   AU.addPreservedID(MachineDominatorsID);
367   MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
368 }
369
370 void RegisterCoalescer::eliminateDeadDefs() {
371   SmallVector<LiveInterval*, 8> NewRegs;
372   LiveRangeEdit(0, NewRegs, *MF, *LIS, 0, this).eliminateDeadDefs(DeadDefs);
373 }
374
375 // Callback from eliminateDeadDefs().
376 void RegisterCoalescer::LRE_WillEraseInstruction(MachineInstr *MI) {
377   // MI may be in WorkList. Make sure we don't visit it.
378   ErasedInstrs.insert(MI);
379 }
380
381 /// adjustCopiesBackFrom - We found a non-trivially-coalescable copy with IntA
382 /// being the source and IntB being the dest, thus this defines a value number
383 /// in IntB.  If the source value number (in IntA) is defined by a copy from B,
384 /// see if we can merge these two pieces of B into a single value number,
385 /// eliminating a copy.  For example:
386 ///
387 ///  A3 = B0
388 ///    ...
389 ///  B1 = A3      <- this copy
390 ///
391 /// In this case, B0 can be extended to where the B1 copy lives, allowing the B1
392 /// value number to be replaced with B0 (which simplifies the B liveinterval).
393 ///
394 /// This returns true if an interval was modified.
395 ///
396 bool RegisterCoalescer::adjustCopiesBackFrom(const CoalescerPair &CP,
397                                              MachineInstr *CopyMI) {
398   assert(!CP.isPartial() && "This doesn't work for partial copies.");
399   assert(!CP.isPhys() && "This doesn't work for physreg copies.");
400
401   LiveInterval &IntA =
402     LIS->getInterval(CP.isFlipped() ? CP.getDstReg() : CP.getSrcReg());
403   LiveInterval &IntB =
404     LIS->getInterval(CP.isFlipped() ? CP.getSrcReg() : CP.getDstReg());
405   SlotIndex CopyIdx = LIS->getInstructionIndex(CopyMI).getRegSlot();
406
407   // BValNo is a value number in B that is defined by a copy from A.  'B3' in
408   // the example above.
409   LiveInterval::iterator BLR = IntB.FindLiveRangeContaining(CopyIdx);
410   if (BLR == IntB.end()) return false;
411   VNInfo *BValNo = BLR->valno;
412
413   // Get the location that B is defined at.  Two options: either this value has
414   // an unknown definition point or it is defined at CopyIdx.  If unknown, we
415   // can't process it.
416   if (BValNo->def != CopyIdx) return false;
417
418   // AValNo is the value number in A that defines the copy, A3 in the example.
419   SlotIndex CopyUseIdx = CopyIdx.getRegSlot(true);
420   LiveInterval::iterator ALR = IntA.FindLiveRangeContaining(CopyUseIdx);
421   // The live range might not exist after fun with physreg coalescing.
422   if (ALR == IntA.end()) return false;
423   VNInfo *AValNo = ALR->valno;
424
425   // If AValNo is defined as a copy from IntB, we can potentially process this.
426   // Get the instruction that defines this value number.
427   MachineInstr *ACopyMI = LIS->getInstructionFromIndex(AValNo->def);
428   // Don't allow any partial copies, even if isCoalescable() allows them.
429   if (!CP.isCoalescable(ACopyMI) || !ACopyMI->isFullCopy())
430     return false;
431
432   // Get the LiveRange in IntB that this value number starts with.
433   LiveInterval::iterator ValLR =
434     IntB.FindLiveRangeContaining(AValNo->def.getPrevSlot());
435   if (ValLR == IntB.end())
436     return false;
437
438   // Make sure that the end of the live range is inside the same block as
439   // CopyMI.
440   MachineInstr *ValLREndInst =
441     LIS->getInstructionFromIndex(ValLR->end.getPrevSlot());
442   if (!ValLREndInst || ValLREndInst->getParent() != CopyMI->getParent())
443     return false;
444
445   // Okay, we now know that ValLR ends in the same block that the CopyMI
446   // live-range starts.  If there are no intervening live ranges between them in
447   // IntB, we can merge them.
448   if (ValLR+1 != BLR) return false;
449
450   DEBUG(dbgs() << "Extending: " << PrintReg(IntB.reg, TRI));
451
452   SlotIndex FillerStart = ValLR->end, FillerEnd = BLR->start;
453   // We are about to delete CopyMI, so need to remove it as the 'instruction
454   // that defines this value #'. Update the valnum with the new defining
455   // instruction #.
456   BValNo->def = FillerStart;
457
458   // Okay, we can merge them.  We need to insert a new liverange:
459   // [ValLR.end, BLR.begin) of either value number, then we merge the
460   // two value numbers.
461   IntB.addRange(LiveRange(FillerStart, FillerEnd, BValNo));
462
463   // Okay, merge "B1" into the same value number as "B0".
464   if (BValNo != ValLR->valno)
465     IntB.MergeValueNumberInto(BValNo, ValLR->valno);
466   DEBUG(dbgs() << "   result = " << IntB << '\n');
467
468   // If the source instruction was killing the source register before the
469   // merge, unset the isKill marker given the live range has been extended.
470   int UIdx = ValLREndInst->findRegisterUseOperandIdx(IntB.reg, true);
471   if (UIdx != -1) {
472     ValLREndInst->getOperand(UIdx).setIsKill(false);
473   }
474
475   // Rewrite the copy. If the copy instruction was killing the destination
476   // register before the merge, find the last use and trim the live range. That
477   // will also add the isKill marker.
478   CopyMI->substituteRegister(IntA.reg, IntB.reg, 0, *TRI);
479   if (ALR->end == CopyIdx)
480     LIS->shrinkToUses(&IntA);
481
482   ++numExtends;
483   return true;
484 }
485
486 /// hasOtherReachingDefs - Return true if there are definitions of IntB
487 /// other than BValNo val# that can reach uses of AValno val# of IntA.
488 bool RegisterCoalescer::hasOtherReachingDefs(LiveInterval &IntA,
489                                              LiveInterval &IntB,
490                                              VNInfo *AValNo,
491                                              VNInfo *BValNo) {
492   // If AValNo has PHI kills, conservatively assume that IntB defs can reach
493   // the PHI values.
494   if (LIS->hasPHIKill(IntA, AValNo))
495     return true;
496
497   for (LiveInterval::iterator AI = IntA.begin(), AE = IntA.end();
498        AI != AE; ++AI) {
499     if (AI->valno != AValNo) continue;
500     LiveInterval::Ranges::iterator BI =
501       std::upper_bound(IntB.ranges.begin(), IntB.ranges.end(), AI->start);
502     if (BI != IntB.ranges.begin())
503       --BI;
504     for (; BI != IntB.ranges.end() && AI->end >= BI->start; ++BI) {
505       if (BI->valno == BValNo)
506         continue;
507       if (BI->start <= AI->start && BI->end > AI->start)
508         return true;
509       if (BI->start > AI->start && BI->start < AI->end)
510         return true;
511     }
512   }
513   return false;
514 }
515
516 /// removeCopyByCommutingDef - We found a non-trivially-coalescable copy with
517 /// IntA being the source and IntB being the dest, thus this defines a value
518 /// number in IntB.  If the source value number (in IntA) is defined by a
519 /// commutable instruction and its other operand is coalesced to the copy dest
520 /// register, see if we can transform the copy into a noop by commuting the
521 /// definition. For example,
522 ///
523 ///  A3 = op A2 B0<kill>
524 ///    ...
525 ///  B1 = A3      <- this copy
526 ///    ...
527 ///     = op A3   <- more uses
528 ///
529 /// ==>
530 ///
531 ///  B2 = op B0 A2<kill>
532 ///    ...
533 ///  B1 = B2      <- now an identify copy
534 ///    ...
535 ///     = op B2   <- more uses
536 ///
537 /// This returns true if an interval was modified.
538 ///
539 bool RegisterCoalescer::removeCopyByCommutingDef(const CoalescerPair &CP,
540                                                  MachineInstr *CopyMI) {
541   assert (!CP.isPhys());
542
543   SlotIndex CopyIdx = LIS->getInstructionIndex(CopyMI).getRegSlot();
544
545   LiveInterval &IntA =
546     LIS->getInterval(CP.isFlipped() ? CP.getDstReg() : CP.getSrcReg());
547   LiveInterval &IntB =
548     LIS->getInterval(CP.isFlipped() ? CP.getSrcReg() : CP.getDstReg());
549
550   // BValNo is a value number in B that is defined by a copy from A. 'B3' in
551   // the example above.
552   VNInfo *BValNo = IntB.getVNInfoAt(CopyIdx);
553   if (!BValNo || BValNo->def != CopyIdx)
554     return false;
555
556   assert(BValNo->def == CopyIdx && "Copy doesn't define the value?");
557
558   // AValNo is the value number in A that defines the copy, A3 in the example.
559   VNInfo *AValNo = IntA.getVNInfoAt(CopyIdx.getRegSlot(true));
560   assert(AValNo && "COPY source not live");
561   if (AValNo->isPHIDef() || AValNo->isUnused())
562     return false;
563   MachineInstr *DefMI = LIS->getInstructionFromIndex(AValNo->def);
564   if (!DefMI)
565     return false;
566   if (!DefMI->isCommutable())
567     return false;
568   // If DefMI is a two-address instruction then commuting it will change the
569   // destination register.
570   int DefIdx = DefMI->findRegisterDefOperandIdx(IntA.reg);
571   assert(DefIdx != -1);
572   unsigned UseOpIdx;
573   if (!DefMI->isRegTiedToUseOperand(DefIdx, &UseOpIdx))
574     return false;
575   unsigned Op1, Op2, NewDstIdx;
576   if (!TII->findCommutedOpIndices(DefMI, Op1, Op2))
577     return false;
578   if (Op1 == UseOpIdx)
579     NewDstIdx = Op2;
580   else if (Op2 == UseOpIdx)
581     NewDstIdx = Op1;
582   else
583     return false;
584
585   MachineOperand &NewDstMO = DefMI->getOperand(NewDstIdx);
586   unsigned NewReg = NewDstMO.getReg();
587   if (NewReg != IntB.reg || !LiveRangeQuery(IntB, AValNo->def).isKill())
588     return false;
589
590   // Make sure there are no other definitions of IntB that would reach the
591   // uses which the new definition can reach.
592   if (hasOtherReachingDefs(IntA, IntB, AValNo, BValNo))
593     return false;
594
595   // If some of the uses of IntA.reg is already coalesced away, return false.
596   // It's not possible to determine whether it's safe to perform the coalescing.
597   for (MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator UI =
598          MRI->use_nodbg_begin(IntA.reg),
599        UE = MRI->use_nodbg_end(); UI != UE; ++UI) {
600     MachineInstr *UseMI = &*UI;
601     SlotIndex UseIdx = LIS->getInstructionIndex(UseMI);
602     LiveInterval::iterator ULR = IntA.FindLiveRangeContaining(UseIdx);
603     if (ULR == IntA.end() || ULR->valno != AValNo)
604       continue;
605     // If this use is tied to a def, we can't rewrite the register.
606     if (UseMI->isRegTiedToDefOperand(UI.getOperandNo()))
607       return false;
608   }
609
610   DEBUG(dbgs() << "\tremoveCopyByCommutingDef: " << AValNo->def << '\t'
611                << *DefMI);
612
613   // At this point we have decided that it is legal to do this
614   // transformation.  Start by commuting the instruction.
615   MachineBasicBlock *MBB = DefMI->getParent();
616   MachineInstr *NewMI = TII->commuteInstruction(DefMI);
617   if (!NewMI)
618     return false;
619   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(IntA.reg) &&
620       TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(IntB.reg) &&
621       !MRI->constrainRegClass(IntB.reg, MRI->getRegClass(IntA.reg)))
622     return false;
623   if (NewMI != DefMI) {
624     LIS->ReplaceMachineInstrInMaps(DefMI, NewMI);
625     MachineBasicBlock::iterator Pos = DefMI;
626     MBB->insert(Pos, NewMI);
627     MBB->erase(DefMI);
628   }
629   unsigned OpIdx = NewMI->findRegisterUseOperandIdx(IntA.reg, false);
630   NewMI->getOperand(OpIdx).setIsKill();
631
632   // If ALR and BLR overlaps and end of BLR extends beyond end of ALR, e.g.
633   // A = or A, B
634   // ...
635   // B = A
636   // ...
637   // C = A<kill>
638   // ...
639   //   = B
640
641   // Update uses of IntA of the specific Val# with IntB.
642   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(IntA.reg),
643          UE = MRI->use_end(); UI != UE;) {
644     MachineOperand &UseMO = UI.getOperand();
645     MachineInstr *UseMI = &*UI;
646     ++UI;
647     if (UseMI->isDebugValue()) {
648       // FIXME These don't have an instruction index.  Not clear we have enough
649       // info to decide whether to do this replacement or not.  For now do it.
650       UseMO.setReg(NewReg);
651       continue;
652     }
653     SlotIndex UseIdx = LIS->getInstructionIndex(UseMI).getRegSlot(true);
654     LiveInterval::iterator ULR = IntA.FindLiveRangeContaining(UseIdx);
655     if (ULR == IntA.end() || ULR->valno != AValNo)
656       continue;
657     // Kill flags are no longer accurate. They are recomputed after RA.
658     UseMO.setIsKill(false);
659     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(NewReg))
660       UseMO.substPhysReg(NewReg, *TRI);
661     else
662       UseMO.setReg(NewReg);
663     if (UseMI == CopyMI)
664       continue;
665     if (!UseMI->isCopy())
666       continue;
667     if (UseMI->getOperand(0).getReg() != IntB.reg ||
668         UseMI->getOperand(0).getSubReg())
669       continue;
670
671     // This copy will become a noop. If it's defining a new val#, merge it into
672     // BValNo.
673     SlotIndex DefIdx = UseIdx.getRegSlot();
674     VNInfo *DVNI = IntB.getVNInfoAt(DefIdx);
675     if (!DVNI)
676       continue;
677     DEBUG(dbgs() << "\t\tnoop: " << DefIdx << '\t' << *UseMI);
678     assert(DVNI->def == DefIdx);
679     BValNo = IntB.MergeValueNumberInto(BValNo, DVNI);
680     ErasedInstrs.insert(UseMI);
681     LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(UseMI);
682     UseMI->eraseFromParent();
683   }
684
685   // Extend BValNo by merging in IntA live ranges of AValNo. Val# definition
686   // is updated.
687   VNInfo *ValNo = BValNo;
688   ValNo->def = AValNo->def;
689   for (LiveInterval::iterator AI = IntA.begin(), AE = IntA.end();
690        AI != AE; ++AI) {
691     if (AI->valno != AValNo) continue;
692     IntB.addRange(LiveRange(AI->start, AI->end, ValNo));
693   }
694   DEBUG(dbgs() << "\t\textended: " << IntB << '\n');
695
696   IntA.removeValNo(AValNo);
697   DEBUG(dbgs() << "\t\ttrimmed:  " << IntA << '\n');
698   ++numCommutes;
699   return true;
700 }
701
702 /// reMaterializeTrivialDef - If the source of a copy is defined by a trivial
703 /// computation, replace the copy by rematerialize the definition.
704 bool RegisterCoalescer::reMaterializeTrivialDef(LiveInterval &SrcInt,
705                                                 unsigned DstReg,
706                                                 MachineInstr *CopyMI) {
707   SlotIndex CopyIdx = LIS->getInstructionIndex(CopyMI).getRegSlot(true);
708   LiveInterval::iterator SrcLR = SrcInt.FindLiveRangeContaining(CopyIdx);
709   assert(SrcLR != SrcInt.end() && "Live range not found!");
710   VNInfo *ValNo = SrcLR->valno;
711   if (ValNo->isPHIDef() || ValNo->isUnused())
712     return false;
713   MachineInstr *DefMI = LIS->getInstructionFromIndex(ValNo->def);
714   if (!DefMI)
715     return false;
716   assert(DefMI && "Defining instruction disappeared");
717   if (!DefMI->isAsCheapAsAMove())
718     return false;
719   if (!TII->isTriviallyReMaterializable(DefMI, AA))
720     return false;
721   bool SawStore = false;
722   if (!DefMI->isSafeToMove(TII, AA, SawStore))
723     return false;
724   const MCInstrDesc &MCID = DefMI->getDesc();
725   if (MCID.getNumDefs() != 1)
726     return false;
727   if (!DefMI->isImplicitDef()) {
728     // Make sure the copy destination register class fits the instruction
729     // definition register class. The mismatch can happen as a result of earlier
730     // extract_subreg, insert_subreg, subreg_to_reg coalescing.
731     const TargetRegisterClass *RC = TII->getRegClass(MCID, 0, TRI, *MF);
732     if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg)) {
733       if (MRI->getRegClass(DstReg) != RC)
734         return false;
735     } else if (!RC->contains(DstReg))
736       return false;
737   }
738
739   MachineBasicBlock *MBB = CopyMI->getParent();
740   MachineBasicBlock::iterator MII =
741     llvm::next(MachineBasicBlock::iterator(CopyMI));
742   TII->reMaterialize(*MBB, MII, DstReg, 0, DefMI, *TRI);
743   MachineInstr *NewMI = prior(MII);
744
745   // NewMI may have dead implicit defs (E.g. EFLAGS for MOV<bits>r0 on X86).
746   // We need to remember these so we can add intervals once we insert
747   // NewMI into SlotIndexes.
748   SmallVector<unsigned, 4> NewMIImplDefs;
749   for (unsigned i = NewMI->getDesc().getNumOperands(),
750          e = NewMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
751     MachineOperand &MO = NewMI->getOperand(i);
752     if (MO.isReg()) {
753       assert(MO.isDef() && MO.isImplicit() && MO.isDead() &&
754              TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(MO.getReg()));
755       NewMIImplDefs.push_back(MO.getReg());
756     }
757   }
758
759   // CopyMI may have implicit operands, transfer them over to the newly
760   // rematerialized instruction. And update implicit def interval valnos.
761   for (unsigned i = CopyMI->getDesc().getNumOperands(),
762          e = CopyMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
763     MachineOperand &MO = CopyMI->getOperand(i);
764     if (MO.isReg()) {
765       assert(MO.isImplicit() && "No explicit operands after implict operands.");
766       // Discard VReg implicit defs.
767       if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(MO.getReg())) {
768         NewMI->addOperand(MO);
769       }
770     }
771   }
772
773   LIS->ReplaceMachineInstrInMaps(CopyMI, NewMI);
774
775   SlotIndex NewMIIdx = LIS->getInstructionIndex(NewMI);
776   for (unsigned i = 0, e = NewMIImplDefs.size(); i != e; ++i) {
777     unsigned Reg = NewMIImplDefs[i];
778     for (MCRegUnitIterator Units(Reg, TRI); Units.isValid(); ++Units)
779       if (LiveInterval *LI = LIS->getCachedRegUnit(*Units))
780         LI->createDeadDef(NewMIIdx.getRegSlot(), LIS->getVNInfoAllocator());
781   }
782
783   CopyMI->eraseFromParent();
784   ErasedInstrs.insert(CopyMI);
785   DEBUG(dbgs() << "Remat: " << *NewMI);
786   ++NumReMats;
787
788   // The source interval can become smaller because we removed a use.
789   LIS->shrinkToUses(&SrcInt, &DeadDefs);
790   if (!DeadDefs.empty())
791     eliminateDeadDefs();
792
793   return true;
794 }
795
796 /// eliminateUndefCopy - ProcessImpicitDefs may leave some copies of <undef>
797 /// values, it only removes local variables. When we have a copy like:
798 ///
799 ///   %vreg1 = COPY %vreg2<undef>
800 ///
801 /// We delete the copy and remove the corresponding value number from %vreg1.
802 /// Any uses of that value number are marked as <undef>.
803 bool RegisterCoalescer::eliminateUndefCopy(MachineInstr *CopyMI,
804                                            const CoalescerPair &CP) {
805   SlotIndex Idx = LIS->getInstructionIndex(CopyMI);
806   LiveInterval *SrcInt = &LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
807   if (SrcInt->liveAt(Idx))
808     return false;
809   LiveInterval *DstInt = &LIS->getInterval(CP.getDstReg());
810   if (DstInt->liveAt(Idx))
811     return false;
812
813   // No intervals are live-in to CopyMI - it is undef.
814   if (CP.isFlipped())
815     DstInt = SrcInt;
816   SrcInt = 0;
817
818   VNInfo *DeadVNI = DstInt->getVNInfoAt(Idx.getRegSlot());
819   assert(DeadVNI && "No value defined in DstInt");
820   DstInt->removeValNo(DeadVNI);
821
822   // Find new undef uses.
823   for (MachineRegisterInfo::reg_nodbg_iterator
824          I = MRI->reg_nodbg_begin(DstInt->reg), E = MRI->reg_nodbg_end();
825        I != E; ++I) {
826     MachineOperand &MO = I.getOperand();
827     if (MO.isDef() || MO.isUndef())
828       continue;
829     MachineInstr *MI = MO.getParent();
830     SlotIndex Idx = LIS->getInstructionIndex(MI);
831     if (DstInt->liveAt(Idx))
832       continue;
833     MO.setIsUndef(true);
834     DEBUG(dbgs() << "\tnew undef: " << Idx << '\t' << *MI);
835   }
836   return true;
837 }
838
839 /// updateRegDefsUses - Replace all defs and uses of SrcReg to DstReg and
840 /// update the subregister number if it is not zero. If DstReg is a
841 /// physical register and the existing subregister number of the def / use
842 /// being updated is not zero, make sure to set it to the correct physical
843 /// subregister.
844 void RegisterCoalescer::updateRegDefsUses(unsigned SrcReg,
845                                           unsigned DstReg,
846                                           unsigned SubIdx) {
847   bool DstIsPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg);
848   LiveInterval *DstInt = DstIsPhys ? 0 : &LIS->getInterval(DstReg);
849
850   // Update LiveDebugVariables.
851   LDV->renameRegister(SrcReg, DstReg, SubIdx);
852
853   SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> Visited;
854   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = MRI->reg_begin(SrcReg);
855        MachineInstr *UseMI = I.skipInstruction();) {
856     // Each instruction can only be rewritten once because sub-register
857     // composition is not always idempotent. When SrcReg != DstReg, rewriting
858     // the UseMI operands removes them from the SrcReg use-def chain, but when
859     // SrcReg is DstReg we could encounter UseMI twice if it has multiple
860     // operands mentioning the virtual register.
861     if (SrcReg == DstReg && !Visited.insert(UseMI))
862       continue;
863
864     SmallVector<unsigned,8> Ops;
865     bool Reads, Writes;
866     tie(Reads, Writes) = UseMI->readsWritesVirtualRegister(SrcReg, &Ops);
867
868     // If SrcReg wasn't read, it may still be the case that DstReg is live-in
869     // because SrcReg is a sub-register.
870     if (DstInt && !Reads && SubIdx)
871       Reads = DstInt->liveAt(LIS->getInstructionIndex(UseMI));
872
873     // Replace SrcReg with DstReg in all UseMI operands.
874     for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
875       MachineOperand &MO = UseMI->getOperand(Ops[i]);
876
877       // Adjust <undef> flags in case of sub-register joins. We don't want to
878       // turn a full def into a read-modify-write sub-register def and vice
879       // versa.
880       if (SubIdx && MO.isDef())
881         MO.setIsUndef(!Reads);
882
883       if (DstIsPhys)
884         MO.substPhysReg(DstReg, *TRI);
885       else
886         MO.substVirtReg(DstReg, SubIdx, *TRI);
887     }
888
889     DEBUG({
890         dbgs() << "\t\tupdated: ";
891         if (!UseMI->isDebugValue())
892           dbgs() << LIS->getInstructionIndex(UseMI) << "\t";
893         dbgs() << *UseMI;
894       });
895   }
896 }
897
898 /// canJoinPhys - Return true if a copy involving a physreg should be joined.
899 bool RegisterCoalescer::canJoinPhys(CoalescerPair &CP) {
900   /// Always join simple intervals that are defined by a single copy from a
901   /// reserved register. This doesn't increase register pressure, so it is
902   /// always beneficial.
903   if (!MRI->isReserved(CP.getDstReg())) {
904     DEBUG(dbgs() << "\tCan only merge into reserved registers.\n");
905     return false;
906   }
907
908   LiveInterval &JoinVInt = LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
909   if (CP.isFlipped() && JoinVInt.containsOneValue())
910     return true;
911
912   DEBUG(dbgs() << "\tCannot join defs into reserved register.\n");
913   return false;
914 }
915
916 /// joinCopy - Attempt to join intervals corresponding to SrcReg/DstReg,
917 /// which are the src/dst of the copy instruction CopyMI.  This returns true
918 /// if the copy was successfully coalesced away. If it is not currently
919 /// possible to coalesce this interval, but it may be possible if other
920 /// things get coalesced, then it returns true by reference in 'Again'.
921 bool RegisterCoalescer::joinCopy(MachineInstr *CopyMI, bool &Again) {
922
923   Again = false;
924   DEBUG(dbgs() << LIS->getInstructionIndex(CopyMI) << '\t' << *CopyMI);
925
926   CoalescerPair CP(*TRI);
927   if (!CP.setRegisters(CopyMI)) {
928     DEBUG(dbgs() << "\tNot coalescable.\n");
929     return false;
930   }
931
932   // Dead code elimination. This really should be handled by MachineDCE, but
933   // sometimes dead copies slip through, and we can't generate invalid live
934   // ranges.
935   if (!CP.isPhys() && CopyMI->allDefsAreDead()) {
936     DEBUG(dbgs() << "\tCopy is dead.\n");
937     DeadDefs.push_back(CopyMI);
938     eliminateDeadDefs();
939     return true;
940   }
941
942   // Eliminate undefs.
943   if (!CP.isPhys() && eliminateUndefCopy(CopyMI, CP)) {
944     DEBUG(dbgs() << "\tEliminated copy of <undef> value.\n");
945     LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(CopyMI);
946     CopyMI->eraseFromParent();
947     return false;  // Not coalescable.
948   }
949
950   // Coalesced copies are normally removed immediately, but transformations
951   // like removeCopyByCommutingDef() can inadvertently create identity copies.
952   // When that happens, just join the values and remove the copy.
953   if (CP.getSrcReg() == CP.getDstReg()) {
954     LiveInterval &LI = LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
955     DEBUG(dbgs() << "\tCopy already coalesced: " << LI << '\n');
956     LiveRangeQuery LRQ(LI, LIS->getInstructionIndex(CopyMI));
957     if (VNInfo *DefVNI = LRQ.valueDefined()) {
958       VNInfo *ReadVNI = LRQ.valueIn();
959       assert(ReadVNI && "No value before copy and no <undef> flag.");
960       assert(ReadVNI != DefVNI && "Cannot read and define the same value.");
961       LI.MergeValueNumberInto(DefVNI, ReadVNI);
962       DEBUG(dbgs() << "\tMerged values:          " << LI << '\n');
963     }
964     LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(CopyMI);
965     CopyMI->eraseFromParent();
966     return true;
967   }
968
969   // Enforce policies.
970   if (CP.isPhys()) {
971     DEBUG(dbgs() << "\tConsidering merging " << PrintReg(CP.getSrcReg(), TRI)
972                  << " with " << PrintReg(CP.getDstReg(), TRI, CP.getSrcIdx())
973                  << '\n');
974     if (!canJoinPhys(CP)) {
975       // Before giving up coalescing, if definition of source is defined by
976       // trivial computation, try rematerializing it.
977       if (!CP.isFlipped() &&
978           reMaterializeTrivialDef(LIS->getInterval(CP.getSrcReg()),
979                                   CP.getDstReg(), CopyMI))
980         return true;
981       return false;
982     }
983   } else {
984     DEBUG({
985       dbgs() << "\tConsidering merging to " << CP.getNewRC()->getName()
986              << " with ";
987       if (CP.getDstIdx() && CP.getSrcIdx())
988         dbgs() << PrintReg(CP.getDstReg()) << " in "
989                << TRI->getSubRegIndexName(CP.getDstIdx()) << " and "
990                << PrintReg(CP.getSrcReg()) << " in "
991                << TRI->getSubRegIndexName(CP.getSrcIdx()) << '\n';
992       else
993         dbgs() << PrintReg(CP.getSrcReg(), TRI) << " in "
994                << PrintReg(CP.getDstReg(), TRI, CP.getSrcIdx()) << '\n';
995     });
996
997     // When possible, let DstReg be the larger interval.
998     if (!CP.isPartial() && LIS->getInterval(CP.getSrcReg()).ranges.size() >
999                            LIS->getInterval(CP.getDstReg()).ranges.size())
1000       CP.flip();
1001   }
1002
1003   // Okay, attempt to join these two intervals.  On failure, this returns false.
1004   // Otherwise, if one of the intervals being joined is a physreg, this method
1005   // always canonicalizes DstInt to be it.  The output "SrcInt" will not have
1006   // been modified, so we can use this information below to update aliases.
1007   if (!joinIntervals(CP)) {
1008     // Coalescing failed.
1009
1010     // If definition of source is defined by trivial computation, try
1011     // rematerializing it.
1012     if (!CP.isFlipped() &&
1013         reMaterializeTrivialDef(LIS->getInterval(CP.getSrcReg()),
1014                                 CP.getDstReg(), CopyMI))
1015       return true;
1016
1017     // If we can eliminate the copy without merging the live ranges, do so now.
1018     if (!CP.isPartial() && !CP.isPhys()) {
1019       if (adjustCopiesBackFrom(CP, CopyMI) ||
1020           removeCopyByCommutingDef(CP, CopyMI)) {
1021         LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(CopyMI);
1022         CopyMI->eraseFromParent();
1023         DEBUG(dbgs() << "\tTrivial!\n");
1024         return true;
1025       }
1026     }
1027
1028     // Otherwise, we are unable to join the intervals.
1029     DEBUG(dbgs() << "\tInterference!\n");
1030     Again = true;  // May be possible to coalesce later.
1031     return false;
1032   }
1033
1034   // Coalescing to a virtual register that is of a sub-register class of the
1035   // other. Make sure the resulting register is set to the right register class.
1036   if (CP.isCrossClass()) {
1037     ++numCrossRCs;
1038     MRI->setRegClass(CP.getDstReg(), CP.getNewRC());
1039   }
1040
1041   // Removing sub-register copies can ease the register class constraints.
1042   // Make sure we attempt to inflate the register class of DstReg.
1043   if (!CP.isPhys() && RegClassInfo.isProperSubClass(CP.getNewRC()))
1044     InflateRegs.push_back(CP.getDstReg());
1045
1046   // CopyMI has been erased by joinIntervals at this point. Remove it from
1047   // ErasedInstrs since copyCoalesceWorkList() won't add a successful join back
1048   // to the work list. This keeps ErasedInstrs from growing needlessly.
1049   ErasedInstrs.erase(CopyMI);
1050
1051   // Rewrite all SrcReg operands to DstReg.
1052   // Also update DstReg operands to include DstIdx if it is set.
1053   if (CP.getDstIdx())
1054     updateRegDefsUses(CP.getDstReg(), CP.getDstReg(), CP.getDstIdx());
1055   updateRegDefsUses(CP.getSrcReg(), CP.getDstReg(), CP.getSrcIdx());
1056
1057   // SrcReg is guaranteed to be the register whose live interval that is
1058   // being merged.
1059   LIS->removeInterval(CP.getSrcReg());
1060
1061   // Update regalloc hint.
1062   TRI->UpdateRegAllocHint(CP.getSrcReg(), CP.getDstReg(), *MF);
1063
1064   DEBUG({
1065     dbgs() << "\tJoined. Result = " << PrintReg(CP.getDstReg(), TRI);
1066     if (!CP.isPhys())
1067       dbgs() << LIS->getInterval(CP.getDstReg());
1068      dbgs() << '\n';
1069   });
1070
1071   ++numJoins;
1072   return true;
1073 }
1074
1075 /// Attempt joining with a reserved physreg.
1076 bool RegisterCoalescer::joinReservedPhysReg(CoalescerPair &CP) {
1077   assert(CP.isPhys() && "Must be a physreg copy");
1078   assert(MRI->isReserved(CP.getDstReg()) && "Not a reserved register");
1079   LiveInterval &RHS = LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
1080   DEBUG(dbgs() << "\t\tRHS = " << PrintReg(CP.getSrcReg()) << ' ' << RHS
1081                << '\n');
1082
1083   assert(CP.isFlipped() && RHS.containsOneValue() &&
1084          "Invalid join with reserved register");
1085
1086   // Optimization for reserved registers like ESP. We can only merge with a
1087   // reserved physreg if RHS has a single value that is a copy of CP.DstReg().
1088   // The live range of the reserved register will look like a set of dead defs
1089   // - we don't properly track the live range of reserved registers.
1090
1091   // Deny any overlapping intervals.  This depends on all the reserved
1092   // register live ranges to look like dead defs.
1093   for (MCRegUnitIterator UI(CP.getDstReg(), TRI); UI.isValid(); ++UI)
1094     if (RHS.overlaps(LIS->getRegUnit(*UI))) {
1095       DEBUG(dbgs() << "\t\tInterference: " << PrintRegUnit(*UI, TRI) << '\n');
1096       return false;
1097     }
1098
1099   // Skip any value computations, we are not adding new values to the
1100   // reserved register.  Also skip merging the live ranges, the reserved
1101   // register live range doesn't need to be accurate as long as all the
1102   // defs are there.
1103
1104   // Delete the identity copy.
1105   MachineInstr *CopyMI = MRI->getVRegDef(RHS.reg);
1106   LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(CopyMI);
1107   CopyMI->eraseFromParent();
1108
1109   // We don't track kills for reserved registers.
1110   MRI->clearKillFlags(CP.getSrcReg());
1111
1112   return true;
1113 }
1114
1115 //===----------------------------------------------------------------------===//
1116 //                 Interference checking and interval joining
1117 //===----------------------------------------------------------------------===//
1118 //
1119 // In the easiest case, the two live ranges being joined are disjoint, and
1120 // there is no interference to consider. It is quite common, though, to have
1121 // overlapping live ranges, and we need to check if the interference can be
1122 // resolved.
1123 //
1124 // The live range of a single SSA value forms a sub-tree of the dominator tree.
1125 // This means that two SSA values overlap if and only if the def of one value
1126 // is contained in the live range of the other value. As a special case, the
1127 // overlapping values can be defined at the same index.
1128 //
1129 // The interference from an overlapping def can be resolved in these cases:
1130 //
1131 // 1. Coalescable copies. The value is defined by a copy that would become an
1132 //    identity copy after joining SrcReg and DstReg. The copy instruction will
1133 //    be removed, and the value will be merged with the source value.
1134 //
1135 //    There can be several copies back and forth, causing many values to be
1136 //    merged into one. We compute a list of ultimate values in the joined live
1137 //    range as well as a mappings from the old value numbers.
1138 //
1139 // 2. IMPLICIT_DEF. This instruction is only inserted to ensure all PHI
1140 //    predecessors have a live out value. It doesn't cause real interference,
1141 //    and can be merged into the value it overlaps. Like a coalescable copy, it
1142 //    can be erased after joining.
1143 //
1144 // 3. Copy of external value. The overlapping def may be a copy of a value that
1145 //    is already in the other register. This is like a coalescable copy, but
1146 //    the live range of the source register must be trimmed after erasing the
1147 //    copy instruction:
1148 //
1149 //      %src = COPY %ext
1150 //      %dst = COPY %ext  <-- Remove this COPY, trim the live range of %ext.
1151 //
1152 // 4. Clobbering undefined lanes. Vector registers are sometimes built by
1153 //    defining one lane at a time:
1154 //
1155 //      %dst:ssub0<def,read-undef> = FOO
1156 //      %src = BAR
1157 //      %dst:ssub1<def> = COPY %src
1158 //
1159 //    The live range of %src overlaps the %dst value defined by FOO, but
1160 //    merging %src into %dst:ssub1 is only going to clobber the ssub1 lane
1161 //    which was undef anyway.
1162 //
1163 //    The value mapping is more complicated in this case. The final live range
1164 //    will have different value numbers for both FOO and BAR, but there is no
1165 //    simple mapping from old to new values. It may even be necessary to add
1166 //    new PHI values.
1167 //
1168 // 5. Clobbering dead lanes. A def may clobber a lane of a vector register that
1169 //    is live, but never read. This can happen because we don't compute
1170 //    individual live ranges per lane.
1171 //
1172 //      %dst<def> = FOO
1173 //      %src = BAR
1174 //      %dst:ssub1<def> = COPY %src
1175 //
1176 //    This kind of interference is only resolved locally. If the clobbered
1177 //    lane value escapes the block, the join is aborted.
1178
1179 namespace {
1180 /// Track information about values in a single virtual register about to be
1181 /// joined. Objects of this class are always created in pairs - one for each
1182 /// side of the CoalescerPair.
1183 class JoinVals {
1184   LiveInterval &LI;
1185
1186   // Location of this register in the final joined register.
1187   // Either CP.DstIdx or CP.SrcIdx.
1188   unsigned SubIdx;
1189
1190   // Values that will be present in the final live range.
1191   SmallVectorImpl<VNInfo*> &NewVNInfo;
1192
1193   const CoalescerPair &CP;
1194   LiveIntervals *LIS;
1195   SlotIndexes *Indexes;
1196   const TargetRegisterInfo *TRI;
1197
1198   // Value number assignments. Maps value numbers in LI to entries in NewVNInfo.
1199   // This is suitable for passing to LiveInterval::join().
1200   SmallVector<int, 8> Assignments;
1201
1202   // Conflict resolution for overlapping values.
1203   enum ConflictResolution {
1204     // No overlap, simply keep this value.
1205     CR_Keep,
1206
1207     // Merge this value into OtherVNI and erase the defining instruction.
1208     // Used for IMPLICIT_DEF, coalescable copies, and copies from external
1209     // values.
1210     CR_Erase,
1211
1212     // Merge this value into OtherVNI but keep the defining instruction.
1213     // This is for the special case where OtherVNI is defined by the same
1214     // instruction.
1215     CR_Merge,
1216
1217     // Keep this value, and have it replace OtherVNI where possible. This
1218     // complicates value mapping since OtherVNI maps to two different values
1219     // before and after this def.
1220     // Used when clobbering undefined or dead lanes.
1221     CR_Replace,
1222
1223     // Unresolved conflict. Visit later when all values have been mapped.
1224     CR_Unresolved,
1225
1226     // Unresolvable conflict. Abort the join.
1227     CR_Impossible
1228   };
1229
1230   // Per-value info for LI. The lane bit masks are all relative to the final
1231   // joined register, so they can be compared directly between SrcReg and
1232   // DstReg.
1233   struct Val {
1234     ConflictResolution Resolution;
1235
1236     // Lanes written by this def, 0 for unanalyzed values.
1237     unsigned WriteLanes;
1238
1239     // Lanes with defined values in this register. Other lanes are undef and
1240     // safe to clobber.
1241     unsigned ValidLanes;
1242
1243     // Value in LI being redefined by this def.
1244     VNInfo *RedefVNI;
1245
1246     // Value in the other live range that overlaps this def, if any.
1247     VNInfo *OtherVNI;
1248
1249     // Is this value an IMPLICIT_DEF?
1250     bool IsImplicitDef;
1251
1252     // True when the live range of this value will be pruned because of an
1253     // overlapping CR_Replace value in the other live range.
1254     bool Pruned;
1255
1256     // True once Pruned above has been computed.
1257     bool PrunedComputed;
1258
1259     Val() : Resolution(CR_Keep), WriteLanes(0), ValidLanes(0),
1260             RedefVNI(0), OtherVNI(0), IsImplicitDef(false), Pruned(false),
1261             PrunedComputed(false) {}
1262
1263     bool isAnalyzed() const { return WriteLanes != 0; }
1264   };
1265
1266   // One entry per value number in LI.
1267   SmallVector<Val, 8> Vals;
1268
1269   unsigned computeWriteLanes(const MachineInstr *DefMI, bool &Redef);
1270   VNInfo *stripCopies(VNInfo *VNI);
1271   ConflictResolution analyzeValue(unsigned ValNo, JoinVals &Other);
1272   void computeAssignment(unsigned ValNo, JoinVals &Other);
1273   bool taintExtent(unsigned, unsigned, JoinVals&,
1274                    SmallVectorImpl<std::pair<SlotIndex, unsigned> >&);
1275   bool usesLanes(MachineInstr *MI, unsigned, unsigned, unsigned);
1276   bool isPrunedValue(unsigned ValNo, JoinVals &Other);
1277
1278 public:
1279   JoinVals(LiveInterval &li, unsigned subIdx,
1280            SmallVectorImpl<VNInfo*> &newVNInfo,
1281            const CoalescerPair &cp,
1282            LiveIntervals *lis,
1283            const TargetRegisterInfo *tri)
1284     : LI(li), SubIdx(subIdx), NewVNInfo(newVNInfo), CP(cp), LIS(lis),
1285       Indexes(LIS->getSlotIndexes()), TRI(tri),
1286       Assignments(LI.getNumValNums(), -1), Vals(LI.getNumValNums())
1287   {}
1288
1289   /// Analyze defs in LI and compute a value mapping in NewVNInfo.
1290   /// Returns false if any conflicts were impossible to resolve.
1291   bool mapValues(JoinVals &Other);
1292
1293   /// Try to resolve conflicts that require all values to be mapped.
1294   /// Returns false if any conflicts were impossible to resolve.
1295   bool resolveConflicts(JoinVals &Other);
1296
1297   /// Prune the live range of values in Other.LI where they would conflict with
1298   /// CR_Replace values in LI. Collect end points for restoring the live range
1299   /// after joining.
1300   void pruneValues(JoinVals &Other, SmallVectorImpl<SlotIndex> &EndPoints);
1301
1302   /// Erase any machine instructions that have been coalesced away.
1303   /// Add erased instructions to ErasedInstrs.
1304   /// Add foreign virtual registers to ShrinkRegs if their live range ended at
1305   /// the erased instrs.
1306   void eraseInstrs(SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> &ErasedInstrs,
1307                    SmallVectorImpl<unsigned> &ShrinkRegs);
1308
1309   /// Get the value assignments suitable for passing to LiveInterval::join.
1310   const int *getAssignments() const { return Assignments.data(); }
1311 };
1312 } // end anonymous namespace
1313
1314 /// Compute the bitmask of lanes actually written by DefMI.
1315 /// Set Redef if there are any partial register definitions that depend on the
1316 /// previous value of the register.
1317 unsigned JoinVals::computeWriteLanes(const MachineInstr *DefMI, bool &Redef) {
1318   unsigned L = 0;
1319   for (ConstMIOperands MO(DefMI); MO.isValid(); ++MO) {
1320     if (!MO->isReg() || MO->getReg() != LI.reg || !MO->isDef())
1321       continue;
1322     L |= TRI->getSubRegIndexLaneMask(
1323            TRI->composeSubRegIndices(SubIdx, MO->getSubReg()));
1324     if (MO->readsReg())
1325       Redef = true;
1326   }
1327   return L;
1328 }
1329
1330 /// Find the ultimate value that VNI was copied from.
1331 VNInfo *JoinVals::stripCopies(VNInfo *VNI) {
1332   while (!VNI->isPHIDef()) {
1333     MachineInstr *MI = Indexes->getInstructionFromIndex(VNI->def);
1334     assert(MI && "No defining instruction");
1335     if (!MI->isFullCopy())
1336       break;
1337     unsigned Reg = MI->getOperand(1).getReg();
1338     if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg))
1339       break;
1340     LiveRangeQuery LRQ(LIS->getInterval(Reg), VNI->def);
1341     if (!LRQ.valueIn())
1342       break;
1343     VNI = LRQ.valueIn();
1344   }
1345   return VNI;
1346 }
1347
1348 /// Analyze ValNo in this live range, and set all fields of Vals[ValNo].
1349 /// Return a conflict resolution when possible, but leave the hard cases as
1350 /// CR_Unresolved.
1351 /// Recursively calls computeAssignment() on this and Other, guaranteeing that
1352 /// both OtherVNI and RedefVNI have been analyzed and mapped before returning.
1353 /// The recursion always goes upwards in the dominator tree, making loops
1354 /// impossible.
1355 JoinVals::ConflictResolution
1356 JoinVals::analyzeValue(unsigned ValNo, JoinVals &Other) {
1357   Val &V = Vals[ValNo];
1358   assert(!V.isAnalyzed() && "Value has already been analyzed!");
1359   VNInfo *VNI = LI.getValNumInfo(ValNo);
1360   if (VNI->isUnused()) {
1361     V.WriteLanes = ~0u;
1362     return CR_Keep;
1363   }
1364
1365   // Get the instruction defining this value, compute the lanes written.
1366   const MachineInstr *DefMI = 0;
1367   if (VNI->isPHIDef()) {
1368     // Conservatively assume that all lanes in a PHI are valid.
1369     V.ValidLanes = V.WriteLanes = TRI->getSubRegIndexLaneMask(SubIdx);
1370   } else {
1371     DefMI = Indexes->getInstructionFromIndex(VNI->def);
1372     bool Redef = false;
1373     V.ValidLanes = V.WriteLanes = computeWriteLanes(DefMI, Redef);
1374
1375     // If this is a read-modify-write instruction, there may be more valid
1376     // lanes than the ones written by this instruction.
1377     // This only covers partial redef operands. DefMI may have normal use
1378     // operands reading the register. They don't contribute valid lanes.
1379     //
1380     // This adds ssub1 to the set of valid lanes in %src:
1381     //
1382     //   %src:ssub1<def> = FOO
1383     //
1384     // This leaves only ssub1 valid, making any other lanes undef:
1385     //
1386     //   %src:ssub1<def,read-undef> = FOO %src:ssub2
1387     //
1388     // The <read-undef> flag on the def operand means that old lane values are
1389     // not important.
1390     if (Redef) {
1391       V.RedefVNI = LiveRangeQuery(LI, VNI->def).valueIn();
1392       assert(V.RedefVNI && "Instruction is reading nonexistent value");
1393       computeAssignment(V.RedefVNI->id, Other);
1394       V.ValidLanes |= Vals[V.RedefVNI->id].ValidLanes;
1395     }
1396
1397     // An IMPLICIT_DEF writes undef values.
1398     if (DefMI->isImplicitDef()) {
1399       V.IsImplicitDef = true;
1400       V.ValidLanes &= ~V.WriteLanes;
1401     }
1402   }
1403
1404   // Find the value in Other that overlaps VNI->def, if any.
1405   LiveRangeQuery OtherLRQ(Other.LI, VNI->def);
1406
1407   // It is possible that both values are defined by the same instruction, or
1408   // the values are PHIs defined in the same block. When that happens, the two
1409   // values should be merged into one, but not into any preceding value.
1410   // The first value defined or visited gets CR_Keep, the other gets CR_Merge.
1411   if (VNInfo *OtherVNI = OtherLRQ.valueDefined()) {
1412     assert(SlotIndex::isSameInstr(VNI->def, OtherVNI->def) && "Broken LRQ");
1413
1414     // One value stays, the other is merged. Keep the earlier one, or the first
1415     // one we see.
1416     if (OtherVNI->def < VNI->def)
1417       Other.computeAssignment(OtherVNI->id, *this);
1418     else if (VNI->def < OtherVNI->def && OtherLRQ.valueIn()) {
1419       // This is an early-clobber def overlapping a live-in value in the other
1420       // register. Not mergeable.
1421       V.OtherVNI = OtherLRQ.valueIn();
1422       return CR_Impossible;
1423     }
1424     V.OtherVNI = OtherVNI;
1425     Val &OtherV = Other.Vals[OtherVNI->id];
1426     // Keep this value, check for conflicts when analyzing OtherVNI.
1427     if (!OtherV.isAnalyzed())
1428       return CR_Keep;
1429     // Both sides have been analyzed now.
1430     // Allow overlapping PHI values. Any real interference would show up in a
1431     // predecessor, the PHI itself can't introduce any conflicts.
1432     if (VNI->isPHIDef())
1433       return CR_Merge;
1434     if (V.ValidLanes & OtherV.ValidLanes)
1435       // Overlapping lanes can't be resolved.
1436       return CR_Impossible;
1437     else
1438       return CR_Merge;
1439   }
1440
1441   // No simultaneous def. Is Other live at the def?
1442   V.OtherVNI = OtherLRQ.valueIn();
1443   if (!V.OtherVNI)
1444     // No overlap, no conflict.
1445     return CR_Keep;
1446
1447   assert(!SlotIndex::isSameInstr(VNI->def, V.OtherVNI->def) && "Broken LRQ");
1448
1449   // We have overlapping values, or possibly a kill of Other.
1450   // Recursively compute assignments up the dominator tree.
1451   Other.computeAssignment(V.OtherVNI->id, *this);
1452   const Val &OtherV = Other.Vals[V.OtherVNI->id];
1453
1454   // Allow overlapping PHI values. Any real interference would show up in a
1455   // predecessor, the PHI itself can't introduce any conflicts.
1456   if (VNI->isPHIDef())
1457     return CR_Replace;
1458
1459   // Check for simple erasable conflicts.
1460   if (DefMI->isImplicitDef())
1461     return CR_Erase;
1462
1463   // Include the non-conflict where DefMI is a coalescable copy that kills
1464   // OtherVNI. We still want the copy erased and value numbers merged.
1465   if (CP.isCoalescable(DefMI)) {
1466     // Some of the lanes copied from OtherVNI may be undef, making them undef
1467     // here too.
1468     V.ValidLanes &= ~V.WriteLanes | OtherV.ValidLanes;
1469     return CR_Erase;
1470   }
1471
1472   // This may not be a real conflict if DefMI simply kills Other and defines
1473   // VNI.
1474   if (OtherLRQ.isKill() && OtherLRQ.endPoint() <= VNI->def)
1475     return CR_Keep;
1476
1477   // Handle the case where VNI and OtherVNI can be proven to be identical:
1478   //
1479   //   %other = COPY %ext
1480   //   %this  = COPY %ext <-- Erase this copy
1481   //
1482   if (DefMI->isFullCopy() && !CP.isPartial() &&
1483       stripCopies(VNI) == stripCopies(V.OtherVNI))
1484     return CR_Erase;
1485
1486   // If the lanes written by this instruction were all undef in OtherVNI, it is
1487   // still safe to join the live ranges. This can't be done with a simple value
1488   // mapping, though - OtherVNI will map to multiple values:
1489   //
1490   //   1 %dst:ssub0 = FOO                <-- OtherVNI
1491   //   2 %src = BAR                      <-- VNI
1492   //   3 %dst:ssub1 = COPY %src<kill>    <-- Eliminate this copy.
1493   //   4 BAZ %dst<kill>
1494   //   5 QUUX %src<kill>
1495   //
1496   // Here OtherVNI will map to itself in [1;2), but to VNI in [2;5). CR_Replace
1497   // handles this complex value mapping.
1498   if ((V.WriteLanes & OtherV.ValidLanes) == 0)
1499     return CR_Replace;
1500
1501   // If the other live range is killed by DefMI and the live ranges are still
1502   // overlapping, it must be because we're looking at an early clobber def:
1503   //
1504   //   %dst<def,early-clobber> = ASM %src<kill>
1505   //
1506   // In this case, it is illegal to merge the two live ranges since the early
1507   // clobber def would clobber %src before it was read.
1508   if (OtherLRQ.isKill()) {
1509     // This case where the def doesn't overlap the kill is handled above.
1510     assert(VNI->def.isEarlyClobber() &&
1511            "Only early clobber defs can overlap a kill");
1512     return CR_Impossible;
1513   }
1514
1515   // VNI is clobbering live lanes in OtherVNI, but there is still the
1516   // possibility that no instructions actually read the clobbered lanes.
1517   // If we're clobbering all the lanes in OtherVNI, at least one must be read.
1518   // Otherwise Other.LI wouldn't be live here.
1519   if ((TRI->getSubRegIndexLaneMask(Other.SubIdx) & ~V.WriteLanes) == 0)
1520     return CR_Impossible;
1521
1522   // We need to verify that no instructions are reading the clobbered lanes. To
1523   // save compile time, we'll only check that locally. Don't allow the tainted
1524   // value to escape the basic block.
1525   MachineBasicBlock *MBB = Indexes->getMBBFromIndex(VNI->def);
1526   if (OtherLRQ.endPoint() >= Indexes->getMBBEndIdx(MBB))
1527     return CR_Impossible;
1528
1529   // There are still some things that could go wrong besides clobbered lanes
1530   // being read, for example OtherVNI may be only partially redefined in MBB,
1531   // and some clobbered lanes could escape the block. Save this analysis for
1532   // resolveConflicts() when all values have been mapped. We need to know
1533   // RedefVNI and WriteLanes for any later defs in MBB, and we can't compute
1534   // that now - the recursive analyzeValue() calls must go upwards in the
1535   // dominator tree.
1536   return CR_Unresolved;
1537 }
1538
1539 /// Compute the value assignment for ValNo in LI.
1540 /// This may be called recursively by analyzeValue(), but never for a ValNo on
1541 /// the stack.
1542 void JoinVals::computeAssignment(unsigned ValNo, JoinVals &Other) {
1543   Val &V = Vals[ValNo];
1544   if (V.isAnalyzed()) {
1545     // Recursion should always move up the dominator tree, so ValNo is not
1546     // supposed to reappear before it has been assigned.
1547     assert(Assignments[ValNo] != -1 && "Bad recursion?");
1548     return;
1549   }
1550   switch ((V.Resolution = analyzeValue(ValNo, Other))) {
1551   case CR_Erase:
1552   case CR_Merge:
1553     // Merge this ValNo into OtherVNI.
1554     assert(V.OtherVNI && "OtherVNI not assigned, can't merge.");
1555     assert(Other.Vals[V.OtherVNI->id].isAnalyzed() && "Missing recursion");
1556     Assignments[ValNo] = Other.Assignments[V.OtherVNI->id];
1557     DEBUG(dbgs() << "\t\tmerge " << PrintReg(LI.reg) << ':' << ValNo << '@'
1558                  << LI.getValNumInfo(ValNo)->def << " into "
1559                  << PrintReg(Other.LI.reg) << ':' << V.OtherVNI->id << '@'
1560                  << V.OtherVNI->def << " --> @"
1561                  << NewVNInfo[Assignments[ValNo]]->def << '\n');
1562     break;
1563   case CR_Replace:
1564   case CR_Unresolved:
1565     // The other value is going to be pruned if this join is successful.
1566     assert(V.OtherVNI && "OtherVNI not assigned, can't prune");
1567     Other.Vals[V.OtherVNI->id].Pruned = true;
1568     // Fall through.
1569   default:
1570     // This value number needs to go in the final joined live range.
1571     Assignments[ValNo] = NewVNInfo.size();
1572     NewVNInfo.push_back(LI.getValNumInfo(ValNo));
1573     break;
1574   }
1575 }
1576
1577 bool JoinVals::mapValues(JoinVals &Other) {
1578   for (unsigned i = 0, e = LI.getNumValNums(); i != e; ++i) {
1579     computeAssignment(i, Other);
1580     if (Vals[i].Resolution == CR_Impossible) {
1581       DEBUG(dbgs() << "\t\tinterference at " << PrintReg(LI.reg) << ':' << i
1582                    << '@' << LI.getValNumInfo(i)->def << '\n');
1583       return false;
1584     }
1585   }
1586   return true;
1587 }
1588
1589 /// Assuming ValNo is going to clobber some valid lanes in Other.LI, compute
1590 /// the extent of the tainted lanes in the block.
1591 ///
1592 /// Multiple values in Other.LI can be affected since partial redefinitions can
1593 /// preserve previously tainted lanes.
1594 ///
1595 ///   1 %dst = VLOAD           <-- Define all lanes in %dst
1596 ///   2 %src = FOO             <-- ValNo to be joined with %dst:ssub0
1597 ///   3 %dst:ssub1 = BAR       <-- Partial redef doesn't clear taint in ssub0
1598 ///   4 %dst:ssub0 = COPY %src <-- Conflict resolved, ssub0 wasn't read
1599 ///
1600 /// For each ValNo in Other that is affected, add an (EndIndex, TaintedLanes)
1601 /// entry to TaintedVals.
1602 ///
1603 /// Returns false if the tainted lanes extend beyond the basic block.
1604 bool JoinVals::
1605 taintExtent(unsigned ValNo, unsigned TaintedLanes, JoinVals &Other,
1606             SmallVectorImpl<std::pair<SlotIndex, unsigned> > &TaintExtent) {
1607   VNInfo *VNI = LI.getValNumInfo(ValNo);
1608   MachineBasicBlock *MBB = Indexes->getMBBFromIndex(VNI->def);
1609   SlotIndex MBBEnd = Indexes->getMBBEndIdx(MBB);
1610
1611   // Scan Other.LI from VNI.def to MBBEnd.
1612   LiveInterval::iterator OtherI = Other.LI.find(VNI->def);
1613   assert(OtherI != Other.LI.end() && "No conflict?");
1614   do {
1615     // OtherI is pointing to a tainted value. Abort the join if the tainted
1616     // lanes escape the block.
1617     SlotIndex End = OtherI->end;
1618     if (End >= MBBEnd) {
1619       DEBUG(dbgs() << "\t\ttaints global " << PrintReg(Other.LI.reg) << ':'
1620                    << OtherI->valno->id << '@' << OtherI->start << '\n');
1621       return false;
1622     }
1623     DEBUG(dbgs() << "\t\ttaints local " << PrintReg(Other.LI.reg) << ':'
1624                  << OtherI->valno->id << '@' << OtherI->start
1625                  << " to " << End << '\n');
1626     // A dead def is not a problem.
1627     if (End.isDead())
1628       break;
1629     TaintExtent.push_back(std::make_pair(End, TaintedLanes));
1630
1631     // Check for another def in the MBB.
1632     if (++OtherI == Other.LI.end() || OtherI->start >= MBBEnd)
1633       break;
1634
1635     // Lanes written by the new def are no longer tainted.
1636     const Val &OV = Other.Vals[OtherI->valno->id];
1637     TaintedLanes &= ~OV.WriteLanes;
1638     if (!OV.RedefVNI)
1639       break;
1640   } while (TaintedLanes);
1641   return true;
1642 }
1643
1644 /// Return true if MI uses any of the given Lanes from Reg.
1645 /// This does not include partial redefinitions of Reg.
1646 bool JoinVals::usesLanes(MachineInstr *MI, unsigned Reg, unsigned SubIdx,
1647                          unsigned Lanes) {
1648   if (MI->isDebugValue())
1649     return false;
1650   for (ConstMIOperands MO(MI); MO.isValid(); ++MO) {
1651     if (!MO->isReg() || MO->isDef() || MO->getReg() != Reg)
1652       continue;
1653     if (!MO->readsReg())
1654       continue;
1655     if (Lanes & TRI->getSubRegIndexLaneMask(
1656                   TRI->composeSubRegIndices(SubIdx, MO->getSubReg())))
1657       return true;
1658   }
1659   return false;
1660 }
1661
1662 bool JoinVals::resolveConflicts(JoinVals &Other) {
1663   for (unsigned i = 0, e = LI.getNumValNums(); i != e; ++i) {
1664     Val &V = Vals[i];
1665     assert (V.Resolution != CR_Impossible && "Unresolvable conflict");
1666     if (V.Resolution != CR_Unresolved)
1667       continue;
1668     DEBUG(dbgs() << "\t\tconflict at " << PrintReg(LI.reg) << ':' << i
1669                  << '@' << LI.getValNumInfo(i)->def << '\n');
1670     ++NumLaneConflicts;
1671     assert(V.OtherVNI && "Inconsistent conflict resolution.");
1672     VNInfo *VNI = LI.getValNumInfo(i);
1673     const Val &OtherV = Other.Vals[V.OtherVNI->id];
1674
1675     // VNI is known to clobber some lanes in OtherVNI. If we go ahead with the
1676     // join, those lanes will be tainted with a wrong value. Get the extent of
1677     // the tainted lanes.
1678     unsigned TaintedLanes = V.WriteLanes & OtherV.ValidLanes;
1679     SmallVector<std::pair<SlotIndex, unsigned>, 8> TaintExtent;
1680     if (!taintExtent(i, TaintedLanes, Other, TaintExtent))
1681       // Tainted lanes would extend beyond the basic block.
1682       return false;
1683
1684     assert(!TaintExtent.empty() && "There should be at least one conflict.");
1685
1686     // Now look at the instructions from VNI->def to TaintExtent (inclusive).
1687     MachineBasicBlock *MBB = Indexes->getMBBFromIndex(VNI->def);
1688     MachineBasicBlock::iterator MI = MBB->begin();
1689     if (!VNI->isPHIDef()) {
1690       MI = Indexes->getInstructionFromIndex(VNI->def);
1691       // No need to check the instruction defining VNI for reads.
1692       ++MI;
1693     }
1694     assert(!SlotIndex::isSameInstr(VNI->def, TaintExtent.front().first) &&
1695            "Interference ends on VNI->def. Should have been handled earlier");
1696     MachineInstr *LastMI =
1697       Indexes->getInstructionFromIndex(TaintExtent.front().first);
1698     assert(LastMI && "Range must end at a proper instruction");
1699     unsigned TaintNum = 0;
1700     for(;;) {
1701       assert(MI != MBB->end() && "Bad LastMI");
1702       if (usesLanes(MI, Other.LI.reg, Other.SubIdx, TaintedLanes)) {
1703         DEBUG(dbgs() << "\t\ttainted lanes used by: " << *MI);
1704         return false;
1705       }
1706       // LastMI is the last instruction to use the current value.
1707       if (&*MI == LastMI) {
1708         if (++TaintNum == TaintExtent.size())
1709           break;
1710         LastMI = Indexes->getInstructionFromIndex(TaintExtent[TaintNum].first);
1711         assert(LastMI && "Range must end at a proper instruction");
1712         TaintedLanes = TaintExtent[TaintNum].second;
1713       }
1714       ++MI;
1715     }
1716
1717     // The tainted lanes are unused.
1718     V.Resolution = CR_Replace;
1719     ++NumLaneResolves;
1720   }
1721   return true;
1722 }
1723
1724 // Determine if ValNo is a copy of a value number in LI or Other.LI that will
1725 // be pruned:
1726 //
1727 //   %dst = COPY %src
1728 //   %src = COPY %dst  <-- This value to be pruned.
1729 //   %dst = COPY %src  <-- This value is a copy of a pruned value.
1730 //
1731 bool JoinVals::isPrunedValue(unsigned ValNo, JoinVals &Other) {
1732   Val &V = Vals[ValNo];
1733   if (V.Pruned || V.PrunedComputed)
1734     return V.Pruned;
1735
1736   if (V.Resolution != CR_Erase && V.Resolution != CR_Merge)
1737     return V.Pruned;
1738
1739   // Follow copies up the dominator tree and check if any intermediate value
1740   // has been pruned.
1741   V.PrunedComputed = true;
1742   V.Pruned = Other.isPrunedValue(V.OtherVNI->id, *this);
1743   return V.Pruned;
1744 }
1745
1746 void JoinVals::pruneValues(JoinVals &Other,
1747                            SmallVectorImpl<SlotIndex> &EndPoints) {
1748   for (unsigned i = 0, e = LI.getNumValNums(); i != e; ++i) {
1749     SlotIndex Def = LI.getValNumInfo(i)->def;
1750     switch (Vals[i].Resolution) {
1751     case CR_Keep:
1752       break;
1753     case CR_Replace: {
1754       // This value takes precedence over the value in Other.LI.
1755       LIS->pruneValue(&Other.LI, Def, &EndPoints);
1756       // Check if we're replacing an IMPLICIT_DEF value. The IMPLICIT_DEF
1757       // instructions are only inserted to provide a live-out value for PHI
1758       // predecessors, so the instruction should simply go away once its value
1759       // has been replaced.
1760       Val &OtherV = Other.Vals[Vals[i].OtherVNI->id];
1761       bool EraseImpDef = OtherV.IsImplicitDef && OtherV.Resolution == CR_Keep;
1762       if (!Def.isBlock()) {
1763         // Remove <def,read-undef> flags. This def is now a partial redef.
1764         // Also remove <def,dead> flags since the joined live range will
1765         // continue past this instruction.
1766         for (MIOperands MO(Indexes->getInstructionFromIndex(Def));
1767              MO.isValid(); ++MO)
1768           if (MO->isReg() && MO->isDef() && MO->getReg() == LI.reg) {
1769             MO->setIsUndef(EraseImpDef);
1770             MO->setIsDead(false);
1771           }
1772         // This value will reach instructions below, but we need to make sure
1773         // the live range also reaches the instruction at Def.
1774         if (!EraseImpDef)
1775           EndPoints.push_back(Def);
1776       }
1777       DEBUG(dbgs() << "\t\tpruned " << PrintReg(Other.LI.reg) << " at " << Def
1778                    << ": " << Other.LI << '\n');
1779       break;
1780     }
1781     case CR_Erase:
1782     case CR_Merge:
1783       if (isPrunedValue(i, Other)) {
1784         // This value is ultimately a copy of a pruned value in LI or Other.LI.
1785         // We can no longer trust the value mapping computed by
1786         // computeAssignment(), the value that was originally copied could have
1787         // been replaced.
1788         LIS->pruneValue(&LI, Def, &EndPoints);
1789         DEBUG(dbgs() << "\t\tpruned all of " << PrintReg(LI.reg) << " at "
1790                      << Def << ": " << LI << '\n');
1791       }
1792       break;
1793     case CR_Unresolved:
1794     case CR_Impossible:
1795       llvm_unreachable("Unresolved conflicts");
1796     }
1797   }
1798 }
1799
1800 void JoinVals::eraseInstrs(SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> &ErasedInstrs,
1801                            SmallVectorImpl<unsigned> &ShrinkRegs) {
1802   for (unsigned i = 0, e = LI.getNumValNums(); i != e; ++i) {
1803     // Get the def location before markUnused() below invalidates it.
1804     SlotIndex Def = LI.getValNumInfo(i)->def;
1805     switch (Vals[i].Resolution) {
1806     case CR_Keep:
1807       // If an IMPLICIT_DEF value is pruned, it doesn't serve a purpose any
1808       // longer. The IMPLICIT_DEF instructions are only inserted by
1809       // PHIElimination to guarantee that all PHI predecessors have a value.
1810       if (!Vals[i].IsImplicitDef || !Vals[i].Pruned)
1811         break;
1812       // Remove value number i from LI. Note that this VNInfo is still present
1813       // in NewVNInfo, so it will appear as an unused value number in the final
1814       // joined interval.
1815       LI.getValNumInfo(i)->markUnused();
1816       LI.removeValNo(LI.getValNumInfo(i));
1817       DEBUG(dbgs() << "\t\tremoved " << i << '@' << Def << ": " << LI << '\n');
1818       // FALL THROUGH.
1819
1820     case CR_Erase: {
1821       MachineInstr *MI = Indexes->getInstructionFromIndex(Def);
1822       assert(MI && "No instruction to erase");
1823       if (MI->isCopy()) {
1824         unsigned Reg = MI->getOperand(1).getReg();
1825         if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg) &&
1826             Reg != CP.getSrcReg() && Reg != CP.getDstReg())
1827           ShrinkRegs.push_back(Reg);
1828       }
1829       ErasedInstrs.insert(MI);
1830       DEBUG(dbgs() << "\t\terased:\t" << Def << '\t' << *MI);
1831       LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(MI);
1832       MI->eraseFromParent();
1833       break;
1834     }
1835     default:
1836       break;
1837     }
1838   }
1839 }
1840
1841 bool RegisterCoalescer::joinVirtRegs(CoalescerPair &CP) {
1842   SmallVector<VNInfo*, 16> NewVNInfo;
1843   LiveInterval &RHS = LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
1844   LiveInterval &LHS = LIS->getInterval(CP.getDstReg());
1845   JoinVals RHSVals(RHS, CP.getSrcIdx(), NewVNInfo, CP, LIS, TRI);
1846   JoinVals LHSVals(LHS, CP.getDstIdx(), NewVNInfo, CP, LIS, TRI);
1847
1848   DEBUG(dbgs() << "\t\tRHS = " << PrintReg(CP.getSrcReg()) << ' ' << RHS
1849                << "\n\t\tLHS = " << PrintReg(CP.getDstReg()) << ' ' << LHS
1850                << '\n');
1851
1852   // First compute NewVNInfo and the simple value mappings.
1853   // Detect impossible conflicts early.
1854   if (!LHSVals.mapValues(RHSVals) || !RHSVals.mapValues(LHSVals))
1855     return false;
1856
1857   // Some conflicts can only be resolved after all values have been mapped.
1858   if (!LHSVals.resolveConflicts(RHSVals) || !RHSVals.resolveConflicts(LHSVals))
1859     return false;
1860
1861   // All clear, the live ranges can be merged.
1862
1863   // The merging algorithm in LiveInterval::join() can't handle conflicting
1864   // value mappings, so we need to remove any live ranges that overlap a
1865   // CR_Replace resolution. Collect a set of end points that can be used to
1866   // restore the live range after joining.
1867   SmallVector<SlotIndex, 8> EndPoints;
1868   LHSVals.pruneValues(RHSVals, EndPoints);
1869   RHSVals.pruneValues(LHSVals, EndPoints);
1870
1871   // Erase COPY and IMPLICIT_DEF instructions. This may cause some external
1872   // registers to require trimming.
1873   SmallVector<unsigned, 8> ShrinkRegs;
1874   LHSVals.eraseInstrs(ErasedInstrs, ShrinkRegs);
1875   RHSVals.eraseInstrs(ErasedInstrs, ShrinkRegs);
1876   while (!ShrinkRegs.empty())
1877     LIS->shrinkToUses(&LIS->getInterval(ShrinkRegs.pop_back_val()));
1878
1879   // Join RHS into LHS.
1880   LHS.join(RHS, LHSVals.getAssignments(), RHSVals.getAssignments(), NewVNInfo,
1881            MRI);
1882
1883   // Kill flags are going to be wrong if the live ranges were overlapping.
1884   // Eventually, we should simply clear all kill flags when computing live
1885   // ranges. They are reinserted after register allocation.
1886   MRI->clearKillFlags(LHS.reg);
1887   MRI->clearKillFlags(RHS.reg);
1888
1889   if (EndPoints.empty())
1890     return true;
1891
1892   // Recompute the parts of the live range we had to remove because of
1893   // CR_Replace conflicts.
1894   DEBUG(dbgs() << "\t\trestoring liveness to " << EndPoints.size()
1895                << " points: " << LHS << '\n');
1896   LIS->extendToIndices(&LHS, EndPoints);
1897   return true;
1898 }
1899
1900 /// joinIntervals - Attempt to join these two intervals.  On failure, this
1901 /// returns false.
1902 bool RegisterCoalescer::joinIntervals(CoalescerPair &CP) {
1903   return CP.isPhys() ? joinReservedPhysReg(CP) : joinVirtRegs(CP);
1904 }
1905
1906 namespace {
1907   // DepthMBBCompare - Comparison predicate that sort first based on the loop
1908   // depth of the basic block (the unsigned), and then on the MBB number.
1909   struct DepthMBBCompare {
1910     typedef std::pair<unsigned, MachineBasicBlock*> DepthMBBPair;
1911     bool operator()(const DepthMBBPair &LHS, const DepthMBBPair &RHS) const {
1912       // Deeper loops first
1913       if (LHS.first != RHS.first)
1914         return LHS.first > RHS.first;
1915
1916       // Prefer blocks that are more connected in the CFG. This takes care of
1917       // the most difficult copies first while intervals are short.
1918       unsigned cl = LHS.second->pred_size() + LHS.second->succ_size();
1919       unsigned cr = RHS.second->pred_size() + RHS.second->succ_size();
1920       if (cl != cr)
1921         return cl > cr;
1922
1923       // As a last resort, sort by block number.
1924       return LHS.second->getNumber() < RHS.second->getNumber();
1925     }
1926   };
1927 }
1928
1929 // Try joining WorkList copies starting from index From.
1930 // Null out any successful joins.
1931 bool RegisterCoalescer::copyCoalesceWorkList(unsigned From) {
1932   assert(From <= WorkList.size() && "Out of range");
1933   bool Progress = false;
1934   for (unsigned i = From, e = WorkList.size(); i != e; ++i) {
1935     if (!WorkList[i])
1936       continue;
1937     // Skip instruction pointers that have already been erased, for example by
1938     // dead code elimination.
1939     if (ErasedInstrs.erase(WorkList[i])) {
1940       WorkList[i] = 0;
1941       continue;
1942     }
1943     bool Again = false;
1944     bool Success = joinCopy(WorkList[i], Again);
1945     Progress |= Success;
1946     if (Success || !Again)
1947       WorkList[i] = 0;
1948   }
1949   return Progress;
1950 }
1951
1952 void
1953 RegisterCoalescer::copyCoalesceInMBB(MachineBasicBlock *MBB) {
1954   DEBUG(dbgs() << MBB->getName() << ":\n");
1955
1956   // Collect all copy-like instructions in MBB. Don't start coalescing anything
1957   // yet, it might invalidate the iterator.
1958   const unsigned PrevSize = WorkList.size();
1959   for (MachineBasicBlock::iterator MII = MBB->begin(), E = MBB->end();
1960        MII != E; ++MII)
1961     if (MII->isCopyLike())
1962       WorkList.push_back(MII);
1963
1964   // Try coalescing the collected copies immediately, and remove the nulls.
1965   // This prevents the WorkList from getting too large since most copies are
1966   // joinable on the first attempt.
1967   if (copyCoalesceWorkList(PrevSize))
1968     WorkList.erase(std::remove(WorkList.begin() + PrevSize, WorkList.end(),
1969                                (MachineInstr*)0), WorkList.end());
1970 }
1971
1972 void RegisterCoalescer::joinAllIntervals() {
1973   DEBUG(dbgs() << "********** JOINING INTERVALS ***********\n");
1974   assert(WorkList.empty() && "Old data still around.");
1975
1976   if (Loops->empty()) {
1977     // If there are no loops in the function, join intervals in function order.
1978     for (MachineFunction::iterator I = MF->begin(), E = MF->end();
1979          I != E; ++I)
1980       copyCoalesceInMBB(I);
1981   } else {
1982     // Otherwise, join intervals in inner loops before other intervals.
1983     // Unfortunately we can't just iterate over loop hierarchy here because
1984     // there may be more MBB's than BB's.  Collect MBB's for sorting.
1985
1986     // Join intervals in the function prolog first. We want to join physical
1987     // registers with virtual registers before the intervals got too long.
1988     std::vector<std::pair<unsigned, MachineBasicBlock*> > MBBs;
1989     for (MachineFunction::iterator I = MF->begin(), E = MF->end();I != E;++I){
1990       MachineBasicBlock *MBB = I;
1991       MBBs.push_back(std::make_pair(Loops->getLoopDepth(MBB), I));
1992     }
1993
1994     // Sort by loop depth.
1995     std::sort(MBBs.begin(), MBBs.end(), DepthMBBCompare());
1996
1997     // Finally, join intervals in loop nest order.
1998     for (unsigned i = 0, e = MBBs.size(); i != e; ++i)
1999       copyCoalesceInMBB(MBBs[i].second);
2000   }
2001
2002   // Joining intervals can allow other intervals to be joined.  Iteratively join
2003   // until we make no progress.
2004   while (copyCoalesceWorkList())
2005     /* empty */ ;
2006 }
2007
2008 void RegisterCoalescer::releaseMemory() {
2009   ErasedInstrs.clear();
2010   WorkList.clear();
2011   DeadDefs.clear();
2012   InflateRegs.clear();
2013 }
2014
2015 bool RegisterCoalescer::runOnMachineFunction(MachineFunction &fn) {
2016   MF = &fn;
2017   MRI = &fn.getRegInfo();
2018   TM = &fn.getTarget();
2019   TRI = TM->getRegisterInfo();
2020   TII = TM->getInstrInfo();
2021   LIS = &getAnalysis<LiveIntervals>();
2022   LDV = &getAnalysis<LiveDebugVariables>();
2023   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
2024   Loops = &getAnalysis<MachineLoopInfo>();
2025
2026   DEBUG(dbgs() << "********** SIMPLE REGISTER COALESCING **********\n"
2027                << "********** Function: " << MF->getName() << '\n');
2028
2029   if (VerifyCoalescing)
2030     MF->verify(this, "Before register coalescing");
2031
2032   RegClassInfo.runOnMachineFunction(fn);
2033
2034   // Join (coalesce) intervals if requested.
2035   if (EnableJoining)
2036     joinAllIntervals();
2037
2038   // After deleting a lot of copies, register classes may be less constrained.
2039   // Removing sub-register operands may allow GR32_ABCD -> GR32 and DPR_VFP2 ->
2040   // DPR inflation.
2041   array_pod_sort(InflateRegs.begin(), InflateRegs.end());
2042   InflateRegs.erase(std::unique(InflateRegs.begin(), InflateRegs.end()),
2043                     InflateRegs.end());
2044   DEBUG(dbgs() << "Trying to inflate " << InflateRegs.size() << " regs.\n");
2045   for (unsigned i = 0, e = InflateRegs.size(); i != e; ++i) {
2046     unsigned Reg = InflateRegs[i];
2047     if (MRI->reg_nodbg_empty(Reg))
2048       continue;
2049     if (MRI->recomputeRegClass(Reg, *TM)) {
2050       DEBUG(dbgs() << PrintReg(Reg) << " inflated to "
2051                    << MRI->getRegClass(Reg)->getName() << '\n');
2052       ++NumInflated;
2053     }
2054   }
2055
2056   DEBUG(dump());
2057   DEBUG(LDV->dump());
2058   if (VerifyCoalescing)
2059     MF->verify(this, "After register coalescing");
2060   return true;
2061 }
2062
2063 /// print - Implement the dump method.
2064 void RegisterCoalescer::print(raw_ostream &O, const Module* m) const {
2065    LIS->print(O, m);
2066 }