]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/lib/CodeGen/RegisterCoalescer.cpp
Upgrade our copies of clang, llvm, lld, lldb, compiler-rt and libc++ to
[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 #include "RegisterCoalescer.h"
17 #include "llvm/ADT/ArrayRef.h"
18 #include "llvm/ADT/BitVector.h"
19 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
20 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
21 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
22 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
23 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
24 #include "llvm/CodeGen/LiveInterval.h"
25 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervals.h"
26 #include "llvm/CodeGen/LiveRangeEdit.h"
27 #include "llvm/CodeGen/MachineBasicBlock.h"
28 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
29 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
30 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
31 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
32 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
33 #include "llvm/CodeGen/MachineOperand.h"
34 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
35 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
36 #include "llvm/CodeGen/RegisterClassInfo.h"
37 #include "llvm/CodeGen/SlotIndexes.h"
38 #include "llvm/CodeGen/TargetInstrInfo.h"
39 #include "llvm/CodeGen/TargetOpcodes.h"
40 #include "llvm/CodeGen/TargetRegisterInfo.h"
41 #include "llvm/CodeGen/TargetSubtargetInfo.h"
42 #include "llvm/IR/DebugLoc.h"
43 #include "llvm/MC/LaneBitmask.h"
44 #include "llvm/MC/MCInstrDesc.h"
45 #include "llvm/MC/MCRegisterInfo.h"
46 #include "llvm/Pass.h"
47 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
48 #include "llvm/Support/Compiler.h"
49 #include "llvm/Support/Debug.h"
50 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
51 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
52 #include <algorithm>
53 #include <cassert>
54 #include <iterator>
55 #include <limits>
56 #include <tuple>
57 #include <utility>
58 #include <vector>
59
60 using namespace llvm;
61
62 #define DEBUG_TYPE "regalloc"
63
64 STATISTIC(numJoins    , "Number of interval joins performed");
65 STATISTIC(numCrossRCs , "Number of cross class joins performed");
66 STATISTIC(numCommutes , "Number of instruction commuting performed");
67 STATISTIC(numExtends  , "Number of copies extended");
68 STATISTIC(NumReMats   , "Number of instructions re-materialized");
69 STATISTIC(NumInflated , "Number of register classes inflated");
70 STATISTIC(NumLaneConflicts, "Number of dead lane conflicts tested");
71 STATISTIC(NumLaneResolves,  "Number of dead lane conflicts resolved");
72
73 static cl::opt<bool> EnableJoining("join-liveintervals",
74                                    cl::desc("Coalesce copies (default=true)"),
75                                    cl::init(true), cl::Hidden);
76
77 static cl::opt<bool> UseTerminalRule("terminal-rule",
78                                      cl::desc("Apply the terminal rule"),
79                                      cl::init(false), cl::Hidden);
80
81 /// Temporary flag to test critical edge unsplitting.
82 static cl::opt<bool>
83 EnableJoinSplits("join-splitedges",
84   cl::desc("Coalesce copies on split edges (default=subtarget)"), cl::Hidden);
85
86 /// Temporary flag to test global copy optimization.
87 static cl::opt<cl::boolOrDefault>
88 EnableGlobalCopies("join-globalcopies",
89   cl::desc("Coalesce copies that span blocks (default=subtarget)"),
90   cl::init(cl::BOU_UNSET), cl::Hidden);
91
92 static cl::opt<bool>
93 VerifyCoalescing("verify-coalescing",
94          cl::desc("Verify machine instrs before and after register coalescing"),
95          cl::Hidden);
96
97 namespace {
98
99   class RegisterCoalescer : public MachineFunctionPass,
100                             private LiveRangeEdit::Delegate {
101     MachineFunction* MF;
102     MachineRegisterInfo* MRI;
103     const TargetRegisterInfo* TRI;
104     const TargetInstrInfo* TII;
105     LiveIntervals *LIS;
106     const MachineLoopInfo* Loops;
107     AliasAnalysis *AA;
108     RegisterClassInfo RegClassInfo;
109
110     /// A LaneMask to remember on which subregister live ranges we need to call
111     /// shrinkToUses() later.
112     LaneBitmask ShrinkMask;
113
114     /// True if the main range of the currently coalesced intervals should be
115     /// checked for smaller live intervals.
116     bool ShrinkMainRange;
117
118     /// \brief True if the coalescer should aggressively coalesce global copies
119     /// in favor of keeping local copies.
120     bool JoinGlobalCopies;
121
122     /// \brief True if the coalescer should aggressively coalesce fall-thru
123     /// blocks exclusively containing copies.
124     bool JoinSplitEdges;
125
126     /// Copy instructions yet to be coalesced.
127     SmallVector<MachineInstr*, 8> WorkList;
128     SmallVector<MachineInstr*, 8> LocalWorkList;
129
130     /// Set of instruction pointers that have been erased, and
131     /// that may be present in WorkList.
132     SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> ErasedInstrs;
133
134     /// Dead instructions that are about to be deleted.
135     SmallVector<MachineInstr*, 8> DeadDefs;
136
137     /// Virtual registers to be considered for register class inflation.
138     SmallVector<unsigned, 8> InflateRegs;
139
140     /// Recursively eliminate dead defs in DeadDefs.
141     void eliminateDeadDefs();
142
143     /// LiveRangeEdit callback for eliminateDeadDefs().
144     void LRE_WillEraseInstruction(MachineInstr *MI) override;
145
146     /// Coalesce the LocalWorkList.
147     void coalesceLocals();
148
149     /// Join compatible live intervals
150     void joinAllIntervals();
151
152     /// Coalesce copies in the specified MBB, putting
153     /// copies that cannot yet be coalesced into WorkList.
154     void copyCoalesceInMBB(MachineBasicBlock *MBB);
155
156     /// Tries to coalesce all copies in CurrList. Returns true if any progress
157     /// was made.
158     bool copyCoalesceWorkList(MutableArrayRef<MachineInstr*> CurrList);
159
160     /// Attempt to join intervals corresponding to SrcReg/DstReg, which are the
161     /// src/dst of the copy instruction CopyMI.  This returns true if the copy
162     /// was successfully coalesced away. If it is not currently possible to
163     /// coalesce this interval, but it may be possible if other things get
164     /// coalesced, then it returns true by reference in 'Again'.
165     bool joinCopy(MachineInstr *TheCopy, bool &Again);
166
167     /// Attempt to join these two intervals.  On failure, this
168     /// returns false.  The output "SrcInt" will not have been modified, so we
169     /// can use this information below to update aliases.
170     bool joinIntervals(CoalescerPair &CP);
171
172     /// Attempt joining two virtual registers. Return true on success.
173     bool joinVirtRegs(CoalescerPair &CP);
174
175     /// Attempt joining with a reserved physreg.
176     bool joinReservedPhysReg(CoalescerPair &CP);
177
178     /// Add the LiveRange @p ToMerge as a subregister liverange of @p LI.
179     /// Subranges in @p LI which only partially interfere with the desired
180     /// LaneMask are split as necessary. @p LaneMask are the lanes that
181     /// @p ToMerge will occupy in the coalescer register. @p LI has its subrange
182     /// lanemasks already adjusted to the coalesced register.
183     void mergeSubRangeInto(LiveInterval &LI, const LiveRange &ToMerge,
184                            LaneBitmask LaneMask, CoalescerPair &CP);
185
186     /// Join the liveranges of two subregisters. Joins @p RRange into
187     /// @p LRange, @p RRange may be invalid afterwards.
188     void joinSubRegRanges(LiveRange &LRange, LiveRange &RRange,
189                           LaneBitmask LaneMask, const CoalescerPair &CP);
190
191     /// We found a non-trivially-coalescable copy. If the source value number is
192     /// defined by a copy from the destination reg see if we can merge these two
193     /// destination reg valno# into a single value number, eliminating a copy.
194     /// This returns true if an interval was modified.
195     bool adjustCopiesBackFrom(const CoalescerPair &CP, MachineInstr *CopyMI);
196
197     /// Return true if there are definitions of IntB
198     /// other than BValNo val# that can reach uses of AValno val# of IntA.
199     bool hasOtherReachingDefs(LiveInterval &IntA, LiveInterval &IntB,
200                               VNInfo *AValNo, VNInfo *BValNo);
201
202     /// We found a non-trivially-coalescable copy.
203     /// If the source value number is defined by a commutable instruction and
204     /// its other operand is coalesced to the copy dest register, see if we
205     /// can transform the copy into a noop by commuting the definition.
206     /// This returns true if an interval was modified.
207     bool removeCopyByCommutingDef(const CoalescerPair &CP,MachineInstr *CopyMI);
208
209     /// We found a copy which can be moved to its less frequent predecessor.
210     bool removePartialRedundancy(const CoalescerPair &CP, MachineInstr &CopyMI);
211
212     /// If the source of a copy is defined by a
213     /// trivial computation, replace the copy by rematerialize the definition.
214     bool reMaterializeTrivialDef(const CoalescerPair &CP, MachineInstr *CopyMI,
215                                  bool &IsDefCopy);
216
217     /// Return true if a copy involving a physreg should be joined.
218     bool canJoinPhys(const CoalescerPair &CP);
219
220     /// Replace all defs and uses of SrcReg to DstReg and update the subregister
221     /// number if it is not zero. If DstReg is a physical register and the
222     /// existing subregister number of the def / use being updated is not zero,
223     /// make sure to set it to the correct physical subregister.
224     void updateRegDefsUses(unsigned SrcReg, unsigned DstReg, unsigned SubIdx);
225
226     /// If the given machine operand reads only undefined lanes add an undef
227     /// flag.
228     /// This can happen when undef uses were previously concealed by a copy
229     /// which we coalesced. Example:
230     ///    %0:sub0<def,read-undef> = ...
231     ///    %1 = COPY %0           <-- Coalescing COPY reveals undef
232     ///       = use %1:sub1       <-- hidden undef use
233     void addUndefFlag(const LiveInterval &Int, SlotIndex UseIdx,
234                       MachineOperand &MO, unsigned SubRegIdx);
235
236     /// Handle copies of undef values.
237     /// Returns true if @p CopyMI was a copy of an undef value and eliminated.
238     bool eliminateUndefCopy(MachineInstr *CopyMI);
239
240     /// Check whether or not we should apply the terminal rule on the
241     /// destination (Dst) of \p Copy.
242     /// When the terminal rule applies, Copy is not profitable to
243     /// coalesce.
244     /// Dst is terminal if it has exactly one affinity (Dst, Src) and
245     /// at least one interference (Dst, Dst2). If Dst is terminal, the
246     /// terminal rule consists in checking that at least one of
247     /// interfering node, say Dst2, has an affinity of equal or greater
248     /// weight with Src.
249     /// In that case, Dst2 and Dst will not be able to be both coalesced
250     /// with Src. Since Dst2 exposes more coalescing opportunities than
251     /// Dst, we can drop \p Copy.
252     bool applyTerminalRule(const MachineInstr &Copy) const;
253
254     /// Wrapper method for \see LiveIntervals::shrinkToUses.
255     /// This method does the proper fixing of the live-ranges when the afore
256     /// mentioned method returns true.
257     void shrinkToUses(LiveInterval *LI,
258                       SmallVectorImpl<MachineInstr * > *Dead = nullptr) {
259       if (LIS->shrinkToUses(LI, Dead)) {
260         /// Check whether or not \p LI is composed by multiple connected
261         /// components and if that is the case, fix that.
262         SmallVector<LiveInterval*, 8> SplitLIs;
263         LIS->splitSeparateComponents(*LI, SplitLIs);
264       }
265     }
266
267     /// Wrapper Method to do all the necessary work when an Instruction is
268     /// deleted.
269     /// Optimizations should use this to make sure that deleted instructions
270     /// are always accounted for.
271     void deleteInstr(MachineInstr* MI) {
272       ErasedInstrs.insert(MI);
273       LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(*MI);
274       MI->eraseFromParent();
275     }
276
277   public:
278     static char ID; ///< Class identification, replacement for typeinfo
279
280     RegisterCoalescer() : MachineFunctionPass(ID) {
281       initializeRegisterCoalescerPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
282     }
283
284     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override;
285
286     void releaseMemory() override;
287
288     /// This is the pass entry point.
289     bool runOnMachineFunction(MachineFunction&) override;
290
291     /// Implement the dump method.
292     void print(raw_ostream &O, const Module* = nullptr) const override;
293   };
294
295 } // end anonymous namespace
296
297 char RegisterCoalescer::ID = 0;
298
299 char &llvm::RegisterCoalescerID = RegisterCoalescer::ID;
300
301 INITIALIZE_PASS_BEGIN(RegisterCoalescer, "simple-register-coalescing",
302                       "Simple Register Coalescing", false, false)
303 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LiveIntervals)
304 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(SlotIndexes)
305 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineLoopInfo)
306 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(AAResultsWrapperPass)
307 INITIALIZE_PASS_END(RegisterCoalescer, "simple-register-coalescing",
308                     "Simple Register Coalescing", false, false)
309
310 static bool isMoveInstr(const TargetRegisterInfo &tri, const MachineInstr *MI,
311                         unsigned &Src, unsigned &Dst,
312                         unsigned &SrcSub, unsigned &DstSub) {
313   if (MI->isCopy()) {
314     Dst = MI->getOperand(0).getReg();
315     DstSub = MI->getOperand(0).getSubReg();
316     Src = MI->getOperand(1).getReg();
317     SrcSub = MI->getOperand(1).getSubReg();
318   } else if (MI->isSubregToReg()) {
319     Dst = MI->getOperand(0).getReg();
320     DstSub = tri.composeSubRegIndices(MI->getOperand(0).getSubReg(),
321                                       MI->getOperand(3).getImm());
322     Src = MI->getOperand(2).getReg();
323     SrcSub = MI->getOperand(2).getSubReg();
324   } else
325     return false;
326   return true;
327 }
328
329 /// Return true if this block should be vacated by the coalescer to eliminate
330 /// branches. The important cases to handle in the coalescer are critical edges
331 /// split during phi elimination which contain only copies. Simple blocks that
332 /// contain non-branches should also be vacated, but this can be handled by an
333 /// earlier pass similar to early if-conversion.
334 static bool isSplitEdge(const MachineBasicBlock *MBB) {
335   if (MBB->pred_size() != 1 || MBB->succ_size() != 1)
336     return false;
337
338   for (const auto &MI : *MBB) {
339     if (!MI.isCopyLike() && !MI.isUnconditionalBranch())
340       return false;
341   }
342   return true;
343 }
344
345 bool CoalescerPair::setRegisters(const MachineInstr *MI) {
346   SrcReg = DstReg = 0;
347   SrcIdx = DstIdx = 0;
348   NewRC = nullptr;
349   Flipped = CrossClass = false;
350
351   unsigned Src, Dst, SrcSub, DstSub;
352   if (!isMoveInstr(TRI, MI, Src, Dst, SrcSub, DstSub))
353     return false;
354   Partial = SrcSub || DstSub;
355
356   // If one register is a physreg, it must be Dst.
357   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Src)) {
358     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Dst))
359       return false;
360     std::swap(Src, Dst);
361     std::swap(SrcSub, DstSub);
362     Flipped = true;
363   }
364
365   const MachineRegisterInfo &MRI = MI->getMF()->getRegInfo();
366
367   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Dst)) {
368     // Eliminate DstSub on a physreg.
369     if (DstSub) {
370       Dst = TRI.getSubReg(Dst, DstSub);
371       if (!Dst) return false;
372       DstSub = 0;
373     }
374
375     // Eliminate SrcSub by picking a corresponding Dst superregister.
376     if (SrcSub) {
377       Dst = TRI.getMatchingSuperReg(Dst, SrcSub, MRI.getRegClass(Src));
378       if (!Dst) return false;
379     } else if (!MRI.getRegClass(Src)->contains(Dst)) {
380       return false;
381     }
382   } else {
383     // Both registers are virtual.
384     const TargetRegisterClass *SrcRC = MRI.getRegClass(Src);
385     const TargetRegisterClass *DstRC = MRI.getRegClass(Dst);
386
387     // Both registers have subreg indices.
388     if (SrcSub && DstSub) {
389       // Copies between different sub-registers are never coalescable.
390       if (Src == Dst && SrcSub != DstSub)
391         return false;
392
393       NewRC = TRI.getCommonSuperRegClass(SrcRC, SrcSub, DstRC, DstSub,
394                                          SrcIdx, DstIdx);
395       if (!NewRC)
396         return false;
397     } else if (DstSub) {
398       // SrcReg will be merged with a sub-register of DstReg.
399       SrcIdx = DstSub;
400       NewRC = TRI.getMatchingSuperRegClass(DstRC, SrcRC, DstSub);
401     } else if (SrcSub) {
402       // DstReg will be merged with a sub-register of SrcReg.
403       DstIdx = SrcSub;
404       NewRC = TRI.getMatchingSuperRegClass(SrcRC, DstRC, SrcSub);
405     } else {
406       // This is a straight copy without sub-registers.
407       NewRC = TRI.getCommonSubClass(DstRC, SrcRC);
408     }
409
410     // The combined constraint may be impossible to satisfy.
411     if (!NewRC)
412       return false;
413
414     // Prefer SrcReg to be a sub-register of DstReg.
415     // FIXME: Coalescer should support subregs symmetrically.
416     if (DstIdx && !SrcIdx) {
417       std::swap(Src, Dst);
418       std::swap(SrcIdx, DstIdx);
419       Flipped = !Flipped;
420     }
421
422     CrossClass = NewRC != DstRC || NewRC != SrcRC;
423   }
424   // Check our invariants
425   assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Src) && "Src must be virtual");
426   assert(!(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Dst) && DstSub) &&
427          "Cannot have a physical SubIdx");
428   SrcReg = Src;
429   DstReg = Dst;
430   return true;
431 }
432
433 bool CoalescerPair::flip() {
434   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg))
435     return false;
436   std::swap(SrcReg, DstReg);
437   std::swap(SrcIdx, DstIdx);
438   Flipped = !Flipped;
439   return true;
440 }
441
442 bool CoalescerPair::isCoalescable(const MachineInstr *MI) const {
443   if (!MI)
444     return false;
445   unsigned Src, Dst, SrcSub, DstSub;
446   if (!isMoveInstr(TRI, MI, Src, Dst, SrcSub, DstSub))
447     return false;
448
449   // Find the virtual register that is SrcReg.
450   if (Dst == SrcReg) {
451     std::swap(Src, Dst);
452     std::swap(SrcSub, DstSub);
453   } else if (Src != SrcReg) {
454     return false;
455   }
456
457   // Now check that Dst matches DstReg.
458   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg)) {
459     if (!TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Dst))
460       return false;
461     assert(!DstIdx && !SrcIdx && "Inconsistent CoalescerPair state.");
462     // DstSub could be set for a physreg from INSERT_SUBREG.
463     if (DstSub)
464       Dst = TRI.getSubReg(Dst, DstSub);
465     // Full copy of Src.
466     if (!SrcSub)
467       return DstReg == Dst;
468     // This is a partial register copy. Check that the parts match.
469     return TRI.getSubReg(DstReg, SrcSub) == Dst;
470   } else {
471     // DstReg is virtual.
472     if (DstReg != Dst)
473       return false;
474     // Registers match, do the subregisters line up?
475     return TRI.composeSubRegIndices(SrcIdx, SrcSub) ==
476            TRI.composeSubRegIndices(DstIdx, DstSub);
477   }
478 }
479
480 void RegisterCoalescer::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
481   AU.setPreservesCFG();
482   AU.addRequired<AAResultsWrapperPass>();
483   AU.addRequired<LiveIntervals>();
484   AU.addPreserved<LiveIntervals>();
485   AU.addPreserved<SlotIndexes>();
486   AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
487   AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
488   AU.addPreservedID(MachineDominatorsID);
489   MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
490 }
491
492 void RegisterCoalescer::eliminateDeadDefs() {
493   SmallVector<unsigned, 8> NewRegs;
494   LiveRangeEdit(nullptr, NewRegs, *MF, *LIS,
495                 nullptr, this).eliminateDeadDefs(DeadDefs);
496 }
497
498 void RegisterCoalescer::LRE_WillEraseInstruction(MachineInstr *MI) {
499   // MI may be in WorkList. Make sure we don't visit it.
500   ErasedInstrs.insert(MI);
501 }
502
503 bool RegisterCoalescer::adjustCopiesBackFrom(const CoalescerPair &CP,
504                                              MachineInstr *CopyMI) {
505   assert(!CP.isPartial() && "This doesn't work for partial copies.");
506   assert(!CP.isPhys() && "This doesn't work for physreg copies.");
507
508   LiveInterval &IntA =
509     LIS->getInterval(CP.isFlipped() ? CP.getDstReg() : CP.getSrcReg());
510   LiveInterval &IntB =
511     LIS->getInterval(CP.isFlipped() ? CP.getSrcReg() : CP.getDstReg());
512   SlotIndex CopyIdx = LIS->getInstructionIndex(*CopyMI).getRegSlot();
513
514   // We have a non-trivially-coalescable copy with IntA being the source and
515   // IntB being the dest, thus this defines a value number in IntB.  If the
516   // source value number (in IntA) is defined by a copy from B, see if we can
517   // merge these two pieces of B into a single value number, eliminating a copy.
518   // For example:
519   //
520   //  A3 = B0
521   //    ...
522   //  B1 = A3      <- this copy
523   //
524   // In this case, B0 can be extended to where the B1 copy lives, allowing the
525   // B1 value number to be replaced with B0 (which simplifies the B
526   // liveinterval).
527
528   // BValNo is a value number in B that is defined by a copy from A.  'B1' in
529   // the example above.
530   LiveInterval::iterator BS = IntB.FindSegmentContaining(CopyIdx);
531   if (BS == IntB.end()) return false;
532   VNInfo *BValNo = BS->valno;
533
534   // Get the location that B is defined at.  Two options: either this value has
535   // an unknown definition point or it is defined at CopyIdx.  If unknown, we
536   // can't process it.
537   if (BValNo->def != CopyIdx) return false;
538
539   // AValNo is the value number in A that defines the copy, A3 in the example.
540   SlotIndex CopyUseIdx = CopyIdx.getRegSlot(true);
541   LiveInterval::iterator AS = IntA.FindSegmentContaining(CopyUseIdx);
542   // The live segment might not exist after fun with physreg coalescing.
543   if (AS == IntA.end()) return false;
544   VNInfo *AValNo = AS->valno;
545
546   // If AValNo is defined as a copy from IntB, we can potentially process this.
547   // Get the instruction that defines this value number.
548   MachineInstr *ACopyMI = LIS->getInstructionFromIndex(AValNo->def);
549   // Don't allow any partial copies, even if isCoalescable() allows them.
550   if (!CP.isCoalescable(ACopyMI) || !ACopyMI->isFullCopy())
551     return false;
552
553   // Get the Segment in IntB that this value number starts with.
554   LiveInterval::iterator ValS =
555     IntB.FindSegmentContaining(AValNo->def.getPrevSlot());
556   if (ValS == IntB.end())
557     return false;
558
559   // Make sure that the end of the live segment is inside the same block as
560   // CopyMI.
561   MachineInstr *ValSEndInst =
562     LIS->getInstructionFromIndex(ValS->end.getPrevSlot());
563   if (!ValSEndInst || ValSEndInst->getParent() != CopyMI->getParent())
564     return false;
565
566   // Okay, we now know that ValS ends in the same block that the CopyMI
567   // live-range starts.  If there are no intervening live segments between them
568   // in IntB, we can merge them.
569   if (ValS+1 != BS) return false;
570
571   DEBUG(dbgs() << "Extending: " << printReg(IntB.reg, TRI));
572
573   SlotIndex FillerStart = ValS->end, FillerEnd = BS->start;
574   // We are about to delete CopyMI, so need to remove it as the 'instruction
575   // that defines this value #'. Update the valnum with the new defining
576   // instruction #.
577   BValNo->def = FillerStart;
578
579   // Okay, we can merge them.  We need to insert a new liverange:
580   // [ValS.end, BS.begin) of either value number, then we merge the
581   // two value numbers.
582   IntB.addSegment(LiveInterval::Segment(FillerStart, FillerEnd, BValNo));
583
584   // Okay, merge "B1" into the same value number as "B0".
585   if (BValNo != ValS->valno)
586     IntB.MergeValueNumberInto(BValNo, ValS->valno);
587
588   // Do the same for the subregister segments.
589   for (LiveInterval::SubRange &S : IntB.subranges()) {
590     VNInfo *SubBValNo = S.getVNInfoAt(CopyIdx);
591     S.addSegment(LiveInterval::Segment(FillerStart, FillerEnd, SubBValNo));
592     VNInfo *SubValSNo = S.getVNInfoAt(AValNo->def.getPrevSlot());
593     if (SubBValNo != SubValSNo)
594       S.MergeValueNumberInto(SubBValNo, SubValSNo);
595   }
596
597   DEBUG(dbgs() << "   result = " << IntB << '\n');
598
599   // If the source instruction was killing the source register before the
600   // merge, unset the isKill marker given the live range has been extended.
601   int UIdx = ValSEndInst->findRegisterUseOperandIdx(IntB.reg, true);
602   if (UIdx != -1) {
603     ValSEndInst->getOperand(UIdx).setIsKill(false);
604   }
605
606   // Rewrite the copy. If the copy instruction was killing the destination
607   // register before the merge, find the last use and trim the live range. That
608   // will also add the isKill marker.
609   CopyMI->substituteRegister(IntA.reg, IntB.reg, 0, *TRI);
610   if (AS->end == CopyIdx)
611     shrinkToUses(&IntA);
612
613   ++numExtends;
614   return true;
615 }
616
617 bool RegisterCoalescer::hasOtherReachingDefs(LiveInterval &IntA,
618                                              LiveInterval &IntB,
619                                              VNInfo *AValNo,
620                                              VNInfo *BValNo) {
621   // If AValNo has PHI kills, conservatively assume that IntB defs can reach
622   // the PHI values.
623   if (LIS->hasPHIKill(IntA, AValNo))
624     return true;
625
626   for (LiveRange::Segment &ASeg : IntA.segments) {
627     if (ASeg.valno != AValNo) continue;
628     LiveInterval::iterator BI =
629       std::upper_bound(IntB.begin(), IntB.end(), ASeg.start);
630     if (BI != IntB.begin())
631       --BI;
632     for (; BI != IntB.end() && ASeg.end >= BI->start; ++BI) {
633       if (BI->valno == BValNo)
634         continue;
635       if (BI->start <= ASeg.start && BI->end > ASeg.start)
636         return true;
637       if (BI->start > ASeg.start && BI->start < ASeg.end)
638         return true;
639     }
640   }
641   return false;
642 }
643
644 /// Copy segements with value number @p SrcValNo from liverange @p Src to live
645 /// range @Dst and use value number @p DstValNo there.
646 static void addSegmentsWithValNo(LiveRange &Dst, VNInfo *DstValNo,
647                                  const LiveRange &Src, const VNInfo *SrcValNo) {
648   for (const LiveRange::Segment &S : Src.segments) {
649     if (S.valno != SrcValNo)
650       continue;
651     Dst.addSegment(LiveRange::Segment(S.start, S.end, DstValNo));
652   }
653 }
654
655 bool RegisterCoalescer::removeCopyByCommutingDef(const CoalescerPair &CP,
656                                                  MachineInstr *CopyMI) {
657   assert(!CP.isPhys());
658
659   LiveInterval &IntA =
660       LIS->getInterval(CP.isFlipped() ? CP.getDstReg() : CP.getSrcReg());
661   LiveInterval &IntB =
662       LIS->getInterval(CP.isFlipped() ? CP.getSrcReg() : CP.getDstReg());
663
664   // We found a non-trivially-coalescable copy with IntA being the source and
665   // IntB being the dest, thus this defines a value number in IntB.  If the
666   // source value number (in IntA) is defined by a commutable instruction and
667   // its other operand is coalesced to the copy dest register, see if we can
668   // transform the copy into a noop by commuting the definition. For example,
669   //
670   //  A3 = op A2 killed B0
671   //    ...
672   //  B1 = A3      <- this copy
673   //    ...
674   //     = op A3   <- more uses
675   //
676   // ==>
677   //
678   //  B2 = op B0 killed A2
679   //    ...
680   //  B1 = B2      <- now an identity copy
681   //    ...
682   //     = op B2   <- more uses
683
684   // BValNo is a value number in B that is defined by a copy from A. 'B1' in
685   // the example above.
686   SlotIndex CopyIdx = LIS->getInstructionIndex(*CopyMI).getRegSlot();
687   VNInfo *BValNo = IntB.getVNInfoAt(CopyIdx);
688   assert(BValNo != nullptr && BValNo->def == CopyIdx);
689
690   // AValNo is the value number in A that defines the copy, A3 in the example.
691   VNInfo *AValNo = IntA.getVNInfoAt(CopyIdx.getRegSlot(true));
692   assert(AValNo && !AValNo->isUnused() && "COPY source not live");
693   if (AValNo->isPHIDef())
694     return false;
695   MachineInstr *DefMI = LIS->getInstructionFromIndex(AValNo->def);
696   if (!DefMI)
697     return false;
698   if (!DefMI->isCommutable())
699     return false;
700   // If DefMI is a two-address instruction then commuting it will change the
701   // destination register.
702   int DefIdx = DefMI->findRegisterDefOperandIdx(IntA.reg);
703   assert(DefIdx != -1);
704   unsigned UseOpIdx;
705   if (!DefMI->isRegTiedToUseOperand(DefIdx, &UseOpIdx))
706     return false;
707
708   // FIXME: The code below tries to commute 'UseOpIdx' operand with some other
709   // commutable operand which is expressed by 'CommuteAnyOperandIndex'value
710   // passed to the method. That _other_ operand is chosen by
711   // the findCommutedOpIndices() method.
712   //
713   // That is obviously an area for improvement in case of instructions having
714   // more than 2 operands. For example, if some instruction has 3 commutable
715   // operands then all possible variants (i.e. op#1<->op#2, op#1<->op#3,
716   // op#2<->op#3) of commute transformation should be considered/tried here.
717   unsigned NewDstIdx = TargetInstrInfo::CommuteAnyOperandIndex;
718   if (!TII->findCommutedOpIndices(*DefMI, UseOpIdx, NewDstIdx))
719     return false;
720
721   MachineOperand &NewDstMO = DefMI->getOperand(NewDstIdx);
722   unsigned NewReg = NewDstMO.getReg();
723   if (NewReg != IntB.reg || !IntB.Query(AValNo->def).isKill())
724     return false;
725
726   // Make sure there are no other definitions of IntB that would reach the
727   // uses which the new definition can reach.
728   if (hasOtherReachingDefs(IntA, IntB, AValNo, BValNo))
729     return false;
730
731   // If some of the uses of IntA.reg is already coalesced away, return false.
732   // It's not possible to determine whether it's safe to perform the coalescing.
733   for (MachineOperand &MO : MRI->use_nodbg_operands(IntA.reg)) {
734     MachineInstr *UseMI = MO.getParent();
735     unsigned OpNo = &MO - &UseMI->getOperand(0);
736     SlotIndex UseIdx = LIS->getInstructionIndex(*UseMI);
737     LiveInterval::iterator US = IntA.FindSegmentContaining(UseIdx);
738     if (US == IntA.end() || US->valno != AValNo)
739       continue;
740     // If this use is tied to a def, we can't rewrite the register.
741     if (UseMI->isRegTiedToDefOperand(OpNo))
742       return false;
743   }
744
745   DEBUG(dbgs() << "\tremoveCopyByCommutingDef: " << AValNo->def << '\t'
746                << *DefMI);
747
748   // At this point we have decided that it is legal to do this
749   // transformation.  Start by commuting the instruction.
750   MachineBasicBlock *MBB = DefMI->getParent();
751   MachineInstr *NewMI =
752       TII->commuteInstruction(*DefMI, false, UseOpIdx, NewDstIdx);
753   if (!NewMI)
754     return false;
755   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(IntA.reg) &&
756       TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(IntB.reg) &&
757       !MRI->constrainRegClass(IntB.reg, MRI->getRegClass(IntA.reg)))
758     return false;
759   if (NewMI != DefMI) {
760     LIS->ReplaceMachineInstrInMaps(*DefMI, *NewMI);
761     MachineBasicBlock::iterator Pos = DefMI;
762     MBB->insert(Pos, NewMI);
763     MBB->erase(DefMI);
764   }
765
766   // If ALR and BLR overlaps and end of BLR extends beyond end of ALR, e.g.
767   // A = or A, B
768   // ...
769   // B = A
770   // ...
771   // C = killed A
772   // ...
773   //   = B
774
775   // Update uses of IntA of the specific Val# with IntB.
776   for (MachineRegisterInfo::use_iterator UI = MRI->use_begin(IntA.reg),
777                                          UE = MRI->use_end();
778        UI != UE; /* ++UI is below because of possible MI removal */) {
779     MachineOperand &UseMO = *UI;
780     ++UI;
781     if (UseMO.isUndef())
782       continue;
783     MachineInstr *UseMI = UseMO.getParent();
784     if (UseMI->isDebugValue()) {
785       // FIXME These don't have an instruction index.  Not clear we have enough
786       // info to decide whether to do this replacement or not.  For now do it.
787       UseMO.setReg(NewReg);
788       continue;
789     }
790     SlotIndex UseIdx = LIS->getInstructionIndex(*UseMI).getRegSlot(true);
791     LiveInterval::iterator US = IntA.FindSegmentContaining(UseIdx);
792     assert(US != IntA.end() && "Use must be live");
793     if (US->valno != AValNo)
794       continue;
795     // Kill flags are no longer accurate. They are recomputed after RA.
796     UseMO.setIsKill(false);
797     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(NewReg))
798       UseMO.substPhysReg(NewReg, *TRI);
799     else
800       UseMO.setReg(NewReg);
801     if (UseMI == CopyMI)
802       continue;
803     if (!UseMI->isCopy())
804       continue;
805     if (UseMI->getOperand(0).getReg() != IntB.reg ||
806         UseMI->getOperand(0).getSubReg())
807       continue;
808
809     // This copy will become a noop. If it's defining a new val#, merge it into
810     // BValNo.
811     SlotIndex DefIdx = UseIdx.getRegSlot();
812     VNInfo *DVNI = IntB.getVNInfoAt(DefIdx);
813     if (!DVNI)
814       continue;
815     DEBUG(dbgs() << "\t\tnoop: " << DefIdx << '\t' << *UseMI);
816     assert(DVNI->def == DefIdx);
817     BValNo = IntB.MergeValueNumberInto(DVNI, BValNo);
818     for (LiveInterval::SubRange &S : IntB.subranges()) {
819       VNInfo *SubDVNI = S.getVNInfoAt(DefIdx);
820       if (!SubDVNI)
821         continue;
822       VNInfo *SubBValNo = S.getVNInfoAt(CopyIdx);
823       assert(SubBValNo->def == CopyIdx);
824       S.MergeValueNumberInto(SubDVNI, SubBValNo);
825     }
826
827     deleteInstr(UseMI);
828   }
829
830   // Extend BValNo by merging in IntA live segments of AValNo. Val# definition
831   // is updated.
832   BumpPtrAllocator &Allocator = LIS->getVNInfoAllocator();
833   if (IntB.hasSubRanges()) {
834     if (!IntA.hasSubRanges()) {
835       LaneBitmask Mask = MRI->getMaxLaneMaskForVReg(IntA.reg);
836       IntA.createSubRangeFrom(Allocator, Mask, IntA);
837     }
838     SlotIndex AIdx = CopyIdx.getRegSlot(true);
839     for (LiveInterval::SubRange &SA : IntA.subranges()) {
840       VNInfo *ASubValNo = SA.getVNInfoAt(AIdx);
841       assert(ASubValNo != nullptr);
842
843       IntB.refineSubRanges(Allocator, SA.LaneMask,
844           [&Allocator,&SA,CopyIdx,ASubValNo](LiveInterval::SubRange &SR) {
845         VNInfo *BSubValNo = SR.empty()
846           ? SR.getNextValue(CopyIdx, Allocator)
847           : SR.getVNInfoAt(CopyIdx);
848         assert(BSubValNo != nullptr);
849         addSegmentsWithValNo(SR, BSubValNo, SA, ASubValNo);
850       });
851     }
852   }
853
854   BValNo->def = AValNo->def;
855   addSegmentsWithValNo(IntB, BValNo, IntA, AValNo);
856   DEBUG(dbgs() << "\t\textended: " << IntB << '\n');
857
858   LIS->removeVRegDefAt(IntA, AValNo->def);
859
860   DEBUG(dbgs() << "\t\ttrimmed:  " << IntA << '\n');
861   ++numCommutes;
862   return true;
863 }
864
865 /// For copy B = A in BB2, if A is defined by A = B in BB0 which is a
866 /// predecessor of BB2, and if B is not redefined on the way from A = B
867 /// in BB2 to B = A in BB2, B = A in BB2 is partially redundant if the
868 /// execution goes through the path from BB0 to BB2. We may move B = A
869 /// to the predecessor without such reversed copy.
870 /// So we will transform the program from:
871 ///   BB0:
872 ///      A = B;    BB1:
873 ///       ...         ...
874 ///     /     \      /
875 ///             BB2:
876 ///               ...
877 ///               B = A;
878 ///
879 /// to:
880 ///
881 ///   BB0:         BB1:
882 ///      A = B;        ...
883 ///       ...          B = A;
884 ///     /     \       /
885 ///             BB2:
886 ///               ...
887 ///
888 /// A special case is when BB0 and BB2 are the same BB which is the only
889 /// BB in a loop:
890 ///   BB1:
891 ///        ...
892 ///   BB0/BB2:  ----
893 ///        B = A;   |
894 ///        ...      |
895 ///        A = B;   |
896 ///          |-------
897 ///          |
898 /// We may hoist B = A from BB0/BB2 to BB1.
899 ///
900 /// The major preconditions for correctness to remove such partial
901 /// redundancy include:
902 /// 1. A in B = A in BB2 is defined by a PHI in BB2, and one operand of
903 ///    the PHI is defined by the reversed copy A = B in BB0.
904 /// 2. No B is referenced from the start of BB2 to B = A.
905 /// 3. No B is defined from A = B to the end of BB0.
906 /// 4. BB1 has only one successor.
907 ///
908 /// 2 and 4 implicitly ensure B is not live at the end of BB1.
909 /// 4 guarantees BB2 is hotter than BB1, so we can only move a copy to a
910 /// colder place, which not only prevent endless loop, but also make sure
911 /// the movement of copy is beneficial.
912 bool RegisterCoalescer::removePartialRedundancy(const CoalescerPair &CP,
913                                                 MachineInstr &CopyMI) {
914   assert(!CP.isPhys());
915   if (!CopyMI.isFullCopy())
916     return false;
917
918   MachineBasicBlock &MBB = *CopyMI.getParent();
919   if (MBB.isEHPad())
920     return false;
921
922   if (MBB.pred_size() != 2)
923     return false;
924
925   LiveInterval &IntA =
926       LIS->getInterval(CP.isFlipped() ? CP.getDstReg() : CP.getSrcReg());
927   LiveInterval &IntB =
928       LIS->getInterval(CP.isFlipped() ? CP.getSrcReg() : CP.getDstReg());
929
930   // A is defined by PHI at the entry of MBB.
931   SlotIndex CopyIdx = LIS->getInstructionIndex(CopyMI).getRegSlot(true);
932   VNInfo *AValNo = IntA.getVNInfoAt(CopyIdx);
933   assert(AValNo && !AValNo->isUnused() && "COPY source not live");
934   if (!AValNo->isPHIDef())
935     return false;
936
937   // No B is referenced before CopyMI in MBB.
938   if (IntB.overlaps(LIS->getMBBStartIdx(&MBB), CopyIdx))
939     return false;
940
941   // MBB has two predecessors: one contains A = B so no copy will be inserted
942   // for it. The other one will have a copy moved from MBB.
943   bool FoundReverseCopy = false;
944   MachineBasicBlock *CopyLeftBB = nullptr;
945   for (MachineBasicBlock *Pred : MBB.predecessors()) {
946     VNInfo *PVal = IntA.getVNInfoBefore(LIS->getMBBEndIdx(Pred));
947     MachineInstr *DefMI = LIS->getInstructionFromIndex(PVal->def);
948     if (!DefMI || !DefMI->isFullCopy()) {
949       CopyLeftBB = Pred;
950       continue;
951     }
952     // Check DefMI is a reverse copy and it is in BB Pred.
953     if (DefMI->getOperand(0).getReg() != IntA.reg ||
954         DefMI->getOperand(1).getReg() != IntB.reg ||
955         DefMI->getParent() != Pred) {
956       CopyLeftBB = Pred;
957       continue;
958     }
959     // If there is any other def of B after DefMI and before the end of Pred,
960     // we need to keep the copy of B = A at the end of Pred if we remove
961     // B = A from MBB.
962     bool ValB_Changed = false;
963     for (auto VNI : IntB.valnos) {
964       if (VNI->isUnused())
965         continue;
966       if (PVal->def < VNI->def && VNI->def < LIS->getMBBEndIdx(Pred)) {
967         ValB_Changed = true;
968         break;
969       }
970     }
971     if (ValB_Changed) {
972       CopyLeftBB = Pred;
973       continue;
974     }
975     FoundReverseCopy = true;
976   }
977
978   // If no reverse copy is found in predecessors, nothing to do.
979   if (!FoundReverseCopy)
980     return false;
981
982   // If CopyLeftBB is nullptr, it means every predecessor of MBB contains
983   // reverse copy, CopyMI can be removed trivially if only IntA/IntB is updated.
984   // If CopyLeftBB is not nullptr, move CopyMI from MBB to CopyLeftBB and
985   // update IntA/IntB.
986   //
987   // If CopyLeftBB is not nullptr, ensure CopyLeftBB has a single succ so
988   // MBB is hotter than CopyLeftBB.
989   if (CopyLeftBB && CopyLeftBB->succ_size() > 1)
990     return false;
991
992   // Now ok to move copy.
993   if (CopyLeftBB) {
994     DEBUG(dbgs() << "\tremovePartialRedundancy: Move the copy to "
995                  << printMBBReference(*CopyLeftBB) << '\t' << CopyMI);
996
997     // Insert new copy to CopyLeftBB.
998     auto InsPos = CopyLeftBB->getFirstTerminator();
999     MachineInstr *NewCopyMI = BuildMI(*CopyLeftBB, InsPos, CopyMI.getDebugLoc(),
1000                                       TII->get(TargetOpcode::COPY), IntB.reg)
1001                                   .addReg(IntA.reg);
1002     SlotIndex NewCopyIdx =
1003         LIS->InsertMachineInstrInMaps(*NewCopyMI).getRegSlot();
1004     IntB.createDeadDef(NewCopyIdx, LIS->getVNInfoAllocator());
1005     for (LiveInterval::SubRange &SR : IntB.subranges())
1006       SR.createDeadDef(NewCopyIdx, LIS->getVNInfoAllocator());
1007
1008     // If the newly created Instruction has an address of an instruction that was
1009     // deleted before (object recycled by the allocator) it needs to be removed from
1010     // the deleted list.
1011     ErasedInstrs.erase(NewCopyMI);
1012   } else {
1013     DEBUG(dbgs() << "\tremovePartialRedundancy: Remove the copy from "
1014                  << printMBBReference(MBB) << '\t' << CopyMI);
1015   }
1016
1017   // Remove CopyMI.
1018   // Note: This is fine to remove the copy before updating the live-ranges.
1019   // While updating the live-ranges, we only look at slot indices and
1020   // never go back to the instruction.
1021   // Mark instructions as deleted.
1022   deleteInstr(&CopyMI);
1023
1024   // Update the liveness.
1025   SmallVector<SlotIndex, 8> EndPoints;
1026   VNInfo *BValNo = IntB.Query(CopyIdx).valueOutOrDead();
1027   LIS->pruneValue(*static_cast<LiveRange *>(&IntB), CopyIdx.getRegSlot(),
1028                   &EndPoints);
1029   BValNo->markUnused();
1030   // Extend IntB to the EndPoints of its original live interval.
1031   LIS->extendToIndices(IntB, EndPoints);
1032
1033   // Now, do the same for its subranges.
1034   for (LiveInterval::SubRange &SR : IntB.subranges()) {
1035     EndPoints.clear();
1036     VNInfo *BValNo = SR.Query(CopyIdx).valueOutOrDead();
1037     assert(BValNo && "All sublanes should be live");
1038     LIS->pruneValue(SR, CopyIdx.getRegSlot(), &EndPoints);
1039     BValNo->markUnused();
1040     LIS->extendToIndices(SR, EndPoints);
1041   }
1042
1043   // Finally, update the live-range of IntA.
1044   shrinkToUses(&IntA);
1045   return true;
1046 }
1047
1048 /// Returns true if @p MI defines the full vreg @p Reg, as opposed to just
1049 /// defining a subregister.
1050 static bool definesFullReg(const MachineInstr &MI, unsigned Reg) {
1051   assert(!TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg) &&
1052          "This code cannot handle physreg aliasing");
1053   for (const MachineOperand &Op : MI.operands()) {
1054     if (!Op.isReg() || !Op.isDef() || Op.getReg() != Reg)
1055       continue;
1056     // Return true if we define the full register or don't care about the value
1057     // inside other subregisters.
1058     if (Op.getSubReg() == 0 || Op.isUndef())
1059       return true;
1060   }
1061   return false;
1062 }
1063
1064 bool RegisterCoalescer::reMaterializeTrivialDef(const CoalescerPair &CP,
1065                                                 MachineInstr *CopyMI,
1066                                                 bool &IsDefCopy) {
1067   IsDefCopy = false;
1068   unsigned SrcReg = CP.isFlipped() ? CP.getDstReg() : CP.getSrcReg();
1069   unsigned SrcIdx = CP.isFlipped() ? CP.getDstIdx() : CP.getSrcIdx();
1070   unsigned DstReg = CP.isFlipped() ? CP.getSrcReg() : CP.getDstReg();
1071   unsigned DstIdx = CP.isFlipped() ? CP.getSrcIdx() : CP.getDstIdx();
1072   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg))
1073     return false;
1074
1075   LiveInterval &SrcInt = LIS->getInterval(SrcReg);
1076   SlotIndex CopyIdx = LIS->getInstructionIndex(*CopyMI);
1077   VNInfo *ValNo = SrcInt.Query(CopyIdx).valueIn();
1078   assert(ValNo && "CopyMI input register not live");
1079   if (ValNo->isPHIDef() || ValNo->isUnused())
1080     return false;
1081   MachineInstr *DefMI = LIS->getInstructionFromIndex(ValNo->def);
1082   if (!DefMI)
1083     return false;
1084   if (DefMI->isCopyLike()) {
1085     IsDefCopy = true;
1086     return false;
1087   }
1088   if (!TII->isAsCheapAsAMove(*DefMI))
1089     return false;
1090   if (!TII->isTriviallyReMaterializable(*DefMI, AA))
1091     return false;
1092   if (!definesFullReg(*DefMI, SrcReg))
1093     return false;
1094   bool SawStore = false;
1095   if (!DefMI->isSafeToMove(AA, SawStore))
1096     return false;
1097   const MCInstrDesc &MCID = DefMI->getDesc();
1098   if (MCID.getNumDefs() != 1)
1099     return false;
1100   // Only support subregister destinations when the def is read-undef.
1101   MachineOperand &DstOperand = CopyMI->getOperand(0);
1102   unsigned CopyDstReg = DstOperand.getReg();
1103   if (DstOperand.getSubReg() && !DstOperand.isUndef())
1104     return false;
1105
1106   // If both SrcIdx and DstIdx are set, correct rematerialization would widen
1107   // the register substantially (beyond both source and dest size). This is bad
1108   // for performance since it can cascade through a function, introducing many
1109   // extra spills and fills (e.g. ARM can easily end up copying QQQQPR registers
1110   // around after a few subreg copies).
1111   if (SrcIdx && DstIdx)
1112     return false;
1113
1114   const TargetRegisterClass *DefRC = TII->getRegClass(MCID, 0, TRI, *MF);
1115   if (!DefMI->isImplicitDef()) {
1116     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg)) {
1117       unsigned NewDstReg = DstReg;
1118
1119       unsigned NewDstIdx = TRI->composeSubRegIndices(CP.getSrcIdx(),
1120                                               DefMI->getOperand(0).getSubReg());
1121       if (NewDstIdx)
1122         NewDstReg = TRI->getSubReg(DstReg, NewDstIdx);
1123
1124       // Finally, make sure that the physical subregister that will be
1125       // constructed later is permitted for the instruction.
1126       if (!DefRC->contains(NewDstReg))
1127         return false;
1128     } else {
1129       // Theoretically, some stack frame reference could exist. Just make sure
1130       // it hasn't actually happened.
1131       assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg) &&
1132              "Only expect to deal with virtual or physical registers");
1133     }
1134   }
1135
1136   DebugLoc DL = CopyMI->getDebugLoc();
1137   MachineBasicBlock *MBB = CopyMI->getParent();
1138   MachineBasicBlock::iterator MII =
1139     std::next(MachineBasicBlock::iterator(CopyMI));
1140   TII->reMaterialize(*MBB, MII, DstReg, SrcIdx, *DefMI, *TRI);
1141   MachineInstr &NewMI = *std::prev(MII);
1142   NewMI.setDebugLoc(DL);
1143
1144   // In a situation like the following:
1145   //     %0:subreg = instr              ; DefMI, subreg = DstIdx
1146   //     %1        = copy %0:subreg ; CopyMI, SrcIdx = 0
1147   // instead of widening %1 to the register class of %0 simply do:
1148   //     %1 = instr
1149   const TargetRegisterClass *NewRC = CP.getNewRC();
1150   if (DstIdx != 0) {
1151     MachineOperand &DefMO = NewMI.getOperand(0);
1152     if (DefMO.getSubReg() == DstIdx) {
1153       assert(SrcIdx == 0 && CP.isFlipped()
1154              && "Shouldn't have SrcIdx+DstIdx at this point");
1155       const TargetRegisterClass *DstRC = MRI->getRegClass(DstReg);
1156       const TargetRegisterClass *CommonRC =
1157         TRI->getCommonSubClass(DefRC, DstRC);
1158       if (CommonRC != nullptr) {
1159         NewRC = CommonRC;
1160         DstIdx = 0;
1161         DefMO.setSubReg(0);
1162         DefMO.setIsUndef(false); // Only subregs can have def+undef.
1163       }
1164     }
1165   }
1166
1167   // CopyMI may have implicit operands, save them so that we can transfer them
1168   // over to the newly materialized instruction after CopyMI is removed.
1169   SmallVector<MachineOperand, 4> ImplicitOps;
1170   ImplicitOps.reserve(CopyMI->getNumOperands() -
1171                       CopyMI->getDesc().getNumOperands());
1172   for (unsigned I = CopyMI->getDesc().getNumOperands(),
1173                 E = CopyMI->getNumOperands();
1174        I != E; ++I) {
1175     MachineOperand &MO = CopyMI->getOperand(I);
1176     if (MO.isReg()) {
1177       assert(MO.isImplicit() && "No explicit operands after implict operands.");
1178       // Discard VReg implicit defs.
1179       if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(MO.getReg()))
1180         ImplicitOps.push_back(MO);
1181     }
1182   }
1183
1184   LIS->ReplaceMachineInstrInMaps(*CopyMI, NewMI);
1185   CopyMI->eraseFromParent();
1186   ErasedInstrs.insert(CopyMI);
1187
1188   // NewMI may have dead implicit defs (E.g. EFLAGS for MOV<bits>r0 on X86).
1189   // We need to remember these so we can add intervals once we insert
1190   // NewMI into SlotIndexes.
1191   SmallVector<unsigned, 4> NewMIImplDefs;
1192   for (unsigned i = NewMI.getDesc().getNumOperands(),
1193                 e = NewMI.getNumOperands();
1194        i != e; ++i) {
1195     MachineOperand &MO = NewMI.getOperand(i);
1196     if (MO.isReg() && MO.isDef()) {
1197       assert(MO.isImplicit() && MO.isDead() &&
1198              TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(MO.getReg()));
1199       NewMIImplDefs.push_back(MO.getReg());
1200     }
1201   }
1202
1203   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg)) {
1204     unsigned NewIdx = NewMI.getOperand(0).getSubReg();
1205
1206     if (DefRC != nullptr) {
1207       if (NewIdx)
1208         NewRC = TRI->getMatchingSuperRegClass(NewRC, DefRC, NewIdx);
1209       else
1210         NewRC = TRI->getCommonSubClass(NewRC, DefRC);
1211       assert(NewRC && "subreg chosen for remat incompatible with instruction");
1212     }
1213     // Remap subranges to new lanemask and change register class.
1214     LiveInterval &DstInt = LIS->getInterval(DstReg);
1215     for (LiveInterval::SubRange &SR : DstInt.subranges()) {
1216       SR.LaneMask = TRI->composeSubRegIndexLaneMask(DstIdx, SR.LaneMask);
1217     }
1218     MRI->setRegClass(DstReg, NewRC);
1219
1220     // Update machine operands and add flags.
1221     updateRegDefsUses(DstReg, DstReg, DstIdx);
1222     NewMI.getOperand(0).setSubReg(NewIdx);
1223     // Add dead subregister definitions if we are defining the whole register
1224     // but only part of it is live.
1225     // This could happen if the rematerialization instruction is rematerializing
1226     // more than actually is used in the register.
1227     // An example would be:
1228     // %1 = LOAD CONSTANTS 5, 8 ; Loading both 5 and 8 in different subregs
1229     // ; Copying only part of the register here, but the rest is undef.
1230     // %2:sub_16bit<def, read-undef> = COPY %1:sub_16bit
1231     // ==>
1232     // ; Materialize all the constants but only using one
1233     // %2 = LOAD_CONSTANTS 5, 8
1234     //
1235     // at this point for the part that wasn't defined before we could have
1236     // subranges missing the definition.
1237     if (NewIdx == 0 && DstInt.hasSubRanges()) {
1238       SlotIndex CurrIdx = LIS->getInstructionIndex(NewMI);
1239       SlotIndex DefIndex =
1240           CurrIdx.getRegSlot(NewMI.getOperand(0).isEarlyClobber());
1241       LaneBitmask MaxMask = MRI->getMaxLaneMaskForVReg(DstReg);
1242       VNInfo::Allocator& Alloc = LIS->getVNInfoAllocator();
1243       for (LiveInterval::SubRange &SR : DstInt.subranges()) {
1244         if (!SR.liveAt(DefIndex))
1245           SR.createDeadDef(DefIndex, Alloc);
1246         MaxMask &= ~SR.LaneMask;
1247       }
1248       if (MaxMask.any()) {
1249         LiveInterval::SubRange *SR = DstInt.createSubRange(Alloc, MaxMask);
1250         SR->createDeadDef(DefIndex, Alloc);
1251       }
1252     }
1253
1254     // Make sure that the subrange for resultant undef is removed
1255     // For example:
1256     //   %1:sub1<def,read-undef> = LOAD CONSTANT 1
1257     //   %2 = COPY %1
1258     // ==>
1259     //   %2:sub1<def, read-undef> = LOAD CONSTANT 1
1260     //     ; Correct but need to remove the subrange for %2:sub0
1261     //     ; as it is now undef
1262     if (NewIdx != 0 && DstInt.hasSubRanges()) {
1263       // The affected subregister segments can be removed.
1264       SlotIndex CurrIdx = LIS->getInstructionIndex(NewMI);
1265       LaneBitmask DstMask = TRI->getSubRegIndexLaneMask(NewIdx);
1266       bool UpdatedSubRanges = false;
1267       for (LiveInterval::SubRange &SR : DstInt.subranges()) {
1268         if ((SR.LaneMask & DstMask).none()) {
1269           DEBUG(dbgs() << "Removing undefined SubRange "
1270                 << PrintLaneMask(SR.LaneMask) << " : " << SR << "\n");
1271           // VNI is in ValNo - remove any segments in this SubRange that have this ValNo
1272           if (VNInfo *RmValNo = SR.getVNInfoAt(CurrIdx.getRegSlot())) {
1273             SR.removeValNo(RmValNo);
1274             UpdatedSubRanges = true;
1275           }
1276         }
1277       }
1278       if (UpdatedSubRanges)
1279         DstInt.removeEmptySubRanges();
1280     }
1281   } else if (NewMI.getOperand(0).getReg() != CopyDstReg) {
1282     // The New instruction may be defining a sub-register of what's actually
1283     // been asked for. If so it must implicitly define the whole thing.
1284     assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg) &&
1285            "Only expect virtual or physical registers in remat");
1286     NewMI.getOperand(0).setIsDead(true);
1287     NewMI.addOperand(MachineOperand::CreateReg(
1288         CopyDstReg, true /*IsDef*/, true /*IsImp*/, false /*IsKill*/));
1289     // Record small dead def live-ranges for all the subregisters
1290     // of the destination register.
1291     // Otherwise, variables that live through may miss some
1292     // interferences, thus creating invalid allocation.
1293     // E.g., i386 code:
1294     // %1 = somedef ; %1 GR8
1295     // %2 = remat ; %2 GR32
1296     // CL = COPY %2.sub_8bit
1297     // = somedef %1 ; %1 GR8
1298     // =>
1299     // %1 = somedef ; %1 GR8
1300     // dead ECX = remat ; implicit-def CL
1301     // = somedef %1 ; %1 GR8
1302     // %1 will see the inteferences with CL but not with CH since
1303     // no live-ranges would have been created for ECX.
1304     // Fix that!
1305     SlotIndex NewMIIdx = LIS->getInstructionIndex(NewMI);
1306     for (MCRegUnitIterator Units(NewMI.getOperand(0).getReg(), TRI);
1307          Units.isValid(); ++Units)
1308       if (LiveRange *LR = LIS->getCachedRegUnit(*Units))
1309         LR->createDeadDef(NewMIIdx.getRegSlot(), LIS->getVNInfoAllocator());
1310   }
1311
1312   if (NewMI.getOperand(0).getSubReg())
1313     NewMI.getOperand(0).setIsUndef();
1314
1315   // Transfer over implicit operands to the rematerialized instruction.
1316   for (MachineOperand &MO : ImplicitOps)
1317     NewMI.addOperand(MO);
1318
1319   SlotIndex NewMIIdx = LIS->getInstructionIndex(NewMI);
1320   for (unsigned i = 0, e = NewMIImplDefs.size(); i != e; ++i) {
1321     unsigned Reg = NewMIImplDefs[i];
1322     for (MCRegUnitIterator Units(Reg, TRI); Units.isValid(); ++Units)
1323       if (LiveRange *LR = LIS->getCachedRegUnit(*Units))
1324         LR->createDeadDef(NewMIIdx.getRegSlot(), LIS->getVNInfoAllocator());
1325   }
1326
1327   DEBUG(dbgs() << "Remat: " << NewMI);
1328   ++NumReMats;
1329
1330   // The source interval can become smaller because we removed a use.
1331   shrinkToUses(&SrcInt, &DeadDefs);
1332   if (!DeadDefs.empty()) {
1333     // If the virtual SrcReg is completely eliminated, update all DBG_VALUEs
1334     // to describe DstReg instead.
1335     for (MachineOperand &UseMO : MRI->use_operands(SrcReg)) {
1336       MachineInstr *UseMI = UseMO.getParent();
1337       if (UseMI->isDebugValue()) {
1338         UseMO.setReg(DstReg);
1339         // Move the debug value directly after the def of the rematerialized
1340         // value in DstReg.
1341         MBB->splice(std::next(NewMI.getIterator()), UseMI->getParent(), UseMI);
1342         DEBUG(dbgs() << "\t\tupdated: " << *UseMI);
1343       }
1344     }
1345     eliminateDeadDefs();
1346   }
1347
1348   return true;
1349 }
1350
1351 bool RegisterCoalescer::eliminateUndefCopy(MachineInstr *CopyMI) {
1352   // ProcessImpicitDefs may leave some copies of <undef> values, it only removes
1353   // local variables. When we have a copy like:
1354   //
1355   //   %1 = COPY undef %2
1356   //
1357   // We delete the copy and remove the corresponding value number from %1.
1358   // Any uses of that value number are marked as <undef>.
1359
1360   // Note that we do not query CoalescerPair here but redo isMoveInstr as the
1361   // CoalescerPair may have a new register class with adjusted subreg indices
1362   // at this point.
1363   unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx;
1364   isMoveInstr(*TRI, CopyMI, SrcReg, DstReg, SrcSubIdx, DstSubIdx);
1365
1366   SlotIndex Idx = LIS->getInstructionIndex(*CopyMI);
1367   const LiveInterval &SrcLI = LIS->getInterval(SrcReg);
1368   // CopyMI is undef iff SrcReg is not live before the instruction.
1369   if (SrcSubIdx != 0 && SrcLI.hasSubRanges()) {
1370     LaneBitmask SrcMask = TRI->getSubRegIndexLaneMask(SrcSubIdx);
1371     for (const LiveInterval::SubRange &SR : SrcLI.subranges()) {
1372       if ((SR.LaneMask & SrcMask).none())
1373         continue;
1374       if (SR.liveAt(Idx))
1375         return false;
1376     }
1377   } else if (SrcLI.liveAt(Idx))
1378     return false;
1379
1380   DEBUG(dbgs() << "\tEliminating copy of <undef> value\n");
1381
1382   // Remove any DstReg segments starting at the instruction.
1383   LiveInterval &DstLI = LIS->getInterval(DstReg);
1384   SlotIndex RegIndex = Idx.getRegSlot();
1385   // Remove value or merge with previous one in case of a subregister def.
1386   if (VNInfo *PrevVNI = DstLI.getVNInfoAt(Idx)) {
1387     VNInfo *VNI = DstLI.getVNInfoAt(RegIndex);
1388     DstLI.MergeValueNumberInto(VNI, PrevVNI);
1389
1390     // The affected subregister segments can be removed.
1391     LaneBitmask DstMask = TRI->getSubRegIndexLaneMask(DstSubIdx);
1392     for (LiveInterval::SubRange &SR : DstLI.subranges()) {
1393       if ((SR.LaneMask & DstMask).none())
1394         continue;
1395
1396       VNInfo *SVNI = SR.getVNInfoAt(RegIndex);
1397       assert(SVNI != nullptr && SlotIndex::isSameInstr(SVNI->def, RegIndex));
1398       SR.removeValNo(SVNI);
1399     }
1400     DstLI.removeEmptySubRanges();
1401   } else
1402     LIS->removeVRegDefAt(DstLI, RegIndex);
1403
1404   // Mark uses as undef.
1405   for (MachineOperand &MO : MRI->reg_nodbg_operands(DstReg)) {
1406     if (MO.isDef() /*|| MO.isUndef()*/)
1407       continue;
1408     const MachineInstr &MI = *MO.getParent();
1409     SlotIndex UseIdx = LIS->getInstructionIndex(MI);
1410     LaneBitmask UseMask = TRI->getSubRegIndexLaneMask(MO.getSubReg());
1411     bool isLive;
1412     if (!UseMask.all() && DstLI.hasSubRanges()) {
1413       isLive = false;
1414       for (const LiveInterval::SubRange &SR : DstLI.subranges()) {
1415         if ((SR.LaneMask & UseMask).none())
1416           continue;
1417         if (SR.liveAt(UseIdx)) {
1418           isLive = true;
1419           break;
1420         }
1421       }
1422     } else
1423       isLive = DstLI.liveAt(UseIdx);
1424     if (isLive)
1425       continue;
1426     MO.setIsUndef(true);
1427     DEBUG(dbgs() << "\tnew undef: " << UseIdx << '\t' << MI);
1428   }
1429
1430   // A def of a subregister may be a use of the other subregisters, so
1431   // deleting a def of a subregister may also remove uses. Since CopyMI
1432   // is still part of the function (but about to be erased), mark all
1433   // defs of DstReg in it as <undef>, so that shrinkToUses would
1434   // ignore them.
1435   for (MachineOperand &MO : CopyMI->operands())
1436     if (MO.isReg() && MO.isDef() && MO.getReg() == DstReg)
1437       MO.setIsUndef(true);
1438   LIS->shrinkToUses(&DstLI);
1439
1440   return true;
1441 }
1442
1443 void RegisterCoalescer::addUndefFlag(const LiveInterval &Int, SlotIndex UseIdx,
1444                                      MachineOperand &MO, unsigned SubRegIdx) {
1445   LaneBitmask Mask = TRI->getSubRegIndexLaneMask(SubRegIdx);
1446   if (MO.isDef())
1447     Mask = ~Mask;
1448   bool IsUndef = true;
1449   for (const LiveInterval::SubRange &S : Int.subranges()) {
1450     if ((S.LaneMask & Mask).none())
1451       continue;
1452     if (S.liveAt(UseIdx)) {
1453       IsUndef = false;
1454       break;
1455     }
1456   }
1457   if (IsUndef) {
1458     MO.setIsUndef(true);
1459     // We found out some subregister use is actually reading an undefined
1460     // value. In some cases the whole vreg has become undefined at this
1461     // point so we have to potentially shrink the main range if the
1462     // use was ending a live segment there.
1463     LiveQueryResult Q = Int.Query(UseIdx);
1464     if (Q.valueOut() == nullptr)
1465       ShrinkMainRange = true;
1466   }
1467 }
1468
1469 void RegisterCoalescer::updateRegDefsUses(unsigned SrcReg,
1470                                           unsigned DstReg,
1471                                           unsigned SubIdx) {
1472   bool DstIsPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg);
1473   LiveInterval *DstInt = DstIsPhys ? nullptr : &LIS->getInterval(DstReg);
1474
1475   if (DstInt && DstInt->hasSubRanges() && DstReg != SrcReg) {
1476     for (MachineOperand &MO : MRI->reg_operands(DstReg)) {
1477       unsigned SubReg = MO.getSubReg();
1478       if (SubReg == 0 || MO.isUndef())
1479         continue;
1480       MachineInstr &MI = *MO.getParent();
1481       if (MI.isDebugValue())
1482         continue;
1483       SlotIndex UseIdx = LIS->getInstructionIndex(MI).getRegSlot(true);
1484       addUndefFlag(*DstInt, UseIdx, MO, SubReg);
1485     }
1486   }
1487
1488   SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> Visited;
1489   for (MachineRegisterInfo::reg_instr_iterator
1490        I = MRI->reg_instr_begin(SrcReg), E = MRI->reg_instr_end();
1491        I != E; ) {
1492     MachineInstr *UseMI = &*(I++);
1493
1494     // Each instruction can only be rewritten once because sub-register
1495     // composition is not always idempotent. When SrcReg != DstReg, rewriting
1496     // the UseMI operands removes them from the SrcReg use-def chain, but when
1497     // SrcReg is DstReg we could encounter UseMI twice if it has multiple
1498     // operands mentioning the virtual register.
1499     if (SrcReg == DstReg && !Visited.insert(UseMI).second)
1500       continue;
1501
1502     SmallVector<unsigned,8> Ops;
1503     bool Reads, Writes;
1504     std::tie(Reads, Writes) = UseMI->readsWritesVirtualRegister(SrcReg, &Ops);
1505
1506     // If SrcReg wasn't read, it may still be the case that DstReg is live-in
1507     // because SrcReg is a sub-register.
1508     if (DstInt && !Reads && SubIdx && !UseMI->isDebugValue())
1509       Reads = DstInt->liveAt(LIS->getInstructionIndex(*UseMI));
1510
1511     // Replace SrcReg with DstReg in all UseMI operands.
1512     for (unsigned i = 0, e = Ops.size(); i != e; ++i) {
1513       MachineOperand &MO = UseMI->getOperand(Ops[i]);
1514
1515       // Adjust <undef> flags in case of sub-register joins. We don't want to
1516       // turn a full def into a read-modify-write sub-register def and vice
1517       // versa.
1518       if (SubIdx && MO.isDef())
1519         MO.setIsUndef(!Reads);
1520
1521       // A subreg use of a partially undef (super) register may be a complete
1522       // undef use now and then has to be marked that way.
1523       if (SubIdx != 0 && MO.isUse() && MRI->shouldTrackSubRegLiveness(DstReg)) {
1524         if (!DstInt->hasSubRanges()) {
1525           BumpPtrAllocator &Allocator = LIS->getVNInfoAllocator();
1526           LaneBitmask Mask = MRI->getMaxLaneMaskForVReg(DstInt->reg);
1527           DstInt->createSubRangeFrom(Allocator, Mask, *DstInt);
1528         }
1529         SlotIndex MIIdx = UseMI->isDebugValue()
1530                               ? LIS->getSlotIndexes()->getIndexBefore(*UseMI)
1531                               : LIS->getInstructionIndex(*UseMI);
1532         SlotIndex UseIdx = MIIdx.getRegSlot(true);
1533         addUndefFlag(*DstInt, UseIdx, MO, SubIdx);
1534       }
1535
1536       if (DstIsPhys)
1537         MO.substPhysReg(DstReg, *TRI);
1538       else
1539         MO.substVirtReg(DstReg, SubIdx, *TRI);
1540     }
1541
1542     DEBUG({
1543         dbgs() << "\t\tupdated: ";
1544         if (!UseMI->isDebugValue())
1545           dbgs() << LIS->getInstructionIndex(*UseMI) << "\t";
1546         dbgs() << *UseMI;
1547       });
1548   }
1549 }
1550
1551 bool RegisterCoalescer::canJoinPhys(const CoalescerPair &CP) {
1552   // Always join simple intervals that are defined by a single copy from a
1553   // reserved register. This doesn't increase register pressure, so it is
1554   // always beneficial.
1555   if (!MRI->isReserved(CP.getDstReg())) {
1556     DEBUG(dbgs() << "\tCan only merge into reserved registers.\n");
1557     return false;
1558   }
1559
1560   LiveInterval &JoinVInt = LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
1561   if (JoinVInt.containsOneValue())
1562     return true;
1563
1564   DEBUG(dbgs() << "\tCannot join complex intervals into reserved register.\n");
1565   return false;
1566 }
1567
1568 bool RegisterCoalescer::joinCopy(MachineInstr *CopyMI, bool &Again) {
1569   Again = false;
1570   DEBUG(dbgs() << LIS->getInstructionIndex(*CopyMI) << '\t' << *CopyMI);
1571
1572   CoalescerPair CP(*TRI);
1573   if (!CP.setRegisters(CopyMI)) {
1574     DEBUG(dbgs() << "\tNot coalescable.\n");
1575     return false;
1576   }
1577
1578   if (CP.getNewRC()) {
1579     auto SrcRC = MRI->getRegClass(CP.getSrcReg());
1580     auto DstRC = MRI->getRegClass(CP.getDstReg());
1581     unsigned SrcIdx = CP.getSrcIdx();
1582     unsigned DstIdx = CP.getDstIdx();
1583     if (CP.isFlipped()) {
1584       std::swap(SrcIdx, DstIdx);
1585       std::swap(SrcRC, DstRC);
1586     }
1587     if (!TRI->shouldCoalesce(CopyMI, SrcRC, SrcIdx, DstRC, DstIdx,
1588                              CP.getNewRC(), *LIS)) {
1589       DEBUG(dbgs() << "\tSubtarget bailed on coalescing.\n");
1590       return false;
1591     }
1592   }
1593
1594   // Dead code elimination. This really should be handled by MachineDCE, but
1595   // sometimes dead copies slip through, and we can't generate invalid live
1596   // ranges.
1597   if (!CP.isPhys() && CopyMI->allDefsAreDead()) {
1598     DEBUG(dbgs() << "\tCopy is dead.\n");
1599     DeadDefs.push_back(CopyMI);
1600     eliminateDeadDefs();
1601     return true;
1602   }
1603
1604   // Eliminate undefs.
1605   if (!CP.isPhys() && eliminateUndefCopy(CopyMI)) {
1606     deleteInstr(CopyMI);
1607     return false;  // Not coalescable.
1608   }
1609
1610   // Coalesced copies are normally removed immediately, but transformations
1611   // like removeCopyByCommutingDef() can inadvertently create identity copies.
1612   // When that happens, just join the values and remove the copy.
1613   if (CP.getSrcReg() == CP.getDstReg()) {
1614     LiveInterval &LI = LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
1615     DEBUG(dbgs() << "\tCopy already coalesced: " << LI << '\n');
1616     const SlotIndex CopyIdx = LIS->getInstructionIndex(*CopyMI);
1617     LiveQueryResult LRQ = LI.Query(CopyIdx);
1618     if (VNInfo *DefVNI = LRQ.valueDefined()) {
1619       VNInfo *ReadVNI = LRQ.valueIn();
1620       assert(ReadVNI && "No value before copy and no <undef> flag.");
1621       assert(ReadVNI != DefVNI && "Cannot read and define the same value.");
1622       LI.MergeValueNumberInto(DefVNI, ReadVNI);
1623
1624       // Process subregister liveranges.
1625       for (LiveInterval::SubRange &S : LI.subranges()) {
1626         LiveQueryResult SLRQ = S.Query(CopyIdx);
1627         if (VNInfo *SDefVNI = SLRQ.valueDefined()) {
1628           VNInfo *SReadVNI = SLRQ.valueIn();
1629           S.MergeValueNumberInto(SDefVNI, SReadVNI);
1630         }
1631       }
1632       DEBUG(dbgs() << "\tMerged values:          " << LI << '\n');
1633     }
1634     deleteInstr(CopyMI);
1635     return true;
1636   }
1637
1638   // Enforce policies.
1639   if (CP.isPhys()) {
1640     DEBUG(dbgs() << "\tConsidering merging " << printReg(CP.getSrcReg(), TRI)
1641                  << " with " << printReg(CP.getDstReg(), TRI, CP.getSrcIdx())
1642                  << '\n');
1643     if (!canJoinPhys(CP)) {
1644       // Before giving up coalescing, if definition of source is defined by
1645       // trivial computation, try rematerializing it.
1646       bool IsDefCopy;
1647       if (reMaterializeTrivialDef(CP, CopyMI, IsDefCopy))
1648         return true;
1649       if (IsDefCopy)
1650         Again = true;  // May be possible to coalesce later.
1651       return false;
1652     }
1653   } else {
1654     // When possible, let DstReg be the larger interval.
1655     if (!CP.isPartial() && LIS->getInterval(CP.getSrcReg()).size() >
1656                            LIS->getInterval(CP.getDstReg()).size())
1657       CP.flip();
1658
1659     DEBUG({
1660       dbgs() << "\tConsidering merging to "
1661              << TRI->getRegClassName(CP.getNewRC()) << " with ";
1662       if (CP.getDstIdx() && CP.getSrcIdx())
1663         dbgs() << printReg(CP.getDstReg()) << " in "
1664                << TRI->getSubRegIndexName(CP.getDstIdx()) << " and "
1665                << printReg(CP.getSrcReg()) << " in "
1666                << TRI->getSubRegIndexName(CP.getSrcIdx()) << '\n';
1667       else
1668         dbgs() << printReg(CP.getSrcReg(), TRI) << " in "
1669                << printReg(CP.getDstReg(), TRI, CP.getSrcIdx()) << '\n';
1670     });
1671   }
1672
1673   ShrinkMask = LaneBitmask::getNone();
1674   ShrinkMainRange = false;
1675
1676   // Okay, attempt to join these two intervals.  On failure, this returns false.
1677   // Otherwise, if one of the intervals being joined is a physreg, this method
1678   // always canonicalizes DstInt to be it.  The output "SrcInt" will not have
1679   // been modified, so we can use this information below to update aliases.
1680   if (!joinIntervals(CP)) {
1681     // Coalescing failed.
1682
1683     // If definition of source is defined by trivial computation, try
1684     // rematerializing it.
1685     bool IsDefCopy;
1686     if (reMaterializeTrivialDef(CP, CopyMI, IsDefCopy))
1687       return true;
1688
1689     // If we can eliminate the copy without merging the live segments, do so
1690     // now.
1691     if (!CP.isPartial() && !CP.isPhys()) {
1692       if (adjustCopiesBackFrom(CP, CopyMI) ||
1693           removeCopyByCommutingDef(CP, CopyMI)) {
1694         deleteInstr(CopyMI);
1695         DEBUG(dbgs() << "\tTrivial!\n");
1696         return true;
1697       }
1698     }
1699
1700     // Try and see if we can partially eliminate the copy by moving the copy to
1701     // its predecessor.
1702     if (!CP.isPartial() && !CP.isPhys())
1703       if (removePartialRedundancy(CP, *CopyMI))
1704         return true;
1705
1706     // Otherwise, we are unable to join the intervals.
1707     DEBUG(dbgs() << "\tInterference!\n");
1708     Again = true;  // May be possible to coalesce later.
1709     return false;
1710   }
1711
1712   // Coalescing to a virtual register that is of a sub-register class of the
1713   // other. Make sure the resulting register is set to the right register class.
1714   if (CP.isCrossClass()) {
1715     ++numCrossRCs;
1716     MRI->setRegClass(CP.getDstReg(), CP.getNewRC());
1717   }
1718
1719   // Removing sub-register copies can ease the register class constraints.
1720   // Make sure we attempt to inflate the register class of DstReg.
1721   if (!CP.isPhys() && RegClassInfo.isProperSubClass(CP.getNewRC()))
1722     InflateRegs.push_back(CP.getDstReg());
1723
1724   // CopyMI has been erased by joinIntervals at this point. Remove it from
1725   // ErasedInstrs since copyCoalesceWorkList() won't add a successful join back
1726   // to the work list. This keeps ErasedInstrs from growing needlessly.
1727   ErasedInstrs.erase(CopyMI);
1728
1729   // Rewrite all SrcReg operands to DstReg.
1730   // Also update DstReg operands to include DstIdx if it is set.
1731   if (CP.getDstIdx())
1732     updateRegDefsUses(CP.getDstReg(), CP.getDstReg(), CP.getDstIdx());
1733   updateRegDefsUses(CP.getSrcReg(), CP.getDstReg(), CP.getSrcIdx());
1734
1735   // Shrink subregister ranges if necessary.
1736   if (ShrinkMask.any()) {
1737     LiveInterval &LI = LIS->getInterval(CP.getDstReg());
1738     for (LiveInterval::SubRange &S : LI.subranges()) {
1739       if ((S.LaneMask & ShrinkMask).none())
1740         continue;
1741       DEBUG(dbgs() << "Shrink LaneUses (Lane " << PrintLaneMask(S.LaneMask)
1742                    << ")\n");
1743       LIS->shrinkToUses(S, LI.reg);
1744     }
1745     LI.removeEmptySubRanges();
1746   }
1747   if (ShrinkMainRange) {
1748     LiveInterval &LI = LIS->getInterval(CP.getDstReg());
1749     shrinkToUses(&LI);
1750   }
1751
1752   // SrcReg is guaranteed to be the register whose live interval that is
1753   // being merged.
1754   LIS->removeInterval(CP.getSrcReg());
1755
1756   // Update regalloc hint.
1757   TRI->updateRegAllocHint(CP.getSrcReg(), CP.getDstReg(), *MF);
1758
1759   DEBUG({
1760     dbgs() << "\tSuccess: " << printReg(CP.getSrcReg(), TRI, CP.getSrcIdx())
1761            << " -> " << printReg(CP.getDstReg(), TRI, CP.getDstIdx()) << '\n';
1762     dbgs() << "\tResult = ";
1763     if (CP.isPhys())
1764       dbgs() << printReg(CP.getDstReg(), TRI);
1765     else
1766       dbgs() << LIS->getInterval(CP.getDstReg());
1767     dbgs() << '\n';
1768   });
1769
1770   ++numJoins;
1771   return true;
1772 }
1773
1774 bool RegisterCoalescer::joinReservedPhysReg(CoalescerPair &CP) {
1775   unsigned DstReg = CP.getDstReg();
1776   unsigned SrcReg = CP.getSrcReg();
1777   assert(CP.isPhys() && "Must be a physreg copy");
1778   assert(MRI->isReserved(DstReg) && "Not a reserved register");
1779   LiveInterval &RHS = LIS->getInterval(SrcReg);
1780   DEBUG(dbgs() << "\t\tRHS = " << RHS << '\n');
1781
1782   assert(RHS.containsOneValue() && "Invalid join with reserved register");
1783
1784   // Optimization for reserved registers like ESP. We can only merge with a
1785   // reserved physreg if RHS has a single value that is a copy of DstReg.
1786   // The live range of the reserved register will look like a set of dead defs
1787   // - we don't properly track the live range of reserved registers.
1788
1789   // Deny any overlapping intervals.  This depends on all the reserved
1790   // register live ranges to look like dead defs.
1791   if (!MRI->isConstantPhysReg(DstReg)) {
1792     for (MCRegUnitIterator UI(DstReg, TRI); UI.isValid(); ++UI) {
1793       // Abort if not all the regunits are reserved.
1794       for (MCRegUnitRootIterator RI(*UI, TRI); RI.isValid(); ++RI) {
1795         if (!MRI->isReserved(*RI))
1796           return false;
1797       }
1798       if (RHS.overlaps(LIS->getRegUnit(*UI))) {
1799         DEBUG(dbgs() << "\t\tInterference: " << printRegUnit(*UI, TRI) << '\n');
1800         return false;
1801       }
1802     }
1803
1804     // We must also check for overlaps with regmask clobbers.
1805     BitVector RegMaskUsable;
1806     if (LIS->checkRegMaskInterference(RHS, RegMaskUsable) &&
1807         !RegMaskUsable.test(DstReg)) {
1808       DEBUG(dbgs() << "\t\tRegMask interference\n");
1809       return false;
1810     }
1811   }
1812
1813   // Skip any value computations, we are not adding new values to the
1814   // reserved register.  Also skip merging the live ranges, the reserved
1815   // register live range doesn't need to be accurate as long as all the
1816   // defs are there.
1817
1818   // Delete the identity copy.
1819   MachineInstr *CopyMI;
1820   if (CP.isFlipped()) {
1821     // Physreg is copied into vreg
1822     //   %y = COPY %physreg_x
1823     //   ...  //< no other def of %x here
1824     //   use %y
1825     // =>
1826     //   ...
1827     //   use %x
1828     CopyMI = MRI->getVRegDef(SrcReg);
1829   } else {
1830     // VReg is copied into physreg:
1831     //   %y = def
1832     //   ... //< no other def or use of %y here
1833     //   %y = COPY %physreg_x
1834     // =>
1835     //   %y = def
1836     //   ...
1837     if (!MRI->hasOneNonDBGUse(SrcReg)) {
1838       DEBUG(dbgs() << "\t\tMultiple vreg uses!\n");
1839       return false;
1840     }
1841
1842     if (!LIS->intervalIsInOneMBB(RHS)) {
1843       DEBUG(dbgs() << "\t\tComplex control flow!\n");
1844       return false;
1845     }
1846
1847     MachineInstr &DestMI = *MRI->getVRegDef(SrcReg);
1848     CopyMI = &*MRI->use_instr_nodbg_begin(SrcReg);
1849     SlotIndex CopyRegIdx = LIS->getInstructionIndex(*CopyMI).getRegSlot();
1850     SlotIndex DestRegIdx = LIS->getInstructionIndex(DestMI).getRegSlot();
1851
1852     if (!MRI->isConstantPhysReg(DstReg)) {
1853       // We checked above that there are no interfering defs of the physical
1854       // register. However, for this case, where we intend to move up the def of
1855       // the physical register, we also need to check for interfering uses.
1856       SlotIndexes *Indexes = LIS->getSlotIndexes();
1857       for (SlotIndex SI = Indexes->getNextNonNullIndex(DestRegIdx);
1858            SI != CopyRegIdx; SI = Indexes->getNextNonNullIndex(SI)) {
1859         MachineInstr *MI = LIS->getInstructionFromIndex(SI);
1860         if (MI->readsRegister(DstReg, TRI)) {
1861           DEBUG(dbgs() << "\t\tInterference (read): " << *MI);
1862           return false;
1863         }
1864       }
1865     }
1866
1867     // We're going to remove the copy which defines a physical reserved
1868     // register, so remove its valno, etc.
1869     DEBUG(dbgs() << "\t\tRemoving phys reg def of " << printReg(DstReg, TRI)
1870           << " at " << CopyRegIdx << "\n");
1871
1872     LIS->removePhysRegDefAt(DstReg, CopyRegIdx);
1873     // Create a new dead def at the new def location.
1874     for (MCRegUnitIterator UI(DstReg, TRI); UI.isValid(); ++UI) {
1875       LiveRange &LR = LIS->getRegUnit(*UI);
1876       LR.createDeadDef(DestRegIdx, LIS->getVNInfoAllocator());
1877     }
1878   }
1879
1880   deleteInstr(CopyMI);
1881
1882   // We don't track kills for reserved registers.
1883   MRI->clearKillFlags(CP.getSrcReg());
1884
1885   return true;
1886 }
1887
1888 //===----------------------------------------------------------------------===//
1889 //                 Interference checking and interval joining
1890 //===----------------------------------------------------------------------===//
1891 //
1892 // In the easiest case, the two live ranges being joined are disjoint, and
1893 // there is no interference to consider. It is quite common, though, to have
1894 // overlapping live ranges, and we need to check if the interference can be
1895 // resolved.
1896 //
1897 // The live range of a single SSA value forms a sub-tree of the dominator tree.
1898 // This means that two SSA values overlap if and only if the def of one value
1899 // is contained in the live range of the other value. As a special case, the
1900 // overlapping values can be defined at the same index.
1901 //
1902 // The interference from an overlapping def can be resolved in these cases:
1903 //
1904 // 1. Coalescable copies. The value is defined by a copy that would become an
1905 //    identity copy after joining SrcReg and DstReg. The copy instruction will
1906 //    be removed, and the value will be merged with the source value.
1907 //
1908 //    There can be several copies back and forth, causing many values to be
1909 //    merged into one. We compute a list of ultimate values in the joined live
1910 //    range as well as a mappings from the old value numbers.
1911 //
1912 // 2. IMPLICIT_DEF. This instruction is only inserted to ensure all PHI
1913 //    predecessors have a live out value. It doesn't cause real interference,
1914 //    and can be merged into the value it overlaps. Like a coalescable copy, it
1915 //    can be erased after joining.
1916 //
1917 // 3. Copy of external value. The overlapping def may be a copy of a value that
1918 //    is already in the other register. This is like a coalescable copy, but
1919 //    the live range of the source register must be trimmed after erasing the
1920 //    copy instruction:
1921 //
1922 //      %src = COPY %ext
1923 //      %dst = COPY %ext  <-- Remove this COPY, trim the live range of %ext.
1924 //
1925 // 4. Clobbering undefined lanes. Vector registers are sometimes built by
1926 //    defining one lane at a time:
1927 //
1928 //      %dst:ssub0<def,read-undef> = FOO
1929 //      %src = BAR
1930 //      %dst:ssub1 = COPY %src
1931 //
1932 //    The live range of %src overlaps the %dst value defined by FOO, but
1933 //    merging %src into %dst:ssub1 is only going to clobber the ssub1 lane
1934 //    which was undef anyway.
1935 //
1936 //    The value mapping is more complicated in this case. The final live range
1937 //    will have different value numbers for both FOO and BAR, but there is no
1938 //    simple mapping from old to new values. It may even be necessary to add
1939 //    new PHI values.
1940 //
1941 // 5. Clobbering dead lanes. A def may clobber a lane of a vector register that
1942 //    is live, but never read. This can happen because we don't compute
1943 //    individual live ranges per lane.
1944 //
1945 //      %dst = FOO
1946 //      %src = BAR
1947 //      %dst:ssub1 = COPY %src
1948 //
1949 //    This kind of interference is only resolved locally. If the clobbered
1950 //    lane value escapes the block, the join is aborted.
1951
1952 namespace {
1953
1954 /// Track information about values in a single virtual register about to be
1955 /// joined. Objects of this class are always created in pairs - one for each
1956 /// side of the CoalescerPair (or one for each lane of a side of the coalescer
1957 /// pair)
1958 class JoinVals {
1959   /// Live range we work on.
1960   LiveRange &LR;
1961
1962   /// (Main) register we work on.
1963   const unsigned Reg;
1964
1965   /// Reg (and therefore the values in this liverange) will end up as
1966   /// subregister SubIdx in the coalesced register. Either CP.DstIdx or
1967   /// CP.SrcIdx.
1968   const unsigned SubIdx;
1969
1970   /// The LaneMask that this liverange will occupy the coalesced register. May
1971   /// be smaller than the lanemask produced by SubIdx when merging subranges.
1972   const LaneBitmask LaneMask;
1973
1974   /// This is true when joining sub register ranges, false when joining main
1975   /// ranges.
1976   const bool SubRangeJoin;
1977
1978   /// Whether the current LiveInterval tracks subregister liveness.
1979   const bool TrackSubRegLiveness;
1980
1981   /// Values that will be present in the final live range.
1982   SmallVectorImpl<VNInfo*> &NewVNInfo;
1983
1984   const CoalescerPair &CP;
1985   LiveIntervals *LIS;
1986   SlotIndexes *Indexes;
1987   const TargetRegisterInfo *TRI;
1988
1989   /// Value number assignments. Maps value numbers in LI to entries in
1990   /// NewVNInfo. This is suitable for passing to LiveInterval::join().
1991   SmallVector<int, 8> Assignments;
1992
1993   /// Conflict resolution for overlapping values.
1994   enum ConflictResolution {
1995     /// No overlap, simply keep this value.
1996     CR_Keep,
1997
1998     /// Merge this value into OtherVNI and erase the defining instruction.
1999     /// Used for IMPLICIT_DEF, coalescable copies, and copies from external
2000     /// values.
2001     CR_Erase,
2002
2003     /// Merge this value into OtherVNI but keep the defining instruction.
2004     /// This is for the special case where OtherVNI is defined by the same
2005     /// instruction.
2006     CR_Merge,
2007
2008     /// Keep this value, and have it replace OtherVNI where possible. This
2009     /// complicates value mapping since OtherVNI maps to two different values
2010     /// before and after this def.
2011     /// Used when clobbering undefined or dead lanes.
2012     CR_Replace,
2013
2014     /// Unresolved conflict. Visit later when all values have been mapped.
2015     CR_Unresolved,
2016
2017     /// Unresolvable conflict. Abort the join.
2018     CR_Impossible
2019   };
2020
2021   /// Per-value info for LI. The lane bit masks are all relative to the final
2022   /// joined register, so they can be compared directly between SrcReg and
2023   /// DstReg.
2024   struct Val {
2025     ConflictResolution Resolution = CR_Keep;
2026
2027     /// Lanes written by this def, 0 for unanalyzed values.
2028     LaneBitmask WriteLanes;
2029
2030     /// Lanes with defined values in this register. Other lanes are undef and
2031     /// safe to clobber.
2032     LaneBitmask ValidLanes;
2033
2034     /// Value in LI being redefined by this def.
2035     VNInfo *RedefVNI = nullptr;
2036
2037     /// Value in the other live range that overlaps this def, if any.
2038     VNInfo *OtherVNI = nullptr;
2039
2040     /// Is this value an IMPLICIT_DEF that can be erased?
2041     ///
2042     /// IMPLICIT_DEF values should only exist at the end of a basic block that
2043     /// is a predecessor to a phi-value. These IMPLICIT_DEF instructions can be
2044     /// safely erased if they are overlapping a live value in the other live
2045     /// interval.
2046     ///
2047     /// Weird control flow graphs and incomplete PHI handling in
2048     /// ProcessImplicitDefs can very rarely create IMPLICIT_DEF values with
2049     /// longer live ranges. Such IMPLICIT_DEF values should be treated like
2050     /// normal values.
2051     bool ErasableImplicitDef = false;
2052
2053     /// True when the live range of this value will be pruned because of an
2054     /// overlapping CR_Replace value in the other live range.
2055     bool Pruned = false;
2056
2057     /// True once Pruned above has been computed.
2058     bool PrunedComputed = false;
2059
2060     Val() = default;
2061
2062     bool isAnalyzed() const { return WriteLanes.any(); }
2063   };
2064
2065   /// One entry per value number in LI.
2066   SmallVector<Val, 8> Vals;
2067
2068   /// Compute the bitmask of lanes actually written by DefMI.
2069   /// Set Redef if there are any partial register definitions that depend on the
2070   /// previous value of the register.
2071   LaneBitmask computeWriteLanes(const MachineInstr *DefMI, bool &Redef) const;
2072
2073   /// Find the ultimate value that VNI was copied from.
2074   std::pair<const VNInfo*,unsigned> followCopyChain(const VNInfo *VNI) const;
2075
2076   bool valuesIdentical(VNInfo *Val0, VNInfo *Val1, const JoinVals &Other) const;
2077
2078   /// Analyze ValNo in this live range, and set all fields of Vals[ValNo].
2079   /// Return a conflict resolution when possible, but leave the hard cases as
2080   /// CR_Unresolved.
2081   /// Recursively calls computeAssignment() on this and Other, guaranteeing that
2082   /// both OtherVNI and RedefVNI have been analyzed and mapped before returning.
2083   /// The recursion always goes upwards in the dominator tree, making loops
2084   /// impossible.
2085   ConflictResolution analyzeValue(unsigned ValNo, JoinVals &Other);
2086
2087   /// Compute the value assignment for ValNo in RI.
2088   /// This may be called recursively by analyzeValue(), but never for a ValNo on
2089   /// the stack.
2090   void computeAssignment(unsigned ValNo, JoinVals &Other);
2091
2092   /// Assuming ValNo is going to clobber some valid lanes in Other.LR, compute
2093   /// the extent of the tainted lanes in the block.
2094   ///
2095   /// Multiple values in Other.LR can be affected since partial redefinitions
2096   /// can preserve previously tainted lanes.
2097   ///
2098   ///   1 %dst = VLOAD           <-- Define all lanes in %dst
2099   ///   2 %src = FOO             <-- ValNo to be joined with %dst:ssub0
2100   ///   3 %dst:ssub1 = BAR       <-- Partial redef doesn't clear taint in ssub0
2101   ///   4 %dst:ssub0 = COPY %src <-- Conflict resolved, ssub0 wasn't read
2102   ///
2103   /// For each ValNo in Other that is affected, add an (EndIndex, TaintedLanes)
2104   /// entry to TaintedVals.
2105   ///
2106   /// Returns false if the tainted lanes extend beyond the basic block.
2107   bool
2108   taintExtent(unsigned ValNo, LaneBitmask TaintedLanes, JoinVals &Other,
2109               SmallVectorImpl<std::pair<SlotIndex, LaneBitmask>> &TaintExtent);
2110
2111   /// Return true if MI uses any of the given Lanes from Reg.
2112   /// This does not include partial redefinitions of Reg.
2113   bool usesLanes(const MachineInstr &MI, unsigned, unsigned, LaneBitmask) const;
2114
2115   /// Determine if ValNo is a copy of a value number in LR or Other.LR that will
2116   /// be pruned:
2117   ///
2118   ///   %dst = COPY %src
2119   ///   %src = COPY %dst  <-- This value to be pruned.
2120   ///   %dst = COPY %src  <-- This value is a copy of a pruned value.
2121   bool isPrunedValue(unsigned ValNo, JoinVals &Other);
2122
2123 public:
2124   JoinVals(LiveRange &LR, unsigned Reg, unsigned SubIdx, LaneBitmask LaneMask,
2125            SmallVectorImpl<VNInfo*> &newVNInfo, const CoalescerPair &cp,
2126            LiveIntervals *lis, const TargetRegisterInfo *TRI, bool SubRangeJoin,
2127            bool TrackSubRegLiveness)
2128     : LR(LR), Reg(Reg), SubIdx(SubIdx), LaneMask(LaneMask),
2129       SubRangeJoin(SubRangeJoin), TrackSubRegLiveness(TrackSubRegLiveness),
2130       NewVNInfo(newVNInfo), CP(cp), LIS(lis), Indexes(LIS->getSlotIndexes()),
2131       TRI(TRI), Assignments(LR.getNumValNums(), -1), Vals(LR.getNumValNums()) {}
2132
2133   /// Analyze defs in LR and compute a value mapping in NewVNInfo.
2134   /// Returns false if any conflicts were impossible to resolve.
2135   bool mapValues(JoinVals &Other);
2136
2137   /// Try to resolve conflicts that require all values to be mapped.
2138   /// Returns false if any conflicts were impossible to resolve.
2139   bool resolveConflicts(JoinVals &Other);
2140
2141   /// Prune the live range of values in Other.LR where they would conflict with
2142   /// CR_Replace values in LR. Collect end points for restoring the live range
2143   /// after joining.
2144   void pruneValues(JoinVals &Other, SmallVectorImpl<SlotIndex> &EndPoints,
2145                    bool changeInstrs);
2146
2147   /// Removes subranges starting at copies that get removed. This sometimes
2148   /// happens when undefined subranges are copied around. These ranges contain
2149   /// no useful information and can be removed.
2150   void pruneSubRegValues(LiveInterval &LI, LaneBitmask &ShrinkMask);
2151
2152   /// Pruning values in subranges can lead to removing segments in these
2153   /// subranges started by IMPLICIT_DEFs. The corresponding segments in
2154   /// the main range also need to be removed. This function will mark
2155   /// the corresponding values in the main range as pruned, so that
2156   /// eraseInstrs can do the final cleanup.
2157   /// The parameter @p LI must be the interval whose main range is the
2158   /// live range LR.
2159   void pruneMainSegments(LiveInterval &LI, bool &ShrinkMainRange);
2160
2161   /// Erase any machine instructions that have been coalesced away.
2162   /// Add erased instructions to ErasedInstrs.
2163   /// Add foreign virtual registers to ShrinkRegs if their live range ended at
2164   /// the erased instrs.
2165   void eraseInstrs(SmallPtrSetImpl<MachineInstr*> &ErasedInstrs,
2166                    SmallVectorImpl<unsigned> &ShrinkRegs,
2167                    LiveInterval *LI = nullptr);
2168
2169   /// Remove liverange defs at places where implicit defs will be removed.
2170   void removeImplicitDefs();
2171
2172   /// Get the value assignments suitable for passing to LiveInterval::join.
2173   const int *getAssignments() const { return Assignments.data(); }
2174 };
2175
2176 } // end anonymous namespace
2177
2178 LaneBitmask JoinVals::computeWriteLanes(const MachineInstr *DefMI, bool &Redef)
2179   const {
2180   LaneBitmask L;
2181   for (const MachineOperand &MO : DefMI->operands()) {
2182     if (!MO.isReg() || MO.getReg() != Reg || !MO.isDef())
2183       continue;
2184     L |= TRI->getSubRegIndexLaneMask(
2185            TRI->composeSubRegIndices(SubIdx, MO.getSubReg()));
2186     if (MO.readsReg())
2187       Redef = true;
2188   }
2189   return L;
2190 }
2191
2192 std::pair<const VNInfo*, unsigned> JoinVals::followCopyChain(
2193     const VNInfo *VNI) const {
2194   unsigned Reg = this->Reg;
2195
2196   while (!VNI->isPHIDef()) {
2197     SlotIndex Def = VNI->def;
2198     MachineInstr *MI = Indexes->getInstructionFromIndex(Def);
2199     assert(MI && "No defining instruction");
2200     if (!MI->isFullCopy())
2201       return std::make_pair(VNI, Reg);
2202     unsigned SrcReg = MI->getOperand(1).getReg();
2203     if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SrcReg))
2204       return std::make_pair(VNI, Reg);
2205
2206     const LiveInterval &LI = LIS->getInterval(SrcReg);
2207     const VNInfo *ValueIn;
2208     // No subrange involved.
2209     if (!SubRangeJoin || !LI.hasSubRanges()) {
2210       LiveQueryResult LRQ = LI.Query(Def);
2211       ValueIn = LRQ.valueIn();
2212     } else {
2213       // Query subranges. Pick the first matching one.
2214       ValueIn = nullptr;
2215       for (const LiveInterval::SubRange &S : LI.subranges()) {
2216         // Transform lanemask to a mask in the joined live interval.
2217         LaneBitmask SMask = TRI->composeSubRegIndexLaneMask(SubIdx, S.LaneMask);
2218         if ((SMask & LaneMask).none())
2219           continue;
2220         LiveQueryResult LRQ = S.Query(Def);
2221         ValueIn = LRQ.valueIn();
2222         break;
2223       }
2224     }
2225     if (ValueIn == nullptr)
2226       break;
2227     VNI = ValueIn;
2228     Reg = SrcReg;
2229   }
2230   return std::make_pair(VNI, Reg);
2231 }
2232
2233 bool JoinVals::valuesIdentical(VNInfo *Value0, VNInfo *Value1,
2234                                const JoinVals &Other) const {
2235   const VNInfo *Orig0;
2236   unsigned Reg0;
2237   std::tie(Orig0, Reg0) = followCopyChain(Value0);
2238   if (Orig0 == Value1)
2239     return true;
2240
2241   const VNInfo *Orig1;
2242   unsigned Reg1;
2243   std::tie(Orig1, Reg1) = Other.followCopyChain(Value1);
2244
2245   // The values are equal if they are defined at the same place and use the
2246   // same register. Note that we cannot compare VNInfos directly as some of
2247   // them might be from a copy created in mergeSubRangeInto()  while the other
2248   // is from the original LiveInterval.
2249   return Orig0->def == Orig1->def && Reg0 == Reg1;
2250 }
2251
2252 JoinVals::ConflictResolution
2253 JoinVals::analyzeValue(unsigned ValNo, JoinVals &Other) {
2254   Val &V = Vals[ValNo];
2255   assert(!V.isAnalyzed() && "Value has already been analyzed!");
2256   VNInfo *VNI = LR.getValNumInfo(ValNo);
2257   if (VNI->isUnused()) {
2258     V.WriteLanes = LaneBitmask::getAll();
2259     return CR_Keep;
2260   }
2261
2262   // Get the instruction defining this value, compute the lanes written.
2263   const MachineInstr *DefMI = nullptr;
2264   if (VNI->isPHIDef()) {
2265     // Conservatively assume that all lanes in a PHI are valid.
2266     LaneBitmask Lanes = SubRangeJoin ? LaneBitmask::getLane(0)
2267                                      : TRI->getSubRegIndexLaneMask(SubIdx);
2268     V.ValidLanes = V.WriteLanes = Lanes;
2269   } else {
2270     DefMI = Indexes->getInstructionFromIndex(VNI->def);
2271     assert(DefMI != nullptr);
2272     if (SubRangeJoin) {
2273       // We don't care about the lanes when joining subregister ranges.
2274       V.WriteLanes = V.ValidLanes = LaneBitmask::getLane(0);
2275       if (DefMI->isImplicitDef()) {
2276         V.ValidLanes = LaneBitmask::getNone();
2277         V.ErasableImplicitDef = true;
2278       }
2279     } else {
2280       bool Redef = false;
2281       V.ValidLanes = V.WriteLanes = computeWriteLanes(DefMI, Redef);
2282
2283       // If this is a read-modify-write instruction, there may be more valid
2284       // lanes than the ones written by this instruction.
2285       // This only covers partial redef operands. DefMI may have normal use
2286       // operands reading the register. They don't contribute valid lanes.
2287       //
2288       // This adds ssub1 to the set of valid lanes in %src:
2289       //
2290       //   %src:ssub1 = FOO
2291       //
2292       // This leaves only ssub1 valid, making any other lanes undef:
2293       //
2294       //   %src:ssub1<def,read-undef> = FOO %src:ssub2
2295       //
2296       // The <read-undef> flag on the def operand means that old lane values are
2297       // not important.
2298       if (Redef) {
2299         V.RedefVNI = LR.Query(VNI->def).valueIn();
2300         assert((TrackSubRegLiveness || V.RedefVNI) &&
2301                "Instruction is reading nonexistent value");
2302         if (V.RedefVNI != nullptr) {
2303           computeAssignment(V.RedefVNI->id, Other);
2304           V.ValidLanes |= Vals[V.RedefVNI->id].ValidLanes;
2305         }
2306       }
2307
2308       // An IMPLICIT_DEF writes undef values.
2309       if (DefMI->isImplicitDef()) {
2310         // We normally expect IMPLICIT_DEF values to be live only until the end
2311         // of their block. If the value is really live longer and gets pruned in
2312         // another block, this flag is cleared again.
2313         V.ErasableImplicitDef = true;
2314         V.ValidLanes &= ~V.WriteLanes;
2315       }
2316     }
2317   }
2318
2319   // Find the value in Other that overlaps VNI->def, if any.
2320   LiveQueryResult OtherLRQ = Other.LR.Query(VNI->def);
2321
2322   // It is possible that both values are defined by the same instruction, or
2323   // the values are PHIs defined in the same block. When that happens, the two
2324   // values should be merged into one, but not into any preceding value.
2325   // The first value defined or visited gets CR_Keep, the other gets CR_Merge.
2326   if (VNInfo *OtherVNI = OtherLRQ.valueDefined()) {
2327     assert(SlotIndex::isSameInstr(VNI->def, OtherVNI->def) && "Broken LRQ");
2328
2329     // One value stays, the other is merged. Keep the earlier one, or the first
2330     // one we see.
2331     if (OtherVNI->def < VNI->def)
2332       Other.computeAssignment(OtherVNI->id, *this);
2333     else if (VNI->def < OtherVNI->def && OtherLRQ.valueIn()) {
2334       // This is an early-clobber def overlapping a live-in value in the other
2335       // register. Not mergeable.
2336       V.OtherVNI = OtherLRQ.valueIn();
2337       return CR_Impossible;
2338     }
2339     V.OtherVNI = OtherVNI;
2340     Val &OtherV = Other.Vals[OtherVNI->id];
2341     // Keep this value, check for conflicts when analyzing OtherVNI.
2342     if (!OtherV.isAnalyzed())
2343       return CR_Keep;
2344     // Both sides have been analyzed now.
2345     // Allow overlapping PHI values. Any real interference would show up in a
2346     // predecessor, the PHI itself can't introduce any conflicts.
2347     if (VNI->isPHIDef())
2348       return CR_Merge;
2349     if ((V.ValidLanes & OtherV.ValidLanes).any())
2350       // Overlapping lanes can't be resolved.
2351       return CR_Impossible;
2352     else
2353       return CR_Merge;
2354   }
2355
2356   // No simultaneous def. Is Other live at the def?
2357   V.OtherVNI = OtherLRQ.valueIn();
2358   if (!V.OtherVNI)
2359     // No overlap, no conflict.
2360     return CR_Keep;
2361
2362   assert(!SlotIndex::isSameInstr(VNI->def, V.OtherVNI->def) && "Broken LRQ");
2363
2364   // We have overlapping values, or possibly a kill of Other.
2365   // Recursively compute assignments up the dominator tree.
2366   Other.computeAssignment(V.OtherVNI->id, *this);
2367   Val &OtherV = Other.Vals[V.OtherVNI->id];
2368
2369   // Check if OtherV is an IMPLICIT_DEF that extends beyond its basic block.
2370   // This shouldn't normally happen, but ProcessImplicitDefs can leave such
2371   // IMPLICIT_DEF instructions behind, and there is nothing wrong with it
2372   // technically.
2373   //
2374   // When it happens, treat that IMPLICIT_DEF as a normal value, and don't try
2375   // to erase the IMPLICIT_DEF instruction.
2376   if (OtherV.ErasableImplicitDef && DefMI &&
2377       DefMI->getParent() != Indexes->getMBBFromIndex(V.OtherVNI->def)) {
2378     DEBUG(dbgs() << "IMPLICIT_DEF defined at " << V.OtherVNI->def
2379                  << " extends into " << printMBBReference(*DefMI->getParent())
2380                  << ", keeping it.\n");
2381     OtherV.ErasableImplicitDef = false;
2382   }
2383
2384   // Allow overlapping PHI values. Any real interference would show up in a
2385   // predecessor, the PHI itself can't introduce any conflicts.
2386   if (VNI->isPHIDef())
2387     return CR_Replace;
2388
2389   // Check for simple erasable conflicts.
2390   if (DefMI->isImplicitDef()) {
2391     // We need the def for the subregister if there is nothing else live at the
2392     // subrange at this point.
2393     if (TrackSubRegLiveness
2394         && (V.WriteLanes & (OtherV.ValidLanes | OtherV.WriteLanes)).none())
2395       return CR_Replace;
2396     return CR_Erase;
2397   }
2398
2399   // Include the non-conflict where DefMI is a coalescable copy that kills
2400   // OtherVNI. We still want the copy erased and value numbers merged.
2401   if (CP.isCoalescable(DefMI)) {
2402     // Some of the lanes copied from OtherVNI may be undef, making them undef
2403     // here too.
2404     V.ValidLanes &= ~V.WriteLanes | OtherV.ValidLanes;
2405     return CR_Erase;
2406   }
2407
2408   // This may not be a real conflict if DefMI simply kills Other and defines
2409   // VNI.
2410   if (OtherLRQ.isKill() && OtherLRQ.endPoint() <= VNI->def)
2411     return CR_Keep;
2412
2413   // Handle the case where VNI and OtherVNI can be proven to be identical:
2414   //
2415   //   %other = COPY %ext
2416   //   %this  = COPY %ext <-- Erase this copy
2417   //
2418   if (DefMI->isFullCopy() && !CP.isPartial()
2419       && valuesIdentical(VNI, V.OtherVNI, Other))
2420     return CR_Erase;
2421
2422   // If the lanes written by this instruction were all undef in OtherVNI, it is
2423   // still safe to join the live ranges. This can't be done with a simple value
2424   // mapping, though - OtherVNI will map to multiple values:
2425   //
2426   //   1 %dst:ssub0 = FOO                <-- OtherVNI
2427   //   2 %src = BAR                      <-- VNI
2428   //   3 %dst:ssub1 = COPY killed %src    <-- Eliminate this copy.
2429   //   4 BAZ killed %dst
2430   //   5 QUUX killed %src
2431   //
2432   // Here OtherVNI will map to itself in [1;2), but to VNI in [2;5). CR_Replace
2433   // handles this complex value mapping.
2434   if ((V.WriteLanes & OtherV.ValidLanes).none())
2435     return CR_Replace;
2436
2437   // If the other live range is killed by DefMI and the live ranges are still
2438   // overlapping, it must be because we're looking at an early clobber def:
2439   //
2440   //   %dst<def,early-clobber> = ASM killed %src
2441   //
2442   // In this case, it is illegal to merge the two live ranges since the early
2443   // clobber def would clobber %src before it was read.
2444   if (OtherLRQ.isKill()) {
2445     // This case where the def doesn't overlap the kill is handled above.
2446     assert(VNI->def.isEarlyClobber() &&
2447            "Only early clobber defs can overlap a kill");
2448     return CR_Impossible;
2449   }
2450
2451   // VNI is clobbering live lanes in OtherVNI, but there is still the
2452   // possibility that no instructions actually read the clobbered lanes.
2453   // If we're clobbering all the lanes in OtherVNI, at least one must be read.
2454   // Otherwise Other.RI wouldn't be live here.
2455   if ((TRI->getSubRegIndexLaneMask(Other.SubIdx) & ~V.WriteLanes).none())
2456     return CR_Impossible;
2457
2458   // We need to verify that no instructions are reading the clobbered lanes. To
2459   // save compile time, we'll only check that locally. Don't allow the tainted
2460   // value to escape the basic block.
2461   MachineBasicBlock *MBB = Indexes->getMBBFromIndex(VNI->def);
2462   if (OtherLRQ.endPoint() >= Indexes->getMBBEndIdx(MBB))
2463     return CR_Impossible;
2464
2465   // There are still some things that could go wrong besides clobbered lanes
2466   // being read, for example OtherVNI may be only partially redefined in MBB,
2467   // and some clobbered lanes could escape the block. Save this analysis for
2468   // resolveConflicts() when all values have been mapped. We need to know
2469   // RedefVNI and WriteLanes for any later defs in MBB, and we can't compute
2470   // that now - the recursive analyzeValue() calls must go upwards in the
2471   // dominator tree.
2472   return CR_Unresolved;
2473 }
2474
2475 void JoinVals::computeAssignment(unsigned ValNo, JoinVals &Other) {
2476   Val &V = Vals[ValNo];
2477   if (V.isAnalyzed()) {
2478     // Recursion should always move up the dominator tree, so ValNo is not
2479     // supposed to reappear before it has been assigned.
2480     assert(Assignments[ValNo] != -1 && "Bad recursion?");
2481     return;
2482   }
2483   switch ((V.Resolution = analyzeValue(ValNo, Other))) {
2484   case CR_Erase:
2485   case CR_Merge:
2486     // Merge this ValNo into OtherVNI.
2487     assert(V.OtherVNI && "OtherVNI not assigned, can't merge.");
2488     assert(Other.Vals[V.OtherVNI->id].isAnalyzed() && "Missing recursion");
2489     Assignments[ValNo] = Other.Assignments[V.OtherVNI->id];
2490     DEBUG(dbgs() << "\t\tmerge " << printReg(Reg) << ':' << ValNo << '@'
2491                  << LR.getValNumInfo(ValNo)->def << " into "
2492                  << printReg(Other.Reg) << ':' << V.OtherVNI->id << '@'
2493                  << V.OtherVNI->def << " --> @"
2494                  << NewVNInfo[Assignments[ValNo]]->def << '\n');
2495     break;
2496   case CR_Replace:
2497   case CR_Unresolved: {
2498     // The other value is going to be pruned if this join is successful.
2499     assert(V.OtherVNI && "OtherVNI not assigned, can't prune");
2500     Val &OtherV = Other.Vals[V.OtherVNI->id];
2501     // We cannot erase an IMPLICIT_DEF if we don't have valid values for all
2502     // its lanes.
2503     if ((OtherV.WriteLanes & ~V.ValidLanes).any() && TrackSubRegLiveness)
2504       OtherV.ErasableImplicitDef = false;
2505     OtherV.Pruned = true;
2506     LLVM_FALLTHROUGH;
2507   }
2508   default:
2509     // This value number needs to go in the final joined live range.
2510     Assignments[ValNo] = NewVNInfo.size();
2511     NewVNInfo.push_back(LR.getValNumInfo(ValNo));
2512     break;
2513   }
2514 }
2515
2516 bool JoinVals::mapValues(JoinVals &Other) {
2517   for (unsigned i = 0, e = LR.getNumValNums(); i != e; ++i) {
2518     computeAssignment(i, Other);
2519     if (Vals[i].Resolution == CR_Impossible) {
2520       DEBUG(dbgs() << "\t\tinterference at " << printReg(Reg) << ':' << i
2521                    << '@' << LR.getValNumInfo(i)->def << '\n');
2522       return false;
2523     }
2524   }
2525   return true;
2526 }
2527
2528 bool JoinVals::
2529 taintExtent(unsigned ValNo, LaneBitmask TaintedLanes, JoinVals &Other,
2530             SmallVectorImpl<std::pair<SlotIndex, LaneBitmask>> &TaintExtent) {
2531   VNInfo *VNI = LR.getValNumInfo(ValNo);
2532   MachineBasicBlock *MBB = Indexes->getMBBFromIndex(VNI->def);
2533   SlotIndex MBBEnd = Indexes->getMBBEndIdx(MBB);
2534
2535   // Scan Other.LR from VNI.def to MBBEnd.
2536   LiveInterval::iterator OtherI = Other.LR.find(VNI->def);
2537   assert(OtherI != Other.LR.end() && "No conflict?");
2538   do {
2539     // OtherI is pointing to a tainted value. Abort the join if the tainted
2540     // lanes escape the block.
2541     SlotIndex End = OtherI->end;
2542     if (End >= MBBEnd) {
2543       DEBUG(dbgs() << "\t\ttaints global " << printReg(Other.Reg) << ':'
2544                    << OtherI->valno->id << '@' << OtherI->start << '\n');
2545       return false;
2546     }
2547     DEBUG(dbgs() << "\t\ttaints local " << printReg(Other.Reg) << ':'
2548                  << OtherI->valno->id << '@' << OtherI->start
2549                  << " to " << End << '\n');
2550     // A dead def is not a problem.
2551     if (End.isDead())
2552       break;
2553     TaintExtent.push_back(std::make_pair(End, TaintedLanes));
2554
2555     // Check for another def in the MBB.
2556     if (++OtherI == Other.LR.end() || OtherI->start >= MBBEnd)
2557       break;
2558
2559     // Lanes written by the new def are no longer tainted.
2560     const Val &OV = Other.Vals[OtherI->valno->id];
2561     TaintedLanes &= ~OV.WriteLanes;
2562     if (!OV.RedefVNI)
2563       break;
2564   } while (TaintedLanes.any());
2565   return true;
2566 }
2567
2568 bool JoinVals::usesLanes(const MachineInstr &MI, unsigned Reg, unsigned SubIdx,
2569                          LaneBitmask Lanes) const {
2570   if (MI.isDebugValue())
2571     return false;
2572   for (const MachineOperand &MO : MI.operands()) {
2573     if (!MO.isReg() || MO.isDef() || MO.getReg() != Reg)
2574       continue;
2575     if (!MO.readsReg())
2576       continue;
2577     unsigned S = TRI->composeSubRegIndices(SubIdx, MO.getSubReg());
2578     if ((Lanes & TRI->getSubRegIndexLaneMask(S)).any())
2579       return true;
2580   }
2581   return false;
2582 }
2583
2584 bool JoinVals::resolveConflicts(JoinVals &Other) {
2585   for (unsigned i = 0, e = LR.getNumValNums(); i != e; ++i) {
2586     Val &V = Vals[i];
2587     assert(V.Resolution != CR_Impossible && "Unresolvable conflict");
2588     if (V.Resolution != CR_Unresolved)
2589       continue;
2590     DEBUG(dbgs() << "\t\tconflict at " << printReg(Reg) << ':' << i
2591                  << '@' << LR.getValNumInfo(i)->def << '\n');
2592     if (SubRangeJoin)
2593       return false;
2594
2595     ++NumLaneConflicts;
2596     assert(V.OtherVNI && "Inconsistent conflict resolution.");
2597     VNInfo *VNI = LR.getValNumInfo(i);
2598     const Val &OtherV = Other.Vals[V.OtherVNI->id];
2599
2600     // VNI is known to clobber some lanes in OtherVNI. If we go ahead with the
2601     // join, those lanes will be tainted with a wrong value. Get the extent of
2602     // the tainted lanes.
2603     LaneBitmask TaintedLanes = V.WriteLanes & OtherV.ValidLanes;
2604     SmallVector<std::pair<SlotIndex, LaneBitmask>, 8> TaintExtent;
2605     if (!taintExtent(i, TaintedLanes, Other, TaintExtent))
2606       // Tainted lanes would extend beyond the basic block.
2607       return false;
2608
2609     assert(!TaintExtent.empty() && "There should be at least one conflict.");
2610
2611     // Now look at the instructions from VNI->def to TaintExtent (inclusive).
2612     MachineBasicBlock *MBB = Indexes->getMBBFromIndex(VNI->def);
2613     MachineBasicBlock::iterator MI = MBB->begin();
2614     if (!VNI->isPHIDef()) {
2615       MI = Indexes->getInstructionFromIndex(VNI->def);
2616       // No need to check the instruction defining VNI for reads.
2617       ++MI;
2618     }
2619     assert(!SlotIndex::isSameInstr(VNI->def, TaintExtent.front().first) &&
2620            "Interference ends on VNI->def. Should have been handled earlier");
2621     MachineInstr *LastMI =
2622       Indexes->getInstructionFromIndex(TaintExtent.front().first);
2623     assert(LastMI && "Range must end at a proper instruction");
2624     unsigned TaintNum = 0;
2625     while (true) {
2626       assert(MI != MBB->end() && "Bad LastMI");
2627       if (usesLanes(*MI, Other.Reg, Other.SubIdx, TaintedLanes)) {
2628         DEBUG(dbgs() << "\t\ttainted lanes used by: " << *MI);
2629         return false;
2630       }
2631       // LastMI is the last instruction to use the current value.
2632       if (&*MI == LastMI) {
2633         if (++TaintNum == TaintExtent.size())
2634           break;
2635         LastMI = Indexes->getInstructionFromIndex(TaintExtent[TaintNum].first);
2636         assert(LastMI && "Range must end at a proper instruction");
2637         TaintedLanes = TaintExtent[TaintNum].second;
2638       }
2639       ++MI;
2640     }
2641
2642     // The tainted lanes are unused.
2643     V.Resolution = CR_Replace;
2644     ++NumLaneResolves;
2645   }
2646   return true;
2647 }
2648
2649 bool JoinVals::isPrunedValue(unsigned ValNo, JoinVals &Other) {
2650   Val &V = Vals[ValNo];
2651   if (V.Pruned || V.PrunedComputed)
2652     return V.Pruned;
2653
2654   if (V.Resolution != CR_Erase && V.Resolution != CR_Merge)
2655     return V.Pruned;
2656
2657   // Follow copies up the dominator tree and check if any intermediate value
2658   // has been pruned.
2659   V.PrunedComputed = true;
2660   V.Pruned = Other.isPrunedValue(V.OtherVNI->id, *this);
2661   return V.Pruned;
2662 }
2663
2664 void JoinVals::pruneValues(JoinVals &Other,
2665                            SmallVectorImpl<SlotIndex> &EndPoints,
2666                            bool changeInstrs) {
2667   for (unsigned i = 0, e = LR.getNumValNums(); i != e; ++i) {
2668     SlotIndex Def = LR.getValNumInfo(i)->def;
2669     switch (Vals[i].Resolution) {
2670     case CR_Keep:
2671       break;
2672     case CR_Replace: {
2673       // This value takes precedence over the value in Other.LR.
2674       LIS->pruneValue(Other.LR, Def, &EndPoints);
2675       // Check if we're replacing an IMPLICIT_DEF value. The IMPLICIT_DEF
2676       // instructions are only inserted to provide a live-out value for PHI
2677       // predecessors, so the instruction should simply go away once its value
2678       // has been replaced.
2679       Val &OtherV = Other.Vals[Vals[i].OtherVNI->id];
2680       bool EraseImpDef = OtherV.ErasableImplicitDef &&
2681                          OtherV.Resolution == CR_Keep;
2682       if (!Def.isBlock()) {
2683         if (changeInstrs) {
2684           // Remove <def,read-undef> flags. This def is now a partial redef.
2685           // Also remove dead flags since the joined live range will
2686           // continue past this instruction.
2687           for (MachineOperand &MO :
2688                Indexes->getInstructionFromIndex(Def)->operands()) {
2689             if (MO.isReg() && MO.isDef() && MO.getReg() == Reg) {
2690               if (MO.getSubReg() != 0 && MO.isUndef() && !EraseImpDef)
2691                 MO.setIsUndef(false);
2692               MO.setIsDead(false);
2693             }
2694           }
2695         }
2696         // This value will reach instructions below, but we need to make sure
2697         // the live range also reaches the instruction at Def.
2698         if (!EraseImpDef)
2699           EndPoints.push_back(Def);
2700       }
2701       DEBUG(dbgs() << "\t\tpruned " << printReg(Other.Reg) << " at " << Def
2702                    << ": " << Other.LR << '\n');
2703       break;
2704     }
2705     case CR_Erase:
2706     case CR_Merge:
2707       if (isPrunedValue(i, Other)) {
2708         // This value is ultimately a copy of a pruned value in LR or Other.LR.
2709         // We can no longer trust the value mapping computed by
2710         // computeAssignment(), the value that was originally copied could have
2711         // been replaced.
2712         LIS->pruneValue(LR, Def, &EndPoints);
2713         DEBUG(dbgs() << "\t\tpruned all of " << printReg(Reg) << " at "
2714                      << Def << ": " << LR << '\n');
2715       }
2716       break;
2717     case CR_Unresolved:
2718     case CR_Impossible:
2719       llvm_unreachable("Unresolved conflicts");
2720     }
2721   }
2722 }
2723
2724 void JoinVals::pruneSubRegValues(LiveInterval &LI, LaneBitmask &ShrinkMask) {
2725   // Look for values being erased.
2726   bool DidPrune = false;
2727   for (unsigned i = 0, e = LR.getNumValNums(); i != e; ++i) {
2728     // We should trigger in all cases in which eraseInstrs() does something.
2729     // match what eraseInstrs() is doing, print a message so
2730     if (Vals[i].Resolution != CR_Erase &&
2731         (Vals[i].Resolution != CR_Keep || !Vals[i].ErasableImplicitDef ||
2732          !Vals[i].Pruned))
2733       continue;
2734
2735     // Check subranges at the point where the copy will be removed.
2736     SlotIndex Def = LR.getValNumInfo(i)->def;
2737     // Print message so mismatches with eraseInstrs() can be diagnosed.
2738     DEBUG(dbgs() << "\t\tExpecting instruction removal at " << Def << '\n');
2739     for (LiveInterval::SubRange &S : LI.subranges()) {
2740       LiveQueryResult Q = S.Query(Def);
2741
2742       // If a subrange starts at the copy then an undefined value has been
2743       // copied and we must remove that subrange value as well.
2744       VNInfo *ValueOut = Q.valueOutOrDead();
2745       if (ValueOut != nullptr && Q.valueIn() == nullptr) {
2746         DEBUG(dbgs() << "\t\tPrune sublane " << PrintLaneMask(S.LaneMask)
2747                      << " at " << Def << "\n");
2748         LIS->pruneValue(S, Def, nullptr);
2749         DidPrune = true;
2750         // Mark value number as unused.
2751         ValueOut->markUnused();
2752         continue;
2753       }
2754       // If a subrange ends at the copy, then a value was copied but only
2755       // partially used later. Shrink the subregister range appropriately.
2756       if (Q.valueIn() != nullptr && Q.valueOut() == nullptr) {
2757         DEBUG(dbgs() << "\t\tDead uses at sublane " << PrintLaneMask(S.LaneMask)
2758                      << " at " << Def << "\n");
2759         ShrinkMask |= S.LaneMask;
2760       }
2761     }
2762   }
2763   if (DidPrune)
2764     LI.removeEmptySubRanges();
2765 }
2766
2767 /// Check if any of the subranges of @p LI contain a definition at @p Def.
2768 static bool isDefInSubRange(LiveInterval &LI, SlotIndex Def) {
2769   for (LiveInterval::SubRange &SR : LI.subranges()) {
2770     if (VNInfo *VNI = SR.Query(Def).valueOutOrDead())
2771       if (VNI->def == Def)
2772         return true;
2773   }
2774   return false;
2775 }
2776
2777 void JoinVals::pruneMainSegments(LiveInterval &LI, bool &ShrinkMainRange) {
2778   assert(&static_cast<LiveRange&>(LI) == &LR);
2779
2780   for (unsigned i = 0, e = LR.getNumValNums(); i != e; ++i) {
2781     if (Vals[i].Resolution != CR_Keep)
2782       continue;
2783     VNInfo *VNI = LR.getValNumInfo(i);
2784     if (VNI->isUnused() || VNI->isPHIDef() || isDefInSubRange(LI, VNI->def))
2785       continue;
2786     Vals[i].Pruned = true;
2787     ShrinkMainRange = true;
2788   }
2789 }
2790
2791 void JoinVals::removeImplicitDefs() {
2792   for (unsigned i = 0, e = LR.getNumValNums(); i != e; ++i) {
2793     Val &V = Vals[i];
2794     if (V.Resolution != CR_Keep || !V.ErasableImplicitDef || !V.Pruned)
2795       continue;
2796
2797     VNInfo *VNI = LR.getValNumInfo(i);
2798     VNI->markUnused();
2799     LR.removeValNo(VNI);
2800   }
2801 }
2802
2803 void JoinVals::eraseInstrs(SmallPtrSetImpl<MachineInstr*> &ErasedInstrs,
2804                            SmallVectorImpl<unsigned> &ShrinkRegs,
2805                            LiveInterval *LI) {
2806   for (unsigned i = 0, e = LR.getNumValNums(); i != e; ++i) {
2807     // Get the def location before markUnused() below invalidates it.
2808     SlotIndex Def = LR.getValNumInfo(i)->def;
2809     switch (Vals[i].Resolution) {
2810     case CR_Keep: {
2811       // If an IMPLICIT_DEF value is pruned, it doesn't serve a purpose any
2812       // longer. The IMPLICIT_DEF instructions are only inserted by
2813       // PHIElimination to guarantee that all PHI predecessors have a value.
2814       if (!Vals[i].ErasableImplicitDef || !Vals[i].Pruned)
2815         break;
2816       // Remove value number i from LR.
2817       // For intervals with subranges, removing a segment from the main range
2818       // may require extending the previous segment: for each definition of
2819       // a subregister, there will be a corresponding def in the main range.
2820       // That def may fall in the middle of a segment from another subrange.
2821       // In such cases, removing this def from the main range must be
2822       // complemented by extending the main range to account for the liveness
2823       // of the other subrange.
2824       VNInfo *VNI = LR.getValNumInfo(i);
2825       SlotIndex Def = VNI->def;
2826       // The new end point of the main range segment to be extended.
2827       SlotIndex NewEnd;
2828       if (LI != nullptr) {
2829         LiveRange::iterator I = LR.FindSegmentContaining(Def);
2830         assert(I != LR.end());
2831         // Do not extend beyond the end of the segment being removed.
2832         // The segment may have been pruned in preparation for joining
2833         // live ranges.
2834         NewEnd = I->end;
2835       }
2836
2837       LR.removeValNo(VNI);
2838       // Note that this VNInfo is reused and still referenced in NewVNInfo,
2839       // make it appear like an unused value number.
2840       VNI->markUnused();
2841
2842       if (LI != nullptr && LI->hasSubRanges()) {
2843         assert(static_cast<LiveRange*>(LI) == &LR);
2844         // Determine the end point based on the subrange information:
2845         // minimum of (earliest def of next segment,
2846         //             latest end point of containing segment)
2847         SlotIndex ED, LE;
2848         for (LiveInterval::SubRange &SR : LI->subranges()) {
2849           LiveRange::iterator I = SR.find(Def);
2850           if (I == SR.end())
2851             continue;
2852           if (I->start > Def)
2853             ED = ED.isValid() ? std::min(ED, I->start) : I->start;
2854           else
2855             LE = LE.isValid() ? std::max(LE, I->end) : I->end;
2856         }
2857         if (LE.isValid())
2858           NewEnd = std::min(NewEnd, LE);
2859         if (ED.isValid())
2860           NewEnd = std::min(NewEnd, ED);
2861
2862         // We only want to do the extension if there was a subrange that
2863         // was live across Def.
2864         if (LE.isValid()) {
2865           LiveRange::iterator S = LR.find(Def);
2866           if (S != LR.begin())
2867             std::prev(S)->end = NewEnd;
2868         }
2869       }
2870       DEBUG({
2871         dbgs() << "\t\tremoved " << i << '@' << Def << ": " << LR << '\n';
2872         if (LI != nullptr)
2873           dbgs() << "\t\t  LHS = " << *LI << '\n';
2874       });
2875       LLVM_FALLTHROUGH;
2876     }
2877
2878     case CR_Erase: {
2879       MachineInstr *MI = Indexes->getInstructionFromIndex(Def);
2880       assert(MI && "No instruction to erase");
2881       if (MI->isCopy()) {
2882         unsigned Reg = MI->getOperand(1).getReg();
2883         if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg) &&
2884             Reg != CP.getSrcReg() && Reg != CP.getDstReg())
2885           ShrinkRegs.push_back(Reg);
2886       }
2887       ErasedInstrs.insert(MI);
2888       DEBUG(dbgs() << "\t\terased:\t" << Def << '\t' << *MI);
2889       LIS->RemoveMachineInstrFromMaps(*MI);
2890       MI->eraseFromParent();
2891       break;
2892     }
2893     default:
2894       break;
2895     }
2896   }
2897 }
2898
2899 void RegisterCoalescer::joinSubRegRanges(LiveRange &LRange, LiveRange &RRange,
2900                                          LaneBitmask LaneMask,
2901                                          const CoalescerPair &CP) {
2902   SmallVector<VNInfo*, 16> NewVNInfo;
2903   JoinVals RHSVals(RRange, CP.getSrcReg(), CP.getSrcIdx(), LaneMask,
2904                    NewVNInfo, CP, LIS, TRI, true, true);
2905   JoinVals LHSVals(LRange, CP.getDstReg(), CP.getDstIdx(), LaneMask,
2906                    NewVNInfo, CP, LIS, TRI, true, true);
2907
2908   // Compute NewVNInfo and resolve conflicts (see also joinVirtRegs())
2909   // We should be able to resolve all conflicts here as we could successfully do
2910   // it on the mainrange already. There is however a problem when multiple
2911   // ranges get mapped to the "overflow" lane mask bit which creates unexpected
2912   // interferences.
2913   if (!LHSVals.mapValues(RHSVals) || !RHSVals.mapValues(LHSVals)) {
2914     // We already determined that it is legal to merge the intervals, so this
2915     // should never fail.
2916     llvm_unreachable("*** Couldn't join subrange!\n");
2917   }
2918   if (!LHSVals.resolveConflicts(RHSVals) ||
2919       !RHSVals.resolveConflicts(LHSVals)) {
2920     // We already determined that it is legal to merge the intervals, so this
2921     // should never fail.
2922     llvm_unreachable("*** Couldn't join subrange!\n");
2923   }
2924
2925   // The merging algorithm in LiveInterval::join() can't handle conflicting
2926   // value mappings, so we need to remove any live ranges that overlap a
2927   // CR_Replace resolution. Collect a set of end points that can be used to
2928   // restore the live range after joining.
2929   SmallVector<SlotIndex, 8> EndPoints;
2930   LHSVals.pruneValues(RHSVals, EndPoints, false);
2931   RHSVals.pruneValues(LHSVals, EndPoints, false);
2932
2933   LHSVals.removeImplicitDefs();
2934   RHSVals.removeImplicitDefs();
2935
2936   LRange.verify();
2937   RRange.verify();
2938
2939   // Join RRange into LHS.
2940   LRange.join(RRange, LHSVals.getAssignments(), RHSVals.getAssignments(),
2941               NewVNInfo);
2942
2943   DEBUG(dbgs() << "\t\tjoined lanes: " << LRange << "\n");
2944   if (EndPoints.empty())
2945     return;
2946
2947   // Recompute the parts of the live range we had to remove because of
2948   // CR_Replace conflicts.
2949   DEBUG({
2950     dbgs() << "\t\trestoring liveness to " << EndPoints.size() << " points: ";
2951     for (unsigned i = 0, n = EndPoints.size(); i != n; ++i) {
2952       dbgs() << EndPoints[i];
2953       if (i != n-1)
2954         dbgs() << ',';
2955     }
2956     dbgs() << ":  " << LRange << '\n';
2957   });
2958   LIS->extendToIndices(LRange, EndPoints);
2959 }
2960
2961 void RegisterCoalescer::mergeSubRangeInto(LiveInterval &LI,
2962                                           const LiveRange &ToMerge,
2963                                           LaneBitmask LaneMask,
2964                                           CoalescerPair &CP) {
2965   BumpPtrAllocator &Allocator = LIS->getVNInfoAllocator();
2966   LI.refineSubRanges(Allocator, LaneMask,
2967       [this,&Allocator,&ToMerge,&CP](LiveInterval::SubRange &SR) {
2968     if (SR.empty()) {
2969       SR.assign(ToMerge, Allocator);
2970     } else {
2971       // joinSubRegRange() destroys the merged range, so we need a copy.
2972       LiveRange RangeCopy(ToMerge, Allocator);
2973       joinSubRegRanges(SR, RangeCopy, SR.LaneMask, CP);
2974     }
2975   });
2976 }
2977
2978 bool RegisterCoalescer::joinVirtRegs(CoalescerPair &CP) {
2979   SmallVector<VNInfo*, 16> NewVNInfo;
2980   LiveInterval &RHS = LIS->getInterval(CP.getSrcReg());
2981   LiveInterval &LHS = LIS->getInterval(CP.getDstReg());
2982   bool TrackSubRegLiveness = MRI->shouldTrackSubRegLiveness(*CP.getNewRC());
2983   JoinVals RHSVals(RHS, CP.getSrcReg(), CP.getSrcIdx(), LaneBitmask::getNone(),
2984                    NewVNInfo, CP, LIS, TRI, false, TrackSubRegLiveness);
2985   JoinVals LHSVals(LHS, CP.getDstReg(), CP.getDstIdx(), LaneBitmask::getNone(),
2986                    NewVNInfo, CP, LIS, TRI, false, TrackSubRegLiveness);
2987
2988   DEBUG(dbgs() << "\t\tRHS = " << RHS
2989                << "\n\t\tLHS = " << LHS
2990                << '\n');
2991
2992   // First compute NewVNInfo and the simple value mappings.
2993   // Detect impossible conflicts early.
2994   if (!LHSVals.mapValues(RHSVals) || !RHSVals.mapValues(LHSVals))
2995     return false;
2996
2997   // Some conflicts can only be resolved after all values have been mapped.
2998   if (!LHSVals.resolveConflicts(RHSVals) || !RHSVals.resolveConflicts(LHSVals))
2999     return false;
3000
3001   // All clear, the live ranges can be merged.
3002   if (RHS.hasSubRanges() || LHS.hasSubRanges()) {
3003     BumpPtrAllocator &Allocator = LIS->getVNInfoAllocator();
3004
3005     // Transform lanemasks from the LHS to masks in the coalesced register and
3006     // create initial subranges if necessary.
3007     unsigned DstIdx = CP.getDstIdx();
3008     if (!LHS.hasSubRanges()) {
3009       LaneBitmask Mask = DstIdx == 0 ? CP.getNewRC()->getLaneMask()
3010                                      : TRI->getSubRegIndexLaneMask(DstIdx);
3011       // LHS must support subregs or we wouldn't be in this codepath.
3012       assert(Mask.any());
3013       LHS.createSubRangeFrom(Allocator, Mask, LHS);
3014     } else if (DstIdx != 0) {
3015       // Transform LHS lanemasks to new register class if necessary.
3016       for (LiveInterval::SubRange &R : LHS.subranges()) {
3017         LaneBitmask Mask = TRI->composeSubRegIndexLaneMask(DstIdx, R.LaneMask);
3018         R.LaneMask = Mask;
3019       }
3020     }
3021     DEBUG(dbgs() << "\t\tLHST = " << printReg(CP.getDstReg())
3022                  << ' ' << LHS << '\n');
3023
3024     // Determine lanemasks of RHS in the coalesced register and merge subranges.
3025     unsigned SrcIdx = CP.getSrcIdx();
3026     if (!RHS.hasSubRanges()) {
3027       LaneBitmask Mask = SrcIdx == 0 ? CP.getNewRC()->getLaneMask()
3028                                      : TRI->getSubRegIndexLaneMask(SrcIdx);
3029       mergeSubRangeInto(LHS, RHS, Mask, CP);
3030     } else {
3031       // Pair up subranges and merge.
3032       for (LiveInterval::SubRange &R : RHS.subranges()) {
3033         LaneBitmask Mask = TRI->composeSubRegIndexLaneMask(SrcIdx, R.LaneMask);
3034         mergeSubRangeInto(LHS, R, Mask, CP);
3035       }
3036     }
3037     DEBUG(dbgs() << "\tJoined SubRanges " << LHS << "\n");
3038
3039     // Pruning implicit defs from subranges may result in the main range
3040     // having stale segments.
3041     LHSVals.pruneMainSegments(LHS, ShrinkMainRange);
3042
3043     LHSVals.pruneSubRegValues(LHS, ShrinkMask);
3044     RHSVals.pruneSubRegValues(LHS, ShrinkMask);
3045   }
3046
3047   // The merging algorithm in LiveInterval::join() can't handle conflicting
3048   // value mappings, so we need to remove any live ranges that overlap a
3049   // CR_Replace resolution. Collect a set of end points that can be used to
3050   // restore the live range after joining.
3051   SmallVector<SlotIndex, 8> EndPoints;
3052   LHSVals.pruneValues(RHSVals, EndPoints, true);
3053   RHSVals.pruneValues(LHSVals, EndPoints, true);
3054
3055   // Erase COPY and IMPLICIT_DEF instructions. This may cause some external
3056   // registers to require trimming.
3057   SmallVector<unsigned, 8> ShrinkRegs;
3058   LHSVals.eraseInstrs(ErasedInstrs, ShrinkRegs, &LHS);
3059   RHSVals.eraseInstrs(ErasedInstrs, ShrinkRegs);
3060   while (!ShrinkRegs.empty())
3061     shrinkToUses(&LIS->getInterval(ShrinkRegs.pop_back_val()));
3062
3063   // Join RHS into LHS.
3064   LHS.join(RHS, LHSVals.getAssignments(), RHSVals.getAssignments(), NewVNInfo);
3065
3066   // Kill flags are going to be wrong if the live ranges were overlapping.
3067   // Eventually, we should simply clear all kill flags when computing live
3068   // ranges. They are reinserted after register allocation.
3069   MRI->clearKillFlags(LHS.reg);
3070   MRI->clearKillFlags(RHS.reg);
3071
3072   if (!EndPoints.empty()) {
3073     // Recompute the parts of the live range we had to remove because of
3074     // CR_Replace conflicts.
3075     DEBUG({
3076       dbgs() << "\t\trestoring liveness to " << EndPoints.size() << " points: ";
3077       for (unsigned i = 0, n = EndPoints.size(); i != n; ++i) {
3078         dbgs() << EndPoints[i];
3079         if (i != n-1)
3080           dbgs() << ',';
3081       }
3082       dbgs() << ":  " << LHS << '\n';
3083     });
3084     LIS->extendToIndices((LiveRange&)LHS, EndPoints);
3085   }
3086
3087   return true;
3088 }
3089
3090 bool RegisterCoalescer::joinIntervals(CoalescerPair &CP) {
3091   return CP.isPhys() ? joinReservedPhysReg(CP) : joinVirtRegs(CP);
3092 }
3093
3094 namespace {
3095
3096 /// Information concerning MBB coalescing priority.
3097 struct MBBPriorityInfo {
3098   MachineBasicBlock *MBB;
3099   unsigned Depth;
3100   bool IsSplit;
3101
3102   MBBPriorityInfo(MachineBasicBlock *mbb, unsigned depth, bool issplit)
3103     : MBB(mbb), Depth(depth), IsSplit(issplit) {}
3104 };
3105
3106 } // end anonymous namespace
3107
3108 /// C-style comparator that sorts first based on the loop depth of the basic
3109 /// block (the unsigned), and then on the MBB number.
3110 ///
3111 /// EnableGlobalCopies assumes that the primary sort key is loop depth.
3112 static int compareMBBPriority(const MBBPriorityInfo *LHS,
3113                               const MBBPriorityInfo *RHS) {
3114   // Deeper loops first
3115   if (LHS->Depth != RHS->Depth)
3116     return LHS->Depth > RHS->Depth ? -1 : 1;
3117
3118   // Try to unsplit critical edges next.
3119   if (LHS->IsSplit != RHS->IsSplit)
3120     return LHS->IsSplit ? -1 : 1;
3121
3122   // Prefer blocks that are more connected in the CFG. This takes care of
3123   // the most difficult copies first while intervals are short.
3124   unsigned cl = LHS->MBB->pred_size() + LHS->MBB->succ_size();
3125   unsigned cr = RHS->MBB->pred_size() + RHS->MBB->succ_size();
3126   if (cl != cr)
3127     return cl > cr ? -1 : 1;
3128
3129   // As a last resort, sort by block number.
3130   return LHS->MBB->getNumber() < RHS->MBB->getNumber() ? -1 : 1;
3131 }
3132
3133 /// \returns true if the given copy uses or defines a local live range.
3134 static bool isLocalCopy(MachineInstr *Copy, const LiveIntervals *LIS) {
3135   if (!Copy->isCopy())
3136     return false;
3137
3138   if (Copy->getOperand(1).isUndef())
3139     return false;
3140
3141   unsigned SrcReg = Copy->getOperand(1).getReg();
3142   unsigned DstReg = Copy->getOperand(0).getReg();
3143   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg)
3144       || TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg))
3145     return false;
3146
3147   return LIS->intervalIsInOneMBB(LIS->getInterval(SrcReg))
3148     || LIS->intervalIsInOneMBB(LIS->getInterval(DstReg));
3149 }
3150
3151 bool RegisterCoalescer::
3152 copyCoalesceWorkList(MutableArrayRef<MachineInstr*> CurrList) {
3153   bool Progress = false;
3154   for (unsigned i = 0, e = CurrList.size(); i != e; ++i) {
3155     if (!CurrList[i])
3156       continue;
3157     // Skip instruction pointers that have already been erased, for example by
3158     // dead code elimination.
3159     if (ErasedInstrs.count(CurrList[i])) {
3160       CurrList[i] = nullptr;
3161       continue;
3162     }
3163     bool Again = false;
3164     bool Success = joinCopy(CurrList[i], Again);
3165     Progress |= Success;
3166     if (Success || !Again)
3167       CurrList[i] = nullptr;
3168   }
3169   return Progress;
3170 }
3171
3172 /// Check if DstReg is a terminal node.
3173 /// I.e., it does not have any affinity other than \p Copy.
3174 static bool isTerminalReg(unsigned DstReg, const MachineInstr &Copy,
3175                           const MachineRegisterInfo *MRI) {
3176   assert(Copy.isCopyLike());
3177   // Check if the destination of this copy as any other affinity.
3178   for (const MachineInstr &MI : MRI->reg_nodbg_instructions(DstReg))
3179     if (&MI != &Copy && MI.isCopyLike())
3180       return false;
3181   return true;
3182 }
3183
3184 bool RegisterCoalescer::applyTerminalRule(const MachineInstr &Copy) const {
3185   assert(Copy.isCopyLike());
3186   if (!UseTerminalRule)
3187     return false;
3188   unsigned DstReg, DstSubReg, SrcReg, SrcSubReg;
3189   isMoveInstr(*TRI, &Copy, SrcReg, DstReg, SrcSubReg, DstSubReg);
3190   // Check if the destination of this copy has any other affinity.
3191   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(DstReg) ||
3192       // If SrcReg is a physical register, the copy won't be coalesced.
3193       // Ignoring it may have other side effect (like missing
3194       // rematerialization). So keep it.
3195       TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg) ||
3196       !isTerminalReg(DstReg, Copy, MRI))
3197     return false;
3198
3199   // DstReg is a terminal node. Check if it interferes with any other
3200   // copy involving SrcReg.
3201   const MachineBasicBlock *OrigBB = Copy.getParent();
3202   const LiveInterval &DstLI = LIS->getInterval(DstReg);
3203   for (const MachineInstr &MI : MRI->reg_nodbg_instructions(SrcReg)) {
3204     // Technically we should check if the weight of the new copy is
3205     // interesting compared to the other one and update the weight
3206     // of the copies accordingly. However, this would only work if
3207     // we would gather all the copies first then coalesce, whereas
3208     // right now we interleave both actions.
3209     // For now, just consider the copies that are in the same block.
3210     if (&MI == &Copy || !MI.isCopyLike() || MI.getParent() != OrigBB)
3211       continue;
3212     unsigned OtherReg, OtherSubReg, OtherSrcReg, OtherSrcSubReg;
3213     isMoveInstr(*TRI, &Copy, OtherSrcReg, OtherReg, OtherSrcSubReg,
3214                 OtherSubReg);
3215     if (OtherReg == SrcReg)
3216       OtherReg = OtherSrcReg;
3217     // Check if OtherReg is a non-terminal.
3218     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(OtherReg) ||
3219         isTerminalReg(OtherReg, MI, MRI))
3220       continue;
3221     // Check that OtherReg interfere with DstReg.
3222     if (LIS->getInterval(OtherReg).overlaps(DstLI)) {
3223       DEBUG(dbgs() << "Apply terminal rule for: " << printReg(DstReg) << '\n');
3224       return true;
3225     }
3226   }
3227   return false;
3228 }
3229
3230 void
3231 RegisterCoalescer::copyCoalesceInMBB(MachineBasicBlock *MBB) {
3232   DEBUG(dbgs() << MBB->getName() << ":\n");
3233
3234   // Collect all copy-like instructions in MBB. Don't start coalescing anything
3235   // yet, it might invalidate the iterator.
3236   const unsigned PrevSize = WorkList.size();
3237   if (JoinGlobalCopies) {
3238     SmallVector<MachineInstr*, 2> LocalTerminals;
3239     SmallVector<MachineInstr*, 2> GlobalTerminals;
3240     // Coalesce copies bottom-up to coalesce local defs before local uses. They
3241     // are not inherently easier to resolve, but slightly preferable until we
3242     // have local live range splitting. In particular this is required by
3243     // cmp+jmp macro fusion.
3244     for (MachineBasicBlock::iterator MII = MBB->begin(), E = MBB->end();
3245          MII != E; ++MII) {
3246       if (!MII->isCopyLike())
3247         continue;
3248       bool ApplyTerminalRule = applyTerminalRule(*MII);
3249       if (isLocalCopy(&(*MII), LIS)) {
3250         if (ApplyTerminalRule)
3251           LocalTerminals.push_back(&(*MII));
3252         else
3253           LocalWorkList.push_back(&(*MII));
3254       } else {
3255         if (ApplyTerminalRule)
3256           GlobalTerminals.push_back(&(*MII));
3257         else
3258           WorkList.push_back(&(*MII));
3259       }
3260     }
3261     // Append the copies evicted by the terminal rule at the end of the list.
3262     LocalWorkList.append(LocalTerminals.begin(), LocalTerminals.end());
3263     WorkList.append(GlobalTerminals.begin(), GlobalTerminals.end());
3264   }
3265   else {
3266     SmallVector<MachineInstr*, 2> Terminals;
3267     for (MachineInstr &MII : *MBB)
3268       if (MII.isCopyLike()) {
3269         if (applyTerminalRule(MII))
3270           Terminals.push_back(&MII);
3271         else
3272           WorkList.push_back(&MII);
3273       }
3274     // Append the copies evicted by the terminal rule at the end of the list.
3275     WorkList.append(Terminals.begin(), Terminals.end());
3276   }
3277   // Try coalescing the collected copies immediately, and remove the nulls.
3278   // This prevents the WorkList from getting too large since most copies are
3279   // joinable on the first attempt.
3280   MutableArrayRef<MachineInstr*>
3281     CurrList(WorkList.begin() + PrevSize, WorkList.end());
3282   if (copyCoalesceWorkList(CurrList))
3283     WorkList.erase(std::remove(WorkList.begin() + PrevSize, WorkList.end(),
3284                                nullptr), WorkList.end());
3285 }
3286
3287 void RegisterCoalescer::coalesceLocals() {
3288   copyCoalesceWorkList(LocalWorkList);
3289   for (unsigned j = 0, je = LocalWorkList.size(); j != je; ++j) {
3290     if (LocalWorkList[j])
3291       WorkList.push_back(LocalWorkList[j]);
3292   }
3293   LocalWorkList.clear();
3294 }
3295
3296 void RegisterCoalescer::joinAllIntervals() {
3297   DEBUG(dbgs() << "********** JOINING INTERVALS ***********\n");
3298   assert(WorkList.empty() && LocalWorkList.empty() && "Old data still around.");
3299
3300   std::vector<MBBPriorityInfo> MBBs;
3301   MBBs.reserve(MF->size());
3302   for (MachineFunction::iterator I = MF->begin(), E = MF->end(); I != E; ++I) {
3303     MachineBasicBlock *MBB = &*I;
3304     MBBs.push_back(MBBPriorityInfo(MBB, Loops->getLoopDepth(MBB),
3305                                    JoinSplitEdges && isSplitEdge(MBB)));
3306   }
3307   array_pod_sort(MBBs.begin(), MBBs.end(), compareMBBPriority);
3308
3309   // Coalesce intervals in MBB priority order.
3310   unsigned CurrDepth = std::numeric_limits<unsigned>::max();
3311   for (unsigned i = 0, e = MBBs.size(); i != e; ++i) {
3312     // Try coalescing the collected local copies for deeper loops.
3313     if (JoinGlobalCopies && MBBs[i].Depth < CurrDepth) {
3314       coalesceLocals();
3315       CurrDepth = MBBs[i].Depth;
3316     }
3317     copyCoalesceInMBB(MBBs[i].MBB);
3318   }
3319   coalesceLocals();
3320
3321   // Joining intervals can allow other intervals to be joined.  Iteratively join
3322   // until we make no progress.
3323   while (copyCoalesceWorkList(WorkList))
3324     /* empty */ ;
3325 }
3326
3327 void RegisterCoalescer::releaseMemory() {
3328   ErasedInstrs.clear();
3329   WorkList.clear();
3330   DeadDefs.clear();
3331   InflateRegs.clear();
3332 }
3333
3334 bool RegisterCoalescer::runOnMachineFunction(MachineFunction &fn) {
3335   MF = &fn;
3336   MRI = &fn.getRegInfo();
3337   const TargetSubtargetInfo &STI = fn.getSubtarget();
3338   TRI = STI.getRegisterInfo();
3339   TII = STI.getInstrInfo();
3340   LIS = &getAnalysis<LiveIntervals>();
3341   AA = &getAnalysis<AAResultsWrapperPass>().getAAResults();
3342   Loops = &getAnalysis<MachineLoopInfo>();
3343   if (EnableGlobalCopies == cl::BOU_UNSET)
3344     JoinGlobalCopies = STI.enableJoinGlobalCopies();
3345   else
3346     JoinGlobalCopies = (EnableGlobalCopies == cl::BOU_TRUE);
3347
3348   // The MachineScheduler does not currently require JoinSplitEdges. This will
3349   // either be enabled unconditionally or replaced by a more general live range
3350   // splitting optimization.
3351   JoinSplitEdges = EnableJoinSplits;
3352
3353   DEBUG(dbgs() << "********** SIMPLE REGISTER COALESCING **********\n"
3354                << "********** Function: " << MF->getName() << '\n');
3355
3356   if (VerifyCoalescing)
3357     MF->verify(this, "Before register coalescing");
3358
3359   RegClassInfo.runOnMachineFunction(fn);
3360
3361   // Join (coalesce) intervals if requested.
3362   if (EnableJoining)
3363     joinAllIntervals();
3364
3365   // After deleting a lot of copies, register classes may be less constrained.
3366   // Removing sub-register operands may allow GR32_ABCD -> GR32 and DPR_VFP2 ->
3367   // DPR inflation.
3368   array_pod_sort(InflateRegs.begin(), InflateRegs.end());
3369   InflateRegs.erase(std::unique(InflateRegs.begin(), InflateRegs.end()),
3370                     InflateRegs.end());
3371   DEBUG(dbgs() << "Trying to inflate " << InflateRegs.size() << " regs.\n");
3372   for (unsigned i = 0, e = InflateRegs.size(); i != e; ++i) {
3373     unsigned Reg = InflateRegs[i];
3374     if (MRI->reg_nodbg_empty(Reg))
3375       continue;
3376     if (MRI->recomputeRegClass(Reg)) {
3377       DEBUG(dbgs() << printReg(Reg) << " inflated to "
3378                    << TRI->getRegClassName(MRI->getRegClass(Reg)) << '\n');
3379       ++NumInflated;
3380
3381       LiveInterval &LI = LIS->getInterval(Reg);
3382       if (LI.hasSubRanges()) {
3383         // If the inflated register class does not support subregisters anymore
3384         // remove the subranges.
3385         if (!MRI->shouldTrackSubRegLiveness(Reg)) {
3386           LI.clearSubRanges();
3387         } else {
3388 #ifndef NDEBUG
3389           LaneBitmask MaxMask = MRI->getMaxLaneMaskForVReg(Reg);
3390           // If subranges are still supported, then the same subregs
3391           // should still be supported.
3392           for (LiveInterval::SubRange &S : LI.subranges()) {
3393             assert((S.LaneMask & ~MaxMask).none());
3394           }
3395 #endif
3396         }
3397       }
3398     }
3399   }
3400
3401   DEBUG(dump());
3402   if (VerifyCoalescing)
3403     MF->verify(this, "After register coalescing");
3404   return true;
3405 }
3406
3407 void RegisterCoalescer::print(raw_ostream &O, const Module* m) const {
3408    LIS->print(O, m);
3409 }