]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/lib/CodeGen/SplitKit.h
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[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm / lib / CodeGen / SplitKit.h
1 //===-------- SplitKit.h - Toolkit for splitting live ranges ----*- C++ -*-===//
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 contains the SplitAnalysis class as well as mutator functions for
11 // live range splitting.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #ifndef LLVM_LIB_CODEGEN_SPLITKIT_H
16 #define LLVM_LIB_CODEGEN_SPLITKIT_H
17
18 #include "LiveRangeCalc.h"
19 #include "llvm/ADT/ArrayRef.h"
20 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
21 #include "llvm/ADT/DenseSet.h"
22 #include "llvm/ADT/IntervalMap.h"
23 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
24
25 namespace llvm {
26
27 class ConnectedVNInfoEqClasses;
28 class LiveInterval;
29 class LiveIntervals;
30 class LiveRangeEdit;
31 class MachineBlockFrequencyInfo;
32 class MachineInstr;
33 class MachineLoopInfo;
34 class MachineRegisterInfo;
35 class TargetInstrInfo;
36 class TargetRegisterInfo;
37 class VirtRegMap;
38 class VNInfo;
39 class raw_ostream;
40
41 /// Determines the latest safe point in a block in which we can insert a split,
42 /// spill or other instruction related with CurLI.
43 class LLVM_LIBRARY_VISIBILITY InsertPointAnalysis {
44 private:
45   const LiveIntervals &LIS;
46
47   /// Last legal insert point in each basic block in the current function.
48   /// The first entry is the first terminator, the second entry is the
49   /// last valid point to insert a split or spill for a variable that is
50   /// live into a landing pad successor.
51   SmallVector<std::pair<SlotIndex, SlotIndex>, 8> LastInsertPoint;
52
53   SlotIndex computeLastInsertPoint(const LiveInterval &CurLI,
54                                    const MachineBasicBlock &MBB);
55
56 public:
57   InsertPointAnalysis(const LiveIntervals &lis, unsigned BBNum);
58
59   /// Return the base index of the last valid insert point for \pCurLI in \pMBB.
60   SlotIndex getLastInsertPoint(const LiveInterval &CurLI,
61                                const MachineBasicBlock &MBB) {
62     unsigned Num = MBB.getNumber();
63     // Inline the common simple case.
64     if (LastInsertPoint[Num].first.isValid() &&
65         !LastInsertPoint[Num].second.isValid())
66       return LastInsertPoint[Num].first;
67     return computeLastInsertPoint(CurLI, MBB);
68   }
69
70   /// Returns the last insert point as an iterator for \pCurLI in \pMBB.
71   MachineBasicBlock::iterator getLastInsertPointIter(const LiveInterval &CurLI,
72                                                      MachineBasicBlock &MBB);
73 };
74
75 /// SplitAnalysis - Analyze a LiveInterval, looking for live range splitting
76 /// opportunities.
77 class LLVM_LIBRARY_VISIBILITY SplitAnalysis {
78 public:
79   const MachineFunction &MF;
80   const VirtRegMap &VRM;
81   const LiveIntervals &LIS;
82   const MachineLoopInfo &Loops;
83   const TargetInstrInfo &TII;
84
85   /// Additional information about basic blocks where the current variable is
86   /// live. Such a block will look like one of these templates:
87   ///
88   ///  1. |   o---x   | Internal to block. Variable is only live in this block.
89   ///  2. |---x       | Live-in, kill.
90   ///  3. |       o---| Def, live-out.
91   ///  4. |---x   o---| Live-in, kill, def, live-out. Counted by NumGapBlocks.
92   ///  5. |---o---o---| Live-through with uses or defs.
93   ///  6. |-----------| Live-through without uses. Counted by NumThroughBlocks.
94   ///
95   /// Two BlockInfo entries are created for template 4. One for the live-in
96   /// segment, and one for the live-out segment. These entries look as if the
97   /// block were split in the middle where the live range isn't live.
98   ///
99   /// Live-through blocks without any uses don't get BlockInfo entries. They
100   /// are simply listed in ThroughBlocks instead.
101   ///
102   struct BlockInfo {
103     MachineBasicBlock *MBB;
104     SlotIndex FirstInstr; ///< First instr accessing current reg.
105     SlotIndex LastInstr;  ///< Last instr accessing current reg.
106     SlotIndex FirstDef;   ///< First non-phi valno->def, or SlotIndex().
107     bool LiveIn;          ///< Current reg is live in.
108     bool LiveOut;         ///< Current reg is live out.
109
110     /// isOneInstr - Returns true when this BlockInfo describes a single
111     /// instruction.
112     bool isOneInstr() const {
113       return SlotIndex::isSameInstr(FirstInstr, LastInstr);
114     }
115   };
116
117 private:
118   // Current live interval.
119   const LiveInterval *CurLI;
120
121   /// Insert Point Analysis.
122   InsertPointAnalysis IPA;
123
124   // Sorted slot indexes of using instructions.
125   SmallVector<SlotIndex, 8> UseSlots;
126
127   /// UseBlocks - Blocks where CurLI has uses.
128   SmallVector<BlockInfo, 8> UseBlocks;
129
130   /// NumGapBlocks - Number of duplicate entries in UseBlocks for blocks where
131   /// the live range has a gap.
132   unsigned NumGapBlocks;
133
134   /// ThroughBlocks - Block numbers where CurLI is live through without uses.
135   BitVector ThroughBlocks;
136
137   /// NumThroughBlocks - Number of live-through blocks.
138   unsigned NumThroughBlocks;
139
140   /// DidRepairRange - analyze was forced to shrinkToUses().
141   bool DidRepairRange;
142
143   // Sumarize statistics by counting instructions using CurLI.
144   void analyzeUses();
145
146   /// calcLiveBlockInfo - Compute per-block information about CurLI.
147   bool calcLiveBlockInfo();
148
149 public:
150   SplitAnalysis(const VirtRegMap &vrm, const LiveIntervals &lis,
151                 const MachineLoopInfo &mli);
152
153   /// analyze - set CurLI to the specified interval, and analyze how it may be
154   /// split.
155   void analyze(const LiveInterval *li);
156
157   /// didRepairRange() - Returns true if CurLI was invalid and has been repaired
158   /// by analyze(). This really shouldn't happen, but sometimes the coalescer
159   /// can create live ranges that end in mid-air.
160   bool didRepairRange() const { return DidRepairRange; }
161
162   /// clear - clear all data structures so SplitAnalysis is ready to analyze a
163   /// new interval.
164   void clear();
165
166   /// getParent - Return the last analyzed interval.
167   const LiveInterval &getParent() const { return *CurLI; }
168
169   /// isOriginalEndpoint - Return true if the original live range was killed or
170   /// (re-)defined at Idx. Idx should be the 'def' slot for a normal kill/def,
171   /// and 'use' for an early-clobber def.
172   /// This can be used to recognize code inserted by earlier live range
173   /// splitting.
174   bool isOriginalEndpoint(SlotIndex Idx) const;
175
176   /// getUseSlots - Return an array of SlotIndexes of instructions using CurLI.
177   /// This include both use and def operands, at most one entry per instruction.
178   ArrayRef<SlotIndex> getUseSlots() const { return UseSlots; }
179
180   /// getUseBlocks - Return an array of BlockInfo objects for the basic blocks
181   /// where CurLI has uses.
182   ArrayRef<BlockInfo> getUseBlocks() const { return UseBlocks; }
183
184   /// getNumThroughBlocks - Return the number of through blocks.
185   unsigned getNumThroughBlocks() const { return NumThroughBlocks; }
186
187   /// isThroughBlock - Return true if CurLI is live through MBB without uses.
188   bool isThroughBlock(unsigned MBB) const { return ThroughBlocks.test(MBB); }
189
190   /// getThroughBlocks - Return the set of through blocks.
191   const BitVector &getThroughBlocks() const { return ThroughBlocks; }
192
193   /// getNumLiveBlocks - Return the number of blocks where CurLI is live.
194   unsigned getNumLiveBlocks() const {
195     return getUseBlocks().size() - NumGapBlocks + getNumThroughBlocks();
196   }
197
198   /// countLiveBlocks - Return the number of blocks where li is live. This is
199   /// guaranteed to return the same number as getNumLiveBlocks() after calling
200   /// analyze(li).
201   unsigned countLiveBlocks(const LiveInterval *li) const;
202
203   typedef SmallPtrSet<const MachineBasicBlock*, 16> BlockPtrSet;
204
205   /// shouldSplitSingleBlock - Returns true if it would help to create a local
206   /// live range for the instructions in BI. There is normally no benefit to
207   /// creating a live range for a single instruction, but it does enable
208   /// register class inflation if the instruction has a restricted register
209   /// class.
210   ///
211   /// @param BI           The block to be isolated.
212   /// @param SingleInstrs True when single instructions should be isolated.
213   bool shouldSplitSingleBlock(const BlockInfo &BI, bool SingleInstrs) const;
214
215   SlotIndex getLastSplitPoint(unsigned Num) {
216     return IPA.getLastInsertPoint(*CurLI, *MF.getBlockNumbered(Num));
217   }
218
219   MachineBasicBlock::iterator getLastSplitPointIter(MachineBasicBlock *BB) {
220     return IPA.getLastInsertPointIter(*CurLI, *BB);
221   }
222 };
223
224
225 /// SplitEditor - Edit machine code and LiveIntervals for live range
226 /// splitting.
227 ///
228 /// - Create a SplitEditor from a SplitAnalysis.
229 /// - Start a new live interval with openIntv.
230 /// - Mark the places where the new interval is entered using enterIntv*
231 /// - Mark the ranges where the new interval is used with useIntv* 
232 /// - Mark the places where the interval is exited with exitIntv*.
233 /// - Finish the current interval with closeIntv and repeat from 2.
234 /// - Rewrite instructions with finish().
235 ///
236 class LLVM_LIBRARY_VISIBILITY SplitEditor {
237   SplitAnalysis &SA;
238   AliasAnalysis &AA;
239   LiveIntervals &LIS;
240   VirtRegMap &VRM;
241   MachineRegisterInfo &MRI;
242   MachineDominatorTree &MDT;
243   const TargetInstrInfo &TII;
244   const TargetRegisterInfo &TRI;
245   const MachineBlockFrequencyInfo &MBFI;
246
247 public:
248
249   /// ComplementSpillMode - Select how the complement live range should be
250   /// created.  SplitEditor automatically creates interval 0 to contain
251   /// anything that isn't added to another interval.  This complement interval
252   /// can get quite complicated, and it can sometimes be an advantage to allow
253   /// it to overlap the other intervals.  If it is going to spill anyway, no
254   /// registers are wasted by keeping a value in two places at the same time.
255   enum ComplementSpillMode {
256     /// SM_Partition(Default) - Try to create the complement interval so it
257     /// doesn't overlap any other intervals, and the original interval is
258     /// partitioned.  This may require a large number of back copies and extra
259     /// PHI-defs.  Only segments marked with overlapIntv will be overlapping.
260     SM_Partition,
261
262     /// SM_Size - Overlap intervals to minimize the number of inserted COPY
263     /// instructions.  Copies to the complement interval are hoisted to their
264     /// common dominator, so only one COPY is required per value in the
265     /// complement interval.  This also means that no extra PHI-defs need to be
266     /// inserted in the complement interval.
267     SM_Size,
268
269     /// SM_Speed - Overlap intervals to minimize the expected execution
270     /// frequency of the inserted copies.  This is very similar to SM_Size, but
271     /// the complement interval may get some extra PHI-defs.
272     SM_Speed
273   };
274
275 private:
276
277   /// Edit - The current parent register and new intervals created.
278   LiveRangeEdit *Edit;
279
280   /// Index into Edit of the currently open interval.
281   /// The index 0 is used for the complement, so the first interval started by
282   /// openIntv will be 1.
283   unsigned OpenIdx;
284
285   /// The current spill mode, selected by reset().
286   ComplementSpillMode SpillMode;
287
288   typedef IntervalMap<SlotIndex, unsigned> RegAssignMap;
289
290   /// Allocator for the interval map. This will eventually be shared with
291   /// SlotIndexes and LiveIntervals.
292   RegAssignMap::Allocator Allocator;
293
294   /// RegAssign - Map of the assigned register indexes.
295   /// Edit.get(RegAssign.lookup(Idx)) is the register that should be live at
296   /// Idx.
297   RegAssignMap RegAssign;
298
299   typedef PointerIntPair<VNInfo*, 1> ValueForcePair;
300   typedef DenseMap<std::pair<unsigned, unsigned>, ValueForcePair> ValueMap;
301
302   /// Values - keep track of the mapping from parent values to values in the new
303   /// intervals. Given a pair (RegIdx, ParentVNI->id), Values contains:
304   ///
305   /// 1. No entry - the value is not mapped to Edit.get(RegIdx).
306   /// 2. (Null, false) - the value is mapped to multiple values in
307   ///    Edit.get(RegIdx).  Each value is represented by a minimal live range at
308   ///    its def.  The full live range can be inferred exactly from the range
309   ///    of RegIdx in RegAssign.
310   /// 3. (Null, true).  As above, but the ranges in RegAssign are too large, and
311   ///    the live range must be recomputed using LiveRangeCalc::extend().
312   /// 4. (VNI, false) The value is mapped to a single new value.
313   ///    The new value has no live ranges anywhere.
314   ValueMap Values;
315
316   /// LRCalc - Cache for computing live ranges and SSA update.  Each instance
317   /// can only handle non-overlapping live ranges, so use a separate
318   /// LiveRangeCalc instance for the complement interval when in spill mode.
319   LiveRangeCalc LRCalc[2];
320
321   /// getLRCalc - Return the LRCalc to use for RegIdx.  In spill mode, the
322   /// complement interval can overlap the other intervals, so it gets its own
323   /// LRCalc instance.  When not in spill mode, all intervals can share one.
324   LiveRangeCalc &getLRCalc(unsigned RegIdx) {
325     return LRCalc[SpillMode != SM_Partition && RegIdx != 0];
326   }
327
328   /// Find a subrange corresponding to the lane mask @p LM in the live
329   /// interval @p LI. The interval @p LI is assumed to contain such a subrange.
330   /// This function is used to find corresponding subranges between the
331   /// original interval and the new intervals.
332   LiveInterval::SubRange &getSubRangeForMask(LaneBitmask LM, LiveInterval &LI);
333
334   /// Add a segment to the interval LI for the value number VNI. If LI has
335   /// subranges, corresponding segments will be added to them as well, but
336   /// with newly created value numbers. If Original is true, dead def will
337   /// only be added a subrange of LI if the corresponding subrange of the
338   /// original interval has a def at this index. Otherwise, all subranges
339   /// of LI will be updated.
340   void addDeadDef(LiveInterval &LI, VNInfo *VNI, bool Original);
341
342   /// defValue - define a value in RegIdx from ParentVNI at Idx.
343   /// Idx does not have to be ParentVNI->def, but it must be contained within
344   /// ParentVNI's live range in ParentLI. The new value is added to the value
345   /// map. The value being defined may either come from rematerialization
346   /// (or an inserted copy), or it may be coming from the original interval.
347   /// The parameter Original should be true in the latter case, otherwise
348   /// it should be false.
349   /// Return the new LI value.
350   VNInfo *defValue(unsigned RegIdx, const VNInfo *ParentVNI, SlotIndex Idx,
351                    bool Original);
352
353   /// forceRecompute - Force the live range of ParentVNI in RegIdx to be
354   /// recomputed by LiveRangeCalc::extend regardless of the number of defs.
355   /// This is used for values whose live range doesn't match RegAssign exactly.
356   /// They could have rematerialized, or back-copies may have been moved.
357   void forceRecompute(unsigned RegIdx, const VNInfo *ParentVNI);
358
359   /// defFromParent - Define Reg from ParentVNI at UseIdx using either
360   /// rematerialization or a COPY from parent. Return the new value.
361   VNInfo *defFromParent(unsigned RegIdx,
362                         VNInfo *ParentVNI,
363                         SlotIndex UseIdx,
364                         MachineBasicBlock &MBB,
365                         MachineBasicBlock::iterator I);
366
367   /// removeBackCopies - Remove the copy instructions that defines the values
368   /// in the vector in the complement interval.
369   void removeBackCopies(SmallVectorImpl<VNInfo*> &Copies);
370
371   /// getShallowDominator - Returns the least busy dominator of MBB that is
372   /// also dominated by DefMBB.  Busy is measured by loop depth.
373   MachineBasicBlock *findShallowDominator(MachineBasicBlock *MBB,
374                                           MachineBasicBlock *DefMBB);
375
376   /// Find out all the backCopies dominated by others.
377   void computeRedundantBackCopies(DenseSet<unsigned> &NotToHoistSet,
378                                   SmallVectorImpl<VNInfo *> &BackCopies);
379
380   /// Hoist back-copies to the complement interval. It tries to hoist all
381   /// the back-copies to one BB if it is beneficial, or else simply remove
382   /// redundant backcopies dominated by others.
383   void hoistCopies();
384
385   /// transferValues - Transfer values to the new ranges.
386   /// Return true if any ranges were skipped.
387   bool transferValues();
388
389   /// Live range @p LR corresponding to the lane Mask @p LM has a live
390   /// PHI def at the beginning of block @p B. Extend the range @p LR of
391   /// all predecessor values that reach this def. If @p LR is a subrange,
392   /// the array @p Undefs is the set of all locations where it is undefined
393   /// via <def,read-undef> in other subranges for the same register.
394   void extendPHIRange(MachineBasicBlock &B, LiveRangeCalc &LRC,
395                       LiveRange &LR, LaneBitmask LM,
396                       ArrayRef<SlotIndex> Undefs);
397
398   /// extendPHIKillRanges - Extend the ranges of all values killed by original
399   /// parent PHIDefs.
400   void extendPHIKillRanges();
401
402   /// rewriteAssigned - Rewrite all uses of Edit.getReg() to assigned registers.
403   void rewriteAssigned(bool ExtendRanges);
404
405   /// deleteRematVictims - Delete defs that are dead after rematerializing.
406   void deleteRematVictims();
407
408 public:
409   /// Create a new SplitEditor for editing the LiveInterval analyzed by SA.
410   /// Newly created intervals will be appended to newIntervals.
411   SplitEditor(SplitAnalysis &SA, AliasAnalysis &AA, LiveIntervals&,
412               VirtRegMap&, MachineDominatorTree&,
413               MachineBlockFrequencyInfo &);
414
415   /// reset - Prepare for a new split.
416   void reset(LiveRangeEdit&, ComplementSpillMode = SM_Partition);
417
418   /// Create a new virtual register and live interval.
419   /// Return the interval index, starting from 1. Interval index 0 is the
420   /// implicit complement interval.
421   unsigned openIntv();
422
423   /// currentIntv - Return the current interval index.
424   unsigned currentIntv() const { return OpenIdx; }
425
426   /// selectIntv - Select a previously opened interval index.
427   void selectIntv(unsigned Idx);
428
429   /// enterIntvBefore - Enter the open interval before the instruction at Idx.
430   /// If the parent interval is not live before Idx, a COPY is not inserted.
431   /// Return the beginning of the new live range.
432   SlotIndex enterIntvBefore(SlotIndex Idx);
433
434   /// enterIntvAfter - Enter the open interval after the instruction at Idx.
435   /// Return the beginning of the new live range.
436   SlotIndex enterIntvAfter(SlotIndex Idx);
437
438   /// enterIntvAtEnd - Enter the open interval at the end of MBB.
439   /// Use the open interval from the inserted copy to the MBB end.
440   /// Return the beginning of the new live range.
441   SlotIndex enterIntvAtEnd(MachineBasicBlock &MBB);
442
443   /// useIntv - indicate that all instructions in MBB should use OpenLI.
444   void useIntv(const MachineBasicBlock &MBB);
445
446   /// useIntv - indicate that all instructions in range should use OpenLI.
447   void useIntv(SlotIndex Start, SlotIndex End);
448
449   /// leaveIntvAfter - Leave the open interval after the instruction at Idx.
450   /// Return the end of the live range.
451   SlotIndex leaveIntvAfter(SlotIndex Idx);
452
453   /// leaveIntvBefore - Leave the open interval before the instruction at Idx.
454   /// Return the end of the live range.
455   SlotIndex leaveIntvBefore(SlotIndex Idx);
456
457   /// leaveIntvAtTop - Leave the interval at the top of MBB.
458   /// Add liveness from the MBB top to the copy.
459   /// Return the end of the live range.
460   SlotIndex leaveIntvAtTop(MachineBasicBlock &MBB);
461
462   /// overlapIntv - Indicate that all instructions in range should use the open
463   /// interval, but also let the complement interval be live.
464   ///
465   /// This doubles the register pressure, but is sometimes required to deal with
466   /// register uses after the last valid split point.
467   ///
468   /// The Start index should be a return value from a leaveIntv* call, and End
469   /// should be in the same basic block. The parent interval must have the same
470   /// value across the range.
471   ///
472   void overlapIntv(SlotIndex Start, SlotIndex End);
473
474   /// finish - after all the new live ranges have been created, compute the
475   /// remaining live range, and rewrite instructions to use the new registers.
476   /// @param LRMap When not null, this vector will map each live range in Edit
477   ///              back to the indices returned by openIntv.
478   ///              There may be extra indices created by dead code elimination.
479   void finish(SmallVectorImpl<unsigned> *LRMap = nullptr);
480
481   /// dump - print the current interval mapping to dbgs().
482   void dump() const;
483
484   // ===--- High level methods ---===
485
486   /// splitSingleBlock - Split CurLI into a separate live interval around the
487   /// uses in a single block. This is intended to be used as part of a larger
488   /// split, and doesn't call finish().
489   void splitSingleBlock(const SplitAnalysis::BlockInfo &BI);
490
491   /// splitLiveThroughBlock - Split CurLI in the given block such that it
492   /// enters the block in IntvIn and leaves it in IntvOut. There may be uses in
493   /// the block, but they will be ignored when placing split points.
494   ///
495   /// @param MBBNum      Block number.
496   /// @param IntvIn      Interval index entering the block.
497   /// @param LeaveBefore When set, leave IntvIn before this point.
498   /// @param IntvOut     Interval index leaving the block.
499   /// @param EnterAfter  When set, enter IntvOut after this point.
500   void splitLiveThroughBlock(unsigned MBBNum,
501                              unsigned IntvIn, SlotIndex LeaveBefore,
502                              unsigned IntvOut, SlotIndex EnterAfter);
503
504   /// splitRegInBlock - Split CurLI in the given block such that it enters the
505   /// block in IntvIn and leaves it on the stack (or not at all). Split points
506   /// are placed in a way that avoids putting uses in the stack interval. This
507   /// may require creating a local interval when there is interference.
508   ///
509   /// @param BI          Block descriptor.
510   /// @param IntvIn      Interval index entering the block. Not 0.
511   /// @param LeaveBefore When set, leave IntvIn before this point.
512   void splitRegInBlock(const SplitAnalysis::BlockInfo &BI,
513                        unsigned IntvIn, SlotIndex LeaveBefore);
514
515   /// splitRegOutBlock - Split CurLI in the given block such that it enters the
516   /// block on the stack (or isn't live-in at all) and leaves it in IntvOut.
517   /// Split points are placed to avoid interference and such that the uses are
518   /// not in the stack interval. This may require creating a local interval
519   /// when there is interference.
520   ///
521   /// @param BI          Block descriptor.
522   /// @param IntvOut     Interval index leaving the block.
523   /// @param EnterAfter  When set, enter IntvOut after this point.
524   void splitRegOutBlock(const SplitAnalysis::BlockInfo &BI,
525                         unsigned IntvOut, SlotIndex EnterAfter);
526 };
527
528 }
529
530 #endif