]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm-project/llvm/utils/TableGen/CodeGenRegisters.cpp
Merge llvm, clang, compiler-rt, libc++, libunwind, lld, lldb and openmp
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm-project / llvm / utils / TableGen / CodeGenRegisters.cpp
1 //===- CodeGenRegisters.cpp - Register and RegisterClass Info -------------===//
2 //
3 // Part of the LLVM Project, under the Apache License v2.0 with LLVM Exceptions.
4 // See https://llvm.org/LICENSE.txt for license information.
5 // SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 WITH LLVM-exception
6 //
7 //===----------------------------------------------------------------------===//
8 //
9 // This file defines structures to encapsulate information gleaned from the
10 // target register and register class definitions.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #include "CodeGenRegisters.h"
15 #include "CodeGenTarget.h"
16 #include "llvm/ADT/ArrayRef.h"
17 #include "llvm/ADT/BitVector.h"
18 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
19 #include "llvm/ADT/IntEqClasses.h"
20 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
21 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
22 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
23 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
24 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
25 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
26 #include "llvm/ADT/StringRef.h"
27 #include "llvm/ADT/Twine.h"
28 #include "llvm/Support/Debug.h"
29 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
30 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
31 #include "llvm/TableGen/Error.h"
32 #include "llvm/TableGen/Record.h"
33 #include <algorithm>
34 #include <cassert>
35 #include <cstdint>
36 #include <iterator>
37 #include <map>
38 #include <queue>
39 #include <set>
40 #include <string>
41 #include <tuple>
42 #include <utility>
43 #include <vector>
44
45 using namespace llvm;
46
47 #define DEBUG_TYPE "regalloc-emitter"
48
49 //===----------------------------------------------------------------------===//
50 //                             CodeGenSubRegIndex
51 //===----------------------------------------------------------------------===//
52
53 CodeGenSubRegIndex::CodeGenSubRegIndex(Record *R, unsigned Enum)
54   : TheDef(R), EnumValue(Enum), AllSuperRegsCovered(true), Artificial(true) {
55   Name = R->getName();
56   if (R->getValue("Namespace"))
57     Namespace = R->getValueAsString("Namespace");
58   Size = R->getValueAsInt("Size");
59   Offset = R->getValueAsInt("Offset");
60 }
61
62 CodeGenSubRegIndex::CodeGenSubRegIndex(StringRef N, StringRef Nspace,
63                                        unsigned Enum)
64   : TheDef(nullptr), Name(N), Namespace(Nspace), Size(-1), Offset(-1),
65     EnumValue(Enum), AllSuperRegsCovered(true), Artificial(true) {
66 }
67
68 std::string CodeGenSubRegIndex::getQualifiedName() const {
69   std::string N = getNamespace();
70   if (!N.empty())
71     N += "::";
72   N += getName();
73   return N;
74 }
75
76 void CodeGenSubRegIndex::updateComponents(CodeGenRegBank &RegBank) {
77   if (!TheDef)
78     return;
79
80   std::vector<Record*> Comps = TheDef->getValueAsListOfDefs("ComposedOf");
81   if (!Comps.empty()) {
82     if (Comps.size() != 2)
83       PrintFatalError(TheDef->getLoc(),
84                       "ComposedOf must have exactly two entries");
85     CodeGenSubRegIndex *A = RegBank.getSubRegIdx(Comps[0]);
86     CodeGenSubRegIndex *B = RegBank.getSubRegIdx(Comps[1]);
87     CodeGenSubRegIndex *X = A->addComposite(B, this);
88     if (X)
89       PrintFatalError(TheDef->getLoc(), "Ambiguous ComposedOf entries");
90   }
91
92   std::vector<Record*> Parts =
93     TheDef->getValueAsListOfDefs("CoveringSubRegIndices");
94   if (!Parts.empty()) {
95     if (Parts.size() < 2)
96       PrintFatalError(TheDef->getLoc(),
97                       "CoveredBySubRegs must have two or more entries");
98     SmallVector<CodeGenSubRegIndex*, 8> IdxParts;
99     for (Record *Part : Parts)
100       IdxParts.push_back(RegBank.getSubRegIdx(Part));
101     setConcatenationOf(IdxParts);
102   }
103 }
104
105 LaneBitmask CodeGenSubRegIndex::computeLaneMask() const {
106   // Already computed?
107   if (LaneMask.any())
108     return LaneMask;
109
110   // Recursion guard, shouldn't be required.
111   LaneMask = LaneBitmask::getAll();
112
113   // The lane mask is simply the union of all sub-indices.
114   LaneBitmask M;
115   for (const auto &C : Composed)
116     M |= C.second->computeLaneMask();
117   assert(M.any() && "Missing lane mask, sub-register cycle?");
118   LaneMask = M;
119   return LaneMask;
120 }
121
122 void CodeGenSubRegIndex::setConcatenationOf(
123     ArrayRef<CodeGenSubRegIndex*> Parts) {
124   if (ConcatenationOf.empty())
125     ConcatenationOf.assign(Parts.begin(), Parts.end());
126   else
127     assert(std::equal(Parts.begin(), Parts.end(),
128                       ConcatenationOf.begin()) && "parts consistent");
129 }
130
131 void CodeGenSubRegIndex::computeConcatTransitiveClosure() {
132   for (SmallVectorImpl<CodeGenSubRegIndex*>::iterator
133        I = ConcatenationOf.begin(); I != ConcatenationOf.end(); /*empty*/) {
134     CodeGenSubRegIndex *SubIdx = *I;
135     SubIdx->computeConcatTransitiveClosure();
136 #ifndef NDEBUG
137     for (CodeGenSubRegIndex *SRI : SubIdx->ConcatenationOf)
138       assert(SRI->ConcatenationOf.empty() && "No transitive closure?");
139 #endif
140
141     if (SubIdx->ConcatenationOf.empty()) {
142       ++I;
143     } else {
144       I = ConcatenationOf.erase(I);
145       I = ConcatenationOf.insert(I, SubIdx->ConcatenationOf.begin(),
146                                  SubIdx->ConcatenationOf.end());
147       I += SubIdx->ConcatenationOf.size();
148     }
149   }
150 }
151
152 //===----------------------------------------------------------------------===//
153 //                              CodeGenRegister
154 //===----------------------------------------------------------------------===//
155
156 CodeGenRegister::CodeGenRegister(Record *R, unsigned Enum)
157   : TheDef(R),
158     EnumValue(Enum),
159     CostPerUse(R->getValueAsInt("CostPerUse")),
160     CoveredBySubRegs(R->getValueAsBit("CoveredBySubRegs")),
161     HasDisjunctSubRegs(false),
162     SubRegsComplete(false),
163     SuperRegsComplete(false),
164     TopoSig(~0u) {
165   Artificial = R->getValueAsBit("isArtificial");
166 }
167
168 void CodeGenRegister::buildObjectGraph(CodeGenRegBank &RegBank) {
169   std::vector<Record*> SRIs = TheDef->getValueAsListOfDefs("SubRegIndices");
170   std::vector<Record*> SRs = TheDef->getValueAsListOfDefs("SubRegs");
171
172   if (SRIs.size() != SRs.size())
173     PrintFatalError(TheDef->getLoc(),
174                     "SubRegs and SubRegIndices must have the same size");
175
176   for (unsigned i = 0, e = SRIs.size(); i != e; ++i) {
177     ExplicitSubRegIndices.push_back(RegBank.getSubRegIdx(SRIs[i]));
178     ExplicitSubRegs.push_back(RegBank.getReg(SRs[i]));
179   }
180
181   // Also compute leading super-registers. Each register has a list of
182   // covered-by-subregs super-registers where it appears as the first explicit
183   // sub-register.
184   //
185   // This is used by computeSecondarySubRegs() to find candidates.
186   if (CoveredBySubRegs && !ExplicitSubRegs.empty())
187     ExplicitSubRegs.front()->LeadingSuperRegs.push_back(this);
188
189   // Add ad hoc alias links. This is a symmetric relationship between two
190   // registers, so build a symmetric graph by adding links in both ends.
191   std::vector<Record*> Aliases = TheDef->getValueAsListOfDefs("Aliases");
192   for (Record *Alias : Aliases) {
193     CodeGenRegister *Reg = RegBank.getReg(Alias);
194     ExplicitAliases.push_back(Reg);
195     Reg->ExplicitAliases.push_back(this);
196   }
197 }
198
199 const StringRef CodeGenRegister::getName() const {
200   assert(TheDef && "no def");
201   return TheDef->getName();
202 }
203
204 namespace {
205
206 // Iterate over all register units in a set of registers.
207 class RegUnitIterator {
208   CodeGenRegister::Vec::const_iterator RegI, RegE;
209   CodeGenRegister::RegUnitList::iterator UnitI, UnitE;
210
211 public:
212   RegUnitIterator(const CodeGenRegister::Vec &Regs):
213     RegI(Regs.begin()), RegE(Regs.end()) {
214
215     if (RegI != RegE) {
216       UnitI = (*RegI)->getRegUnits().begin();
217       UnitE = (*RegI)->getRegUnits().end();
218       advance();
219     }
220   }
221
222   bool isValid() const { return UnitI != UnitE; }
223
224   unsigned operator* () const { assert(isValid()); return *UnitI; }
225
226   const CodeGenRegister *getReg() const { assert(isValid()); return *RegI; }
227
228   /// Preincrement.  Move to the next unit.
229   void operator++() {
230     assert(isValid() && "Cannot advance beyond the last operand");
231     ++UnitI;
232     advance();
233   }
234
235 protected:
236   void advance() {
237     while (UnitI == UnitE) {
238       if (++RegI == RegE)
239         break;
240       UnitI = (*RegI)->getRegUnits().begin();
241       UnitE = (*RegI)->getRegUnits().end();
242     }
243   }
244 };
245
246 } // end anonymous namespace
247
248 // Return true of this unit appears in RegUnits.
249 static bool hasRegUnit(CodeGenRegister::RegUnitList &RegUnits, unsigned Unit) {
250   return RegUnits.test(Unit);
251 }
252
253 // Inherit register units from subregisters.
254 // Return true if the RegUnits changed.
255 bool CodeGenRegister::inheritRegUnits(CodeGenRegBank &RegBank) {
256   bool changed = false;
257   for (const auto &SubReg : SubRegs) {
258     CodeGenRegister *SR = SubReg.second;
259     // Merge the subregister's units into this register's RegUnits.
260     changed |= (RegUnits |= SR->RegUnits);
261   }
262
263   return changed;
264 }
265
266 const CodeGenRegister::SubRegMap &
267 CodeGenRegister::computeSubRegs(CodeGenRegBank &RegBank) {
268   // Only compute this map once.
269   if (SubRegsComplete)
270     return SubRegs;
271   SubRegsComplete = true;
272
273   HasDisjunctSubRegs = ExplicitSubRegs.size() > 1;
274
275   // First insert the explicit subregs and make sure they are fully indexed.
276   for (unsigned i = 0, e = ExplicitSubRegs.size(); i != e; ++i) {
277     CodeGenRegister *SR = ExplicitSubRegs[i];
278     CodeGenSubRegIndex *Idx = ExplicitSubRegIndices[i];
279     if (!SR->Artificial)
280       Idx->Artificial = false;
281     if (!SubRegs.insert(std::make_pair(Idx, SR)).second)
282       PrintFatalError(TheDef->getLoc(), "SubRegIndex " + Idx->getName() +
283                       " appears twice in Register " + getName());
284     // Map explicit sub-registers first, so the names take precedence.
285     // The inherited sub-registers are mapped below.
286     SubReg2Idx.insert(std::make_pair(SR, Idx));
287   }
288
289   // Keep track of inherited subregs and how they can be reached.
290   SmallPtrSet<CodeGenRegister*, 8> Orphans;
291
292   // Clone inherited subregs and place duplicate entries in Orphans.
293   // Here the order is important - earlier subregs take precedence.
294   for (CodeGenRegister *ESR : ExplicitSubRegs) {
295     const SubRegMap &Map = ESR->computeSubRegs(RegBank);
296     HasDisjunctSubRegs |= ESR->HasDisjunctSubRegs;
297
298     for (const auto &SR : Map) {
299       if (!SubRegs.insert(SR).second)
300         Orphans.insert(SR.second);
301     }
302   }
303
304   // Expand any composed subreg indices.
305   // If dsub_2 has ComposedOf = [qsub_1, dsub_0], and this register has a
306   // qsub_1 subreg, add a dsub_2 subreg.  Keep growing Indices and process
307   // expanded subreg indices recursively.
308   SmallVector<CodeGenSubRegIndex*, 8> Indices = ExplicitSubRegIndices;
309   for (unsigned i = 0; i != Indices.size(); ++i) {
310     CodeGenSubRegIndex *Idx = Indices[i];
311     const CodeGenSubRegIndex::CompMap &Comps = Idx->getComposites();
312     CodeGenRegister *SR = SubRegs[Idx];
313     const SubRegMap &Map = SR->computeSubRegs(RegBank);
314
315     // Look at the possible compositions of Idx.
316     // They may not all be supported by SR.
317     for (CodeGenSubRegIndex::CompMap::const_iterator I = Comps.begin(),
318            E = Comps.end(); I != E; ++I) {
319       SubRegMap::const_iterator SRI = Map.find(I->first);
320       if (SRI == Map.end())
321         continue; // Idx + I->first doesn't exist in SR.
322       // Add I->second as a name for the subreg SRI->second, assuming it is
323       // orphaned, and the name isn't already used for something else.
324       if (SubRegs.count(I->second) || !Orphans.erase(SRI->second))
325         continue;
326       // We found a new name for the orphaned sub-register.
327       SubRegs.insert(std::make_pair(I->second, SRI->second));
328       Indices.push_back(I->second);
329     }
330   }
331
332   // Now Orphans contains the inherited subregisters without a direct index.
333   // Create inferred indexes for all missing entries.
334   // Work backwards in the Indices vector in order to compose subregs bottom-up.
335   // Consider this subreg sequence:
336   //
337   //   qsub_1 -> dsub_0 -> ssub_0
338   //
339   // The qsub_1 -> dsub_0 composition becomes dsub_2, so the ssub_0 register
340   // can be reached in two different ways:
341   //
342   //   qsub_1 -> ssub_0
343   //   dsub_2 -> ssub_0
344   //
345   // We pick the latter composition because another register may have [dsub_0,
346   // dsub_1, dsub_2] subregs without necessarily having a qsub_1 subreg.  The
347   // dsub_2 -> ssub_0 composition can be shared.
348   while (!Indices.empty() && !Orphans.empty()) {
349     CodeGenSubRegIndex *Idx = Indices.pop_back_val();
350     CodeGenRegister *SR = SubRegs[Idx];
351     const SubRegMap &Map = SR->computeSubRegs(RegBank);
352     for (const auto &SubReg : Map)
353       if (Orphans.erase(SubReg.second))
354         SubRegs[RegBank.getCompositeSubRegIndex(Idx, SubReg.first)] = SubReg.second;
355   }
356
357   // Compute the inverse SubReg -> Idx map.
358   for (const auto &SubReg : SubRegs) {
359     if (SubReg.second == this) {
360       ArrayRef<SMLoc> Loc;
361       if (TheDef)
362         Loc = TheDef->getLoc();
363       PrintFatalError(Loc, "Register " + getName() +
364                       " has itself as a sub-register");
365     }
366
367     // Compute AllSuperRegsCovered.
368     if (!CoveredBySubRegs)
369       SubReg.first->AllSuperRegsCovered = false;
370
371     // Ensure that every sub-register has a unique name.
372     DenseMap<const CodeGenRegister*, CodeGenSubRegIndex*>::iterator Ins =
373       SubReg2Idx.insert(std::make_pair(SubReg.second, SubReg.first)).first;
374     if (Ins->second == SubReg.first)
375       continue;
376     // Trouble: Two different names for SubReg.second.
377     ArrayRef<SMLoc> Loc;
378     if (TheDef)
379       Loc = TheDef->getLoc();
380     PrintFatalError(Loc, "Sub-register can't have two names: " +
381                   SubReg.second->getName() + " available as " +
382                   SubReg.first->getName() + " and " + Ins->second->getName());
383   }
384
385   // Derive possible names for sub-register concatenations from any explicit
386   // sub-registers. By doing this before computeSecondarySubRegs(), we ensure
387   // that getConcatSubRegIndex() won't invent any concatenated indices that the
388   // user already specified.
389   for (unsigned i = 0, e = ExplicitSubRegs.size(); i != e; ++i) {
390     CodeGenRegister *SR = ExplicitSubRegs[i];
391     if (!SR->CoveredBySubRegs || SR->ExplicitSubRegs.size() <= 1 ||
392         SR->Artificial)
393       continue;
394
395     // SR is composed of multiple sub-regs. Find their names in this register.
396     SmallVector<CodeGenSubRegIndex*, 8> Parts;
397     for (unsigned j = 0, e = SR->ExplicitSubRegs.size(); j != e; ++j) {
398       CodeGenSubRegIndex &I = *SR->ExplicitSubRegIndices[j];
399       if (!I.Artificial)
400         Parts.push_back(getSubRegIndex(SR->ExplicitSubRegs[j]));
401     }
402
403     // Offer this as an existing spelling for the concatenation of Parts.
404     CodeGenSubRegIndex &Idx = *ExplicitSubRegIndices[i];
405     Idx.setConcatenationOf(Parts);
406   }
407
408   // Initialize RegUnitList. Because getSubRegs is called recursively, this
409   // processes the register hierarchy in postorder.
410   //
411   // Inherit all sub-register units. It is good enough to look at the explicit
412   // sub-registers, the other registers won't contribute any more units.
413   for (unsigned i = 0, e = ExplicitSubRegs.size(); i != e; ++i) {
414     CodeGenRegister *SR = ExplicitSubRegs[i];
415     RegUnits |= SR->RegUnits;
416   }
417
418   // Absent any ad hoc aliasing, we create one register unit per leaf register.
419   // These units correspond to the maximal cliques in the register overlap
420   // graph which is optimal.
421   //
422   // When there is ad hoc aliasing, we simply create one unit per edge in the
423   // undirected ad hoc aliasing graph. Technically, we could do better by
424   // identifying maximal cliques in the ad hoc graph, but cliques larger than 2
425   // are extremely rare anyway (I've never seen one), so we don't bother with
426   // the added complexity.
427   for (unsigned i = 0, e = ExplicitAliases.size(); i != e; ++i) {
428     CodeGenRegister *AR = ExplicitAliases[i];
429     // Only visit each edge once.
430     if (AR->SubRegsComplete)
431       continue;
432     // Create a RegUnit representing this alias edge, and add it to both
433     // registers.
434     unsigned Unit = RegBank.newRegUnit(this, AR);
435     RegUnits.set(Unit);
436     AR->RegUnits.set(Unit);
437   }
438
439   // Finally, create units for leaf registers without ad hoc aliases. Note that
440   // a leaf register with ad hoc aliases doesn't get its own unit - it isn't
441   // necessary. This means the aliasing leaf registers can share a single unit.
442   if (RegUnits.empty())
443     RegUnits.set(RegBank.newRegUnit(this));
444
445   // We have now computed the native register units. More may be adopted later
446   // for balancing purposes.
447   NativeRegUnits = RegUnits;
448
449   return SubRegs;
450 }
451
452 // In a register that is covered by its sub-registers, try to find redundant
453 // sub-registers. For example:
454 //
455 //   QQ0 = {Q0, Q1}
456 //   Q0 = {D0, D1}
457 //   Q1 = {D2, D3}
458 //
459 // We can infer that D1_D2 is also a sub-register, even if it wasn't named in
460 // the register definition.
461 //
462 // The explicitly specified registers form a tree. This function discovers
463 // sub-register relationships that would force a DAG.
464 //
465 void CodeGenRegister::computeSecondarySubRegs(CodeGenRegBank &RegBank) {
466   SmallVector<SubRegMap::value_type, 8> NewSubRegs;
467
468   std::queue<std::pair<CodeGenSubRegIndex*,CodeGenRegister*>> SubRegQueue;
469   for (std::pair<CodeGenSubRegIndex*,CodeGenRegister*> P : SubRegs)
470     SubRegQueue.push(P);
471
472   // Look at the leading super-registers of each sub-register. Those are the
473   // candidates for new sub-registers, assuming they are fully contained in
474   // this register.
475   while (!SubRegQueue.empty()) {
476     CodeGenSubRegIndex *SubRegIdx;
477     const CodeGenRegister *SubReg;
478     std::tie(SubRegIdx, SubReg) = SubRegQueue.front();
479     SubRegQueue.pop();
480
481     const CodeGenRegister::SuperRegList &Leads = SubReg->LeadingSuperRegs;
482     for (unsigned i = 0, e = Leads.size(); i != e; ++i) {
483       CodeGenRegister *Cand = const_cast<CodeGenRegister*>(Leads[i]);
484       // Already got this sub-register?
485       if (Cand == this || getSubRegIndex(Cand))
486         continue;
487       // Check if each component of Cand is already a sub-register.
488       assert(!Cand->ExplicitSubRegs.empty() &&
489              "Super-register has no sub-registers");
490       if (Cand->ExplicitSubRegs.size() == 1)
491         continue;
492       SmallVector<CodeGenSubRegIndex*, 8> Parts;
493       // We know that the first component is (SubRegIdx,SubReg). However we
494       // may still need to split it into smaller subregister parts.
495       assert(Cand->ExplicitSubRegs[0] == SubReg && "LeadingSuperRegs correct");
496       assert(getSubRegIndex(SubReg) == SubRegIdx && "LeadingSuperRegs correct");
497       for (CodeGenRegister *SubReg : Cand->ExplicitSubRegs) {
498         if (CodeGenSubRegIndex *SubRegIdx = getSubRegIndex(SubReg)) {
499           if (SubRegIdx->ConcatenationOf.empty()) {
500             Parts.push_back(SubRegIdx);
501           } else
502             for (CodeGenSubRegIndex *SubIdx : SubRegIdx->ConcatenationOf)
503               Parts.push_back(SubIdx);
504         } else {
505           // Sub-register doesn't exist.
506           Parts.clear();
507           break;
508         }
509       }
510       // There is nothing to do if some Cand sub-register is not part of this
511       // register.
512       if (Parts.empty())
513         continue;
514
515       // Each part of Cand is a sub-register of this. Make the full Cand also
516       // a sub-register with a concatenated sub-register index.
517       CodeGenSubRegIndex *Concat = RegBank.getConcatSubRegIndex(Parts);
518       std::pair<CodeGenSubRegIndex*,CodeGenRegister*> NewSubReg =
519           std::make_pair(Concat, Cand);
520
521       if (!SubRegs.insert(NewSubReg).second)
522         continue;
523
524       // We inserted a new subregister.
525       NewSubRegs.push_back(NewSubReg);
526       SubRegQueue.push(NewSubReg);
527       SubReg2Idx.insert(std::make_pair(Cand, Concat));
528     }
529   }
530
531   // Create sub-register index composition maps for the synthesized indices.
532   for (unsigned i = 0, e = NewSubRegs.size(); i != e; ++i) {
533     CodeGenSubRegIndex *NewIdx = NewSubRegs[i].first;
534     CodeGenRegister *NewSubReg = NewSubRegs[i].second;
535     for (SubRegMap::const_iterator SI = NewSubReg->SubRegs.begin(),
536            SE = NewSubReg->SubRegs.end(); SI != SE; ++SI) {
537       CodeGenSubRegIndex *SubIdx = getSubRegIndex(SI->second);
538       if (!SubIdx)
539         PrintFatalError(TheDef->getLoc(), "No SubRegIndex for " +
540                         SI->second->getName() + " in " + getName());
541       NewIdx->addComposite(SI->first, SubIdx);
542     }
543   }
544 }
545
546 void CodeGenRegister::computeSuperRegs(CodeGenRegBank &RegBank) {
547   // Only visit each register once.
548   if (SuperRegsComplete)
549     return;
550   SuperRegsComplete = true;
551
552   // Make sure all sub-registers have been visited first, so the super-reg
553   // lists will be topologically ordered.
554   for (SubRegMap::const_iterator I = SubRegs.begin(), E = SubRegs.end();
555        I != E; ++I)
556     I->second->computeSuperRegs(RegBank);
557
558   // Now add this as a super-register on all sub-registers.
559   // Also compute the TopoSigId in post-order.
560   TopoSigId Id;
561   for (SubRegMap::const_iterator I = SubRegs.begin(), E = SubRegs.end();
562        I != E; ++I) {
563     // Topological signature computed from SubIdx, TopoId(SubReg).
564     // Loops and idempotent indices have TopoSig = ~0u.
565     Id.push_back(I->first->EnumValue);
566     Id.push_back(I->second->TopoSig);
567
568     // Don't add duplicate entries.
569     if (!I->second->SuperRegs.empty() && I->second->SuperRegs.back() == this)
570       continue;
571     I->second->SuperRegs.push_back(this);
572   }
573   TopoSig = RegBank.getTopoSig(Id);
574 }
575
576 void
577 CodeGenRegister::addSubRegsPreOrder(SetVector<const CodeGenRegister*> &OSet,
578                                     CodeGenRegBank &RegBank) const {
579   assert(SubRegsComplete && "Must precompute sub-registers");
580   for (unsigned i = 0, e = ExplicitSubRegs.size(); i != e; ++i) {
581     CodeGenRegister *SR = ExplicitSubRegs[i];
582     if (OSet.insert(SR))
583       SR->addSubRegsPreOrder(OSet, RegBank);
584   }
585   // Add any secondary sub-registers that weren't part of the explicit tree.
586   for (SubRegMap::const_iterator I = SubRegs.begin(), E = SubRegs.end();
587        I != E; ++I)
588     OSet.insert(I->second);
589 }
590
591 // Get the sum of this register's unit weights.
592 unsigned CodeGenRegister::getWeight(const CodeGenRegBank &RegBank) const {
593   unsigned Weight = 0;
594   for (RegUnitList::iterator I = RegUnits.begin(), E = RegUnits.end();
595        I != E; ++I) {
596     Weight += RegBank.getRegUnit(*I).Weight;
597   }
598   return Weight;
599 }
600
601 //===----------------------------------------------------------------------===//
602 //                               RegisterTuples
603 //===----------------------------------------------------------------------===//
604
605 // A RegisterTuples def is used to generate pseudo-registers from lists of
606 // sub-registers. We provide a SetTheory expander class that returns the new
607 // registers.
608 namespace {
609
610 struct TupleExpander : SetTheory::Expander {
611   // Reference to SynthDefs in the containing CodeGenRegBank, to keep track of
612   // the synthesized definitions for their lifetime.
613   std::vector<std::unique_ptr<Record>> &SynthDefs;
614
615   TupleExpander(std::vector<std::unique_ptr<Record>> &SynthDefs)
616       : SynthDefs(SynthDefs) {}
617
618   void expand(SetTheory &ST, Record *Def, SetTheory::RecSet &Elts) override {
619     std::vector<Record*> Indices = Def->getValueAsListOfDefs("SubRegIndices");
620     unsigned Dim = Indices.size();
621     ListInit *SubRegs = Def->getValueAsListInit("SubRegs");
622     if (Dim != SubRegs->size())
623       PrintFatalError(Def->getLoc(), "SubRegIndices and SubRegs size mismatch");
624     if (Dim < 2)
625       PrintFatalError(Def->getLoc(),
626                       "Tuples must have at least 2 sub-registers");
627
628     // Evaluate the sub-register lists to be zipped.
629     unsigned Length = ~0u;
630     SmallVector<SetTheory::RecSet, 4> Lists(Dim);
631     for (unsigned i = 0; i != Dim; ++i) {
632       ST.evaluate(SubRegs->getElement(i), Lists[i], Def->getLoc());
633       Length = std::min(Length, unsigned(Lists[i].size()));
634     }
635
636     if (Length == 0)
637       return;
638
639     // Precompute some types.
640     Record *RegisterCl = Def->getRecords().getClass("Register");
641     RecTy *RegisterRecTy = RecordRecTy::get(RegisterCl);
642     std::vector<StringRef> RegNames =
643       Def->getValueAsListOfStrings("RegAsmNames");
644
645     // Zip them up.
646     for (unsigned n = 0; n != Length; ++n) {
647       std::string Name;
648       Record *Proto = Lists[0][n];
649       std::vector<Init*> Tuple;
650       unsigned CostPerUse = 0;
651       for (unsigned i = 0; i != Dim; ++i) {
652         Record *Reg = Lists[i][n];
653         if (i) Name += '_';
654         Name += Reg->getName();
655         Tuple.push_back(DefInit::get(Reg));
656         CostPerUse = std::max(CostPerUse,
657                               unsigned(Reg->getValueAsInt("CostPerUse")));
658       }
659
660       StringInit *AsmName = StringInit::get("");
661       if (!RegNames.empty()) {
662         if (RegNames.size() <= n)
663           PrintFatalError(Def->getLoc(),
664                           "Register tuple definition missing name for '" +
665                             Name + "'.");
666         AsmName = StringInit::get(RegNames[n]);
667       }
668
669       // Create a new Record representing the synthesized register. This record
670       // is only for consumption by CodeGenRegister, it is not added to the
671       // RecordKeeper.
672       SynthDefs.emplace_back(
673           std::make_unique<Record>(Name, Def->getLoc(), Def->getRecords()));
674       Record *NewReg = SynthDefs.back().get();
675       Elts.insert(NewReg);
676
677       // Copy Proto super-classes.
678       ArrayRef<std::pair<Record *, SMRange>> Supers = Proto->getSuperClasses();
679       for (const auto &SuperPair : Supers)
680         NewReg->addSuperClass(SuperPair.first, SuperPair.second);
681
682       // Copy Proto fields.
683       for (unsigned i = 0, e = Proto->getValues().size(); i != e; ++i) {
684         RecordVal RV = Proto->getValues()[i];
685
686         // Skip existing fields, like NAME.
687         if (NewReg->getValue(RV.getNameInit()))
688           continue;
689
690         StringRef Field = RV.getName();
691
692         // Replace the sub-register list with Tuple.
693         if (Field == "SubRegs")
694           RV.setValue(ListInit::get(Tuple, RegisterRecTy));
695
696         if (Field == "AsmName")
697           RV.setValue(AsmName);
698
699         // CostPerUse is aggregated from all Tuple members.
700         if (Field == "CostPerUse")
701           RV.setValue(IntInit::get(CostPerUse));
702
703         // Composite registers are always covered by sub-registers.
704         if (Field == "CoveredBySubRegs")
705           RV.setValue(BitInit::get(true));
706
707         // Copy fields from the RegisterTuples def.
708         if (Field == "SubRegIndices" ||
709             Field == "CompositeIndices") {
710           NewReg->addValue(*Def->getValue(Field));
711           continue;
712         }
713
714         // Some fields get their default uninitialized value.
715         if (Field == "DwarfNumbers" ||
716             Field == "DwarfAlias" ||
717             Field == "Aliases") {
718           if (const RecordVal *DefRV = RegisterCl->getValue(Field))
719             NewReg->addValue(*DefRV);
720           continue;
721         }
722
723         // Everything else is copied from Proto.
724         NewReg->addValue(RV);
725       }
726     }
727   }
728 };
729
730 } // end anonymous namespace
731
732 //===----------------------------------------------------------------------===//
733 //                            CodeGenRegisterClass
734 //===----------------------------------------------------------------------===//
735
736 static void sortAndUniqueRegisters(CodeGenRegister::Vec &M) {
737   llvm::sort(M, deref<std::less<>>());
738   M.erase(std::unique(M.begin(), M.end(), deref<std::equal_to<>>()), M.end());
739 }
740
741 CodeGenRegisterClass::CodeGenRegisterClass(CodeGenRegBank &RegBank, Record *R)
742   : TheDef(R),
743     Name(R->getName()),
744     TopoSigs(RegBank.getNumTopoSigs()),
745     EnumValue(-1) {
746
747   std::vector<Record*> TypeList = R->getValueAsListOfDefs("RegTypes");
748   for (unsigned i = 0, e = TypeList.size(); i != e; ++i) {
749     Record *Type = TypeList[i];
750     if (!Type->isSubClassOf("ValueType"))
751       PrintFatalError(R->getLoc(),
752                       "RegTypes list member '" + Type->getName() +
753                           "' does not derive from the ValueType class!");
754     VTs.push_back(getValueTypeByHwMode(Type, RegBank.getHwModes()));
755   }
756   assert(!VTs.empty() && "RegisterClass must contain at least one ValueType!");
757
758   // Allocation order 0 is the full set. AltOrders provides others.
759   const SetTheory::RecVec *Elements = RegBank.getSets().expand(R);
760   ListInit *AltOrders = R->getValueAsListInit("AltOrders");
761   Orders.resize(1 + AltOrders->size());
762
763   // Default allocation order always contains all registers.
764   Artificial = true;
765   for (unsigned i = 0, e = Elements->size(); i != e; ++i) {
766     Orders[0].push_back((*Elements)[i]);
767     const CodeGenRegister *Reg = RegBank.getReg((*Elements)[i]);
768     Members.push_back(Reg);
769     Artificial &= Reg->Artificial;
770     TopoSigs.set(Reg->getTopoSig());
771   }
772   sortAndUniqueRegisters(Members);
773
774   // Alternative allocation orders may be subsets.
775   SetTheory::RecSet Order;
776   for (unsigned i = 0, e = AltOrders->size(); i != e; ++i) {
777     RegBank.getSets().evaluate(AltOrders->getElement(i), Order, R->getLoc());
778     Orders[1 + i].append(Order.begin(), Order.end());
779     // Verify that all altorder members are regclass members.
780     while (!Order.empty()) {
781       CodeGenRegister *Reg = RegBank.getReg(Order.back());
782       Order.pop_back();
783       if (!contains(Reg))
784         PrintFatalError(R->getLoc(), " AltOrder register " + Reg->getName() +
785                       " is not a class member");
786     }
787   }
788
789   Namespace = R->getValueAsString("Namespace");
790
791   if (const RecordVal *RV = R->getValue("RegInfos"))
792     if (DefInit *DI = dyn_cast_or_null<DefInit>(RV->getValue()))
793       RSI = RegSizeInfoByHwMode(DI->getDef(), RegBank.getHwModes());
794   unsigned Size = R->getValueAsInt("Size");
795   assert((RSI.hasDefault() || Size != 0 || VTs[0].isSimple()) &&
796          "Impossible to determine register size");
797   if (!RSI.hasDefault()) {
798     RegSizeInfo RI;
799     RI.RegSize = RI.SpillSize = Size ? Size
800                                      : VTs[0].getSimple().getSizeInBits();
801     RI.SpillAlignment = R->getValueAsInt("Alignment");
802     RSI.Map.insert({DefaultMode, RI});
803   }
804
805   CopyCost = R->getValueAsInt("CopyCost");
806   Allocatable = R->getValueAsBit("isAllocatable");
807   AltOrderSelect = R->getValueAsString("AltOrderSelect");
808   int AllocationPriority = R->getValueAsInt("AllocationPriority");
809   if (AllocationPriority < 0 || AllocationPriority > 63)
810     PrintFatalError(R->getLoc(), "AllocationPriority out of range [0,63]");
811   this->AllocationPriority = AllocationPriority;
812 }
813
814 // Create an inferred register class that was missing from the .td files.
815 // Most properties will be inherited from the closest super-class after the
816 // class structure has been computed.
817 CodeGenRegisterClass::CodeGenRegisterClass(CodeGenRegBank &RegBank,
818                                            StringRef Name, Key Props)
819   : Members(*Props.Members),
820     TheDef(nullptr),
821     Name(Name),
822     TopoSigs(RegBank.getNumTopoSigs()),
823     EnumValue(-1),
824     RSI(Props.RSI),
825     CopyCost(0),
826     Allocatable(true),
827     AllocationPriority(0) {
828   Artificial = true;
829   for (const auto R : Members) {
830     TopoSigs.set(R->getTopoSig());
831     Artificial &= R->Artificial;
832   }
833 }
834
835 // Compute inherited propertied for a synthesized register class.
836 void CodeGenRegisterClass::inheritProperties(CodeGenRegBank &RegBank) {
837   assert(!getDef() && "Only synthesized classes can inherit properties");
838   assert(!SuperClasses.empty() && "Synthesized class without super class");
839
840   // The last super-class is the smallest one.
841   CodeGenRegisterClass &Super = *SuperClasses.back();
842
843   // Most properties are copied directly.
844   // Exceptions are members, size, and alignment
845   Namespace = Super.Namespace;
846   VTs = Super.VTs;
847   CopyCost = Super.CopyCost;
848   Allocatable = Super.Allocatable;
849   AltOrderSelect = Super.AltOrderSelect;
850   AllocationPriority = Super.AllocationPriority;
851
852   // Copy all allocation orders, filter out foreign registers from the larger
853   // super-class.
854   Orders.resize(Super.Orders.size());
855   for (unsigned i = 0, ie = Super.Orders.size(); i != ie; ++i)
856     for (unsigned j = 0, je = Super.Orders[i].size(); j != je; ++j)
857       if (contains(RegBank.getReg(Super.Orders[i][j])))
858         Orders[i].push_back(Super.Orders[i][j]);
859 }
860
861 bool CodeGenRegisterClass::contains(const CodeGenRegister *Reg) const {
862   return std::binary_search(Members.begin(), Members.end(), Reg,
863                             deref<std::less<>>());
864 }
865
866 namespace llvm {
867
868   raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const CodeGenRegisterClass::Key &K) {
869     OS << "{ " << K.RSI;
870     for (const auto R : *K.Members)
871       OS << ", " << R->getName();
872     return OS << " }";
873   }
874
875 } // end namespace llvm
876
877 // This is a simple lexicographical order that can be used to search for sets.
878 // It is not the same as the topological order provided by TopoOrderRC.
879 bool CodeGenRegisterClass::Key::
880 operator<(const CodeGenRegisterClass::Key &B) const {
881   assert(Members && B.Members);
882   return std::tie(*Members, RSI) < std::tie(*B.Members, B.RSI);
883 }
884
885 // Returns true if RC is a strict subclass.
886 // RC is a sub-class of this class if it is a valid replacement for any
887 // instruction operand where a register of this classis required. It must
888 // satisfy these conditions:
889 //
890 // 1. All RC registers are also in this.
891 // 2. The RC spill size must not be smaller than our spill size.
892 // 3. RC spill alignment must be compatible with ours.
893 //
894 static bool testSubClass(const CodeGenRegisterClass *A,
895                          const CodeGenRegisterClass *B) {
896   return A->RSI.isSubClassOf(B->RSI) &&
897          std::includes(A->getMembers().begin(), A->getMembers().end(),
898                        B->getMembers().begin(), B->getMembers().end(),
899                        deref<std::less<>>());
900 }
901
902 /// Sorting predicate for register classes.  This provides a topological
903 /// ordering that arranges all register classes before their sub-classes.
904 ///
905 /// Register classes with the same registers, spill size, and alignment form a
906 /// clique.  They will be ordered alphabetically.
907 ///
908 static bool TopoOrderRC(const CodeGenRegisterClass &PA,
909                         const CodeGenRegisterClass &PB) {
910   auto *A = &PA;
911   auto *B = &PB;
912   if (A == B)
913     return false;
914
915   if (A->RSI < B->RSI)
916     return true;
917   if (A->RSI != B->RSI)
918     return false;
919
920   // Order by descending set size.  Note that the classes' allocation order may
921   // not have been computed yet.  The Members set is always vaild.
922   if (A->getMembers().size() > B->getMembers().size())
923     return true;
924   if (A->getMembers().size() < B->getMembers().size())
925     return false;
926
927   // Finally order by name as a tie breaker.
928   return StringRef(A->getName()) < B->getName();
929 }
930
931 std::string CodeGenRegisterClass::getQualifiedName() const {
932   if (Namespace.empty())
933     return getName();
934   else
935     return (Namespace + "::" + getName()).str();
936 }
937
938 // Compute sub-classes of all register classes.
939 // Assume the classes are ordered topologically.
940 void CodeGenRegisterClass::computeSubClasses(CodeGenRegBank &RegBank) {
941   auto &RegClasses = RegBank.getRegClasses();
942
943   // Visit backwards so sub-classes are seen first.
944   for (auto I = RegClasses.rbegin(), E = RegClasses.rend(); I != E; ++I) {
945     CodeGenRegisterClass &RC = *I;
946     RC.SubClasses.resize(RegClasses.size());
947     RC.SubClasses.set(RC.EnumValue);
948     if (RC.Artificial)
949       continue;
950
951     // Normally, all subclasses have IDs >= rci, unless RC is part of a clique.
952     for (auto I2 = I.base(), E2 = RegClasses.end(); I2 != E2; ++I2) {
953       CodeGenRegisterClass &SubRC = *I2;
954       if (RC.SubClasses.test(SubRC.EnumValue))
955         continue;
956       if (!testSubClass(&RC, &SubRC))
957         continue;
958       // SubRC is a sub-class. Grap all its sub-classes so we won't have to
959       // check them again.
960       RC.SubClasses |= SubRC.SubClasses;
961     }
962
963     // Sweep up missed clique members.  They will be immediately preceding RC.
964     for (auto I2 = std::next(I); I2 != E && testSubClass(&RC, &*I2); ++I2)
965       RC.SubClasses.set(I2->EnumValue);
966   }
967
968   // Compute the SuperClasses lists from the SubClasses vectors.
969   for (auto &RC : RegClasses) {
970     const BitVector &SC = RC.getSubClasses();
971     auto I = RegClasses.begin();
972     for (int s = 0, next_s = SC.find_first(); next_s != -1;
973          next_s = SC.find_next(s)) {
974       std::advance(I, next_s - s);
975       s = next_s;
976       if (&*I == &RC)
977         continue;
978       I->SuperClasses.push_back(&RC);
979     }
980   }
981
982   // With the class hierarchy in place, let synthesized register classes inherit
983   // properties from their closest super-class. The iteration order here can
984   // propagate properties down multiple levels.
985   for (auto &RC : RegClasses)
986     if (!RC.getDef())
987       RC.inheritProperties(RegBank);
988 }
989
990 Optional<std::pair<CodeGenRegisterClass *, CodeGenRegisterClass *>>
991 CodeGenRegisterClass::getMatchingSubClassWithSubRegs(
992     CodeGenRegBank &RegBank, const CodeGenSubRegIndex *SubIdx) const {
993   auto SizeOrder = [](const CodeGenRegisterClass *A,
994                       const CodeGenRegisterClass *B) {
995     return A->getMembers().size() > B->getMembers().size();
996   };
997
998   auto &RegClasses = RegBank.getRegClasses();
999
1000   // Find all the subclasses of this one that fully support the sub-register
1001   // index and order them by size. BiggestSuperRC should always be first.
1002   CodeGenRegisterClass *BiggestSuperRegRC = getSubClassWithSubReg(SubIdx);
1003   if (!BiggestSuperRegRC)
1004     return None;
1005   BitVector SuperRegRCsBV = BiggestSuperRegRC->getSubClasses();
1006   std::vector<CodeGenRegisterClass *> SuperRegRCs;
1007   for (auto &RC : RegClasses)
1008     if (SuperRegRCsBV[RC.EnumValue])
1009       SuperRegRCs.emplace_back(&RC);
1010   llvm::sort(SuperRegRCs, SizeOrder);
1011   assert(SuperRegRCs.front() == BiggestSuperRegRC && "Biggest class wasn't first");
1012
1013   // Find all the subreg classes and order them by size too.
1014   std::vector<std::pair<CodeGenRegisterClass *, BitVector>> SuperRegClasses;
1015   for (auto &RC: RegClasses) {
1016     BitVector SuperRegClassesBV(RegClasses.size());
1017     RC.getSuperRegClasses(SubIdx, SuperRegClassesBV);
1018     if (SuperRegClassesBV.any())
1019       SuperRegClasses.push_back(std::make_pair(&RC, SuperRegClassesBV));
1020   }
1021   llvm::sort(SuperRegClasses,
1022              [&](const std::pair<CodeGenRegisterClass *, BitVector> &A,
1023                  const std::pair<CodeGenRegisterClass *, BitVector> &B) {
1024                return SizeOrder(A.first, B.first);
1025              });
1026
1027   // Find the biggest subclass and subreg class such that R:subidx is in the
1028   // subreg class for all R in subclass.
1029   //
1030   // For example:
1031   // All registers in X86's GR64 have a sub_32bit subregister but no class
1032   // exists that contains all the 32-bit subregisters because GR64 contains RIP
1033   // but GR32 does not contain EIP. Instead, we constrain SuperRegRC to
1034   // GR32_with_sub_8bit (which is identical to GR32_with_sub_32bit) and then,
1035   // having excluded RIP, we are able to find a SubRegRC (GR32).
1036   CodeGenRegisterClass *ChosenSuperRegClass = nullptr;
1037   CodeGenRegisterClass *SubRegRC = nullptr;
1038   for (auto *SuperRegRC : SuperRegRCs) {
1039     for (const auto &SuperRegClassPair : SuperRegClasses) {
1040       const BitVector &SuperRegClassBV = SuperRegClassPair.second;
1041       if (SuperRegClassBV[SuperRegRC->EnumValue]) {
1042         SubRegRC = SuperRegClassPair.first;
1043         ChosenSuperRegClass = SuperRegRC;
1044
1045         // If SubRegRC is bigger than SuperRegRC then there are members of
1046         // SubRegRC that don't have super registers via SubIdx. Keep looking to
1047         // find a better fit and fall back on this one if there isn't one.
1048         //
1049         // This is intended to prevent X86 from making odd choices such as
1050         // picking LOW32_ADDR_ACCESS_RBP instead of GR32 in the example above.
1051         // LOW32_ADDR_ACCESS_RBP is a valid choice but contains registers that
1052         // aren't subregisters of SuperRegRC whereas GR32 has a direct 1:1
1053         // mapping.
1054         if (SuperRegRC->getMembers().size() >= SubRegRC->getMembers().size())
1055           return std::make_pair(ChosenSuperRegClass, SubRegRC);
1056       }
1057     }
1058
1059     // If we found a fit but it wasn't quite ideal because SubRegRC had excess
1060     // registers, then we're done.
1061     if (ChosenSuperRegClass)
1062       return std::make_pair(ChosenSuperRegClass, SubRegRC);
1063   }
1064
1065   return None;
1066 }
1067
1068 void CodeGenRegisterClass::getSuperRegClasses(const CodeGenSubRegIndex *SubIdx,
1069                                               BitVector &Out) const {
1070   auto FindI = SuperRegClasses.find(SubIdx);
1071   if (FindI == SuperRegClasses.end())
1072     return;
1073   for (CodeGenRegisterClass *RC : FindI->second)
1074     Out.set(RC->EnumValue);
1075 }
1076
1077 // Populate a unique sorted list of units from a register set.
1078 void CodeGenRegisterClass::buildRegUnitSet(const CodeGenRegBank &RegBank,
1079   std::vector<unsigned> &RegUnits) const {
1080   std::vector<unsigned> TmpUnits;
1081   for (RegUnitIterator UnitI(Members); UnitI.isValid(); ++UnitI) {
1082     const RegUnit &RU = RegBank.getRegUnit(*UnitI);
1083     if (!RU.Artificial)
1084       TmpUnits.push_back(*UnitI);
1085   }
1086   llvm::sort(TmpUnits);
1087   std::unique_copy(TmpUnits.begin(), TmpUnits.end(),
1088                    std::back_inserter(RegUnits));
1089 }
1090
1091 //===----------------------------------------------------------------------===//
1092 //                               CodeGenRegBank
1093 //===----------------------------------------------------------------------===//
1094
1095 CodeGenRegBank::CodeGenRegBank(RecordKeeper &Records,
1096                                const CodeGenHwModes &Modes) : CGH(Modes) {
1097   // Configure register Sets to understand register classes and tuples.
1098   Sets.addFieldExpander("RegisterClass", "MemberList");
1099   Sets.addFieldExpander("CalleeSavedRegs", "SaveList");
1100   Sets.addExpander("RegisterTuples",
1101                    std::make_unique<TupleExpander>(SynthDefs));
1102
1103   // Read in the user-defined (named) sub-register indices.
1104   // More indices will be synthesized later.
1105   std::vector<Record*> SRIs = Records.getAllDerivedDefinitions("SubRegIndex");
1106   llvm::sort(SRIs, LessRecord());
1107   for (unsigned i = 0, e = SRIs.size(); i != e; ++i)
1108     getSubRegIdx(SRIs[i]);
1109   // Build composite maps from ComposedOf fields.
1110   for (auto &Idx : SubRegIndices)
1111     Idx.updateComponents(*this);
1112
1113   // Read in the register definitions.
1114   std::vector<Record*> Regs = Records.getAllDerivedDefinitions("Register");
1115   llvm::sort(Regs, LessRecordRegister());
1116   // Assign the enumeration values.
1117   for (unsigned i = 0, e = Regs.size(); i != e; ++i)
1118     getReg(Regs[i]);
1119
1120   // Expand tuples and number the new registers.
1121   std::vector<Record*> Tups =
1122     Records.getAllDerivedDefinitions("RegisterTuples");
1123
1124   for (Record *R : Tups) {
1125     std::vector<Record *> TupRegs = *Sets.expand(R);
1126     llvm::sort(TupRegs, LessRecordRegister());
1127     for (Record *RC : TupRegs)
1128       getReg(RC);
1129   }
1130
1131   // Now all the registers are known. Build the object graph of explicit
1132   // register-register references.
1133   for (auto &Reg : Registers)
1134     Reg.buildObjectGraph(*this);
1135
1136   // Compute register name map.
1137   for (auto &Reg : Registers)
1138     // FIXME: This could just be RegistersByName[name] = register, except that
1139     // causes some failures in MIPS - perhaps they have duplicate register name
1140     // entries? (or maybe there's a reason for it - I don't know much about this
1141     // code, just drive-by refactoring)
1142     RegistersByName.insert(
1143         std::make_pair(Reg.TheDef->getValueAsString("AsmName"), &Reg));
1144
1145   // Precompute all sub-register maps.
1146   // This will create Composite entries for all inferred sub-register indices.
1147   for (auto &Reg : Registers)
1148     Reg.computeSubRegs(*this);
1149
1150   // Compute transitive closure of subregister index ConcatenationOf vectors
1151   // and initialize ConcatIdx map.
1152   for (CodeGenSubRegIndex &SRI : SubRegIndices) {
1153     SRI.computeConcatTransitiveClosure();
1154     if (!SRI.ConcatenationOf.empty())
1155       ConcatIdx.insert(std::make_pair(
1156           SmallVector<CodeGenSubRegIndex*,8>(SRI.ConcatenationOf.begin(),
1157                                              SRI.ConcatenationOf.end()), &SRI));
1158   }
1159
1160   // Infer even more sub-registers by combining leading super-registers.
1161   for (auto &Reg : Registers)
1162     if (Reg.CoveredBySubRegs)
1163       Reg.computeSecondarySubRegs(*this);
1164
1165   // After the sub-register graph is complete, compute the topologically
1166   // ordered SuperRegs list.
1167   for (auto &Reg : Registers)
1168     Reg.computeSuperRegs(*this);
1169
1170   // For each pair of Reg:SR, if both are non-artificial, mark the
1171   // corresponding sub-register index as non-artificial.
1172   for (auto &Reg : Registers) {
1173     if (Reg.Artificial)
1174       continue;
1175     for (auto P : Reg.getSubRegs()) {
1176       const CodeGenRegister *SR = P.second;
1177       if (!SR->Artificial)
1178         P.first->Artificial = false;
1179     }
1180   }
1181
1182   // Native register units are associated with a leaf register. They've all been
1183   // discovered now.
1184   NumNativeRegUnits = RegUnits.size();
1185
1186   // Read in register class definitions.
1187   std::vector<Record*> RCs = Records.getAllDerivedDefinitions("RegisterClass");
1188   if (RCs.empty())
1189     PrintFatalError("No 'RegisterClass' subclasses defined!");
1190
1191   // Allocate user-defined register classes.
1192   for (auto *R : RCs) {
1193     RegClasses.emplace_back(*this, R);
1194     CodeGenRegisterClass &RC = RegClasses.back();
1195     if (!RC.Artificial)
1196       addToMaps(&RC);
1197   }
1198
1199   // Infer missing classes to create a full algebra.
1200   computeInferredRegisterClasses();
1201
1202   // Order register classes topologically and assign enum values.
1203   RegClasses.sort(TopoOrderRC);
1204   unsigned i = 0;
1205   for (auto &RC : RegClasses)
1206     RC.EnumValue = i++;
1207   CodeGenRegisterClass::computeSubClasses(*this);
1208 }
1209
1210 // Create a synthetic CodeGenSubRegIndex without a corresponding Record.
1211 CodeGenSubRegIndex*
1212 CodeGenRegBank::createSubRegIndex(StringRef Name, StringRef Namespace) {
1213   SubRegIndices.emplace_back(Name, Namespace, SubRegIndices.size() + 1);
1214   return &SubRegIndices.back();
1215 }
1216
1217 CodeGenSubRegIndex *CodeGenRegBank::getSubRegIdx(Record *Def) {
1218   CodeGenSubRegIndex *&Idx = Def2SubRegIdx[Def];
1219   if (Idx)
1220     return Idx;
1221   SubRegIndices.emplace_back(Def, SubRegIndices.size() + 1);
1222   Idx = &SubRegIndices.back();
1223   return Idx;
1224 }
1225
1226 CodeGenRegister *CodeGenRegBank::getReg(Record *Def) {
1227   CodeGenRegister *&Reg = Def2Reg[Def];
1228   if (Reg)
1229     return Reg;
1230   Registers.emplace_back(Def, Registers.size() + 1);
1231   Reg = &Registers.back();
1232   return Reg;
1233 }
1234
1235 void CodeGenRegBank::addToMaps(CodeGenRegisterClass *RC) {
1236   if (Record *Def = RC->getDef())
1237     Def2RC.insert(std::make_pair(Def, RC));
1238
1239   // Duplicate classes are rejected by insert().
1240   // That's OK, we only care about the properties handled by CGRC::Key.
1241   CodeGenRegisterClass::Key K(*RC);
1242   Key2RC.insert(std::make_pair(K, RC));
1243 }
1244
1245 // Create a synthetic sub-class if it is missing.
1246 CodeGenRegisterClass*
1247 CodeGenRegBank::getOrCreateSubClass(const CodeGenRegisterClass *RC,
1248                                     const CodeGenRegister::Vec *Members,
1249                                     StringRef Name) {
1250   // Synthetic sub-class has the same size and alignment as RC.
1251   CodeGenRegisterClass::Key K(Members, RC->RSI);
1252   RCKeyMap::const_iterator FoundI = Key2RC.find(K);
1253   if (FoundI != Key2RC.end())
1254     return FoundI->second;
1255
1256   // Sub-class doesn't exist, create a new one.
1257   RegClasses.emplace_back(*this, Name, K);
1258   addToMaps(&RegClasses.back());
1259   return &RegClasses.back();
1260 }
1261
1262 CodeGenRegisterClass *CodeGenRegBank::getRegClass(Record *Def) {
1263   if (CodeGenRegisterClass *RC = Def2RC[Def])
1264     return RC;
1265
1266   PrintFatalError(Def->getLoc(), "Not a known RegisterClass!");
1267 }
1268
1269 CodeGenSubRegIndex*
1270 CodeGenRegBank::getCompositeSubRegIndex(CodeGenSubRegIndex *A,
1271                                         CodeGenSubRegIndex *B) {
1272   // Look for an existing entry.
1273   CodeGenSubRegIndex *Comp = A->compose(B);
1274   if (Comp)
1275     return Comp;
1276
1277   // None exists, synthesize one.
1278   std::string Name = A->getName() + "_then_" + B->getName();
1279   Comp = createSubRegIndex(Name, A->getNamespace());
1280   A->addComposite(B, Comp);
1281   return Comp;
1282 }
1283
1284 CodeGenSubRegIndex *CodeGenRegBank::
1285 getConcatSubRegIndex(const SmallVector<CodeGenSubRegIndex *, 8> &Parts) {
1286   assert(Parts.size() > 1 && "Need two parts to concatenate");
1287 #ifndef NDEBUG
1288   for (CodeGenSubRegIndex *Idx : Parts) {
1289     assert(Idx->ConcatenationOf.empty() && "No transitive closure?");
1290   }
1291 #endif
1292
1293   // Look for an existing entry.
1294   CodeGenSubRegIndex *&Idx = ConcatIdx[Parts];
1295   if (Idx)
1296     return Idx;
1297
1298   // None exists, synthesize one.
1299   std::string Name = Parts.front()->getName();
1300   // Determine whether all parts are contiguous.
1301   bool isContinuous = true;
1302   unsigned Size = Parts.front()->Size;
1303   unsigned LastOffset = Parts.front()->Offset;
1304   unsigned LastSize = Parts.front()->Size;
1305   for (unsigned i = 1, e = Parts.size(); i != e; ++i) {
1306     Name += '_';
1307     Name += Parts[i]->getName();
1308     Size += Parts[i]->Size;
1309     if (Parts[i]->Offset != (LastOffset + LastSize))
1310       isContinuous = false;
1311     LastOffset = Parts[i]->Offset;
1312     LastSize = Parts[i]->Size;
1313   }
1314   Idx = createSubRegIndex(Name, Parts.front()->getNamespace());
1315   Idx->Size = Size;
1316   Idx->Offset = isContinuous ? Parts.front()->Offset : -1;
1317   Idx->ConcatenationOf.assign(Parts.begin(), Parts.end());
1318   return Idx;
1319 }
1320
1321 void CodeGenRegBank::computeComposites() {
1322   using RegMap = std::map<const CodeGenRegister*, const CodeGenRegister*>;
1323
1324   // Subreg -> { Reg->Reg }, where the right-hand side is the mapping from
1325   // register to (sub)register associated with the action of the left-hand
1326   // side subregister.
1327   std::map<const CodeGenSubRegIndex*, RegMap> SubRegAction;
1328   for (const CodeGenRegister &R : Registers) {
1329     const CodeGenRegister::SubRegMap &SM = R.getSubRegs();
1330     for (std::pair<const CodeGenSubRegIndex*, const CodeGenRegister*> P : SM)
1331       SubRegAction[P.first].insert({&R, P.second});
1332   }
1333
1334   // Calculate the composition of two subregisters as compositions of their
1335   // associated actions.
1336   auto compose = [&SubRegAction] (const CodeGenSubRegIndex *Sub1,
1337                                   const CodeGenSubRegIndex *Sub2) {
1338     RegMap C;
1339     const RegMap &Img1 = SubRegAction.at(Sub1);
1340     const RegMap &Img2 = SubRegAction.at(Sub2);
1341     for (std::pair<const CodeGenRegister*, const CodeGenRegister*> P : Img1) {
1342       auto F = Img2.find(P.second);
1343       if (F != Img2.end())
1344         C.insert({P.first, F->second});
1345     }
1346     return C;
1347   };
1348
1349   // Check if the two maps agree on the intersection of their domains.
1350   auto agree = [] (const RegMap &Map1, const RegMap &Map2) {
1351     // Technically speaking, an empty map agrees with any other map, but
1352     // this could flag false positives. We're interested in non-vacuous
1353     // agreements.
1354     if (Map1.empty() || Map2.empty())
1355       return false;
1356     for (std::pair<const CodeGenRegister*, const CodeGenRegister*> P : Map1) {
1357       auto F = Map2.find(P.first);
1358       if (F == Map2.end() || P.second != F->second)
1359         return false;
1360     }
1361     return true;
1362   };
1363
1364   using CompositePair = std::pair<const CodeGenSubRegIndex*,
1365                                   const CodeGenSubRegIndex*>;
1366   SmallSet<CompositePair,4> UserDefined;
1367   for (const CodeGenSubRegIndex &Idx : SubRegIndices)
1368     for (auto P : Idx.getComposites())
1369       UserDefined.insert(std::make_pair(&Idx, P.first));
1370
1371   // Keep track of TopoSigs visited. We only need to visit each TopoSig once,
1372   // and many registers will share TopoSigs on regular architectures.
1373   BitVector TopoSigs(getNumTopoSigs());
1374
1375   for (const auto &Reg1 : Registers) {
1376     // Skip identical subreg structures already processed.
1377     if (TopoSigs.test(Reg1.getTopoSig()))
1378       continue;
1379     TopoSigs.set(Reg1.getTopoSig());
1380
1381     const CodeGenRegister::SubRegMap &SRM1 = Reg1.getSubRegs();
1382     for (CodeGenRegister::SubRegMap::const_iterator i1 = SRM1.begin(),
1383          e1 = SRM1.end(); i1 != e1; ++i1) {
1384       CodeGenSubRegIndex *Idx1 = i1->first;
1385       CodeGenRegister *Reg2 = i1->second;
1386       // Ignore identity compositions.
1387       if (&Reg1 == Reg2)
1388         continue;
1389       const CodeGenRegister::SubRegMap &SRM2 = Reg2->getSubRegs();
1390       // Try composing Idx1 with another SubRegIndex.
1391       for (CodeGenRegister::SubRegMap::const_iterator i2 = SRM2.begin(),
1392            e2 = SRM2.end(); i2 != e2; ++i2) {
1393         CodeGenSubRegIndex *Idx2 = i2->first;
1394         CodeGenRegister *Reg3 = i2->second;
1395         // Ignore identity compositions.
1396         if (Reg2 == Reg3)
1397           continue;
1398         // OK Reg1:IdxPair == Reg3. Find the index with Reg:Idx == Reg3.
1399         CodeGenSubRegIndex *Idx3 = Reg1.getSubRegIndex(Reg3);
1400         assert(Idx3 && "Sub-register doesn't have an index");
1401
1402         // Conflicting composition? Emit a warning but allow it.
1403         if (CodeGenSubRegIndex *Prev = Idx1->addComposite(Idx2, Idx3)) {
1404           // If the composition was not user-defined, always emit a warning.
1405           if (!UserDefined.count({Idx1, Idx2}) ||
1406               agree(compose(Idx1, Idx2), SubRegAction.at(Idx3)))
1407             PrintWarning(Twine("SubRegIndex ") + Idx1->getQualifiedName() +
1408                          " and " + Idx2->getQualifiedName() +
1409                          " compose ambiguously as " + Prev->getQualifiedName() +
1410                          " or " + Idx3->getQualifiedName());
1411         }          
1412       }
1413     }
1414   }
1415 }
1416
1417 // Compute lane masks. This is similar to register units, but at the
1418 // sub-register index level. Each bit in the lane mask is like a register unit
1419 // class, and two lane masks will have a bit in common if two sub-register
1420 // indices overlap in some register.
1421 //
1422 // Conservatively share a lane mask bit if two sub-register indices overlap in
1423 // some registers, but not in others. That shouldn't happen a lot.
1424 void CodeGenRegBank::computeSubRegLaneMasks() {
1425   // First assign individual bits to all the leaf indices.
1426   unsigned Bit = 0;
1427   // Determine mask of lanes that cover their registers.
1428   CoveringLanes = LaneBitmask::getAll();
1429   for (auto &Idx : SubRegIndices) {
1430     if (Idx.getComposites().empty()) {
1431       if (Bit > LaneBitmask::BitWidth) {
1432         PrintFatalError(
1433           Twine("Ran out of lanemask bits to represent subregister ")
1434           + Idx.getName());
1435       }
1436       Idx.LaneMask = LaneBitmask::getLane(Bit);
1437       ++Bit;
1438     } else {
1439       Idx.LaneMask = LaneBitmask::getNone();
1440     }
1441   }
1442
1443   // Compute transformation sequences for composeSubRegIndexLaneMask. The idea
1444   // here is that for each possible target subregister we look at the leafs
1445   // in the subregister graph that compose for this target and create
1446   // transformation sequences for the lanemasks. Each step in the sequence
1447   // consists of a bitmask and a bitrotate operation. As the rotation amounts
1448   // are usually the same for many subregisters we can easily combine the steps
1449   // by combining the masks.
1450   for (const auto &Idx : SubRegIndices) {
1451     const auto &Composites = Idx.getComposites();
1452     auto &LaneTransforms = Idx.CompositionLaneMaskTransform;
1453
1454     if (Composites.empty()) {
1455       // Moving from a class with no subregisters we just had a single lane:
1456       // The subregister must be a leaf subregister and only occupies 1 bit.
1457       // Move the bit from the class without subregisters into that position.
1458       unsigned DstBit = Idx.LaneMask.getHighestLane();
1459       assert(Idx.LaneMask == LaneBitmask::getLane(DstBit) &&
1460              "Must be a leaf subregister");
1461       MaskRolPair MaskRol = { LaneBitmask::getLane(0), (uint8_t)DstBit };
1462       LaneTransforms.push_back(MaskRol);
1463     } else {
1464       // Go through all leaf subregisters and find the ones that compose with
1465       // Idx. These make out all possible valid bits in the lane mask we want to
1466       // transform. Looking only at the leafs ensure that only a single bit in
1467       // the mask is set.
1468       unsigned NextBit = 0;
1469       for (auto &Idx2 : SubRegIndices) {
1470         // Skip non-leaf subregisters.
1471         if (!Idx2.getComposites().empty())
1472           continue;
1473         // Replicate the behaviour from the lane mask generation loop above.
1474         unsigned SrcBit = NextBit;
1475         LaneBitmask SrcMask = LaneBitmask::getLane(SrcBit);
1476         if (NextBit < LaneBitmask::BitWidth-1)
1477           ++NextBit;
1478         assert(Idx2.LaneMask == SrcMask);
1479
1480         // Get the composed subregister if there is any.
1481         auto C = Composites.find(&Idx2);
1482         if (C == Composites.end())
1483           continue;
1484         const CodeGenSubRegIndex *Composite = C->second;
1485         // The Composed subreg should be a leaf subreg too
1486         assert(Composite->getComposites().empty());
1487
1488         // Create Mask+Rotate operation and merge with existing ops if possible.
1489         unsigned DstBit = Composite->LaneMask.getHighestLane();
1490         int Shift = DstBit - SrcBit;
1491         uint8_t RotateLeft = Shift >= 0 ? (uint8_t)Shift
1492                                         : LaneBitmask::BitWidth + Shift;
1493         for (auto &I : LaneTransforms) {
1494           if (I.RotateLeft == RotateLeft) {
1495             I.Mask |= SrcMask;
1496             SrcMask = LaneBitmask::getNone();
1497           }
1498         }
1499         if (SrcMask.any()) {
1500           MaskRolPair MaskRol = { SrcMask, RotateLeft };
1501           LaneTransforms.push_back(MaskRol);
1502         }
1503       }
1504     }
1505
1506     // Optimize if the transformation consists of one step only: Set mask to
1507     // 0xffffffff (including some irrelevant invalid bits) so that it should
1508     // merge with more entries later while compressing the table.
1509     if (LaneTransforms.size() == 1)
1510       LaneTransforms[0].Mask = LaneBitmask::getAll();
1511
1512     // Further compression optimization: For invalid compositions resulting
1513     // in a sequence with 0 entries we can just pick any other. Choose
1514     // Mask 0xffffffff with Rotation 0.
1515     if (LaneTransforms.size() == 0) {
1516       MaskRolPair P = { LaneBitmask::getAll(), 0 };
1517       LaneTransforms.push_back(P);
1518     }
1519   }
1520
1521   // FIXME: What if ad-hoc aliasing introduces overlaps that aren't represented
1522   // by the sub-register graph? This doesn't occur in any known targets.
1523
1524   // Inherit lanes from composites.
1525   for (const auto &Idx : SubRegIndices) {
1526     LaneBitmask Mask = Idx.computeLaneMask();
1527     // If some super-registers without CoveredBySubRegs use this index, we can
1528     // no longer assume that the lanes are covering their registers.
1529     if (!Idx.AllSuperRegsCovered)
1530       CoveringLanes &= ~Mask;
1531   }
1532
1533   // Compute lane mask combinations for register classes.
1534   for (auto &RegClass : RegClasses) {
1535     LaneBitmask LaneMask;
1536     for (const auto &SubRegIndex : SubRegIndices) {
1537       if (RegClass.getSubClassWithSubReg(&SubRegIndex) == nullptr)
1538         continue;
1539       LaneMask |= SubRegIndex.LaneMask;
1540     }
1541
1542     // For classes without any subregisters set LaneMask to 1 instead of 0.
1543     // This makes it easier for client code to handle classes uniformly.
1544     if (LaneMask.none())
1545       LaneMask = LaneBitmask::getLane(0);
1546
1547     RegClass.LaneMask = LaneMask;
1548   }
1549 }
1550
1551 namespace {
1552
1553 // UberRegSet is a helper class for computeRegUnitWeights. Each UberRegSet is
1554 // the transitive closure of the union of overlapping register
1555 // classes. Together, the UberRegSets form a partition of the registers. If we
1556 // consider overlapping register classes to be connected, then each UberRegSet
1557 // is a set of connected components.
1558 //
1559 // An UberRegSet will likely be a horizontal slice of register names of
1560 // the same width. Nontrivial subregisters should then be in a separate
1561 // UberRegSet. But this property isn't required for valid computation of
1562 // register unit weights.
1563 //
1564 // A Weight field caches the max per-register unit weight in each UberRegSet.
1565 //
1566 // A set of SingularDeterminants flags single units of some register in this set
1567 // for which the unit weight equals the set weight. These units should not have
1568 // their weight increased.
1569 struct UberRegSet {
1570   CodeGenRegister::Vec Regs;
1571   unsigned Weight = 0;
1572   CodeGenRegister::RegUnitList SingularDeterminants;
1573
1574   UberRegSet() = default;
1575 };
1576
1577 } // end anonymous namespace
1578
1579 // Partition registers into UberRegSets, where each set is the transitive
1580 // closure of the union of overlapping register classes.
1581 //
1582 // UberRegSets[0] is a special non-allocatable set.
1583 static void computeUberSets(std::vector<UberRegSet> &UberSets,
1584                             std::vector<UberRegSet*> &RegSets,
1585                             CodeGenRegBank &RegBank) {
1586   const auto &Registers = RegBank.getRegisters();
1587
1588   // The Register EnumValue is one greater than its index into Registers.
1589   assert(Registers.size() == Registers.back().EnumValue &&
1590          "register enum value mismatch");
1591
1592   // For simplicitly make the SetID the same as EnumValue.
1593   IntEqClasses UberSetIDs(Registers.size()+1);
1594   std::set<unsigned> AllocatableRegs;
1595   for (auto &RegClass : RegBank.getRegClasses()) {
1596     if (!RegClass.Allocatable)
1597       continue;
1598
1599     const CodeGenRegister::Vec &Regs = RegClass.getMembers();
1600     if (Regs.empty())
1601       continue;
1602
1603     unsigned USetID = UberSetIDs.findLeader((*Regs.begin())->EnumValue);
1604     assert(USetID && "register number 0 is invalid");
1605
1606     AllocatableRegs.insert((*Regs.begin())->EnumValue);
1607     for (auto I = std::next(Regs.begin()), E = Regs.end(); I != E; ++I) {
1608       AllocatableRegs.insert((*I)->EnumValue);
1609       UberSetIDs.join(USetID, (*I)->EnumValue);
1610     }
1611   }
1612   // Combine non-allocatable regs.
1613   for (const auto &Reg : Registers) {
1614     unsigned RegNum = Reg.EnumValue;
1615     if (AllocatableRegs.count(RegNum))
1616       continue;
1617
1618     UberSetIDs.join(0, RegNum);
1619   }
1620   UberSetIDs.compress();
1621
1622   // Make the first UberSet a special unallocatable set.
1623   unsigned ZeroID = UberSetIDs[0];
1624
1625   // Insert Registers into the UberSets formed by union-find.
1626   // Do not resize after this.
1627   UberSets.resize(UberSetIDs.getNumClasses());
1628   unsigned i = 0;
1629   for (const CodeGenRegister &Reg : Registers) {
1630     unsigned USetID = UberSetIDs[Reg.EnumValue];
1631     if (!USetID)
1632       USetID = ZeroID;
1633     else if (USetID == ZeroID)
1634       USetID = 0;
1635
1636     UberRegSet *USet = &UberSets[USetID];
1637     USet->Regs.push_back(&Reg);
1638     sortAndUniqueRegisters(USet->Regs);
1639     RegSets[i++] = USet;
1640   }
1641 }
1642
1643 // Recompute each UberSet weight after changing unit weights.
1644 static void computeUberWeights(std::vector<UberRegSet> &UberSets,
1645                                CodeGenRegBank &RegBank) {
1646   // Skip the first unallocatable set.
1647   for (std::vector<UberRegSet>::iterator I = std::next(UberSets.begin()),
1648          E = UberSets.end(); I != E; ++I) {
1649
1650     // Initialize all unit weights in this set, and remember the max units/reg.
1651     const CodeGenRegister *Reg = nullptr;
1652     unsigned MaxWeight = 0, Weight = 0;
1653     for (RegUnitIterator UnitI(I->Regs); UnitI.isValid(); ++UnitI) {
1654       if (Reg != UnitI.getReg()) {
1655         if (Weight > MaxWeight)
1656           MaxWeight = Weight;
1657         Reg = UnitI.getReg();
1658         Weight = 0;
1659       }
1660       if (!RegBank.getRegUnit(*UnitI).Artificial) {
1661         unsigned UWeight = RegBank.getRegUnit(*UnitI).Weight;
1662         if (!UWeight) {
1663           UWeight = 1;
1664           RegBank.increaseRegUnitWeight(*UnitI, UWeight);
1665         }
1666         Weight += UWeight;
1667       }
1668     }
1669     if (Weight > MaxWeight)
1670       MaxWeight = Weight;
1671     if (I->Weight != MaxWeight) {
1672       LLVM_DEBUG(dbgs() << "UberSet " << I - UberSets.begin() << " Weight "
1673                         << MaxWeight;
1674                  for (auto &Unit
1675                       : I->Regs) dbgs()
1676                  << " " << Unit->getName();
1677                  dbgs() << "\n");
1678       // Update the set weight.
1679       I->Weight = MaxWeight;
1680     }
1681
1682     // Find singular determinants.
1683     for (const auto R : I->Regs) {
1684       if (R->getRegUnits().count() == 1 && R->getWeight(RegBank) == I->Weight) {
1685         I->SingularDeterminants |= R->getRegUnits();
1686       }
1687     }
1688   }
1689 }
1690
1691 // normalizeWeight is a computeRegUnitWeights helper that adjusts the weight of
1692 // a register and its subregisters so that they have the same weight as their
1693 // UberSet. Self-recursion processes the subregister tree in postorder so
1694 // subregisters are normalized first.
1695 //
1696 // Side effects:
1697 // - creates new adopted register units
1698 // - causes superregisters to inherit adopted units
1699 // - increases the weight of "singular" units
1700 // - induces recomputation of UberWeights.
1701 static bool normalizeWeight(CodeGenRegister *Reg,
1702                             std::vector<UberRegSet> &UberSets,
1703                             std::vector<UberRegSet*> &RegSets,
1704                             BitVector &NormalRegs,
1705                             CodeGenRegister::RegUnitList &NormalUnits,
1706                             CodeGenRegBank &RegBank) {
1707   NormalRegs.resize(std::max(Reg->EnumValue + 1, NormalRegs.size()));
1708   if (NormalRegs.test(Reg->EnumValue))
1709     return false;
1710   NormalRegs.set(Reg->EnumValue);
1711
1712   bool Changed = false;
1713   const CodeGenRegister::SubRegMap &SRM = Reg->getSubRegs();
1714   for (CodeGenRegister::SubRegMap::const_iterator SRI = SRM.begin(),
1715          SRE = SRM.end(); SRI != SRE; ++SRI) {
1716     if (SRI->second == Reg)
1717       continue; // self-cycles happen
1718
1719     Changed |= normalizeWeight(SRI->second, UberSets, RegSets,
1720                                NormalRegs, NormalUnits, RegBank);
1721   }
1722   // Postorder register normalization.
1723
1724   // Inherit register units newly adopted by subregisters.
1725   if (Reg->inheritRegUnits(RegBank))
1726     computeUberWeights(UberSets, RegBank);
1727
1728   // Check if this register is too skinny for its UberRegSet.
1729   UberRegSet *UberSet = RegSets[RegBank.getRegIndex(Reg)];
1730
1731   unsigned RegWeight = Reg->getWeight(RegBank);
1732   if (UberSet->Weight > RegWeight) {
1733     // A register unit's weight can be adjusted only if it is the singular unit
1734     // for this register, has not been used to normalize a subregister's set,
1735     // and has not already been used to singularly determine this UberRegSet.
1736     unsigned AdjustUnit = *Reg->getRegUnits().begin();
1737     if (Reg->getRegUnits().count() != 1
1738         || hasRegUnit(NormalUnits, AdjustUnit)
1739         || hasRegUnit(UberSet->SingularDeterminants, AdjustUnit)) {
1740       // We don't have an adjustable unit, so adopt a new one.
1741       AdjustUnit = RegBank.newRegUnit(UberSet->Weight - RegWeight);
1742       Reg->adoptRegUnit(AdjustUnit);
1743       // Adopting a unit does not immediately require recomputing set weights.
1744     }
1745     else {
1746       // Adjust the existing single unit.
1747       if (!RegBank.getRegUnit(AdjustUnit).Artificial)
1748         RegBank.increaseRegUnitWeight(AdjustUnit, UberSet->Weight - RegWeight);
1749       // The unit may be shared among sets and registers within this set.
1750       computeUberWeights(UberSets, RegBank);
1751     }
1752     Changed = true;
1753   }
1754
1755   // Mark these units normalized so superregisters can't change their weights.
1756   NormalUnits |= Reg->getRegUnits();
1757
1758   return Changed;
1759 }
1760
1761 // Compute a weight for each register unit created during getSubRegs.
1762 //
1763 // The goal is that two registers in the same class will have the same weight,
1764 // where each register's weight is defined as sum of its units' weights.
1765 void CodeGenRegBank::computeRegUnitWeights() {
1766   std::vector<UberRegSet> UberSets;
1767   std::vector<UberRegSet*> RegSets(Registers.size());
1768   computeUberSets(UberSets, RegSets, *this);
1769   // UberSets and RegSets are now immutable.
1770
1771   computeUberWeights(UberSets, *this);
1772
1773   // Iterate over each Register, normalizing the unit weights until reaching
1774   // a fix point.
1775   unsigned NumIters = 0;
1776   for (bool Changed = true; Changed; ++NumIters) {
1777     assert(NumIters <= NumNativeRegUnits && "Runaway register unit weights");
1778     Changed = false;
1779     for (auto &Reg : Registers) {
1780       CodeGenRegister::RegUnitList NormalUnits;
1781       BitVector NormalRegs;
1782       Changed |= normalizeWeight(&Reg, UberSets, RegSets, NormalRegs,
1783                                  NormalUnits, *this);
1784     }
1785   }
1786 }
1787
1788 // Find a set in UniqueSets with the same elements as Set.
1789 // Return an iterator into UniqueSets.
1790 static std::vector<RegUnitSet>::const_iterator
1791 findRegUnitSet(const std::vector<RegUnitSet> &UniqueSets,
1792                const RegUnitSet &Set) {
1793   std::vector<RegUnitSet>::const_iterator
1794     I = UniqueSets.begin(), E = UniqueSets.end();
1795   for(;I != E; ++I) {
1796     if (I->Units == Set.Units)
1797       break;
1798   }
1799   return I;
1800 }
1801
1802 // Return true if the RUSubSet is a subset of RUSuperSet.
1803 static bool isRegUnitSubSet(const std::vector<unsigned> &RUSubSet,
1804                             const std::vector<unsigned> &RUSuperSet) {
1805   return std::includes(RUSuperSet.begin(), RUSuperSet.end(),
1806                        RUSubSet.begin(), RUSubSet.end());
1807 }
1808
1809 /// Iteratively prune unit sets. Prune subsets that are close to the superset,
1810 /// but with one or two registers removed. We occasionally have registers like
1811 /// APSR and PC thrown in with the general registers. We also see many
1812 /// special-purpose register subsets, such as tail-call and Thumb
1813 /// encodings. Generating all possible overlapping sets is combinatorial and
1814 /// overkill for modeling pressure. Ideally we could fix this statically in
1815 /// tablegen by (1) having the target define register classes that only include
1816 /// the allocatable registers and marking other classes as non-allocatable and
1817 /// (2) having a way to mark special purpose classes as "don't-care" classes for
1818 /// the purpose of pressure.  However, we make an attempt to handle targets that
1819 /// are not nicely defined by merging nearly identical register unit sets
1820 /// statically. This generates smaller tables. Then, dynamically, we adjust the
1821 /// set limit by filtering the reserved registers.
1822 ///
1823 /// Merge sets only if the units have the same weight. For example, on ARM,
1824 /// Q-tuples with ssub index 0 include all S regs but also include D16+. We
1825 /// should not expand the S set to include D regs.
1826 void CodeGenRegBank::pruneUnitSets() {
1827   assert(RegClassUnitSets.empty() && "this invalidates RegClassUnitSets");
1828
1829   // Form an equivalence class of UnitSets with no significant difference.
1830   std::vector<unsigned> SuperSetIDs;
1831   for (unsigned SubIdx = 0, EndIdx = RegUnitSets.size();
1832        SubIdx != EndIdx; ++SubIdx) {
1833     const RegUnitSet &SubSet = RegUnitSets[SubIdx];
1834     unsigned SuperIdx = 0;
1835     for (; SuperIdx != EndIdx; ++SuperIdx) {
1836       if (SuperIdx == SubIdx)
1837         continue;
1838
1839       unsigned UnitWeight = RegUnits[SubSet.Units[0]].Weight;
1840       const RegUnitSet &SuperSet = RegUnitSets[SuperIdx];
1841       if (isRegUnitSubSet(SubSet.Units, SuperSet.Units)
1842           && (SubSet.Units.size() + 3 > SuperSet.Units.size())
1843           && UnitWeight == RegUnits[SuperSet.Units[0]].Weight
1844           && UnitWeight == RegUnits[SuperSet.Units.back()].Weight) {
1845         LLVM_DEBUG(dbgs() << "UnitSet " << SubIdx << " subsumed by " << SuperIdx
1846                           << "\n");
1847         // We can pick any of the set names for the merged set. Go for the
1848         // shortest one to avoid picking the name of one of the classes that are
1849         // artificially created by tablegen. So "FPR128_lo" instead of
1850         // "QQQQ_with_qsub3_in_FPR128_lo".
1851         if (RegUnitSets[SubIdx].Name.size() < RegUnitSets[SuperIdx].Name.size())
1852           RegUnitSets[SuperIdx].Name = RegUnitSets[SubIdx].Name;
1853         break;
1854       }
1855     }
1856     if (SuperIdx == EndIdx)
1857       SuperSetIDs.push_back(SubIdx);
1858   }
1859   // Populate PrunedUnitSets with each equivalence class's superset.
1860   std::vector<RegUnitSet> PrunedUnitSets(SuperSetIDs.size());
1861   for (unsigned i = 0, e = SuperSetIDs.size(); i != e; ++i) {
1862     unsigned SuperIdx = SuperSetIDs[i];
1863     PrunedUnitSets[i].Name = RegUnitSets[SuperIdx].Name;
1864     PrunedUnitSets[i].Units.swap(RegUnitSets[SuperIdx].Units);
1865   }
1866   RegUnitSets.swap(PrunedUnitSets);
1867 }
1868
1869 // Create a RegUnitSet for each RegClass that contains all units in the class
1870 // including adopted units that are necessary to model register pressure. Then
1871 // iteratively compute RegUnitSets such that the union of any two overlapping
1872 // RegUnitSets is repreresented.
1873 //
1874 // RegisterInfoEmitter will map each RegClass to its RegUnitClass and any
1875 // RegUnitSet that is a superset of that RegUnitClass.
1876 void CodeGenRegBank::computeRegUnitSets() {
1877   assert(RegUnitSets.empty() && "dirty RegUnitSets");
1878
1879   // Compute a unique RegUnitSet for each RegClass.
1880   auto &RegClasses = getRegClasses();
1881   for (auto &RC : RegClasses) {
1882     if (!RC.Allocatable || RC.Artificial)
1883       continue;
1884
1885     // Speculatively grow the RegUnitSets to hold the new set.
1886     RegUnitSets.resize(RegUnitSets.size() + 1);
1887     RegUnitSets.back().Name = RC.getName();
1888
1889     // Compute a sorted list of units in this class.
1890     RC.buildRegUnitSet(*this, RegUnitSets.back().Units);
1891
1892     // Find an existing RegUnitSet.
1893     std::vector<RegUnitSet>::const_iterator SetI =
1894       findRegUnitSet(RegUnitSets, RegUnitSets.back());
1895     if (SetI != std::prev(RegUnitSets.end()))
1896       RegUnitSets.pop_back();
1897   }
1898
1899   LLVM_DEBUG(dbgs() << "\nBefore pruning:\n"; for (unsigned USIdx = 0,
1900                                                    USEnd = RegUnitSets.size();
1901                                                    USIdx < USEnd; ++USIdx) {
1902     dbgs() << "UnitSet " << USIdx << " " << RegUnitSets[USIdx].Name << ":";
1903     for (auto &U : RegUnitSets[USIdx].Units)
1904       printRegUnitName(U);
1905     dbgs() << "\n";
1906   });
1907
1908   // Iteratively prune unit sets.
1909   pruneUnitSets();
1910
1911   LLVM_DEBUG(dbgs() << "\nBefore union:\n"; for (unsigned USIdx = 0,
1912                                                  USEnd = RegUnitSets.size();
1913                                                  USIdx < USEnd; ++USIdx) {
1914     dbgs() << "UnitSet " << USIdx << " " << RegUnitSets[USIdx].Name << ":";
1915     for (auto &U : RegUnitSets[USIdx].Units)
1916       printRegUnitName(U);
1917     dbgs() << "\n";
1918   } dbgs() << "\nUnion sets:\n");
1919
1920   // Iterate over all unit sets, including new ones added by this loop.
1921   unsigned NumRegUnitSubSets = RegUnitSets.size();
1922   for (unsigned Idx = 0, EndIdx = RegUnitSets.size(); Idx != EndIdx; ++Idx) {
1923     // In theory, this is combinatorial. In practice, it needs to be bounded
1924     // by a small number of sets for regpressure to be efficient.
1925     // If the assert is hit, we need to implement pruning.
1926     assert(Idx < (2*NumRegUnitSubSets) && "runaway unit set inference");
1927
1928     // Compare new sets with all original classes.
1929     for (unsigned SearchIdx = (Idx >= NumRegUnitSubSets) ? 0 : Idx+1;
1930          SearchIdx != EndIdx; ++SearchIdx) {
1931       std::set<unsigned> Intersection;
1932       std::set_intersection(RegUnitSets[Idx].Units.begin(),
1933                             RegUnitSets[Idx].Units.end(),
1934                             RegUnitSets[SearchIdx].Units.begin(),
1935                             RegUnitSets[SearchIdx].Units.end(),
1936                             std::inserter(Intersection, Intersection.begin()));
1937       if (Intersection.empty())
1938         continue;
1939
1940       // Speculatively grow the RegUnitSets to hold the new set.
1941       RegUnitSets.resize(RegUnitSets.size() + 1);
1942       RegUnitSets.back().Name =
1943         RegUnitSets[Idx].Name + "+" + RegUnitSets[SearchIdx].Name;
1944
1945       std::set_union(RegUnitSets[Idx].Units.begin(),
1946                      RegUnitSets[Idx].Units.end(),
1947                      RegUnitSets[SearchIdx].Units.begin(),
1948                      RegUnitSets[SearchIdx].Units.end(),
1949                      std::inserter(RegUnitSets.back().Units,
1950                                    RegUnitSets.back().Units.begin()));
1951
1952       // Find an existing RegUnitSet, or add the union to the unique sets.
1953       std::vector<RegUnitSet>::const_iterator SetI =
1954         findRegUnitSet(RegUnitSets, RegUnitSets.back());
1955       if (SetI != std::prev(RegUnitSets.end()))
1956         RegUnitSets.pop_back();
1957       else {
1958         LLVM_DEBUG(dbgs() << "UnitSet " << RegUnitSets.size() - 1 << " "
1959                           << RegUnitSets.back().Name << ":";
1960                    for (auto &U
1961                         : RegUnitSets.back().Units) printRegUnitName(U);
1962                    dbgs() << "\n";);
1963       }
1964     }
1965   }
1966
1967   // Iteratively prune unit sets after inferring supersets.
1968   pruneUnitSets();
1969
1970   LLVM_DEBUG(
1971       dbgs() << "\n"; for (unsigned USIdx = 0, USEnd = RegUnitSets.size();
1972                            USIdx < USEnd; ++USIdx) {
1973         dbgs() << "UnitSet " << USIdx << " " << RegUnitSets[USIdx].Name << ":";
1974         for (auto &U : RegUnitSets[USIdx].Units)
1975           printRegUnitName(U);
1976         dbgs() << "\n";
1977       });
1978
1979   // For each register class, list the UnitSets that are supersets.
1980   RegClassUnitSets.resize(RegClasses.size());
1981   int RCIdx = -1;
1982   for (auto &RC : RegClasses) {
1983     ++RCIdx;
1984     if (!RC.Allocatable)
1985       continue;
1986
1987     // Recompute the sorted list of units in this class.
1988     std::vector<unsigned> RCRegUnits;
1989     RC.buildRegUnitSet(*this, RCRegUnits);
1990
1991     // Don't increase pressure for unallocatable regclasses.
1992     if (RCRegUnits.empty())
1993       continue;
1994
1995     LLVM_DEBUG(dbgs() << "RC " << RC.getName() << " Units: \n";
1996                for (auto U
1997                     : RCRegUnits) printRegUnitName(U);
1998                dbgs() << "\n  UnitSetIDs:");
1999
2000     // Find all supersets.
2001     for (unsigned USIdx = 0, USEnd = RegUnitSets.size();
2002          USIdx != USEnd; ++USIdx) {
2003       if (isRegUnitSubSet(RCRegUnits, RegUnitSets[USIdx].Units)) {
2004         LLVM_DEBUG(dbgs() << " " << USIdx);
2005         RegClassUnitSets[RCIdx].push_back(USIdx);
2006       }
2007     }
2008     LLVM_DEBUG(dbgs() << "\n");
2009     assert(!RegClassUnitSets[RCIdx].empty() && "missing unit set for regclass");
2010   }
2011
2012   // For each register unit, ensure that we have the list of UnitSets that
2013   // contain the unit. Normally, this matches an existing list of UnitSets for a
2014   // register class. If not, we create a new entry in RegClassUnitSets as a
2015   // "fake" register class.
2016   for (unsigned UnitIdx = 0, UnitEnd = NumNativeRegUnits;
2017        UnitIdx < UnitEnd; ++UnitIdx) {
2018     std::vector<unsigned> RUSets;
2019     for (unsigned i = 0, e = RegUnitSets.size(); i != e; ++i) {
2020       RegUnitSet &RUSet = RegUnitSets[i];
2021       if (!is_contained(RUSet.Units, UnitIdx))
2022         continue;
2023       RUSets.push_back(i);
2024     }
2025     unsigned RCUnitSetsIdx = 0;
2026     for (unsigned e = RegClassUnitSets.size();
2027          RCUnitSetsIdx != e; ++RCUnitSetsIdx) {
2028       if (RegClassUnitSets[RCUnitSetsIdx] == RUSets) {
2029         break;
2030       }
2031     }
2032     RegUnits[UnitIdx].RegClassUnitSetsIdx = RCUnitSetsIdx;
2033     if (RCUnitSetsIdx == RegClassUnitSets.size()) {
2034       // Create a new list of UnitSets as a "fake" register class.
2035       RegClassUnitSets.resize(RCUnitSetsIdx + 1);
2036       RegClassUnitSets[RCUnitSetsIdx].swap(RUSets);
2037     }
2038   }
2039 }
2040
2041 void CodeGenRegBank::computeRegUnitLaneMasks() {
2042   for (auto &Register : Registers) {
2043     // Create an initial lane mask for all register units.
2044     const auto &RegUnits = Register.getRegUnits();
2045     CodeGenRegister::RegUnitLaneMaskList
2046         RegUnitLaneMasks(RegUnits.count(), LaneBitmask::getNone());
2047     // Iterate through SubRegisters.
2048     typedef CodeGenRegister::SubRegMap SubRegMap;
2049     const SubRegMap &SubRegs = Register.getSubRegs();
2050     for (SubRegMap::const_iterator S = SubRegs.begin(),
2051          SE = SubRegs.end(); S != SE; ++S) {
2052       CodeGenRegister *SubReg = S->second;
2053       // Ignore non-leaf subregisters, their lane masks are fully covered by
2054       // the leaf subregisters anyway.
2055       if (!SubReg->getSubRegs().empty())
2056         continue;
2057       CodeGenSubRegIndex *SubRegIndex = S->first;
2058       const CodeGenRegister *SubRegister = S->second;
2059       LaneBitmask LaneMask = SubRegIndex->LaneMask;
2060       // Distribute LaneMask to Register Units touched.
2061       for (unsigned SUI : SubRegister->getRegUnits()) {
2062         bool Found = false;
2063         unsigned u = 0;
2064         for (unsigned RU : RegUnits) {
2065           if (SUI == RU) {
2066             RegUnitLaneMasks[u] |= LaneMask;
2067             assert(!Found);
2068             Found = true;
2069           }
2070           ++u;
2071         }
2072         (void)Found;
2073         assert(Found);
2074       }
2075     }
2076     Register.setRegUnitLaneMasks(RegUnitLaneMasks);
2077   }
2078 }
2079
2080 void CodeGenRegBank::computeDerivedInfo() {
2081   computeComposites();
2082   computeSubRegLaneMasks();
2083
2084   // Compute a weight for each register unit created during getSubRegs.
2085   // This may create adopted register units (with unit # >= NumNativeRegUnits).
2086   computeRegUnitWeights();
2087
2088   // Compute a unique set of RegUnitSets. One for each RegClass and inferred
2089   // supersets for the union of overlapping sets.
2090   computeRegUnitSets();
2091
2092   computeRegUnitLaneMasks();
2093
2094   // Compute register class HasDisjunctSubRegs/CoveredBySubRegs flag.
2095   for (CodeGenRegisterClass &RC : RegClasses) {
2096     RC.HasDisjunctSubRegs = false;
2097     RC.CoveredBySubRegs = true;
2098     for (const CodeGenRegister *Reg : RC.getMembers()) {
2099       RC.HasDisjunctSubRegs |= Reg->HasDisjunctSubRegs;
2100       RC.CoveredBySubRegs &= Reg->CoveredBySubRegs;
2101     }
2102   }
2103
2104   // Get the weight of each set.
2105   for (unsigned Idx = 0, EndIdx = RegUnitSets.size(); Idx != EndIdx; ++Idx)
2106     RegUnitSets[Idx].Weight = getRegUnitSetWeight(RegUnitSets[Idx].Units);
2107
2108   // Find the order of each set.
2109   RegUnitSetOrder.reserve(RegUnitSets.size());
2110   for (unsigned Idx = 0, EndIdx = RegUnitSets.size(); Idx != EndIdx; ++Idx)
2111     RegUnitSetOrder.push_back(Idx);
2112
2113   llvm::stable_sort(RegUnitSetOrder, [this](unsigned ID1, unsigned ID2) {
2114     return getRegPressureSet(ID1).Units.size() <
2115            getRegPressureSet(ID2).Units.size();
2116   });
2117   for (unsigned Idx = 0, EndIdx = RegUnitSets.size(); Idx != EndIdx; ++Idx) {
2118     RegUnitSets[RegUnitSetOrder[Idx]].Order = Idx;
2119   }
2120 }
2121
2122 //
2123 // Synthesize missing register class intersections.
2124 //
2125 // Make sure that sub-classes of RC exists such that getCommonSubClass(RC, X)
2126 // returns a maximal register class for all X.
2127 //
2128 void CodeGenRegBank::inferCommonSubClass(CodeGenRegisterClass *RC) {
2129   assert(!RegClasses.empty());
2130   // Stash the iterator to the last element so that this loop doesn't visit
2131   // elements added by the getOrCreateSubClass call within it.
2132   for (auto I = RegClasses.begin(), E = std::prev(RegClasses.end());
2133        I != std::next(E); ++I) {
2134     CodeGenRegisterClass *RC1 = RC;
2135     CodeGenRegisterClass *RC2 = &*I;
2136     if (RC1 == RC2)
2137       continue;
2138
2139     // Compute the set intersection of RC1 and RC2.
2140     const CodeGenRegister::Vec &Memb1 = RC1->getMembers();
2141     const CodeGenRegister::Vec &Memb2 = RC2->getMembers();
2142     CodeGenRegister::Vec Intersection;
2143     std::set_intersection(Memb1.begin(), Memb1.end(), Memb2.begin(),
2144                           Memb2.end(),
2145                           std::inserter(Intersection, Intersection.begin()),
2146                           deref<std::less<>>());
2147
2148     // Skip disjoint class pairs.
2149     if (Intersection.empty())
2150       continue;
2151
2152     // If RC1 and RC2 have different spill sizes or alignments, use the
2153     // stricter one for sub-classing.  If they are equal, prefer RC1.
2154     if (RC2->RSI.hasStricterSpillThan(RC1->RSI))
2155       std::swap(RC1, RC2);
2156
2157     getOrCreateSubClass(RC1, &Intersection,
2158                         RC1->getName() + "_and_" + RC2->getName());
2159   }
2160 }
2161
2162 //
2163 // Synthesize missing sub-classes for getSubClassWithSubReg().
2164 //
2165 // Make sure that the set of registers in RC with a given SubIdx sub-register
2166 // form a register class.  Update RC->SubClassWithSubReg.
2167 //
2168 void CodeGenRegBank::inferSubClassWithSubReg(CodeGenRegisterClass *RC) {
2169   // Map SubRegIndex to set of registers in RC supporting that SubRegIndex.
2170   typedef std::map<const CodeGenSubRegIndex *, CodeGenRegister::Vec,
2171                    deref<std::less<>>>
2172       SubReg2SetMap;
2173
2174   // Compute the set of registers supporting each SubRegIndex.
2175   SubReg2SetMap SRSets;
2176   for (const auto R : RC->getMembers()) {
2177     if (R->Artificial)
2178       continue;
2179     const CodeGenRegister::SubRegMap &SRM = R->getSubRegs();
2180     for (CodeGenRegister::SubRegMap::const_iterator I = SRM.begin(),
2181          E = SRM.end(); I != E; ++I) {
2182       if (!I->first->Artificial)
2183         SRSets[I->first].push_back(R);
2184     }
2185   }
2186
2187   for (auto I : SRSets)
2188     sortAndUniqueRegisters(I.second);
2189
2190   // Find matching classes for all SRSets entries.  Iterate in SubRegIndex
2191   // numerical order to visit synthetic indices last.
2192   for (const auto &SubIdx : SubRegIndices) {
2193     if (SubIdx.Artificial)
2194       continue;
2195     SubReg2SetMap::const_iterator I = SRSets.find(&SubIdx);
2196     // Unsupported SubRegIndex. Skip it.
2197     if (I == SRSets.end())
2198       continue;
2199     // In most cases, all RC registers support the SubRegIndex.
2200     if (I->second.size() == RC->getMembers().size()) {
2201       RC->setSubClassWithSubReg(&SubIdx, RC);
2202       continue;
2203     }
2204     // This is a real subset.  See if we have a matching class.
2205     CodeGenRegisterClass *SubRC =
2206       getOrCreateSubClass(RC, &I->second,
2207                           RC->getName() + "_with_" + I->first->getName());
2208     RC->setSubClassWithSubReg(&SubIdx, SubRC);
2209   }
2210 }
2211
2212 //
2213 // Synthesize missing sub-classes of RC for getMatchingSuperRegClass().
2214 //
2215 // Create sub-classes of RC such that getMatchingSuperRegClass(RC, SubIdx, X)
2216 // has a maximal result for any SubIdx and any X >= FirstSubRegRC.
2217 //
2218
2219 void CodeGenRegBank::inferMatchingSuperRegClass(CodeGenRegisterClass *RC,
2220                                                 std::list<CodeGenRegisterClass>::iterator FirstSubRegRC) {
2221   SmallVector<std::pair<const CodeGenRegister*,
2222                         const CodeGenRegister*>, 16> SSPairs;
2223   BitVector TopoSigs(getNumTopoSigs());
2224
2225   // Iterate in SubRegIndex numerical order to visit synthetic indices last.
2226   for (auto &SubIdx : SubRegIndices) {
2227     // Skip indexes that aren't fully supported by RC's registers. This was
2228     // computed by inferSubClassWithSubReg() above which should have been
2229     // called first.
2230     if (RC->getSubClassWithSubReg(&SubIdx) != RC)
2231       continue;
2232
2233     // Build list of (Super, Sub) pairs for this SubIdx.
2234     SSPairs.clear();
2235     TopoSigs.reset();
2236     for (const auto Super : RC->getMembers()) {
2237       const CodeGenRegister *Sub = Super->getSubRegs().find(&SubIdx)->second;
2238       assert(Sub && "Missing sub-register");
2239       SSPairs.push_back(std::make_pair(Super, Sub));
2240       TopoSigs.set(Sub->getTopoSig());
2241     }
2242
2243     // Iterate over sub-register class candidates.  Ignore classes created by
2244     // this loop. They will never be useful.
2245     // Store an iterator to the last element (not end) so that this loop doesn't
2246     // visit newly inserted elements.
2247     assert(!RegClasses.empty());
2248     for (auto I = FirstSubRegRC, E = std::prev(RegClasses.end());
2249          I != std::next(E); ++I) {
2250       CodeGenRegisterClass &SubRC = *I;
2251       if (SubRC.Artificial)
2252         continue;
2253       // Topological shortcut: SubRC members have the wrong shape.
2254       if (!TopoSigs.anyCommon(SubRC.getTopoSigs()))
2255         continue;
2256       // Compute the subset of RC that maps into SubRC.
2257       CodeGenRegister::Vec SubSetVec;
2258       for (unsigned i = 0, e = SSPairs.size(); i != e; ++i)
2259         if (SubRC.contains(SSPairs[i].second))
2260           SubSetVec.push_back(SSPairs[i].first);
2261
2262       if (SubSetVec.empty())
2263         continue;
2264
2265       // RC injects completely into SubRC.
2266       sortAndUniqueRegisters(SubSetVec);
2267       if (SubSetVec.size() == SSPairs.size()) {
2268         SubRC.addSuperRegClass(&SubIdx, RC);
2269         continue;
2270       }
2271
2272       // Only a subset of RC maps into SubRC. Make sure it is represented by a
2273       // class.
2274       getOrCreateSubClass(RC, &SubSetVec, RC->getName() + "_with_" +
2275                                           SubIdx.getName() + "_in_" +
2276                                           SubRC.getName());
2277     }
2278   }
2279 }
2280
2281 //
2282 // Infer missing register classes.
2283 //
2284 void CodeGenRegBank::computeInferredRegisterClasses() {
2285   assert(!RegClasses.empty());
2286   // When this function is called, the register classes have not been sorted
2287   // and assigned EnumValues yet.  That means getSubClasses(),
2288   // getSuperClasses(), and hasSubClass() functions are defunct.
2289
2290   // Use one-before-the-end so it doesn't move forward when new elements are
2291   // added.
2292   auto FirstNewRC = std::prev(RegClasses.end());
2293
2294   // Visit all register classes, including the ones being added by the loop.
2295   // Watch out for iterator invalidation here.
2296   for (auto I = RegClasses.begin(), E = RegClasses.end(); I != E; ++I) {
2297     CodeGenRegisterClass *RC = &*I;
2298     if (RC->Artificial)
2299       continue;
2300
2301     // Synthesize answers for getSubClassWithSubReg().
2302     inferSubClassWithSubReg(RC);
2303
2304     // Synthesize answers for getCommonSubClass().
2305     inferCommonSubClass(RC);
2306
2307     // Synthesize answers for getMatchingSuperRegClass().
2308     inferMatchingSuperRegClass(RC);
2309
2310     // New register classes are created while this loop is running, and we need
2311     // to visit all of them.  I  particular, inferMatchingSuperRegClass needs
2312     // to match old super-register classes with sub-register classes created
2313     // after inferMatchingSuperRegClass was called.  At this point,
2314     // inferMatchingSuperRegClass has checked SuperRC = [0..rci] with SubRC =
2315     // [0..FirstNewRC).  We need to cover SubRC = [FirstNewRC..rci].
2316     if (I == FirstNewRC) {
2317       auto NextNewRC = std::prev(RegClasses.end());
2318       for (auto I2 = RegClasses.begin(), E2 = std::next(FirstNewRC); I2 != E2;
2319            ++I2)
2320         inferMatchingSuperRegClass(&*I2, E2);
2321       FirstNewRC = NextNewRC;
2322     }
2323   }
2324 }
2325
2326 /// getRegisterClassForRegister - Find the register class that contains the
2327 /// specified physical register.  If the register is not in a register class,
2328 /// return null. If the register is in multiple classes, and the classes have a
2329 /// superset-subset relationship and the same set of types, return the
2330 /// superclass.  Otherwise return null.
2331 const CodeGenRegisterClass*
2332 CodeGenRegBank::getRegClassForRegister(Record *R) {
2333   const CodeGenRegister *Reg = getReg(R);
2334   const CodeGenRegisterClass *FoundRC = nullptr;
2335   for (const auto &RC : getRegClasses()) {
2336     if (!RC.contains(Reg))
2337       continue;
2338
2339     // If this is the first class that contains the register,
2340     // make a note of it and go on to the next class.
2341     if (!FoundRC) {
2342       FoundRC = &RC;
2343       continue;
2344     }
2345
2346     // If a register's classes have different types, return null.
2347     if (RC.getValueTypes() != FoundRC->getValueTypes())
2348       return nullptr;
2349
2350     // Check to see if the previously found class that contains
2351     // the register is a subclass of the current class. If so,
2352     // prefer the superclass.
2353     if (RC.hasSubClass(FoundRC)) {
2354       FoundRC = &RC;
2355       continue;
2356     }
2357
2358     // Check to see if the previously found class that contains
2359     // the register is a superclass of the current class. If so,
2360     // prefer the superclass.
2361     if (FoundRC->hasSubClass(&RC))
2362       continue;
2363
2364     // Multiple classes, and neither is a superclass of the other.
2365     // Return null.
2366     return nullptr;
2367   }
2368   return FoundRC;
2369 }
2370
2371 const CodeGenRegisterClass *
2372 CodeGenRegBank::getMinimalPhysRegClass(Record *RegRecord,
2373                                        ValueTypeByHwMode *VT) {
2374   const CodeGenRegister *Reg = getReg(RegRecord);
2375   const CodeGenRegisterClass *BestRC = nullptr;
2376   for (const auto &RC : getRegClasses()) {
2377     if ((!VT || RC.hasType(*VT)) &&
2378         RC.contains(Reg) && (!BestRC || BestRC->hasSubClass(&RC)))
2379       BestRC = &RC;
2380   }
2381
2382   assert(BestRC && "Couldn't find the register class");
2383   return BestRC;
2384 }
2385
2386 BitVector CodeGenRegBank::computeCoveredRegisters(ArrayRef<Record*> Regs) {
2387   SetVector<const CodeGenRegister*> Set;
2388
2389   // First add Regs with all sub-registers.
2390   for (unsigned i = 0, e = Regs.size(); i != e; ++i) {
2391     CodeGenRegister *Reg = getReg(Regs[i]);
2392     if (Set.insert(Reg))
2393       // Reg is new, add all sub-registers.
2394       // The pre-ordering is not important here.
2395       Reg->addSubRegsPreOrder(Set, *this);
2396   }
2397
2398   // Second, find all super-registers that are completely covered by the set.
2399   for (unsigned i = 0; i != Set.size(); ++i) {
2400     const CodeGenRegister::SuperRegList &SR = Set[i]->getSuperRegs();
2401     for (unsigned j = 0, e = SR.size(); j != e; ++j) {
2402       const CodeGenRegister *Super = SR[j];
2403       if (!Super->CoveredBySubRegs || Set.count(Super))
2404         continue;
2405       // This new super-register is covered by its sub-registers.
2406       bool AllSubsInSet = true;
2407       const CodeGenRegister::SubRegMap &SRM = Super->getSubRegs();
2408       for (CodeGenRegister::SubRegMap::const_iterator I = SRM.begin(),
2409              E = SRM.end(); I != E; ++I)
2410         if (!Set.count(I->second)) {
2411           AllSubsInSet = false;
2412           break;
2413         }
2414       // All sub-registers in Set, add Super as well.
2415       // We will visit Super later to recheck its super-registers.
2416       if (AllSubsInSet)
2417         Set.insert(Super);
2418     }
2419   }
2420
2421   // Convert to BitVector.
2422   BitVector BV(Registers.size() + 1);
2423   for (unsigned i = 0, e = Set.size(); i != e; ++i)
2424     BV.set(Set[i]->EnumValue);
2425   return BV;
2426 }
2427
2428 void CodeGenRegBank::printRegUnitName(unsigned Unit) const {
2429   if (Unit < NumNativeRegUnits)
2430     dbgs() << ' ' << RegUnits[Unit].Roots[0]->getName();
2431   else
2432     dbgs() << " #" << Unit;
2433 }