]> 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     StringInit *BlankName = StringInit::get("");
643
644     // Zip them up.
645     for (unsigned n = 0; n != Length; ++n) {
646       std::string Name;
647       Record *Proto = Lists[0][n];
648       std::vector<Init*> Tuple;
649       unsigned CostPerUse = 0;
650       for (unsigned i = 0; i != Dim; ++i) {
651         Record *Reg = Lists[i][n];
652         if (i) Name += '_';
653         Name += Reg->getName();
654         Tuple.push_back(DefInit::get(Reg));
655         CostPerUse = std::max(CostPerUse,
656                               unsigned(Reg->getValueAsInt("CostPerUse")));
657       }
658
659       // Create a new Record representing the synthesized register. This record
660       // is only for consumption by CodeGenRegister, it is not added to the
661       // RecordKeeper.
662       SynthDefs.emplace_back(
663           llvm::make_unique<Record>(Name, Def->getLoc(), Def->getRecords()));
664       Record *NewReg = SynthDefs.back().get();
665       Elts.insert(NewReg);
666
667       // Copy Proto super-classes.
668       ArrayRef<std::pair<Record *, SMRange>> Supers = Proto->getSuperClasses();
669       for (const auto &SuperPair : Supers)
670         NewReg->addSuperClass(SuperPair.first, SuperPair.second);
671
672       // Copy Proto fields.
673       for (unsigned i = 0, e = Proto->getValues().size(); i != e; ++i) {
674         RecordVal RV = Proto->getValues()[i];
675
676         // Skip existing fields, like NAME.
677         if (NewReg->getValue(RV.getNameInit()))
678           continue;
679
680         StringRef Field = RV.getName();
681
682         // Replace the sub-register list with Tuple.
683         if (Field == "SubRegs")
684           RV.setValue(ListInit::get(Tuple, RegisterRecTy));
685
686         // Provide a blank AsmName. MC hacks are required anyway.
687         if (Field == "AsmName")
688           RV.setValue(BlankName);
689
690         // CostPerUse is aggregated from all Tuple members.
691         if (Field == "CostPerUse")
692           RV.setValue(IntInit::get(CostPerUse));
693
694         // Composite registers are always covered by sub-registers.
695         if (Field == "CoveredBySubRegs")
696           RV.setValue(BitInit::get(true));
697
698         // Copy fields from the RegisterTuples def.
699         if (Field == "SubRegIndices" ||
700             Field == "CompositeIndices") {
701           NewReg->addValue(*Def->getValue(Field));
702           continue;
703         }
704
705         // Some fields get their default uninitialized value.
706         if (Field == "DwarfNumbers" ||
707             Field == "DwarfAlias" ||
708             Field == "Aliases") {
709           if (const RecordVal *DefRV = RegisterCl->getValue(Field))
710             NewReg->addValue(*DefRV);
711           continue;
712         }
713
714         // Everything else is copied from Proto.
715         NewReg->addValue(RV);
716       }
717     }
718   }
719 };
720
721 } // end anonymous namespace
722
723 //===----------------------------------------------------------------------===//
724 //                            CodeGenRegisterClass
725 //===----------------------------------------------------------------------===//
726
727 static void sortAndUniqueRegisters(CodeGenRegister::Vec &M) {
728   llvm::sort(M, deref<llvm::less>());
729   M.erase(std::unique(M.begin(), M.end(), deref<llvm::equal>()), M.end());
730 }
731
732 CodeGenRegisterClass::CodeGenRegisterClass(CodeGenRegBank &RegBank, Record *R)
733   : TheDef(R),
734     Name(R->getName()),
735     TopoSigs(RegBank.getNumTopoSigs()),
736     EnumValue(-1) {
737
738   std::vector<Record*> TypeList = R->getValueAsListOfDefs("RegTypes");
739   for (unsigned i = 0, e = TypeList.size(); i != e; ++i) {
740     Record *Type = TypeList[i];
741     if (!Type->isSubClassOf("ValueType"))
742       PrintFatalError(R->getLoc(),
743                       "RegTypes list member '" + Type->getName() +
744                           "' does not derive from the ValueType class!");
745     VTs.push_back(getValueTypeByHwMode(Type, RegBank.getHwModes()));
746   }
747   assert(!VTs.empty() && "RegisterClass must contain at least one ValueType!");
748
749   // Allocation order 0 is the full set. AltOrders provides others.
750   const SetTheory::RecVec *Elements = RegBank.getSets().expand(R);
751   ListInit *AltOrders = R->getValueAsListInit("AltOrders");
752   Orders.resize(1 + AltOrders->size());
753
754   // Default allocation order always contains all registers.
755   Artificial = true;
756   for (unsigned i = 0, e = Elements->size(); i != e; ++i) {
757     Orders[0].push_back((*Elements)[i]);
758     const CodeGenRegister *Reg = RegBank.getReg((*Elements)[i]);
759     Members.push_back(Reg);
760     Artificial &= Reg->Artificial;
761     TopoSigs.set(Reg->getTopoSig());
762   }
763   sortAndUniqueRegisters(Members);
764
765   // Alternative allocation orders may be subsets.
766   SetTheory::RecSet Order;
767   for (unsigned i = 0, e = AltOrders->size(); i != e; ++i) {
768     RegBank.getSets().evaluate(AltOrders->getElement(i), Order, R->getLoc());
769     Orders[1 + i].append(Order.begin(), Order.end());
770     // Verify that all altorder members are regclass members.
771     while (!Order.empty()) {
772       CodeGenRegister *Reg = RegBank.getReg(Order.back());
773       Order.pop_back();
774       if (!contains(Reg))
775         PrintFatalError(R->getLoc(), " AltOrder register " + Reg->getName() +
776                       " is not a class member");
777     }
778   }
779
780   Namespace = R->getValueAsString("Namespace");
781
782   if (const RecordVal *RV = R->getValue("RegInfos"))
783     if (DefInit *DI = dyn_cast_or_null<DefInit>(RV->getValue()))
784       RSI = RegSizeInfoByHwMode(DI->getDef(), RegBank.getHwModes());
785   unsigned Size = R->getValueAsInt("Size");
786   assert((RSI.hasDefault() || Size != 0 || VTs[0].isSimple()) &&
787          "Impossible to determine register size");
788   if (!RSI.hasDefault()) {
789     RegSizeInfo RI;
790     RI.RegSize = RI.SpillSize = Size ? Size
791                                      : VTs[0].getSimple().getSizeInBits();
792     RI.SpillAlignment = R->getValueAsInt("Alignment");
793     RSI.Map.insert({DefaultMode, RI});
794   }
795
796   CopyCost = R->getValueAsInt("CopyCost");
797   Allocatable = R->getValueAsBit("isAllocatable");
798   AltOrderSelect = R->getValueAsString("AltOrderSelect");
799   int AllocationPriority = R->getValueAsInt("AllocationPriority");
800   if (AllocationPriority < 0 || AllocationPriority > 63)
801     PrintFatalError(R->getLoc(), "AllocationPriority out of range [0,63]");
802   this->AllocationPriority = AllocationPriority;
803 }
804
805 // Create an inferred register class that was missing from the .td files.
806 // Most properties will be inherited from the closest super-class after the
807 // class structure has been computed.
808 CodeGenRegisterClass::CodeGenRegisterClass(CodeGenRegBank &RegBank,
809                                            StringRef Name, Key Props)
810   : Members(*Props.Members),
811     TheDef(nullptr),
812     Name(Name),
813     TopoSigs(RegBank.getNumTopoSigs()),
814     EnumValue(-1),
815     RSI(Props.RSI),
816     CopyCost(0),
817     Allocatable(true),
818     AllocationPriority(0) {
819   Artificial = true;
820   for (const auto R : Members) {
821     TopoSigs.set(R->getTopoSig());
822     Artificial &= R->Artificial;
823   }
824 }
825
826 // Compute inherited propertied for a synthesized register class.
827 void CodeGenRegisterClass::inheritProperties(CodeGenRegBank &RegBank) {
828   assert(!getDef() && "Only synthesized classes can inherit properties");
829   assert(!SuperClasses.empty() && "Synthesized class without super class");
830
831   // The last super-class is the smallest one.
832   CodeGenRegisterClass &Super = *SuperClasses.back();
833
834   // Most properties are copied directly.
835   // Exceptions are members, size, and alignment
836   Namespace = Super.Namespace;
837   VTs = Super.VTs;
838   CopyCost = Super.CopyCost;
839   Allocatable = Super.Allocatable;
840   AltOrderSelect = Super.AltOrderSelect;
841   AllocationPriority = Super.AllocationPriority;
842
843   // Copy all allocation orders, filter out foreign registers from the larger
844   // super-class.
845   Orders.resize(Super.Orders.size());
846   for (unsigned i = 0, ie = Super.Orders.size(); i != ie; ++i)
847     for (unsigned j = 0, je = Super.Orders[i].size(); j != je; ++j)
848       if (contains(RegBank.getReg(Super.Orders[i][j])))
849         Orders[i].push_back(Super.Orders[i][j]);
850 }
851
852 bool CodeGenRegisterClass::contains(const CodeGenRegister *Reg) const {
853   return std::binary_search(Members.begin(), Members.end(), Reg,
854                             deref<llvm::less>());
855 }
856
857 namespace llvm {
858
859   raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const CodeGenRegisterClass::Key &K) {
860     OS << "{ " << K.RSI;
861     for (const auto R : *K.Members)
862       OS << ", " << R->getName();
863     return OS << " }";
864   }
865
866 } // end namespace llvm
867
868 // This is a simple lexicographical order that can be used to search for sets.
869 // It is not the same as the topological order provided by TopoOrderRC.
870 bool CodeGenRegisterClass::Key::
871 operator<(const CodeGenRegisterClass::Key &B) const {
872   assert(Members && B.Members);
873   return std::tie(*Members, RSI) < std::tie(*B.Members, B.RSI);
874 }
875
876 // Returns true if RC is a strict subclass.
877 // RC is a sub-class of this class if it is a valid replacement for any
878 // instruction operand where a register of this classis required. It must
879 // satisfy these conditions:
880 //
881 // 1. All RC registers are also in this.
882 // 2. The RC spill size must not be smaller than our spill size.
883 // 3. RC spill alignment must be compatible with ours.
884 //
885 static bool testSubClass(const CodeGenRegisterClass *A,
886                          const CodeGenRegisterClass *B) {
887   return A->RSI.isSubClassOf(B->RSI) &&
888          std::includes(A->getMembers().begin(), A->getMembers().end(),
889                        B->getMembers().begin(), B->getMembers().end(),
890                        deref<llvm::less>());
891 }
892
893 /// Sorting predicate for register classes.  This provides a topological
894 /// ordering that arranges all register classes before their sub-classes.
895 ///
896 /// Register classes with the same registers, spill size, and alignment form a
897 /// clique.  They will be ordered alphabetically.
898 ///
899 static bool TopoOrderRC(const CodeGenRegisterClass &PA,
900                         const CodeGenRegisterClass &PB) {
901   auto *A = &PA;
902   auto *B = &PB;
903   if (A == B)
904     return false;
905
906   if (A->RSI < B->RSI)
907     return true;
908   if (A->RSI != B->RSI)
909     return false;
910
911   // Order by descending set size.  Note that the classes' allocation order may
912   // not have been computed yet.  The Members set is always vaild.
913   if (A->getMembers().size() > B->getMembers().size())
914     return true;
915   if (A->getMembers().size() < B->getMembers().size())
916     return false;
917
918   // Finally order by name as a tie breaker.
919   return StringRef(A->getName()) < B->getName();
920 }
921
922 std::string CodeGenRegisterClass::getQualifiedName() const {
923   if (Namespace.empty())
924     return getName();
925   else
926     return (Namespace + "::" + getName()).str();
927 }
928
929 // Compute sub-classes of all register classes.
930 // Assume the classes are ordered topologically.
931 void CodeGenRegisterClass::computeSubClasses(CodeGenRegBank &RegBank) {
932   auto &RegClasses = RegBank.getRegClasses();
933
934   // Visit backwards so sub-classes are seen first.
935   for (auto I = RegClasses.rbegin(), E = RegClasses.rend(); I != E; ++I) {
936     CodeGenRegisterClass &RC = *I;
937     RC.SubClasses.resize(RegClasses.size());
938     RC.SubClasses.set(RC.EnumValue);
939     if (RC.Artificial)
940       continue;
941
942     // Normally, all subclasses have IDs >= rci, unless RC is part of a clique.
943     for (auto I2 = I.base(), E2 = RegClasses.end(); I2 != E2; ++I2) {
944       CodeGenRegisterClass &SubRC = *I2;
945       if (RC.SubClasses.test(SubRC.EnumValue))
946         continue;
947       if (!testSubClass(&RC, &SubRC))
948         continue;
949       // SubRC is a sub-class. Grap all its sub-classes so we won't have to
950       // check them again.
951       RC.SubClasses |= SubRC.SubClasses;
952     }
953
954     // Sweep up missed clique members.  They will be immediately preceding RC.
955     for (auto I2 = std::next(I); I2 != E && testSubClass(&RC, &*I2); ++I2)
956       RC.SubClasses.set(I2->EnumValue);
957   }
958
959   // Compute the SuperClasses lists from the SubClasses vectors.
960   for (auto &RC : RegClasses) {
961     const BitVector &SC = RC.getSubClasses();
962     auto I = RegClasses.begin();
963     for (int s = 0, next_s = SC.find_first(); next_s != -1;
964          next_s = SC.find_next(s)) {
965       std::advance(I, next_s - s);
966       s = next_s;
967       if (&*I == &RC)
968         continue;
969       I->SuperClasses.push_back(&RC);
970     }
971   }
972
973   // With the class hierarchy in place, let synthesized register classes inherit
974   // properties from their closest super-class. The iteration order here can
975   // propagate properties down multiple levels.
976   for (auto &RC : RegClasses)
977     if (!RC.getDef())
978       RC.inheritProperties(RegBank);
979 }
980
981 Optional<std::pair<CodeGenRegisterClass *, CodeGenRegisterClass *>>
982 CodeGenRegisterClass::getMatchingSubClassWithSubRegs(
983     CodeGenRegBank &RegBank, const CodeGenSubRegIndex *SubIdx) const {
984   auto SizeOrder = [](const CodeGenRegisterClass *A,
985                       const CodeGenRegisterClass *B) {
986     return A->getMembers().size() > B->getMembers().size();
987   };
988
989   auto &RegClasses = RegBank.getRegClasses();
990
991   // Find all the subclasses of this one that fully support the sub-register
992   // index and order them by size. BiggestSuperRC should always be first.
993   CodeGenRegisterClass *BiggestSuperRegRC = getSubClassWithSubReg(SubIdx);
994   if (!BiggestSuperRegRC)
995     return None;
996   BitVector SuperRegRCsBV = BiggestSuperRegRC->getSubClasses();
997   std::vector<CodeGenRegisterClass *> SuperRegRCs;
998   for (auto &RC : RegClasses)
999     if (SuperRegRCsBV[RC.EnumValue])
1000       SuperRegRCs.emplace_back(&RC);
1001   llvm::sort(SuperRegRCs, SizeOrder);
1002   assert(SuperRegRCs.front() == BiggestSuperRegRC && "Biggest class wasn't first");
1003
1004   // Find all the subreg classes and order them by size too.
1005   std::vector<std::pair<CodeGenRegisterClass *, BitVector>> SuperRegClasses;
1006   for (auto &RC: RegClasses) {
1007     BitVector SuperRegClassesBV(RegClasses.size());
1008     RC.getSuperRegClasses(SubIdx, SuperRegClassesBV);
1009     if (SuperRegClassesBV.any())
1010       SuperRegClasses.push_back(std::make_pair(&RC, SuperRegClassesBV));
1011   }
1012   llvm::sort(SuperRegClasses,
1013              [&](const std::pair<CodeGenRegisterClass *, BitVector> &A,
1014                  const std::pair<CodeGenRegisterClass *, BitVector> &B) {
1015                return SizeOrder(A.first, B.first);
1016              });
1017
1018   // Find the biggest subclass and subreg class such that R:subidx is in the
1019   // subreg class for all R in subclass.
1020   //
1021   // For example:
1022   // All registers in X86's GR64 have a sub_32bit subregister but no class
1023   // exists that contains all the 32-bit subregisters because GR64 contains RIP
1024   // but GR32 does not contain EIP. Instead, we constrain SuperRegRC to
1025   // GR32_with_sub_8bit (which is identical to GR32_with_sub_32bit) and then,
1026   // having excluded RIP, we are able to find a SubRegRC (GR32).
1027   CodeGenRegisterClass *ChosenSuperRegClass = nullptr;
1028   CodeGenRegisterClass *SubRegRC = nullptr;
1029   for (auto *SuperRegRC : SuperRegRCs) {
1030     for (const auto &SuperRegClassPair : SuperRegClasses) {
1031       const BitVector &SuperRegClassBV = SuperRegClassPair.second;
1032       if (SuperRegClassBV[SuperRegRC->EnumValue]) {
1033         SubRegRC = SuperRegClassPair.first;
1034         ChosenSuperRegClass = SuperRegRC;
1035
1036         // If SubRegRC is bigger than SuperRegRC then there are members of
1037         // SubRegRC that don't have super registers via SubIdx. Keep looking to
1038         // find a better fit and fall back on this one if there isn't one.
1039         //
1040         // This is intended to prevent X86 from making odd choices such as
1041         // picking LOW32_ADDR_ACCESS_RBP instead of GR32 in the example above.
1042         // LOW32_ADDR_ACCESS_RBP is a valid choice but contains registers that
1043         // aren't subregisters of SuperRegRC whereas GR32 has a direct 1:1
1044         // mapping.
1045         if (SuperRegRC->getMembers().size() >= SubRegRC->getMembers().size())
1046           return std::make_pair(ChosenSuperRegClass, SubRegRC);
1047       }
1048     }
1049
1050     // If we found a fit but it wasn't quite ideal because SubRegRC had excess
1051     // registers, then we're done.
1052     if (ChosenSuperRegClass)
1053       return std::make_pair(ChosenSuperRegClass, SubRegRC);
1054   }
1055
1056   return None;
1057 }
1058
1059 void CodeGenRegisterClass::getSuperRegClasses(const CodeGenSubRegIndex *SubIdx,
1060                                               BitVector &Out) const {
1061   auto FindI = SuperRegClasses.find(SubIdx);
1062   if (FindI == SuperRegClasses.end())
1063     return;
1064   for (CodeGenRegisterClass *RC : FindI->second)
1065     Out.set(RC->EnumValue);
1066 }
1067
1068 // Populate a unique sorted list of units from a register set.
1069 void CodeGenRegisterClass::buildRegUnitSet(const CodeGenRegBank &RegBank,
1070   std::vector<unsigned> &RegUnits) const {
1071   std::vector<unsigned> TmpUnits;
1072   for (RegUnitIterator UnitI(Members); UnitI.isValid(); ++UnitI) {
1073     const RegUnit &RU = RegBank.getRegUnit(*UnitI);
1074     if (!RU.Artificial)
1075       TmpUnits.push_back(*UnitI);
1076   }
1077   llvm::sort(TmpUnits);
1078   std::unique_copy(TmpUnits.begin(), TmpUnits.end(),
1079                    std::back_inserter(RegUnits));
1080 }
1081
1082 //===----------------------------------------------------------------------===//
1083 //                               CodeGenRegBank
1084 //===----------------------------------------------------------------------===//
1085
1086 CodeGenRegBank::CodeGenRegBank(RecordKeeper &Records,
1087                                const CodeGenHwModes &Modes) : CGH(Modes) {
1088   // Configure register Sets to understand register classes and tuples.
1089   Sets.addFieldExpander("RegisterClass", "MemberList");
1090   Sets.addFieldExpander("CalleeSavedRegs", "SaveList");
1091   Sets.addExpander("RegisterTuples",
1092                    llvm::make_unique<TupleExpander>(SynthDefs));
1093
1094   // Read in the user-defined (named) sub-register indices.
1095   // More indices will be synthesized later.
1096   std::vector<Record*> SRIs = Records.getAllDerivedDefinitions("SubRegIndex");
1097   llvm::sort(SRIs, LessRecord());
1098   for (unsigned i = 0, e = SRIs.size(); i != e; ++i)
1099     getSubRegIdx(SRIs[i]);
1100   // Build composite maps from ComposedOf fields.
1101   for (auto &Idx : SubRegIndices)
1102     Idx.updateComponents(*this);
1103
1104   // Read in the register definitions.
1105   std::vector<Record*> Regs = Records.getAllDerivedDefinitions("Register");
1106   llvm::sort(Regs, LessRecordRegister());
1107   // Assign the enumeration values.
1108   for (unsigned i = 0, e = Regs.size(); i != e; ++i)
1109     getReg(Regs[i]);
1110
1111   // Expand tuples and number the new registers.
1112   std::vector<Record*> Tups =
1113     Records.getAllDerivedDefinitions("RegisterTuples");
1114
1115   for (Record *R : Tups) {
1116     std::vector<Record *> TupRegs = *Sets.expand(R);
1117     llvm::sort(TupRegs, LessRecordRegister());
1118     for (Record *RC : TupRegs)
1119       getReg(RC);
1120   }
1121
1122   // Now all the registers are known. Build the object graph of explicit
1123   // register-register references.
1124   for (auto &Reg : Registers)
1125     Reg.buildObjectGraph(*this);
1126
1127   // Compute register name map.
1128   for (auto &Reg : Registers)
1129     // FIXME: This could just be RegistersByName[name] = register, except that
1130     // causes some failures in MIPS - perhaps they have duplicate register name
1131     // entries? (or maybe there's a reason for it - I don't know much about this
1132     // code, just drive-by refactoring)
1133     RegistersByName.insert(
1134         std::make_pair(Reg.TheDef->getValueAsString("AsmName"), &Reg));
1135
1136   // Precompute all sub-register maps.
1137   // This will create Composite entries for all inferred sub-register indices.
1138   for (auto &Reg : Registers)
1139     Reg.computeSubRegs(*this);
1140
1141   // Compute transitive closure of subregister index ConcatenationOf vectors
1142   // and initialize ConcatIdx map.
1143   for (CodeGenSubRegIndex &SRI : SubRegIndices) {
1144     SRI.computeConcatTransitiveClosure();
1145     if (!SRI.ConcatenationOf.empty())
1146       ConcatIdx.insert(std::make_pair(
1147           SmallVector<CodeGenSubRegIndex*,8>(SRI.ConcatenationOf.begin(),
1148                                              SRI.ConcatenationOf.end()), &SRI));
1149   }
1150
1151   // Infer even more sub-registers by combining leading super-registers.
1152   for (auto &Reg : Registers)
1153     if (Reg.CoveredBySubRegs)
1154       Reg.computeSecondarySubRegs(*this);
1155
1156   // After the sub-register graph is complete, compute the topologically
1157   // ordered SuperRegs list.
1158   for (auto &Reg : Registers)
1159     Reg.computeSuperRegs(*this);
1160
1161   // For each pair of Reg:SR, if both are non-artificial, mark the
1162   // corresponding sub-register index as non-artificial.
1163   for (auto &Reg : Registers) {
1164     if (Reg.Artificial)
1165       continue;
1166     for (auto P : Reg.getSubRegs()) {
1167       const CodeGenRegister *SR = P.second;
1168       if (!SR->Artificial)
1169         P.first->Artificial = false;
1170     }
1171   }
1172
1173   // Native register units are associated with a leaf register. They've all been
1174   // discovered now.
1175   NumNativeRegUnits = RegUnits.size();
1176
1177   // Read in register class definitions.
1178   std::vector<Record*> RCs = Records.getAllDerivedDefinitions("RegisterClass");
1179   if (RCs.empty())
1180     PrintFatalError("No 'RegisterClass' subclasses defined!");
1181
1182   // Allocate user-defined register classes.
1183   for (auto *R : RCs) {
1184     RegClasses.emplace_back(*this, R);
1185     CodeGenRegisterClass &RC = RegClasses.back();
1186     if (!RC.Artificial)
1187       addToMaps(&RC);
1188   }
1189
1190   // Infer missing classes to create a full algebra.
1191   computeInferredRegisterClasses();
1192
1193   // Order register classes topologically and assign enum values.
1194   RegClasses.sort(TopoOrderRC);
1195   unsigned i = 0;
1196   for (auto &RC : RegClasses)
1197     RC.EnumValue = i++;
1198   CodeGenRegisterClass::computeSubClasses(*this);
1199 }
1200
1201 // Create a synthetic CodeGenSubRegIndex without a corresponding Record.
1202 CodeGenSubRegIndex*
1203 CodeGenRegBank::createSubRegIndex(StringRef Name, StringRef Namespace) {
1204   SubRegIndices.emplace_back(Name, Namespace, SubRegIndices.size() + 1);
1205   return &SubRegIndices.back();
1206 }
1207
1208 CodeGenSubRegIndex *CodeGenRegBank::getSubRegIdx(Record *Def) {
1209   CodeGenSubRegIndex *&Idx = Def2SubRegIdx[Def];
1210   if (Idx)
1211     return Idx;
1212   SubRegIndices.emplace_back(Def, SubRegIndices.size() + 1);
1213   Idx = &SubRegIndices.back();
1214   return Idx;
1215 }
1216
1217 CodeGenRegister *CodeGenRegBank::getReg(Record *Def) {
1218   CodeGenRegister *&Reg = Def2Reg[Def];
1219   if (Reg)
1220     return Reg;
1221   Registers.emplace_back(Def, Registers.size() + 1);
1222   Reg = &Registers.back();
1223   return Reg;
1224 }
1225
1226 void CodeGenRegBank::addToMaps(CodeGenRegisterClass *RC) {
1227   if (Record *Def = RC->getDef())
1228     Def2RC.insert(std::make_pair(Def, RC));
1229
1230   // Duplicate classes are rejected by insert().
1231   // That's OK, we only care about the properties handled by CGRC::Key.
1232   CodeGenRegisterClass::Key K(*RC);
1233   Key2RC.insert(std::make_pair(K, RC));
1234 }
1235
1236 // Create a synthetic sub-class if it is missing.
1237 CodeGenRegisterClass*
1238 CodeGenRegBank::getOrCreateSubClass(const CodeGenRegisterClass *RC,
1239                                     const CodeGenRegister::Vec *Members,
1240                                     StringRef Name) {
1241   // Synthetic sub-class has the same size and alignment as RC.
1242   CodeGenRegisterClass::Key K(Members, RC->RSI);
1243   RCKeyMap::const_iterator FoundI = Key2RC.find(K);
1244   if (FoundI != Key2RC.end())
1245     return FoundI->second;
1246
1247   // Sub-class doesn't exist, create a new one.
1248   RegClasses.emplace_back(*this, Name, K);
1249   addToMaps(&RegClasses.back());
1250   return &RegClasses.back();
1251 }
1252
1253 CodeGenRegisterClass *CodeGenRegBank::getRegClass(Record *Def) {
1254   if (CodeGenRegisterClass *RC = Def2RC[Def])
1255     return RC;
1256
1257   PrintFatalError(Def->getLoc(), "Not a known RegisterClass!");
1258 }
1259
1260 CodeGenSubRegIndex*
1261 CodeGenRegBank::getCompositeSubRegIndex(CodeGenSubRegIndex *A,
1262                                         CodeGenSubRegIndex *B) {
1263   // Look for an existing entry.
1264   CodeGenSubRegIndex *Comp = A->compose(B);
1265   if (Comp)
1266     return Comp;
1267
1268   // None exists, synthesize one.
1269   std::string Name = A->getName() + "_then_" + B->getName();
1270   Comp = createSubRegIndex(Name, A->getNamespace());
1271   A->addComposite(B, Comp);
1272   return Comp;
1273 }
1274
1275 CodeGenSubRegIndex *CodeGenRegBank::
1276 getConcatSubRegIndex(const SmallVector<CodeGenSubRegIndex *, 8> &Parts) {
1277   assert(Parts.size() > 1 && "Need two parts to concatenate");
1278 #ifndef NDEBUG
1279   for (CodeGenSubRegIndex *Idx : Parts) {
1280     assert(Idx->ConcatenationOf.empty() && "No transitive closure?");
1281   }
1282 #endif
1283
1284   // Look for an existing entry.
1285   CodeGenSubRegIndex *&Idx = ConcatIdx[Parts];
1286   if (Idx)
1287     return Idx;
1288
1289   // None exists, synthesize one.
1290   std::string Name = Parts.front()->getName();
1291   // Determine whether all parts are contiguous.
1292   bool isContinuous = true;
1293   unsigned Size = Parts.front()->Size;
1294   unsigned LastOffset = Parts.front()->Offset;
1295   unsigned LastSize = Parts.front()->Size;
1296   for (unsigned i = 1, e = Parts.size(); i != e; ++i) {
1297     Name += '_';
1298     Name += Parts[i]->getName();
1299     Size += Parts[i]->Size;
1300     if (Parts[i]->Offset != (LastOffset + LastSize))
1301       isContinuous = false;
1302     LastOffset = Parts[i]->Offset;
1303     LastSize = Parts[i]->Size;
1304   }
1305   Idx = createSubRegIndex(Name, Parts.front()->getNamespace());
1306   Idx->Size = Size;
1307   Idx->Offset = isContinuous ? Parts.front()->Offset : -1;
1308   Idx->ConcatenationOf.assign(Parts.begin(), Parts.end());
1309   return Idx;
1310 }
1311
1312 void CodeGenRegBank::computeComposites() {
1313   using RegMap = std::map<const CodeGenRegister*, const CodeGenRegister*>;
1314
1315   // Subreg -> { Reg->Reg }, where the right-hand side is the mapping from
1316   // register to (sub)register associated with the action of the left-hand
1317   // side subregister.
1318   std::map<const CodeGenSubRegIndex*, RegMap> SubRegAction;
1319   for (const CodeGenRegister &R : Registers) {
1320     const CodeGenRegister::SubRegMap &SM = R.getSubRegs();
1321     for (std::pair<const CodeGenSubRegIndex*, const CodeGenRegister*> P : SM)
1322       SubRegAction[P.first].insert({&R, P.second});
1323   }
1324
1325   // Calculate the composition of two subregisters as compositions of their
1326   // associated actions.
1327   auto compose = [&SubRegAction] (const CodeGenSubRegIndex *Sub1,
1328                                   const CodeGenSubRegIndex *Sub2) {
1329     RegMap C;
1330     const RegMap &Img1 = SubRegAction.at(Sub1);
1331     const RegMap &Img2 = SubRegAction.at(Sub2);
1332     for (std::pair<const CodeGenRegister*, const CodeGenRegister*> P : Img1) {
1333       auto F = Img2.find(P.second);
1334       if (F != Img2.end())
1335         C.insert({P.first, F->second});
1336     }
1337     return C;
1338   };
1339
1340   // Check if the two maps agree on the intersection of their domains.
1341   auto agree = [] (const RegMap &Map1, const RegMap &Map2) {
1342     // Technically speaking, an empty map agrees with any other map, but
1343     // this could flag false positives. We're interested in non-vacuous
1344     // agreements.
1345     if (Map1.empty() || Map2.empty())
1346       return false;
1347     for (std::pair<const CodeGenRegister*, const CodeGenRegister*> P : Map1) {
1348       auto F = Map2.find(P.first);
1349       if (F == Map2.end() || P.second != F->second)
1350         return false;
1351     }
1352     return true;
1353   };
1354
1355   using CompositePair = std::pair<const CodeGenSubRegIndex*,
1356                                   const CodeGenSubRegIndex*>;
1357   SmallSet<CompositePair,4> UserDefined;
1358   for (const CodeGenSubRegIndex &Idx : SubRegIndices)
1359     for (auto P : Idx.getComposites())
1360       UserDefined.insert(std::make_pair(&Idx, P.first));
1361
1362   // Keep track of TopoSigs visited. We only need to visit each TopoSig once,
1363   // and many registers will share TopoSigs on regular architectures.
1364   BitVector TopoSigs(getNumTopoSigs());
1365
1366   for (const auto &Reg1 : Registers) {
1367     // Skip identical subreg structures already processed.
1368     if (TopoSigs.test(Reg1.getTopoSig()))
1369       continue;
1370     TopoSigs.set(Reg1.getTopoSig());
1371
1372     const CodeGenRegister::SubRegMap &SRM1 = Reg1.getSubRegs();
1373     for (CodeGenRegister::SubRegMap::const_iterator i1 = SRM1.begin(),
1374          e1 = SRM1.end(); i1 != e1; ++i1) {
1375       CodeGenSubRegIndex *Idx1 = i1->first;
1376       CodeGenRegister *Reg2 = i1->second;
1377       // Ignore identity compositions.
1378       if (&Reg1 == Reg2)
1379         continue;
1380       const CodeGenRegister::SubRegMap &SRM2 = Reg2->getSubRegs();
1381       // Try composing Idx1 with another SubRegIndex.
1382       for (CodeGenRegister::SubRegMap::const_iterator i2 = SRM2.begin(),
1383            e2 = SRM2.end(); i2 != e2; ++i2) {
1384         CodeGenSubRegIndex *Idx2 = i2->first;
1385         CodeGenRegister *Reg3 = i2->second;
1386         // Ignore identity compositions.
1387         if (Reg2 == Reg3)
1388           continue;
1389         // OK Reg1:IdxPair == Reg3. Find the index with Reg:Idx == Reg3.
1390         CodeGenSubRegIndex *Idx3 = Reg1.getSubRegIndex(Reg3);
1391         assert(Idx3 && "Sub-register doesn't have an index");
1392
1393         // Conflicting composition? Emit a warning but allow it.
1394         if (CodeGenSubRegIndex *Prev = Idx1->addComposite(Idx2, Idx3)) {
1395           // If the composition was not user-defined, always emit a warning.
1396           if (!UserDefined.count({Idx1, Idx2}) ||
1397               agree(compose(Idx1, Idx2), SubRegAction.at(Idx3)))
1398             PrintWarning(Twine("SubRegIndex ") + Idx1->getQualifiedName() +
1399                          " and " + Idx2->getQualifiedName() +
1400                          " compose ambiguously as " + Prev->getQualifiedName() +
1401                          " or " + Idx3->getQualifiedName());
1402         }          
1403       }
1404     }
1405   }
1406 }
1407
1408 // Compute lane masks. This is similar to register units, but at the
1409 // sub-register index level. Each bit in the lane mask is like a register unit
1410 // class, and two lane masks will have a bit in common if two sub-register
1411 // indices overlap in some register.
1412 //
1413 // Conservatively share a lane mask bit if two sub-register indices overlap in
1414 // some registers, but not in others. That shouldn't happen a lot.
1415 void CodeGenRegBank::computeSubRegLaneMasks() {
1416   // First assign individual bits to all the leaf indices.
1417   unsigned Bit = 0;
1418   // Determine mask of lanes that cover their registers.
1419   CoveringLanes = LaneBitmask::getAll();
1420   for (auto &Idx : SubRegIndices) {
1421     if (Idx.getComposites().empty()) {
1422       if (Bit > LaneBitmask::BitWidth) {
1423         PrintFatalError(
1424           Twine("Ran out of lanemask bits to represent subregister ")
1425           + Idx.getName());
1426       }
1427       Idx.LaneMask = LaneBitmask::getLane(Bit);
1428       ++Bit;
1429     } else {
1430       Idx.LaneMask = LaneBitmask::getNone();
1431     }
1432   }
1433
1434   // Compute transformation sequences for composeSubRegIndexLaneMask. The idea
1435   // here is that for each possible target subregister we look at the leafs
1436   // in the subregister graph that compose for this target and create
1437   // transformation sequences for the lanemasks. Each step in the sequence
1438   // consists of a bitmask and a bitrotate operation. As the rotation amounts
1439   // are usually the same for many subregisters we can easily combine the steps
1440   // by combining the masks.
1441   for (const auto &Idx : SubRegIndices) {
1442     const auto &Composites = Idx.getComposites();
1443     auto &LaneTransforms = Idx.CompositionLaneMaskTransform;
1444
1445     if (Composites.empty()) {
1446       // Moving from a class with no subregisters we just had a single lane:
1447       // The subregister must be a leaf subregister and only occupies 1 bit.
1448       // Move the bit from the class without subregisters into that position.
1449       unsigned DstBit = Idx.LaneMask.getHighestLane();
1450       assert(Idx.LaneMask == LaneBitmask::getLane(DstBit) &&
1451              "Must be a leaf subregister");
1452       MaskRolPair MaskRol = { LaneBitmask::getLane(0), (uint8_t)DstBit };
1453       LaneTransforms.push_back(MaskRol);
1454     } else {
1455       // Go through all leaf subregisters and find the ones that compose with
1456       // Idx. These make out all possible valid bits in the lane mask we want to
1457       // transform. Looking only at the leafs ensure that only a single bit in
1458       // the mask is set.
1459       unsigned NextBit = 0;
1460       for (auto &Idx2 : SubRegIndices) {
1461         // Skip non-leaf subregisters.
1462         if (!Idx2.getComposites().empty())
1463           continue;
1464         // Replicate the behaviour from the lane mask generation loop above.
1465         unsigned SrcBit = NextBit;
1466         LaneBitmask SrcMask = LaneBitmask::getLane(SrcBit);
1467         if (NextBit < LaneBitmask::BitWidth-1)
1468           ++NextBit;
1469         assert(Idx2.LaneMask == SrcMask);
1470
1471         // Get the composed subregister if there is any.
1472         auto C = Composites.find(&Idx2);
1473         if (C == Composites.end())
1474           continue;
1475         const CodeGenSubRegIndex *Composite = C->second;
1476         // The Composed subreg should be a leaf subreg too
1477         assert(Composite->getComposites().empty());
1478
1479         // Create Mask+Rotate operation and merge with existing ops if possible.
1480         unsigned DstBit = Composite->LaneMask.getHighestLane();
1481         int Shift = DstBit - SrcBit;
1482         uint8_t RotateLeft = Shift >= 0 ? (uint8_t)Shift
1483                                         : LaneBitmask::BitWidth + Shift;
1484         for (auto &I : LaneTransforms) {
1485           if (I.RotateLeft == RotateLeft) {
1486             I.Mask |= SrcMask;
1487             SrcMask = LaneBitmask::getNone();
1488           }
1489         }
1490         if (SrcMask.any()) {
1491           MaskRolPair MaskRol = { SrcMask, RotateLeft };
1492           LaneTransforms.push_back(MaskRol);
1493         }
1494       }
1495     }
1496
1497     // Optimize if the transformation consists of one step only: Set mask to
1498     // 0xffffffff (including some irrelevant invalid bits) so that it should
1499     // merge with more entries later while compressing the table.
1500     if (LaneTransforms.size() == 1)
1501       LaneTransforms[0].Mask = LaneBitmask::getAll();
1502
1503     // Further compression optimization: For invalid compositions resulting
1504     // in a sequence with 0 entries we can just pick any other. Choose
1505     // Mask 0xffffffff with Rotation 0.
1506     if (LaneTransforms.size() == 0) {
1507       MaskRolPair P = { LaneBitmask::getAll(), 0 };
1508       LaneTransforms.push_back(P);
1509     }
1510   }
1511
1512   // FIXME: What if ad-hoc aliasing introduces overlaps that aren't represented
1513   // by the sub-register graph? This doesn't occur in any known targets.
1514
1515   // Inherit lanes from composites.
1516   for (const auto &Idx : SubRegIndices) {
1517     LaneBitmask Mask = Idx.computeLaneMask();
1518     // If some super-registers without CoveredBySubRegs use this index, we can
1519     // no longer assume that the lanes are covering their registers.
1520     if (!Idx.AllSuperRegsCovered)
1521       CoveringLanes &= ~Mask;
1522   }
1523
1524   // Compute lane mask combinations for register classes.
1525   for (auto &RegClass : RegClasses) {
1526     LaneBitmask LaneMask;
1527     for (const auto &SubRegIndex : SubRegIndices) {
1528       if (RegClass.getSubClassWithSubReg(&SubRegIndex) == nullptr)
1529         continue;
1530       LaneMask |= SubRegIndex.LaneMask;
1531     }
1532
1533     // For classes without any subregisters set LaneMask to 1 instead of 0.
1534     // This makes it easier for client code to handle classes uniformly.
1535     if (LaneMask.none())
1536       LaneMask = LaneBitmask::getLane(0);
1537
1538     RegClass.LaneMask = LaneMask;
1539   }
1540 }
1541
1542 namespace {
1543
1544 // UberRegSet is a helper class for computeRegUnitWeights. Each UberRegSet is
1545 // the transitive closure of the union of overlapping register
1546 // classes. Together, the UberRegSets form a partition of the registers. If we
1547 // consider overlapping register classes to be connected, then each UberRegSet
1548 // is a set of connected components.
1549 //
1550 // An UberRegSet will likely be a horizontal slice of register names of
1551 // the same width. Nontrivial subregisters should then be in a separate
1552 // UberRegSet. But this property isn't required for valid computation of
1553 // register unit weights.
1554 //
1555 // A Weight field caches the max per-register unit weight in each UberRegSet.
1556 //
1557 // A set of SingularDeterminants flags single units of some register in this set
1558 // for which the unit weight equals the set weight. These units should not have
1559 // their weight increased.
1560 struct UberRegSet {
1561   CodeGenRegister::Vec Regs;
1562   unsigned Weight = 0;
1563   CodeGenRegister::RegUnitList SingularDeterminants;
1564
1565   UberRegSet() = default;
1566 };
1567
1568 } // end anonymous namespace
1569
1570 // Partition registers into UberRegSets, where each set is the transitive
1571 // closure of the union of overlapping register classes.
1572 //
1573 // UberRegSets[0] is a special non-allocatable set.
1574 static void computeUberSets(std::vector<UberRegSet> &UberSets,
1575                             std::vector<UberRegSet*> &RegSets,
1576                             CodeGenRegBank &RegBank) {
1577   const auto &Registers = RegBank.getRegisters();
1578
1579   // The Register EnumValue is one greater than its index into Registers.
1580   assert(Registers.size() == Registers.back().EnumValue &&
1581          "register enum value mismatch");
1582
1583   // For simplicitly make the SetID the same as EnumValue.
1584   IntEqClasses UberSetIDs(Registers.size()+1);
1585   std::set<unsigned> AllocatableRegs;
1586   for (auto &RegClass : RegBank.getRegClasses()) {
1587     if (!RegClass.Allocatable)
1588       continue;
1589
1590     const CodeGenRegister::Vec &Regs = RegClass.getMembers();
1591     if (Regs.empty())
1592       continue;
1593
1594     unsigned USetID = UberSetIDs.findLeader((*Regs.begin())->EnumValue);
1595     assert(USetID && "register number 0 is invalid");
1596
1597     AllocatableRegs.insert((*Regs.begin())->EnumValue);
1598     for (auto I = std::next(Regs.begin()), E = Regs.end(); I != E; ++I) {
1599       AllocatableRegs.insert((*I)->EnumValue);
1600       UberSetIDs.join(USetID, (*I)->EnumValue);
1601     }
1602   }
1603   // Combine non-allocatable regs.
1604   for (const auto &Reg : Registers) {
1605     unsigned RegNum = Reg.EnumValue;
1606     if (AllocatableRegs.count(RegNum))
1607       continue;
1608
1609     UberSetIDs.join(0, RegNum);
1610   }
1611   UberSetIDs.compress();
1612
1613   // Make the first UberSet a special unallocatable set.
1614   unsigned ZeroID = UberSetIDs[0];
1615
1616   // Insert Registers into the UberSets formed by union-find.
1617   // Do not resize after this.
1618   UberSets.resize(UberSetIDs.getNumClasses());
1619   unsigned i = 0;
1620   for (const CodeGenRegister &Reg : Registers) {
1621     unsigned USetID = UberSetIDs[Reg.EnumValue];
1622     if (!USetID)
1623       USetID = ZeroID;
1624     else if (USetID == ZeroID)
1625       USetID = 0;
1626
1627     UberRegSet *USet = &UberSets[USetID];
1628     USet->Regs.push_back(&Reg);
1629     sortAndUniqueRegisters(USet->Regs);
1630     RegSets[i++] = USet;
1631   }
1632 }
1633
1634 // Recompute each UberSet weight after changing unit weights.
1635 static void computeUberWeights(std::vector<UberRegSet> &UberSets,
1636                                CodeGenRegBank &RegBank) {
1637   // Skip the first unallocatable set.
1638   for (std::vector<UberRegSet>::iterator I = std::next(UberSets.begin()),
1639          E = UberSets.end(); I != E; ++I) {
1640
1641     // Initialize all unit weights in this set, and remember the max units/reg.
1642     const CodeGenRegister *Reg = nullptr;
1643     unsigned MaxWeight = 0, Weight = 0;
1644     for (RegUnitIterator UnitI(I->Regs); UnitI.isValid(); ++UnitI) {
1645       if (Reg != UnitI.getReg()) {
1646         if (Weight > MaxWeight)
1647           MaxWeight = Weight;
1648         Reg = UnitI.getReg();
1649         Weight = 0;
1650       }
1651       if (!RegBank.getRegUnit(*UnitI).Artificial) {
1652         unsigned UWeight = RegBank.getRegUnit(*UnitI).Weight;
1653         if (!UWeight) {
1654           UWeight = 1;
1655           RegBank.increaseRegUnitWeight(*UnitI, UWeight);
1656         }
1657         Weight += UWeight;
1658       }
1659     }
1660     if (Weight > MaxWeight)
1661       MaxWeight = Weight;
1662     if (I->Weight != MaxWeight) {
1663       LLVM_DEBUG(dbgs() << "UberSet " << I - UberSets.begin() << " Weight "
1664                         << MaxWeight;
1665                  for (auto &Unit
1666                       : I->Regs) dbgs()
1667                  << " " << Unit->getName();
1668                  dbgs() << "\n");
1669       // Update the set weight.
1670       I->Weight = MaxWeight;
1671     }
1672
1673     // Find singular determinants.
1674     for (const auto R : I->Regs) {
1675       if (R->getRegUnits().count() == 1 && R->getWeight(RegBank) == I->Weight) {
1676         I->SingularDeterminants |= R->getRegUnits();
1677       }
1678     }
1679   }
1680 }
1681
1682 // normalizeWeight is a computeRegUnitWeights helper that adjusts the weight of
1683 // a register and its subregisters so that they have the same weight as their
1684 // UberSet. Self-recursion processes the subregister tree in postorder so
1685 // subregisters are normalized first.
1686 //
1687 // Side effects:
1688 // - creates new adopted register units
1689 // - causes superregisters to inherit adopted units
1690 // - increases the weight of "singular" units
1691 // - induces recomputation of UberWeights.
1692 static bool normalizeWeight(CodeGenRegister *Reg,
1693                             std::vector<UberRegSet> &UberSets,
1694                             std::vector<UberRegSet*> &RegSets,
1695                             BitVector &NormalRegs,
1696                             CodeGenRegister::RegUnitList &NormalUnits,
1697                             CodeGenRegBank &RegBank) {
1698   NormalRegs.resize(std::max(Reg->EnumValue + 1, NormalRegs.size()));
1699   if (NormalRegs.test(Reg->EnumValue))
1700     return false;
1701   NormalRegs.set(Reg->EnumValue);
1702
1703   bool Changed = false;
1704   const CodeGenRegister::SubRegMap &SRM = Reg->getSubRegs();
1705   for (CodeGenRegister::SubRegMap::const_iterator SRI = SRM.begin(),
1706          SRE = SRM.end(); SRI != SRE; ++SRI) {
1707     if (SRI->second == Reg)
1708       continue; // self-cycles happen
1709
1710     Changed |= normalizeWeight(SRI->second, UberSets, RegSets,
1711                                NormalRegs, NormalUnits, RegBank);
1712   }
1713   // Postorder register normalization.
1714
1715   // Inherit register units newly adopted by subregisters.
1716   if (Reg->inheritRegUnits(RegBank))
1717     computeUberWeights(UberSets, RegBank);
1718
1719   // Check if this register is too skinny for its UberRegSet.
1720   UberRegSet *UberSet = RegSets[RegBank.getRegIndex(Reg)];
1721
1722   unsigned RegWeight = Reg->getWeight(RegBank);
1723   if (UberSet->Weight > RegWeight) {
1724     // A register unit's weight can be adjusted only if it is the singular unit
1725     // for this register, has not been used to normalize a subregister's set,
1726     // and has not already been used to singularly determine this UberRegSet.
1727     unsigned AdjustUnit = *Reg->getRegUnits().begin();
1728     if (Reg->getRegUnits().count() != 1
1729         || hasRegUnit(NormalUnits, AdjustUnit)
1730         || hasRegUnit(UberSet->SingularDeterminants, AdjustUnit)) {
1731       // We don't have an adjustable unit, so adopt a new one.
1732       AdjustUnit = RegBank.newRegUnit(UberSet->Weight - RegWeight);
1733       Reg->adoptRegUnit(AdjustUnit);
1734       // Adopting a unit does not immediately require recomputing set weights.
1735     }
1736     else {
1737       // Adjust the existing single unit.
1738       if (!RegBank.getRegUnit(AdjustUnit).Artificial)
1739         RegBank.increaseRegUnitWeight(AdjustUnit, UberSet->Weight - RegWeight);
1740       // The unit may be shared among sets and registers within this set.
1741       computeUberWeights(UberSets, RegBank);
1742     }
1743     Changed = true;
1744   }
1745
1746   // Mark these units normalized so superregisters can't change their weights.
1747   NormalUnits |= Reg->getRegUnits();
1748
1749   return Changed;
1750 }
1751
1752 // Compute a weight for each register unit created during getSubRegs.
1753 //
1754 // The goal is that two registers in the same class will have the same weight,
1755 // where each register's weight is defined as sum of its units' weights.
1756 void CodeGenRegBank::computeRegUnitWeights() {
1757   std::vector<UberRegSet> UberSets;
1758   std::vector<UberRegSet*> RegSets(Registers.size());
1759   computeUberSets(UberSets, RegSets, *this);
1760   // UberSets and RegSets are now immutable.
1761
1762   computeUberWeights(UberSets, *this);
1763
1764   // Iterate over each Register, normalizing the unit weights until reaching
1765   // a fix point.
1766   unsigned NumIters = 0;
1767   for (bool Changed = true; Changed; ++NumIters) {
1768     assert(NumIters <= NumNativeRegUnits && "Runaway register unit weights");
1769     Changed = false;
1770     for (auto &Reg : Registers) {
1771       CodeGenRegister::RegUnitList NormalUnits;
1772       BitVector NormalRegs;
1773       Changed |= normalizeWeight(&Reg, UberSets, RegSets, NormalRegs,
1774                                  NormalUnits, *this);
1775     }
1776   }
1777 }
1778
1779 // Find a set in UniqueSets with the same elements as Set.
1780 // Return an iterator into UniqueSets.
1781 static std::vector<RegUnitSet>::const_iterator
1782 findRegUnitSet(const std::vector<RegUnitSet> &UniqueSets,
1783                const RegUnitSet &Set) {
1784   std::vector<RegUnitSet>::const_iterator
1785     I = UniqueSets.begin(), E = UniqueSets.end();
1786   for(;I != E; ++I) {
1787     if (I->Units == Set.Units)
1788       break;
1789   }
1790   return I;
1791 }
1792
1793 // Return true if the RUSubSet is a subset of RUSuperSet.
1794 static bool isRegUnitSubSet(const std::vector<unsigned> &RUSubSet,
1795                             const std::vector<unsigned> &RUSuperSet) {
1796   return std::includes(RUSuperSet.begin(), RUSuperSet.end(),
1797                        RUSubSet.begin(), RUSubSet.end());
1798 }
1799
1800 /// Iteratively prune unit sets. Prune subsets that are close to the superset,
1801 /// but with one or two registers removed. We occasionally have registers like
1802 /// APSR and PC thrown in with the general registers. We also see many
1803 /// special-purpose register subsets, such as tail-call and Thumb
1804 /// encodings. Generating all possible overlapping sets is combinatorial and
1805 /// overkill for modeling pressure. Ideally we could fix this statically in
1806 /// tablegen by (1) having the target define register classes that only include
1807 /// the allocatable registers and marking other classes as non-allocatable and
1808 /// (2) having a way to mark special purpose classes as "don't-care" classes for
1809 /// the purpose of pressure.  However, we make an attempt to handle targets that
1810 /// are not nicely defined by merging nearly identical register unit sets
1811 /// statically. This generates smaller tables. Then, dynamically, we adjust the
1812 /// set limit by filtering the reserved registers.
1813 ///
1814 /// Merge sets only if the units have the same weight. For example, on ARM,
1815 /// Q-tuples with ssub index 0 include all S regs but also include D16+. We
1816 /// should not expand the S set to include D regs.
1817 void CodeGenRegBank::pruneUnitSets() {
1818   assert(RegClassUnitSets.empty() && "this invalidates RegClassUnitSets");
1819
1820   // Form an equivalence class of UnitSets with no significant difference.
1821   std::vector<unsigned> SuperSetIDs;
1822   for (unsigned SubIdx = 0, EndIdx = RegUnitSets.size();
1823        SubIdx != EndIdx; ++SubIdx) {
1824     const RegUnitSet &SubSet = RegUnitSets[SubIdx];
1825     unsigned SuperIdx = 0;
1826     for (; SuperIdx != EndIdx; ++SuperIdx) {
1827       if (SuperIdx == SubIdx)
1828         continue;
1829
1830       unsigned UnitWeight = RegUnits[SubSet.Units[0]].Weight;
1831       const RegUnitSet &SuperSet = RegUnitSets[SuperIdx];
1832       if (isRegUnitSubSet(SubSet.Units, SuperSet.Units)
1833           && (SubSet.Units.size() + 3 > SuperSet.Units.size())
1834           && UnitWeight == RegUnits[SuperSet.Units[0]].Weight
1835           && UnitWeight == RegUnits[SuperSet.Units.back()].Weight) {
1836         LLVM_DEBUG(dbgs() << "UnitSet " << SubIdx << " subsumed by " << SuperIdx
1837                           << "\n");
1838         // We can pick any of the set names for the merged set. Go for the
1839         // shortest one to avoid picking the name of one of the classes that are
1840         // artificially created by tablegen. So "FPR128_lo" instead of
1841         // "QQQQ_with_qsub3_in_FPR128_lo".
1842         if (RegUnitSets[SubIdx].Name.size() < RegUnitSets[SuperIdx].Name.size())
1843           RegUnitSets[SuperIdx].Name = RegUnitSets[SubIdx].Name;
1844         break;
1845       }
1846     }
1847     if (SuperIdx == EndIdx)
1848       SuperSetIDs.push_back(SubIdx);
1849   }
1850   // Populate PrunedUnitSets with each equivalence class's superset.
1851   std::vector<RegUnitSet> PrunedUnitSets(SuperSetIDs.size());
1852   for (unsigned i = 0, e = SuperSetIDs.size(); i != e; ++i) {
1853     unsigned SuperIdx = SuperSetIDs[i];
1854     PrunedUnitSets[i].Name = RegUnitSets[SuperIdx].Name;
1855     PrunedUnitSets[i].Units.swap(RegUnitSets[SuperIdx].Units);
1856   }
1857   RegUnitSets.swap(PrunedUnitSets);
1858 }
1859
1860 // Create a RegUnitSet for each RegClass that contains all units in the class
1861 // including adopted units that are necessary to model register pressure. Then
1862 // iteratively compute RegUnitSets such that the union of any two overlapping
1863 // RegUnitSets is repreresented.
1864 //
1865 // RegisterInfoEmitter will map each RegClass to its RegUnitClass and any
1866 // RegUnitSet that is a superset of that RegUnitClass.
1867 void CodeGenRegBank::computeRegUnitSets() {
1868   assert(RegUnitSets.empty() && "dirty RegUnitSets");
1869
1870   // Compute a unique RegUnitSet for each RegClass.
1871   auto &RegClasses = getRegClasses();
1872   for (auto &RC : RegClasses) {
1873     if (!RC.Allocatable || RC.Artificial)
1874       continue;
1875
1876     // Speculatively grow the RegUnitSets to hold the new set.
1877     RegUnitSets.resize(RegUnitSets.size() + 1);
1878     RegUnitSets.back().Name = RC.getName();
1879
1880     // Compute a sorted list of units in this class.
1881     RC.buildRegUnitSet(*this, RegUnitSets.back().Units);
1882
1883     // Find an existing RegUnitSet.
1884     std::vector<RegUnitSet>::const_iterator SetI =
1885       findRegUnitSet(RegUnitSets, RegUnitSets.back());
1886     if (SetI != std::prev(RegUnitSets.end()))
1887       RegUnitSets.pop_back();
1888   }
1889
1890   LLVM_DEBUG(dbgs() << "\nBefore pruning:\n"; for (unsigned USIdx = 0,
1891                                                    USEnd = RegUnitSets.size();
1892                                                    USIdx < USEnd; ++USIdx) {
1893     dbgs() << "UnitSet " << USIdx << " " << RegUnitSets[USIdx].Name << ":";
1894     for (auto &U : RegUnitSets[USIdx].Units)
1895       printRegUnitName(U);
1896     dbgs() << "\n";
1897   });
1898
1899   // Iteratively prune unit sets.
1900   pruneUnitSets();
1901
1902   LLVM_DEBUG(dbgs() << "\nBefore union:\n"; for (unsigned USIdx = 0,
1903                                                  USEnd = RegUnitSets.size();
1904                                                  USIdx < USEnd; ++USIdx) {
1905     dbgs() << "UnitSet " << USIdx << " " << RegUnitSets[USIdx].Name << ":";
1906     for (auto &U : RegUnitSets[USIdx].Units)
1907       printRegUnitName(U);
1908     dbgs() << "\n";
1909   } dbgs() << "\nUnion sets:\n");
1910
1911   // Iterate over all unit sets, including new ones added by this loop.
1912   unsigned NumRegUnitSubSets = RegUnitSets.size();
1913   for (unsigned Idx = 0, EndIdx = RegUnitSets.size(); Idx != EndIdx; ++Idx) {
1914     // In theory, this is combinatorial. In practice, it needs to be bounded
1915     // by a small number of sets for regpressure to be efficient.
1916     // If the assert is hit, we need to implement pruning.
1917     assert(Idx < (2*NumRegUnitSubSets) && "runaway unit set inference");
1918
1919     // Compare new sets with all original classes.
1920     for (unsigned SearchIdx = (Idx >= NumRegUnitSubSets) ? 0 : Idx+1;
1921          SearchIdx != EndIdx; ++SearchIdx) {
1922       std::set<unsigned> Intersection;
1923       std::set_intersection(RegUnitSets[Idx].Units.begin(),
1924                             RegUnitSets[Idx].Units.end(),
1925                             RegUnitSets[SearchIdx].Units.begin(),
1926                             RegUnitSets[SearchIdx].Units.end(),
1927                             std::inserter(Intersection, Intersection.begin()));
1928       if (Intersection.empty())
1929         continue;
1930
1931       // Speculatively grow the RegUnitSets to hold the new set.
1932       RegUnitSets.resize(RegUnitSets.size() + 1);
1933       RegUnitSets.back().Name =
1934         RegUnitSets[Idx].Name + "+" + RegUnitSets[SearchIdx].Name;
1935
1936       std::set_union(RegUnitSets[Idx].Units.begin(),
1937                      RegUnitSets[Idx].Units.end(),
1938                      RegUnitSets[SearchIdx].Units.begin(),
1939                      RegUnitSets[SearchIdx].Units.end(),
1940                      std::inserter(RegUnitSets.back().Units,
1941                                    RegUnitSets.back().Units.begin()));
1942
1943       // Find an existing RegUnitSet, or add the union to the unique sets.
1944       std::vector<RegUnitSet>::const_iterator SetI =
1945         findRegUnitSet(RegUnitSets, RegUnitSets.back());
1946       if (SetI != std::prev(RegUnitSets.end()))
1947         RegUnitSets.pop_back();
1948       else {
1949         LLVM_DEBUG(dbgs() << "UnitSet " << RegUnitSets.size() - 1 << " "
1950                           << RegUnitSets.back().Name << ":";
1951                    for (auto &U
1952                         : RegUnitSets.back().Units) printRegUnitName(U);
1953                    dbgs() << "\n";);
1954       }
1955     }
1956   }
1957
1958   // Iteratively prune unit sets after inferring supersets.
1959   pruneUnitSets();
1960
1961   LLVM_DEBUG(
1962       dbgs() << "\n"; for (unsigned USIdx = 0, USEnd = RegUnitSets.size();
1963                            USIdx < USEnd; ++USIdx) {
1964         dbgs() << "UnitSet " << USIdx << " " << RegUnitSets[USIdx].Name << ":";
1965         for (auto &U : RegUnitSets[USIdx].Units)
1966           printRegUnitName(U);
1967         dbgs() << "\n";
1968       });
1969
1970   // For each register class, list the UnitSets that are supersets.
1971   RegClassUnitSets.resize(RegClasses.size());
1972   int RCIdx = -1;
1973   for (auto &RC : RegClasses) {
1974     ++RCIdx;
1975     if (!RC.Allocatable)
1976       continue;
1977
1978     // Recompute the sorted list of units in this class.
1979     std::vector<unsigned> RCRegUnits;
1980     RC.buildRegUnitSet(*this, RCRegUnits);
1981
1982     // Don't increase pressure for unallocatable regclasses.
1983     if (RCRegUnits.empty())
1984       continue;
1985
1986     LLVM_DEBUG(dbgs() << "RC " << RC.getName() << " Units: \n";
1987                for (auto U
1988                     : RCRegUnits) printRegUnitName(U);
1989                dbgs() << "\n  UnitSetIDs:");
1990
1991     // Find all supersets.
1992     for (unsigned USIdx = 0, USEnd = RegUnitSets.size();
1993          USIdx != USEnd; ++USIdx) {
1994       if (isRegUnitSubSet(RCRegUnits, RegUnitSets[USIdx].Units)) {
1995         LLVM_DEBUG(dbgs() << " " << USIdx);
1996         RegClassUnitSets[RCIdx].push_back(USIdx);
1997       }
1998     }
1999     LLVM_DEBUG(dbgs() << "\n");
2000     assert(!RegClassUnitSets[RCIdx].empty() && "missing unit set for regclass");
2001   }
2002
2003   // For each register unit, ensure that we have the list of UnitSets that
2004   // contain the unit. Normally, this matches an existing list of UnitSets for a
2005   // register class. If not, we create a new entry in RegClassUnitSets as a
2006   // "fake" register class.
2007   for (unsigned UnitIdx = 0, UnitEnd = NumNativeRegUnits;
2008        UnitIdx < UnitEnd; ++UnitIdx) {
2009     std::vector<unsigned> RUSets;
2010     for (unsigned i = 0, e = RegUnitSets.size(); i != e; ++i) {
2011       RegUnitSet &RUSet = RegUnitSets[i];
2012       if (!is_contained(RUSet.Units, UnitIdx))
2013         continue;
2014       RUSets.push_back(i);
2015     }
2016     unsigned RCUnitSetsIdx = 0;
2017     for (unsigned e = RegClassUnitSets.size();
2018          RCUnitSetsIdx != e; ++RCUnitSetsIdx) {
2019       if (RegClassUnitSets[RCUnitSetsIdx] == RUSets) {
2020         break;
2021       }
2022     }
2023     RegUnits[UnitIdx].RegClassUnitSetsIdx = RCUnitSetsIdx;
2024     if (RCUnitSetsIdx == RegClassUnitSets.size()) {
2025       // Create a new list of UnitSets as a "fake" register class.
2026       RegClassUnitSets.resize(RCUnitSetsIdx + 1);
2027       RegClassUnitSets[RCUnitSetsIdx].swap(RUSets);
2028     }
2029   }
2030 }
2031
2032 void CodeGenRegBank::computeRegUnitLaneMasks() {
2033   for (auto &Register : Registers) {
2034     // Create an initial lane mask for all register units.
2035     const auto &RegUnits = Register.getRegUnits();
2036     CodeGenRegister::RegUnitLaneMaskList
2037         RegUnitLaneMasks(RegUnits.count(), LaneBitmask::getNone());
2038     // Iterate through SubRegisters.
2039     typedef CodeGenRegister::SubRegMap SubRegMap;
2040     const SubRegMap &SubRegs = Register.getSubRegs();
2041     for (SubRegMap::const_iterator S = SubRegs.begin(),
2042          SE = SubRegs.end(); S != SE; ++S) {
2043       CodeGenRegister *SubReg = S->second;
2044       // Ignore non-leaf subregisters, their lane masks are fully covered by
2045       // the leaf subregisters anyway.
2046       if (!SubReg->getSubRegs().empty())
2047         continue;
2048       CodeGenSubRegIndex *SubRegIndex = S->first;
2049       const CodeGenRegister *SubRegister = S->second;
2050       LaneBitmask LaneMask = SubRegIndex->LaneMask;
2051       // Distribute LaneMask to Register Units touched.
2052       for (unsigned SUI : SubRegister->getRegUnits()) {
2053         bool Found = false;
2054         unsigned u = 0;
2055         for (unsigned RU : RegUnits) {
2056           if (SUI == RU) {
2057             RegUnitLaneMasks[u] |= LaneMask;
2058             assert(!Found);
2059             Found = true;
2060           }
2061           ++u;
2062         }
2063         (void)Found;
2064         assert(Found);
2065       }
2066     }
2067     Register.setRegUnitLaneMasks(RegUnitLaneMasks);
2068   }
2069 }
2070
2071 void CodeGenRegBank::computeDerivedInfo() {
2072   computeComposites();
2073   computeSubRegLaneMasks();
2074
2075   // Compute a weight for each register unit created during getSubRegs.
2076   // This may create adopted register units (with unit # >= NumNativeRegUnits).
2077   computeRegUnitWeights();
2078
2079   // Compute a unique set of RegUnitSets. One for each RegClass and inferred
2080   // supersets for the union of overlapping sets.
2081   computeRegUnitSets();
2082
2083   computeRegUnitLaneMasks();
2084
2085   // Compute register class HasDisjunctSubRegs/CoveredBySubRegs flag.
2086   for (CodeGenRegisterClass &RC : RegClasses) {
2087     RC.HasDisjunctSubRegs = false;
2088     RC.CoveredBySubRegs = true;
2089     for (const CodeGenRegister *Reg : RC.getMembers()) {
2090       RC.HasDisjunctSubRegs |= Reg->HasDisjunctSubRegs;
2091       RC.CoveredBySubRegs &= Reg->CoveredBySubRegs;
2092     }
2093   }
2094
2095   // Get the weight of each set.
2096   for (unsigned Idx = 0, EndIdx = RegUnitSets.size(); Idx != EndIdx; ++Idx)
2097     RegUnitSets[Idx].Weight = getRegUnitSetWeight(RegUnitSets[Idx].Units);
2098
2099   // Find the order of each set.
2100   RegUnitSetOrder.reserve(RegUnitSets.size());
2101   for (unsigned Idx = 0, EndIdx = RegUnitSets.size(); Idx != EndIdx; ++Idx)
2102     RegUnitSetOrder.push_back(Idx);
2103
2104   llvm::stable_sort(RegUnitSetOrder, [this](unsigned ID1, unsigned ID2) {
2105     return getRegPressureSet(ID1).Units.size() <
2106            getRegPressureSet(ID2).Units.size();
2107   });
2108   for (unsigned Idx = 0, EndIdx = RegUnitSets.size(); Idx != EndIdx; ++Idx) {
2109     RegUnitSets[RegUnitSetOrder[Idx]].Order = Idx;
2110   }
2111 }
2112
2113 //
2114 // Synthesize missing register class intersections.
2115 //
2116 // Make sure that sub-classes of RC exists such that getCommonSubClass(RC, X)
2117 // returns a maximal register class for all X.
2118 //
2119 void CodeGenRegBank::inferCommonSubClass(CodeGenRegisterClass *RC) {
2120   assert(!RegClasses.empty());
2121   // Stash the iterator to the last element so that this loop doesn't visit
2122   // elements added by the getOrCreateSubClass call within it.
2123   for (auto I = RegClasses.begin(), E = std::prev(RegClasses.end());
2124        I != std::next(E); ++I) {
2125     CodeGenRegisterClass *RC1 = RC;
2126     CodeGenRegisterClass *RC2 = &*I;
2127     if (RC1 == RC2)
2128       continue;
2129
2130     // Compute the set intersection of RC1 and RC2.
2131     const CodeGenRegister::Vec &Memb1 = RC1->getMembers();
2132     const CodeGenRegister::Vec &Memb2 = RC2->getMembers();
2133     CodeGenRegister::Vec Intersection;
2134     std::set_intersection(
2135         Memb1.begin(), Memb1.end(), Memb2.begin(), Memb2.end(),
2136         std::inserter(Intersection, Intersection.begin()), deref<llvm::less>());
2137
2138     // Skip disjoint class pairs.
2139     if (Intersection.empty())
2140       continue;
2141
2142     // If RC1 and RC2 have different spill sizes or alignments, use the
2143     // stricter one for sub-classing.  If they are equal, prefer RC1.
2144     if (RC2->RSI.hasStricterSpillThan(RC1->RSI))
2145       std::swap(RC1, RC2);
2146
2147     getOrCreateSubClass(RC1, &Intersection,
2148                         RC1->getName() + "_and_" + RC2->getName());
2149   }
2150 }
2151
2152 //
2153 // Synthesize missing sub-classes for getSubClassWithSubReg().
2154 //
2155 // Make sure that the set of registers in RC with a given SubIdx sub-register
2156 // form a register class.  Update RC->SubClassWithSubReg.
2157 //
2158 void CodeGenRegBank::inferSubClassWithSubReg(CodeGenRegisterClass *RC) {
2159   // Map SubRegIndex to set of registers in RC supporting that SubRegIndex.
2160   typedef std::map<const CodeGenSubRegIndex *, CodeGenRegister::Vec,
2161                    deref<llvm::less>> SubReg2SetMap;
2162
2163   // Compute the set of registers supporting each SubRegIndex.
2164   SubReg2SetMap SRSets;
2165   for (const auto R : RC->getMembers()) {
2166     if (R->Artificial)
2167       continue;
2168     const CodeGenRegister::SubRegMap &SRM = R->getSubRegs();
2169     for (CodeGenRegister::SubRegMap::const_iterator I = SRM.begin(),
2170          E = SRM.end(); I != E; ++I) {
2171       if (!I->first->Artificial)
2172         SRSets[I->first].push_back(R);
2173     }
2174   }
2175
2176   for (auto I : SRSets)
2177     sortAndUniqueRegisters(I.second);
2178
2179   // Find matching classes for all SRSets entries.  Iterate in SubRegIndex
2180   // numerical order to visit synthetic indices last.
2181   for (const auto &SubIdx : SubRegIndices) {
2182     if (SubIdx.Artificial)
2183       continue;
2184     SubReg2SetMap::const_iterator I = SRSets.find(&SubIdx);
2185     // Unsupported SubRegIndex. Skip it.
2186     if (I == SRSets.end())
2187       continue;
2188     // In most cases, all RC registers support the SubRegIndex.
2189     if (I->second.size() == RC->getMembers().size()) {
2190       RC->setSubClassWithSubReg(&SubIdx, RC);
2191       continue;
2192     }
2193     // This is a real subset.  See if we have a matching class.
2194     CodeGenRegisterClass *SubRC =
2195       getOrCreateSubClass(RC, &I->second,
2196                           RC->getName() + "_with_" + I->first->getName());
2197     RC->setSubClassWithSubReg(&SubIdx, SubRC);
2198   }
2199 }
2200
2201 //
2202 // Synthesize missing sub-classes of RC for getMatchingSuperRegClass().
2203 //
2204 // Create sub-classes of RC such that getMatchingSuperRegClass(RC, SubIdx, X)
2205 // has a maximal result for any SubIdx and any X >= FirstSubRegRC.
2206 //
2207
2208 void CodeGenRegBank::inferMatchingSuperRegClass(CodeGenRegisterClass *RC,
2209                                                 std::list<CodeGenRegisterClass>::iterator FirstSubRegRC) {
2210   SmallVector<std::pair<const CodeGenRegister*,
2211                         const CodeGenRegister*>, 16> SSPairs;
2212   BitVector TopoSigs(getNumTopoSigs());
2213
2214   // Iterate in SubRegIndex numerical order to visit synthetic indices last.
2215   for (auto &SubIdx : SubRegIndices) {
2216     // Skip indexes that aren't fully supported by RC's registers. This was
2217     // computed by inferSubClassWithSubReg() above which should have been
2218     // called first.
2219     if (RC->getSubClassWithSubReg(&SubIdx) != RC)
2220       continue;
2221
2222     // Build list of (Super, Sub) pairs for this SubIdx.
2223     SSPairs.clear();
2224     TopoSigs.reset();
2225     for (const auto Super : RC->getMembers()) {
2226       const CodeGenRegister *Sub = Super->getSubRegs().find(&SubIdx)->second;
2227       assert(Sub && "Missing sub-register");
2228       SSPairs.push_back(std::make_pair(Super, Sub));
2229       TopoSigs.set(Sub->getTopoSig());
2230     }
2231
2232     // Iterate over sub-register class candidates.  Ignore classes created by
2233     // this loop. They will never be useful.
2234     // Store an iterator to the last element (not end) so that this loop doesn't
2235     // visit newly inserted elements.
2236     assert(!RegClasses.empty());
2237     for (auto I = FirstSubRegRC, E = std::prev(RegClasses.end());
2238          I != std::next(E); ++I) {
2239       CodeGenRegisterClass &SubRC = *I;
2240       if (SubRC.Artificial)
2241         continue;
2242       // Topological shortcut: SubRC members have the wrong shape.
2243       if (!TopoSigs.anyCommon(SubRC.getTopoSigs()))
2244         continue;
2245       // Compute the subset of RC that maps into SubRC.
2246       CodeGenRegister::Vec SubSetVec;
2247       for (unsigned i = 0, e = SSPairs.size(); i != e; ++i)
2248         if (SubRC.contains(SSPairs[i].second))
2249           SubSetVec.push_back(SSPairs[i].first);
2250
2251       if (SubSetVec.empty())
2252         continue;
2253
2254       // RC injects completely into SubRC.
2255       sortAndUniqueRegisters(SubSetVec);
2256       if (SubSetVec.size() == SSPairs.size()) {
2257         SubRC.addSuperRegClass(&SubIdx, RC);
2258         continue;
2259       }
2260
2261       // Only a subset of RC maps into SubRC. Make sure it is represented by a
2262       // class.
2263       getOrCreateSubClass(RC, &SubSetVec, RC->getName() + "_with_" +
2264                                           SubIdx.getName() + "_in_" +
2265                                           SubRC.getName());
2266     }
2267   }
2268 }
2269
2270 //
2271 // Infer missing register classes.
2272 //
2273 void CodeGenRegBank::computeInferredRegisterClasses() {
2274   assert(!RegClasses.empty());
2275   // When this function is called, the register classes have not been sorted
2276   // and assigned EnumValues yet.  That means getSubClasses(),
2277   // getSuperClasses(), and hasSubClass() functions are defunct.
2278
2279   // Use one-before-the-end so it doesn't move forward when new elements are
2280   // added.
2281   auto FirstNewRC = std::prev(RegClasses.end());
2282
2283   // Visit all register classes, including the ones being added by the loop.
2284   // Watch out for iterator invalidation here.
2285   for (auto I = RegClasses.begin(), E = RegClasses.end(); I != E; ++I) {
2286     CodeGenRegisterClass *RC = &*I;
2287     if (RC->Artificial)
2288       continue;
2289
2290     // Synthesize answers for getSubClassWithSubReg().
2291     inferSubClassWithSubReg(RC);
2292
2293     // Synthesize answers for getCommonSubClass().
2294     inferCommonSubClass(RC);
2295
2296     // Synthesize answers for getMatchingSuperRegClass().
2297     inferMatchingSuperRegClass(RC);
2298
2299     // New register classes are created while this loop is running, and we need
2300     // to visit all of them.  I  particular, inferMatchingSuperRegClass needs
2301     // to match old super-register classes with sub-register classes created
2302     // after inferMatchingSuperRegClass was called.  At this point,
2303     // inferMatchingSuperRegClass has checked SuperRC = [0..rci] with SubRC =
2304     // [0..FirstNewRC).  We need to cover SubRC = [FirstNewRC..rci].
2305     if (I == FirstNewRC) {
2306       auto NextNewRC = std::prev(RegClasses.end());
2307       for (auto I2 = RegClasses.begin(), E2 = std::next(FirstNewRC); I2 != E2;
2308            ++I2)
2309         inferMatchingSuperRegClass(&*I2, E2);
2310       FirstNewRC = NextNewRC;
2311     }
2312   }
2313 }
2314
2315 /// getRegisterClassForRegister - Find the register class that contains the
2316 /// specified physical register.  If the register is not in a register class,
2317 /// return null. If the register is in multiple classes, and the classes have a
2318 /// superset-subset relationship and the same set of types, return the
2319 /// superclass.  Otherwise return null.
2320 const CodeGenRegisterClass*
2321 CodeGenRegBank::getRegClassForRegister(Record *R) {
2322   const CodeGenRegister *Reg = getReg(R);
2323   const CodeGenRegisterClass *FoundRC = nullptr;
2324   for (const auto &RC : getRegClasses()) {
2325     if (!RC.contains(Reg))
2326       continue;
2327
2328     // If this is the first class that contains the register,
2329     // make a note of it and go on to the next class.
2330     if (!FoundRC) {
2331       FoundRC = &RC;
2332       continue;
2333     }
2334
2335     // If a register's classes have different types, return null.
2336     if (RC.getValueTypes() != FoundRC->getValueTypes())
2337       return nullptr;
2338
2339     // Check to see if the previously found class that contains
2340     // the register is a subclass of the current class. If so,
2341     // prefer the superclass.
2342     if (RC.hasSubClass(FoundRC)) {
2343       FoundRC = &RC;
2344       continue;
2345     }
2346
2347     // Check to see if the previously found class that contains
2348     // the register is a superclass of the current class. If so,
2349     // prefer the superclass.
2350     if (FoundRC->hasSubClass(&RC))
2351       continue;
2352
2353     // Multiple classes, and neither is a superclass of the other.
2354     // Return null.
2355     return nullptr;
2356   }
2357   return FoundRC;
2358 }
2359
2360 BitVector CodeGenRegBank::computeCoveredRegisters(ArrayRef<Record*> Regs) {
2361   SetVector<const CodeGenRegister*> Set;
2362
2363   // First add Regs with all sub-registers.
2364   for (unsigned i = 0, e = Regs.size(); i != e; ++i) {
2365     CodeGenRegister *Reg = getReg(Regs[i]);
2366     if (Set.insert(Reg))
2367       // Reg is new, add all sub-registers.
2368       // The pre-ordering is not important here.
2369       Reg->addSubRegsPreOrder(Set, *this);
2370   }
2371
2372   // Second, find all super-registers that are completely covered by the set.
2373   for (unsigned i = 0; i != Set.size(); ++i) {
2374     const CodeGenRegister::SuperRegList &SR = Set[i]->getSuperRegs();
2375     for (unsigned j = 0, e = SR.size(); j != e; ++j) {
2376       const CodeGenRegister *Super = SR[j];
2377       if (!Super->CoveredBySubRegs || Set.count(Super))
2378         continue;
2379       // This new super-register is covered by its sub-registers.
2380       bool AllSubsInSet = true;
2381       const CodeGenRegister::SubRegMap &SRM = Super->getSubRegs();
2382       for (CodeGenRegister::SubRegMap::const_iterator I = SRM.begin(),
2383              E = SRM.end(); I != E; ++I)
2384         if (!Set.count(I->second)) {
2385           AllSubsInSet = false;
2386           break;
2387         }
2388       // All sub-registers in Set, add Super as well.
2389       // We will visit Super later to recheck its super-registers.
2390       if (AllSubsInSet)
2391         Set.insert(Super);
2392     }
2393   }
2394
2395   // Convert to BitVector.
2396   BitVector BV(Registers.size() + 1);
2397   for (unsigned i = 0, e = Set.size(); i != e; ++i)
2398     BV.set(Set[i]->EnumValue);
2399   return BV;
2400 }
2401
2402 void CodeGenRegBank::printRegUnitName(unsigned Unit) const {
2403   if (Unit < NumNativeRegUnits)
2404     dbgs() << ' ' << RegUnits[Unit].Roots[0]->getName();
2405   else
2406     dbgs() << " #" << Unit;
2407 }