]> Gitweb @ Texas Instruments - Open Source Git Repositories - git.TI.com/gitweb - opencl/llvm.git/blob - lib/CodeGen/RegAllocGreedy.cpp
DebugInfo: Simplify solution to avoid DW_AT_artificial on inlined parameters.
[opencl/llvm.git] / lib / CodeGen / RegAllocGreedy.cpp
1 //===-- RegAllocGreedy.cpp - greedy register allocator --------------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file defines the RAGreedy function pass for register allocation in
11 // optimized builds.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
15 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
16 #include "AllocationOrder.h"
17 #include "InterferenceCache.h"
18 #include "LiveDebugVariables.h"
19 #include "RegAllocBase.h"
20 #include "SpillPlacement.h"
21 #include "Spiller.h"
22 #include "SplitKit.h"
23 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
24 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
25 #include "llvm/CodeGen/CalcSpillWeights.h"
26 #include "llvm/CodeGen/EdgeBundles.h"
27 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
28 #include "llvm/CodeGen/LiveRangeEdit.h"
29 #include "llvm/CodeGen/LiveRegMatrix.h"
30 #include "llvm/CodeGen/LiveStackAnalysis.h"
31 #include "llvm/CodeGen/MachineBlockFrequencyInfo.h"
32 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
33 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
34 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
35 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
36 #include "llvm/CodeGen/RegAllocRegistry.h"
37 #include "llvm/CodeGen/RegisterClassInfo.h"
38 #include "llvm/CodeGen/VirtRegMap.h"
39 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
40 #include "llvm/PassAnalysisSupport.h"
41 #include "llvm/Support/BranchProbability.h"
42 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
43 #include "llvm/Support/Debug.h"
44 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
45 #include "llvm/Support/Timer.h"
46 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
47 #include <queue>
49 using namespace llvm;
51 #define DEBUG_TYPE "regalloc"
53 STATISTIC(NumGlobalSplits, "Number of split global live ranges");
54 STATISTIC(NumLocalSplits,  "Number of split local live ranges");
55 STATISTIC(NumEvicted,      "Number of interferences evicted");
57 static cl::opt<SplitEditor::ComplementSpillMode>
58 SplitSpillMode("split-spill-mode", cl::Hidden,
59   cl::desc("Spill mode for splitting live ranges"),
60   cl::values(clEnumValN(SplitEditor::SM_Partition, "default", "Default"),
61              clEnumValN(SplitEditor::SM_Size,  "size",  "Optimize for size"),
62              clEnumValN(SplitEditor::SM_Speed, "speed", "Optimize for speed"),
63              clEnumValEnd),
64   cl::init(SplitEditor::SM_Partition));
66 static cl::opt<unsigned>
67 LastChanceRecoloringMaxDepth("lcr-max-depth", cl::Hidden,
68                              cl::desc("Last chance recoloring max depth"),
69                              cl::init(5));
71 static cl::opt<unsigned> LastChanceRecoloringMaxInterference(
72     "lcr-max-interf", cl::Hidden,
73     cl::desc("Last chance recoloring maximum number of considered"
74              " interference at a time"),
75     cl::init(8));
77 static cl::opt<bool>
78 ExhaustiveSearch("exhaustive-register-search", cl::NotHidden,
79                  cl::desc("Exhaustive Search for registers bypassing the depth "
80                           "and interference cutoffs of last chance recoloring"));
82 // FIXME: Find a good default for this flag and remove the flag.
83 static cl::opt<unsigned>
84 CSRFirstTimeCost("regalloc-csr-first-time-cost",
85               cl::desc("Cost for first time use of callee-saved register."),
86               cl::init(0), cl::Hidden);
88 static RegisterRegAlloc greedyRegAlloc("greedy", "greedy register allocator",
89                                        createGreedyRegisterAllocator);
91 namespace {
92 class RAGreedy : public MachineFunctionPass,
93                  public RegAllocBase,
94                  private LiveRangeEdit::Delegate {
95   // Convenient shortcuts.
96   typedef std::priority_queue<std::pair<unsigned, unsigned> > PQueue;
97   typedef SmallPtrSet<LiveInterval *, 4> SmallLISet;
98   typedef SmallSet<unsigned, 16> SmallVirtRegSet;
100   // context
101   MachineFunction *MF;
103   // Shortcuts to some useful interface.
104   const TargetInstrInfo *TII;
105   const TargetRegisterInfo *TRI;
106   RegisterClassInfo RCI;
108   // analyses
109   SlotIndexes *Indexes;
110   MachineBlockFrequencyInfo *MBFI;
111   MachineDominatorTree *DomTree;
112   MachineLoopInfo *Loops;
113   EdgeBundles *Bundles;
114   SpillPlacement *SpillPlacer;
115   LiveDebugVariables *DebugVars;
117   // state
118   std::unique_ptr<Spiller> SpillerInstance;
119   PQueue Queue;
120   unsigned NextCascade;
122   // Live ranges pass through a number of stages as we try to allocate them.
123   // Some of the stages may also create new live ranges:
124   //
125   // - Region splitting.
126   // - Per-block splitting.
127   // - Local splitting.
128   // - Spilling.
129   //
130   // Ranges produced by one of the stages skip the previous stages when they are
131   // dequeued. This improves performance because we can skip interference checks
132   // that are unlikely to give any results. It also guarantees that the live
133   // range splitting algorithm terminates, something that is otherwise hard to
134   // ensure.
135   enum LiveRangeStage {
136     /// Newly created live range that has never been queued.
137     RS_New,
139     /// Only attempt assignment and eviction. Then requeue as RS_Split.
140     RS_Assign,
142     /// Attempt live range splitting if assignment is impossible.
143     RS_Split,
145     /// Attempt more aggressive live range splitting that is guaranteed to make
146     /// progress.  This is used for split products that may not be making
147     /// progress.
148     RS_Split2,
150     /// Live range will be spilled.  No more splitting will be attempted.
151     RS_Spill,
153     /// There is nothing more we can do to this live range.  Abort compilation
154     /// if it can't be assigned.
155     RS_Done
156   };
158   // Enum CutOffStage to keep a track whether the register allocation failed
159   // because of the cutoffs encountered in last chance recoloring.
160   // Note: This is used as bitmask. New value should be next power of 2.
161   enum CutOffStage {
162     // No cutoffs encountered
163     CO_None = 0,
165     // lcr-max-depth cutoff encountered
166     CO_Depth = 1,
168     // lcr-max-interf cutoff encountered
169     CO_Interf = 2
170   };
172   uint8_t CutOffInfo;
174 #ifndef NDEBUG
175   static const char *const StageName[];
176 #endif
178   // RegInfo - Keep additional information about each live range.
179   struct RegInfo {
180     LiveRangeStage Stage;
182     // Cascade - Eviction loop prevention. See canEvictInterference().
183     unsigned Cascade;
185     RegInfo() : Stage(RS_New), Cascade(0) {}
186   };
188   IndexedMap<RegInfo, VirtReg2IndexFunctor> ExtraRegInfo;
190   LiveRangeStage getStage(const LiveInterval &VirtReg) const {
191     return ExtraRegInfo[VirtReg.reg].Stage;
192   }
194   void setStage(const LiveInterval &VirtReg, LiveRangeStage Stage) {
195     ExtraRegInfo.resize(MRI->getNumVirtRegs());
196     ExtraRegInfo[VirtReg.reg].Stage = Stage;
197   }
199   template<typename Iterator>
200   void setStage(Iterator Begin, Iterator End, LiveRangeStage NewStage) {
201     ExtraRegInfo.resize(MRI->getNumVirtRegs());
202     for (;Begin != End; ++Begin) {
203       unsigned Reg = *Begin;
204       if (ExtraRegInfo[Reg].Stage == RS_New)
205         ExtraRegInfo[Reg].Stage = NewStage;
206     }
207   }
209   /// Cost of evicting interference.
210   struct EvictionCost {
211     unsigned BrokenHints; ///< Total number of broken hints.
212     float MaxWeight;      ///< Maximum spill weight evicted.
214     EvictionCost(): BrokenHints(0), MaxWeight(0) {}
216     bool isMax() const { return BrokenHints == ~0u; }
218     void setMax() { BrokenHints = ~0u; }
220     void setBrokenHints(unsigned NHints) { BrokenHints = NHints; }
222     bool operator<(const EvictionCost &O) const {
223       return std::tie(BrokenHints, MaxWeight) <
224              std::tie(O.BrokenHints, O.MaxWeight);
225     }
226   };
228   // splitting state.
229   std::unique_ptr<SplitAnalysis> SA;
230   std::unique_ptr<SplitEditor> SE;
232   /// Cached per-block interference maps
233   InterferenceCache IntfCache;
235   /// All basic blocks where the current register has uses.
236   SmallVector<SpillPlacement::BlockConstraint, 8> SplitConstraints;
238   /// Global live range splitting candidate info.
239   struct GlobalSplitCandidate {
240     // Register intended for assignment, or 0.
241     unsigned PhysReg;
243     // SplitKit interval index for this candidate.
244     unsigned IntvIdx;
246     // Interference for PhysReg.
247     InterferenceCache::Cursor Intf;
249     // Bundles where this candidate should be live.
250     BitVector LiveBundles;
251     SmallVector<unsigned, 8> ActiveBlocks;
253     void reset(InterferenceCache &Cache, unsigned Reg) {
254       PhysReg = Reg;
255       IntvIdx = 0;
256       Intf.setPhysReg(Cache, Reg);
257       LiveBundles.clear();
258       ActiveBlocks.clear();
259     }
261     // Set B[i] = C for every live bundle where B[i] was NoCand.
262     unsigned getBundles(SmallVectorImpl<unsigned> &B, unsigned C) {
263       unsigned Count = 0;
264       for (int i = LiveBundles.find_first(); i >= 0;
265            i = LiveBundles.find_next(i))
266         if (B[i] == NoCand) {
267           B[i] = C;
268           Count++;
269         }
270       return Count;
271     }
272   };
274   /// Candidate info for each PhysReg in AllocationOrder.
275   /// This vector never shrinks, but grows to the size of the largest register
276   /// class.
277   SmallVector<GlobalSplitCandidate, 32> GlobalCand;
279   enum : unsigned { NoCand = ~0u };
281   /// Candidate map. Each edge bundle is assigned to a GlobalCand entry, or to
282   /// NoCand which indicates the stack interval.
283   SmallVector<unsigned, 32> BundleCand;
285   /// Callee-save register cost, calculated once per machine function.
286   BlockFrequency CSRCost;
288 public:
289   RAGreedy();
291   /// Return the pass name.
292   const char* getPassName() const override {
293     return "Greedy Register Allocator";
294   }
296   /// RAGreedy analysis usage.
297   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override;
298   void releaseMemory() override;
299   Spiller &spiller() override { return *SpillerInstance; }
300   void enqueue(LiveInterval *LI) override;
301   LiveInterval *dequeue() override;
302   unsigned selectOrSplit(LiveInterval&, SmallVectorImpl<unsigned>&) override;
304   /// Perform register allocation.
305   bool runOnMachineFunction(MachineFunction &mf) override;
307   static char ID;
309 private:
310   unsigned selectOrSplitImpl(LiveInterval &, SmallVectorImpl<unsigned> &,
311                              SmallVirtRegSet &, unsigned = 0);
313   bool LRE_CanEraseVirtReg(unsigned) override;
314   void LRE_WillShrinkVirtReg(unsigned) override;
315   void LRE_DidCloneVirtReg(unsigned, unsigned) override;
316   void enqueue(PQueue &CurQueue, LiveInterval *LI);
317   LiveInterval *dequeue(PQueue &CurQueue);
319   BlockFrequency calcSpillCost();
320   bool addSplitConstraints(InterferenceCache::Cursor, BlockFrequency&);
321   void addThroughConstraints(InterferenceCache::Cursor, ArrayRef<unsigned>);
322   void growRegion(GlobalSplitCandidate &Cand);
323   BlockFrequency calcGlobalSplitCost(GlobalSplitCandidate&);
324   bool calcCompactRegion(GlobalSplitCandidate&);
325   void splitAroundRegion(LiveRangeEdit&, ArrayRef<unsigned>);
326   void calcGapWeights(unsigned, SmallVectorImpl<float>&);
327   unsigned canReassign(LiveInterval &VirtReg, unsigned PhysReg);
328   bool shouldEvict(LiveInterval &A, bool, LiveInterval &B, bool);
329   bool canEvictInterference(LiveInterval&, unsigned, bool, EvictionCost&);
330   void evictInterference(LiveInterval&, unsigned,
331                          SmallVectorImpl<unsigned>&);
332   bool mayRecolorAllInterferences(unsigned PhysReg, LiveInterval &VirtReg,
333                                   SmallLISet &RecoloringCandidates,
334                                   const SmallVirtRegSet &FixedRegisters);
336   unsigned tryAssign(LiveInterval&, AllocationOrder&,
337                      SmallVectorImpl<unsigned>&);
338   unsigned tryEvict(LiveInterval&, AllocationOrder&,
339                     SmallVectorImpl<unsigned>&, unsigned = ~0u);
340   unsigned tryRegionSplit(LiveInterval&, AllocationOrder&,
341                           SmallVectorImpl<unsigned>&);
342   /// Calculate cost of region splitting.
343   unsigned calculateRegionSplitCost(LiveInterval &VirtReg,
344                                     AllocationOrder &Order,
345                                     BlockFrequency &BestCost,
346                                     unsigned &NumCands, bool IgnoreCSR);
347   /// Perform region splitting.
348   unsigned doRegionSplit(LiveInterval &VirtReg, unsigned BestCand,
349                          bool HasCompact,
350                          SmallVectorImpl<unsigned> &NewVRegs);
351   /// Check other options before using a callee-saved register for the first
352   /// time.
353   unsigned tryAssignCSRFirstTime(LiveInterval &VirtReg, AllocationOrder &Order,
354                                  unsigned PhysReg, unsigned &CostPerUseLimit,
355                                  SmallVectorImpl<unsigned> &NewVRegs);
356   void initializeCSRCost();
357   unsigned tryBlockSplit(LiveInterval&, AllocationOrder&,
358                          SmallVectorImpl<unsigned>&);
359   unsigned tryInstructionSplit(LiveInterval&, AllocationOrder&,
360                                SmallVectorImpl<unsigned>&);
361   unsigned tryLocalSplit(LiveInterval&, AllocationOrder&,
362     SmallVectorImpl<unsigned>&);
363   unsigned trySplit(LiveInterval&, AllocationOrder&,
364                     SmallVectorImpl<unsigned>&);
365   unsigned tryLastChanceRecoloring(LiveInterval &, AllocationOrder &,
366                                    SmallVectorImpl<unsigned> &,
367                                    SmallVirtRegSet &, unsigned);
368   bool tryRecoloringCandidates(PQueue &, SmallVectorImpl<unsigned> &,
369                                SmallVirtRegSet &, unsigned);
370 };
371 } // end anonymous namespace
373 char RAGreedy::ID = 0;
375 #ifndef NDEBUG
376 const char *const RAGreedy::StageName[] = {
377     "RS_New",
378     "RS_Assign",
379     "RS_Split",
380     "RS_Split2",
381     "RS_Spill",
382     "RS_Done"
383 };
384 #endif
386 // Hysteresis to use when comparing floats.
387 // This helps stabilize decisions based on float comparisons.
388 const float Hysteresis = (2007 / 2048.0f); // 0.97998046875
391 FunctionPass* llvm::createGreedyRegisterAllocator() {
392   return new RAGreedy();
395 RAGreedy::RAGreedy(): MachineFunctionPass(ID) {
396   initializeLiveDebugVariablesPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
397   initializeSlotIndexesPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
398   initializeLiveIntervalsPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
399   initializeSlotIndexesPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
400   initializeRegisterCoalescerPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
401   initializeMachineSchedulerPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
402   initializeLiveStacksPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
403   initializeMachineDominatorTreePass(*PassRegistry::getPassRegistry());
404   initializeMachineLoopInfoPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
405   initializeVirtRegMapPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
406   initializeLiveRegMatrixPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
407   initializeEdgeBundlesPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
408   initializeSpillPlacementPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
411 void RAGreedy::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
412   AU.setPreservesCFG();
413   AU.addRequired<MachineBlockFrequencyInfo>();
414   AU.addPreserved<MachineBlockFrequencyInfo>();
415   AU.addRequired<AliasAnalysis>();
416   AU.addPreserved<AliasAnalysis>();
417   AU.addRequired<LiveIntervals>();
418   AU.addPreserved<LiveIntervals>();
419   AU.addRequired<SlotIndexes>();
420   AU.addPreserved<SlotIndexes>();
421   AU.addRequired<LiveDebugVariables>();
422   AU.addPreserved<LiveDebugVariables>();
423   AU.addRequired<LiveStacks>();
424   AU.addPreserved<LiveStacks>();
425   AU.addRequired<MachineDominatorTree>();
426   AU.addPreserved<MachineDominatorTree>();
427   AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
428   AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
429   AU.addRequired<VirtRegMap>();
430   AU.addPreserved<VirtRegMap>();
431   AU.addRequired<LiveRegMatrix>();
432   AU.addPreserved<LiveRegMatrix>();
433   AU.addRequired<EdgeBundles>();
434   AU.addRequired<SpillPlacement>();
435   MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
439 //===----------------------------------------------------------------------===//
440 //                     LiveRangeEdit delegate methods
441 //===----------------------------------------------------------------------===//
443 bool RAGreedy::LRE_CanEraseVirtReg(unsigned VirtReg) {
444   if (VRM->hasPhys(VirtReg)) {
445     Matrix->unassign(LIS->getInterval(VirtReg));
446     return true;
447   }
448   // Unassigned virtreg is probably in the priority queue.
449   // RegAllocBase will erase it after dequeueing.
450   return false;
453 void RAGreedy::LRE_WillShrinkVirtReg(unsigned VirtReg) {
454   if (!VRM->hasPhys(VirtReg))
455     return;
457   // Register is assigned, put it back on the queue for reassignment.
458   LiveInterval &LI = LIS->getInterval(VirtReg);
459   Matrix->unassign(LI);
460   enqueue(&LI);
463 void RAGreedy::LRE_DidCloneVirtReg(unsigned New, unsigned Old) {
464   // Cloning a register we haven't even heard about yet?  Just ignore it.
465   if (!ExtraRegInfo.inBounds(Old))
466     return;
468   // LRE may clone a virtual register because dead code elimination causes it to
469   // be split into connected components. The new components are much smaller
470   // than the original, so they should get a new chance at being assigned.
471   // same stage as the parent.
472   ExtraRegInfo[Old].Stage = RS_Assign;
473   ExtraRegInfo.grow(New);
474   ExtraRegInfo[New] = ExtraRegInfo[Old];
477 void RAGreedy::releaseMemory() {
478   SpillerInstance.reset(nullptr);
479   ExtraRegInfo.clear();
480   GlobalCand.clear();
483 void RAGreedy::enqueue(LiveInterval *LI) { enqueue(Queue, LI); }
485 void RAGreedy::enqueue(PQueue &CurQueue, LiveInterval *LI) {
486   // Prioritize live ranges by size, assigning larger ranges first.
487   // The queue holds (size, reg) pairs.
488   const unsigned Size = LI->getSize();
489   const unsigned Reg = LI->reg;
490   assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg) &&
491          "Can only enqueue virtual registers");
492   unsigned Prio;
494   ExtraRegInfo.grow(Reg);
495   if (ExtraRegInfo[Reg].Stage == RS_New)
496     ExtraRegInfo[Reg].Stage = RS_Assign;
498   if (ExtraRegInfo[Reg].Stage == RS_Split) {
499     // Unsplit ranges that couldn't be allocated immediately are deferred until
500     // everything else has been allocated.
501     Prio = Size;
502   } else {
503     // Giant live ranges fall back to the global assignment heuristic, which
504     // prevents excessive spilling in pathological cases.
505     bool ReverseLocal = TRI->reverseLocalAssignment();
506     bool ForceGlobal = !ReverseLocal && TRI->mayOverrideLocalAssignment() &&
507       (Size / SlotIndex::InstrDist) > (2 * MRI->getRegClass(Reg)->getNumRegs());
509     if (ExtraRegInfo[Reg].Stage == RS_Assign && !ForceGlobal && !LI->empty() &&
510         LIS->intervalIsInOneMBB(*LI)) {
511       // Allocate original local ranges in linear instruction order. Since they
512       // are singly defined, this produces optimal coloring in the absence of
513       // global interference and other constraints.
514       if (!ReverseLocal)
515         Prio = LI->beginIndex().getInstrDistance(Indexes->getLastIndex());
516       else {
517         // Allocating bottom up may allow many short LRGs to be assigned first
518         // to one of the cheap registers. This could be much faster for very
519         // large blocks on targets with many physical registers.
520         Prio = Indexes->getZeroIndex().getInstrDistance(LI->beginIndex());
521       }
522     }
523     else {
524       // Allocate global and split ranges in long->short order. Long ranges that
525       // don't fit should be spilled (or split) ASAP so they don't create
526       // interference.  Mark a bit to prioritize global above local ranges.
527       Prio = (1u << 29) + Size;
528     }
529     // Mark a higher bit to prioritize global and local above RS_Split.
530     Prio |= (1u << 31);
532     // Boost ranges that have a physical register hint.
533     if (VRM->hasKnownPreference(Reg))
534       Prio |= (1u << 30);
535   }
536   // The virtual register number is a tie breaker for same-sized ranges.
537   // Give lower vreg numbers higher priority to assign them first.
538   CurQueue.push(std::make_pair(Prio, ~Reg));
541 LiveInterval *RAGreedy::dequeue() { return dequeue(Queue); }
543 LiveInterval *RAGreedy::dequeue(PQueue &CurQueue) {
544   if (CurQueue.empty())
545     return nullptr;
546   LiveInterval *LI = &LIS->getInterval(~CurQueue.top().second);
547   CurQueue.pop();
548   return LI;
552 //===----------------------------------------------------------------------===//
553 //                            Direct Assignment
554 //===----------------------------------------------------------------------===//
556 /// tryAssign - Try to assign VirtReg to an available register.
557 unsigned RAGreedy::tryAssign(LiveInterval &VirtReg,
558                              AllocationOrder &Order,
559                              SmallVectorImpl<unsigned> &NewVRegs) {
560   Order.rewind();
561   unsigned PhysReg;
562   while ((PhysReg = Order.next()))
563     if (!Matrix->checkInterference(VirtReg, PhysReg))
564       break;
565   if (!PhysReg || Order.isHint())
566     return PhysReg;
568   // PhysReg is available, but there may be a better choice.
570   // If we missed a simple hint, try to cheaply evict interference from the
571   // preferred register.
572   if (unsigned Hint = MRI->getSimpleHint(VirtReg.reg))
573     if (Order.isHint(Hint)) {
574       DEBUG(dbgs() << "missed hint " << PrintReg(Hint, TRI) << '\n');
575       EvictionCost MaxCost;
576       MaxCost.setBrokenHints(1);
577       if (canEvictInterference(VirtReg, Hint, true, MaxCost)) {
578         evictInterference(VirtReg, Hint, NewVRegs);
579         return Hint;
580       }
581     }
583   // Try to evict interference from a cheaper alternative.
584   unsigned Cost = TRI->getCostPerUse(PhysReg);
586   // Most registers have 0 additional cost.
587   if (!Cost)
588     return PhysReg;
590   DEBUG(dbgs() << PrintReg(PhysReg, TRI) << " is available at cost " << Cost
591                << '\n');
592   unsigned CheapReg = tryEvict(VirtReg, Order, NewVRegs, Cost);
593   return CheapReg ? CheapReg : PhysReg;
597 //===----------------------------------------------------------------------===//
598 //                         Interference eviction
599 //===----------------------------------------------------------------------===//
601 unsigned RAGreedy::canReassign(LiveInterval &VirtReg, unsigned PrevReg) {
602   AllocationOrder Order(VirtReg.reg, *VRM, RegClassInfo);
603   unsigned PhysReg;
604   while ((PhysReg = Order.next())) {
605     if (PhysReg == PrevReg)
606       continue;
608     MCRegUnitIterator Units(PhysReg, TRI);
609     for (; Units.isValid(); ++Units) {
610       // Instantiate a "subquery", not to be confused with the Queries array.
611       LiveIntervalUnion::Query subQ(&VirtReg, &Matrix->getLiveUnions()[*Units]);
612       if (subQ.checkInterference())
613         break;
614     }
615     // If no units have interference, break out with the current PhysReg.
616     if (!Units.isValid())
617       break;
618   }
619   if (PhysReg)
620     DEBUG(dbgs() << "can reassign: " << VirtReg << " from "
621           << PrintReg(PrevReg, TRI) << " to " << PrintReg(PhysReg, TRI)
622           << '\n');
623   return PhysReg;
626 /// shouldEvict - determine if A should evict the assigned live range B. The
627 /// eviction policy defined by this function together with the allocation order
628 /// defined by enqueue() decides which registers ultimately end up being split
629 /// and spilled.
630 ///
631 /// Cascade numbers are used to prevent infinite loops if this function is a
632 /// cyclic relation.
633 ///
634 /// @param A          The live range to be assigned.
635 /// @param IsHint     True when A is about to be assigned to its preferred
636 ///                   register.
637 /// @param B          The live range to be evicted.
638 /// @param BreaksHint True when B is already assigned to its preferred register.
639 bool RAGreedy::shouldEvict(LiveInterval &A, bool IsHint,
640                            LiveInterval &B, bool BreaksHint) {
641   bool CanSplit = getStage(B) < RS_Spill;
643   // Be fairly aggressive about following hints as long as the evictee can be
644   // split.
645   if (CanSplit && IsHint && !BreaksHint)
646     return true;
648   if (A.weight > B.weight) {
649     DEBUG(dbgs() << "should evict: " << B << " w= " << B.weight << '\n');
650     return true;
651   }
652   return false;
655 /// canEvictInterference - Return true if all interferences between VirtReg and
656 /// PhysReg can be evicted.
657 ///
658 /// @param VirtReg Live range that is about to be assigned.
659 /// @param PhysReg Desired register for assignment.
660 /// @param IsHint  True when PhysReg is VirtReg's preferred register.
661 /// @param MaxCost Only look for cheaper candidates and update with new cost
662 ///                when returning true.
663 /// @returns True when interference can be evicted cheaper than MaxCost.
664 bool RAGreedy::canEvictInterference(LiveInterval &VirtReg, unsigned PhysReg,
665                                     bool IsHint, EvictionCost &MaxCost) {
666   // It is only possible to evict virtual register interference.
667   if (Matrix->checkInterference(VirtReg, PhysReg) > LiveRegMatrix::IK_VirtReg)
668     return false;
670   bool IsLocal = LIS->intervalIsInOneMBB(VirtReg);
672   // Find VirtReg's cascade number. This will be unassigned if VirtReg was never
673   // involved in an eviction before. If a cascade number was assigned, deny
674   // evicting anything with the same or a newer cascade number. This prevents
675   // infinite eviction loops.
676   //
677   // This works out so a register without a cascade number is allowed to evict
678   // anything, and it can be evicted by anything.
679   unsigned Cascade = ExtraRegInfo[VirtReg.reg].Cascade;
680   if (!Cascade)
681     Cascade = NextCascade;
683   EvictionCost Cost;
684   for (MCRegUnitIterator Units(PhysReg, TRI); Units.isValid(); ++Units) {
685     LiveIntervalUnion::Query &Q = Matrix->query(VirtReg, *Units);
686     // If there is 10 or more interferences, chances are one is heavier.
687     if (Q.collectInterferingVRegs(10) >= 10)
688       return false;
690     // Check if any interfering live range is heavier than MaxWeight.
691     for (unsigned i = Q.interferingVRegs().size(); i; --i) {
692       LiveInterval *Intf = Q.interferingVRegs()[i - 1];
693       assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Intf->reg) &&
694              "Only expecting virtual register interference from query");
695       // Never evict spill products. They cannot split or spill.
696       if (getStage(*Intf) == RS_Done)
697         return false;
698       // Once a live range becomes small enough, it is urgent that we find a
699       // register for it. This is indicated by an infinite spill weight. These
700       // urgent live ranges get to evict almost anything.
701       //
702       // Also allow urgent evictions of unspillable ranges from a strictly
703       // larger allocation order.
704       bool Urgent = !VirtReg.isSpillable() &&
705         (Intf->isSpillable() ||
706          RegClassInfo.getNumAllocatableRegs(MRI->getRegClass(VirtReg.reg)) <
707          RegClassInfo.getNumAllocatableRegs(MRI->getRegClass(Intf->reg)));
708       // Only evict older cascades or live ranges without a cascade.
709       unsigned IntfCascade = ExtraRegInfo[Intf->reg].Cascade;
710       if (Cascade <= IntfCascade) {
711         if (!Urgent)
712           return false;
713         // We permit breaking cascades for urgent evictions. It should be the
714         // last resort, though, so make it really expensive.
715         Cost.BrokenHints += 10;
716       }
717       // Would this break a satisfied hint?
718       bool BreaksHint = VRM->hasPreferredPhys(Intf->reg);
719       // Update eviction cost.
720       Cost.BrokenHints += BreaksHint;
721       Cost.MaxWeight = std::max(Cost.MaxWeight, Intf->weight);
722       // Abort if this would be too expensive.
723       if (!(Cost < MaxCost))
724         return false;
725       if (Urgent)
726         continue;
727       // Apply the eviction policy for non-urgent evictions.
728       if (!shouldEvict(VirtReg, IsHint, *Intf, BreaksHint))
729         return false;
730       // If !MaxCost.isMax(), then we're just looking for a cheap register.
731       // Evicting another local live range in this case could lead to suboptimal
732       // coloring.
733       if (!MaxCost.isMax() && IsLocal && LIS->intervalIsInOneMBB(*Intf) &&
734           !canReassign(*Intf, PhysReg)) {
735         return false;
736       }
737     }
738   }
739   MaxCost = Cost;
740   return true;
743 /// evictInterference - Evict any interferring registers that prevent VirtReg
744 /// from being assigned to Physreg. This assumes that canEvictInterference
745 /// returned true.
746 void RAGreedy::evictInterference(LiveInterval &VirtReg, unsigned PhysReg,
747                                  SmallVectorImpl<unsigned> &NewVRegs) {
748   // Make sure that VirtReg has a cascade number, and assign that cascade
749   // number to every evicted register. These live ranges than then only be
750   // evicted by a newer cascade, preventing infinite loops.
751   unsigned Cascade = ExtraRegInfo[VirtReg.reg].Cascade;
752   if (!Cascade)
753     Cascade = ExtraRegInfo[VirtReg.reg].Cascade = NextCascade++;
755   DEBUG(dbgs() << "evicting " << PrintReg(PhysReg, TRI)
756                << " interference: Cascade " << Cascade << '\n');
758   // Collect all interfering virtregs first.
759   SmallVector<LiveInterval*, 8> Intfs;
760   for (MCRegUnitIterator Units(PhysReg, TRI); Units.isValid(); ++Units) {
761     LiveIntervalUnion::Query &Q = Matrix->query(VirtReg, *Units);
762     assert(Q.seenAllInterferences() && "Didn't check all interfererences.");
763     ArrayRef<LiveInterval*> IVR = Q.interferingVRegs();
764     Intfs.append(IVR.begin(), IVR.end());
765   }
767   // Evict them second. This will invalidate the queries.
768   for (unsigned i = 0, e = Intfs.size(); i != e; ++i) {
769     LiveInterval *Intf = Intfs[i];
770     // The same VirtReg may be present in multiple RegUnits. Skip duplicates.
771     if (!VRM->hasPhys(Intf->reg))
772       continue;
773     Matrix->unassign(*Intf);
774     assert((ExtraRegInfo[Intf->reg].Cascade < Cascade ||
775             VirtReg.isSpillable() < Intf->isSpillable()) &&
776            "Cannot decrease cascade number, illegal eviction");
777     ExtraRegInfo[Intf->reg].Cascade = Cascade;
778     ++NumEvicted;
779     NewVRegs.push_back(Intf->reg);
780   }
783 /// tryEvict - Try to evict all interferences for a physreg.
784 /// @param  VirtReg Currently unassigned virtual register.
785 /// @param  Order   Physregs to try.
786 /// @return         Physreg to assign VirtReg, or 0.
787 unsigned RAGreedy::tryEvict(LiveInterval &VirtReg,
788                             AllocationOrder &Order,
789                             SmallVectorImpl<unsigned> &NewVRegs,
790                             unsigned CostPerUseLimit) {
791   NamedRegionTimer T("Evict", TimerGroupName, TimePassesIsEnabled);
793   // Keep track of the cheapest interference seen so far.
794   EvictionCost BestCost;
795   BestCost.setMax();
796   unsigned BestPhys = 0;
797   unsigned OrderLimit = Order.getOrder().size();
799   // When we are just looking for a reduced cost per use, don't break any
800   // hints, and only evict smaller spill weights.
801   if (CostPerUseLimit < ~0u) {
802     BestCost.BrokenHints = 0;
803     BestCost.MaxWeight = VirtReg.weight;
805     // Check of any registers in RC are below CostPerUseLimit.
806     const TargetRegisterClass *RC = MRI->getRegClass(VirtReg.reg);
807     unsigned MinCost = RegClassInfo.getMinCost(RC);
808     if (MinCost >= CostPerUseLimit) {
809       DEBUG(dbgs() << RC->getName() << " minimum cost = " << MinCost
810                    << ", no cheaper registers to be found.\n");
811       return 0;
812     }
814     // It is normal for register classes to have a long tail of registers with
815     // the same cost. We don't need to look at them if they're too expensive.
816     if (TRI->getCostPerUse(Order.getOrder().back()) >= CostPerUseLimit) {
817       OrderLimit = RegClassInfo.getLastCostChange(RC);
818       DEBUG(dbgs() << "Only trying the first " << OrderLimit << " regs.\n");
819     }
820   }
822   Order.rewind();
823   while (unsigned PhysReg = Order.next(OrderLimit)) {
824     if (TRI->getCostPerUse(PhysReg) >= CostPerUseLimit)
825       continue;
826     // The first use of a callee-saved register in a function has cost 1.
827     // Don't start using a CSR when the CostPerUseLimit is low.
828     if (CostPerUseLimit == 1)
829      if (unsigned CSR = RegClassInfo.getLastCalleeSavedAlias(PhysReg))
830        if (!MRI->isPhysRegUsed(CSR)) {
831          DEBUG(dbgs() << PrintReg(PhysReg, TRI) << " would clobber CSR "
832                       << PrintReg(CSR, TRI) << '\n');
833          continue;
834        }
836     if (!canEvictInterference(VirtReg, PhysReg, false, BestCost))
837       continue;
839     // Best so far.
840     BestPhys = PhysReg;
842     // Stop if the hint can be used.
843     if (Order.isHint())
844       break;
845   }
847   if (!BestPhys)
848     return 0;
850   evictInterference(VirtReg, BestPhys, NewVRegs);
851   return BestPhys;
855 //===----------------------------------------------------------------------===//
856 //                              Region Splitting
857 //===----------------------------------------------------------------------===//
859 /// addSplitConstraints - Fill out the SplitConstraints vector based on the
860 /// interference pattern in Physreg and its aliases. Add the constraints to
861 /// SpillPlacement and return the static cost of this split in Cost, assuming
862 /// that all preferences in SplitConstraints are met.
863 /// Return false if there are no bundles with positive bias.
864 bool RAGreedy::addSplitConstraints(InterferenceCache::Cursor Intf,
865                                    BlockFrequency &Cost) {
866   ArrayRef<SplitAnalysis::BlockInfo> UseBlocks = SA->getUseBlocks();
868   // Reset interference dependent info.
869   SplitConstraints.resize(UseBlocks.size());
870   BlockFrequency StaticCost = 0;
871   for (unsigned i = 0; i != UseBlocks.size(); ++i) {
872     const SplitAnalysis::BlockInfo &BI = UseBlocks[i];
873     SpillPlacement::BlockConstraint &BC = SplitConstraints[i];
875     BC.Number = BI.MBB->getNumber();
876     Intf.moveToBlock(BC.Number);
877     BC.Entry = BI.LiveIn ? SpillPlacement::PrefReg : SpillPlacement::DontCare;
878     BC.Exit = BI.LiveOut ? SpillPlacement::PrefReg : SpillPlacement::DontCare;
879     BC.ChangesValue = BI.FirstDef.isValid();
881     if (!Intf.hasInterference())
882       continue;
884     // Number of spill code instructions to insert.
885     unsigned Ins = 0;
887     // Interference for the live-in value.
888     if (BI.LiveIn) {
889       if (Intf.first() <= Indexes->getMBBStartIdx(BC.Number))
890         BC.Entry = SpillPlacement::MustSpill, ++Ins;
891       else if (Intf.first() < BI.FirstInstr)
892         BC.Entry = SpillPlacement::PrefSpill, ++Ins;
893       else if (Intf.first() < BI.LastInstr)
894         ++Ins;
895     }
897     // Interference for the live-out value.
898     if (BI.LiveOut) {
899       if (Intf.last() >= SA->getLastSplitPoint(BC.Number))
900         BC.Exit = SpillPlacement::MustSpill, ++Ins;
901       else if (Intf.last() > BI.LastInstr)
902         BC.Exit = SpillPlacement::PrefSpill, ++Ins;
903       else if (Intf.last() > BI.FirstInstr)
904         ++Ins;
905     }
907     // Accumulate the total frequency of inserted spill code.
908     while (Ins--)
909       StaticCost += SpillPlacer->getBlockFrequency(BC.Number);
910   }
911   Cost = StaticCost;
913   // Add constraints for use-blocks. Note that these are the only constraints
914   // that may add a positive bias, it is downhill from here.
915   SpillPlacer->addConstraints(SplitConstraints);
916   return SpillPlacer->scanActiveBundles();
920 /// addThroughConstraints - Add constraints and links to SpillPlacer from the
921 /// live-through blocks in Blocks.
922 void RAGreedy::addThroughConstraints(InterferenceCache::Cursor Intf,
923                                      ArrayRef<unsigned> Blocks) {
924   const unsigned GroupSize = 8;
925   SpillPlacement::BlockConstraint BCS[GroupSize];
926   unsigned TBS[GroupSize];
927   unsigned B = 0, T = 0;
929   for (unsigned i = 0; i != Blocks.size(); ++i) {
930     unsigned Number = Blocks[i];
931     Intf.moveToBlock(Number);
933     if (!Intf.hasInterference()) {
934       assert(T < GroupSize && "Array overflow");
935       TBS[T] = Number;
936       if (++T == GroupSize) {
937         SpillPlacer->addLinks(makeArrayRef(TBS, T));
938         T = 0;
939       }
940       continue;
941     }
943     assert(B < GroupSize && "Array overflow");
944     BCS[B].Number = Number;
946     // Interference for the live-in value.
947     if (Intf.first() <= Indexes->getMBBStartIdx(Number))
948       BCS[B].Entry = SpillPlacement::MustSpill;
949     else
950       BCS[B].Entry = SpillPlacement::PrefSpill;
952     // Interference for the live-out value.
953     if (Intf.last() >= SA->getLastSplitPoint(Number))
954       BCS[B].Exit = SpillPlacement::MustSpill;
955     else
956       BCS[B].Exit = SpillPlacement::PrefSpill;
958     if (++B == GroupSize) {
959       ArrayRef<SpillPlacement::BlockConstraint> Array(BCS, B);
960       SpillPlacer->addConstraints(Array);
961       B = 0;
962     }
963   }
965   ArrayRef<SpillPlacement::BlockConstraint> Array(BCS, B);
966   SpillPlacer->addConstraints(Array);
967   SpillPlacer->addLinks(makeArrayRef(TBS, T));
970 void RAGreedy::growRegion(GlobalSplitCandidate &Cand) {
971   // Keep track of through blocks that have not been added to SpillPlacer.
972   BitVector Todo = SA->getThroughBlocks();
973   SmallVectorImpl<unsigned> &ActiveBlocks = Cand.ActiveBlocks;
974   unsigned AddedTo = 0;
975 #ifndef NDEBUG
976   unsigned Visited = 0;
977 #endif
979   for (;;) {
980     ArrayRef<unsigned> NewBundles = SpillPlacer->getRecentPositive();
981     // Find new through blocks in the periphery of PrefRegBundles.
982     for (int i = 0, e = NewBundles.size(); i != e; ++i) {
983       unsigned Bundle = NewBundles[i];
984       // Look at all blocks connected to Bundle in the full graph.
985       ArrayRef<unsigned> Blocks = Bundles->getBlocks(Bundle);
986       for (ArrayRef<unsigned>::iterator I = Blocks.begin(), E = Blocks.end();
987            I != E; ++I) {
988         unsigned Block = *I;
989         if (!Todo.test(Block))
990           continue;
991         Todo.reset(Block);
992         // This is a new through block. Add it to SpillPlacer later.
993         ActiveBlocks.push_back(Block);
994 #ifndef NDEBUG
995         ++Visited;
996 #endif
997       }
998     }
999     // Any new blocks to add?
1000     if (ActiveBlocks.size() == AddedTo)
1001       break;
1003     // Compute through constraints from the interference, or assume that all
1004     // through blocks prefer spilling when forming compact regions.
1005     ArrayRef<unsigned> NewBlocks = makeArrayRef(ActiveBlocks).slice(AddedTo);
1006     if (Cand.PhysReg)
1007       addThroughConstraints(Cand.Intf, NewBlocks);
1008     else
1009       // Provide a strong negative bias on through blocks to prevent unwanted
1010       // liveness on loop backedges.
1011       SpillPlacer->addPrefSpill(NewBlocks, /* Strong= */ true);
1012     AddedTo = ActiveBlocks.size();
1014     // Perhaps iterating can enable more bundles?
1015     SpillPlacer->iterate();
1016   }
1017   DEBUG(dbgs() << ", v=" << Visited);
1020 /// calcCompactRegion - Compute the set of edge bundles that should be live
1021 /// when splitting the current live range into compact regions.  Compact
1022 /// regions can be computed without looking at interference.  They are the
1023 /// regions formed by removing all the live-through blocks from the live range.
1024 ///
1025 /// Returns false if the current live range is already compact, or if the
1026 /// compact regions would form single block regions anyway.
1027 bool RAGreedy::calcCompactRegion(GlobalSplitCandidate &Cand) {
1028   // Without any through blocks, the live range is already compact.
1029   if (!SA->getNumThroughBlocks())
1030     return false;
1032   // Compact regions don't correspond to any physreg.
1033   Cand.reset(IntfCache, 0);
1035   DEBUG(dbgs() << "Compact region bundles");
1037   // Use the spill placer to determine the live bundles. GrowRegion pretends
1038   // that all the through blocks have interference when PhysReg is unset.
1039   SpillPlacer->prepare(Cand.LiveBundles);
1041   // The static split cost will be zero since Cand.Intf reports no interference.
1042   BlockFrequency Cost;
1043   if (!addSplitConstraints(Cand.Intf, Cost)) {
1044     DEBUG(dbgs() << ", none.\n");
1045     return false;
1046   }
1048   growRegion(Cand);
1049   SpillPlacer->finish();
1051   if (!Cand.LiveBundles.any()) {
1052     DEBUG(dbgs() << ", none.\n");
1053     return false;
1054   }
1056   DEBUG({
1057     for (int i = Cand.LiveBundles.find_first(); i>=0;
1058          i = Cand.LiveBundles.find_next(i))
1059     dbgs() << " EB#" << i;
1060     dbgs() << ".\n";
1061   });
1062   return true;
1065 /// calcSpillCost - Compute how expensive it would be to split the live range in
1066 /// SA around all use blocks instead of forming bundle regions.
1067 BlockFrequency RAGreedy::calcSpillCost() {
1068   BlockFrequency Cost = 0;
1069   ArrayRef<SplitAnalysis::BlockInfo> UseBlocks = SA->getUseBlocks();
1070   for (unsigned i = 0; i != UseBlocks.size(); ++i) {
1071     const SplitAnalysis::BlockInfo &BI = UseBlocks[i];
1072     unsigned Number = BI.MBB->getNumber();
1073     // We normally only need one spill instruction - a load or a store.
1074     Cost += SpillPlacer->getBlockFrequency(Number);
1076     // Unless the value is redefined in the block.
1077     if (BI.LiveIn && BI.LiveOut && BI.FirstDef)
1078       Cost += SpillPlacer->getBlockFrequency(Number);
1079   }
1080   return Cost;
1083 /// calcGlobalSplitCost - Return the global split cost of following the split
1084 /// pattern in LiveBundles. This cost should be added to the local cost of the
1085 /// interference pattern in SplitConstraints.
1086 ///
1087 BlockFrequency RAGreedy::calcGlobalSplitCost(GlobalSplitCandidate &Cand) {
1088   BlockFrequency GlobalCost = 0;
1089   const BitVector &LiveBundles = Cand.LiveBundles;
1090   ArrayRef<SplitAnalysis::BlockInfo> UseBlocks = SA->getUseBlocks();
1091   for (unsigned i = 0; i != UseBlocks.size(); ++i) {
1092     const SplitAnalysis::BlockInfo &BI = UseBlocks[i];
1093     SpillPlacement::BlockConstraint &BC = SplitConstraints[i];
1094     bool RegIn  = LiveBundles[Bundles->getBundle(BC.Number, 0)];
1095     bool RegOut = LiveBundles[Bundles->getBundle(BC.Number, 1)];
1096     unsigned Ins = 0;
1098     if (BI.LiveIn)
1099       Ins += RegIn != (BC.Entry == SpillPlacement::PrefReg);
1100     if (BI.LiveOut)
1101       Ins += RegOut != (BC.Exit == SpillPlacement::PrefReg);
1102     while (Ins--)
1103       GlobalCost += SpillPlacer->getBlockFrequency(BC.Number);
1104   }
1106   for (unsigned i = 0, e = Cand.ActiveBlocks.size(); i != e; ++i) {
1107     unsigned Number = Cand.ActiveBlocks[i];
1108     bool RegIn  = LiveBundles[Bundles->getBundle(Number, 0)];
1109     bool RegOut = LiveBundles[Bundles->getBundle(Number, 1)];
1110     if (!RegIn && !RegOut)
1111       continue;
1112     if (RegIn && RegOut) {
1113       // We need double spill code if this block has interference.
1114       Cand.Intf.moveToBlock(Number);
1115       if (Cand.Intf.hasInterference()) {
1116         GlobalCost += SpillPlacer->getBlockFrequency(Number);
1117         GlobalCost += SpillPlacer->getBlockFrequency(Number);
1118       }
1119       continue;
1120     }
1121     // live-in / stack-out or stack-in live-out.
1122     GlobalCost += SpillPlacer->getBlockFrequency(Number);
1123   }
1124   return GlobalCost;
1127 /// splitAroundRegion - Split the current live range around the regions
1128 /// determined by BundleCand and GlobalCand.
1129 ///
1130 /// Before calling this function, GlobalCand and BundleCand must be initialized
1131 /// so each bundle is assigned to a valid candidate, or NoCand for the
1132 /// stack-bound bundles.  The shared SA/SE SplitAnalysis and SplitEditor
1133 /// objects must be initialized for the current live range, and intervals
1134 /// created for the used candidates.
1135 ///
1136 /// @param LREdit    The LiveRangeEdit object handling the current split.
1137 /// @param UsedCands List of used GlobalCand entries. Every BundleCand value
1138 ///                  must appear in this list.
1139 void RAGreedy::splitAroundRegion(LiveRangeEdit &LREdit,
1140                                  ArrayRef<unsigned> UsedCands) {
1141   // These are the intervals created for new global ranges. We may create more
1142   // intervals for local ranges.
1143   const unsigned NumGlobalIntvs = LREdit.size();
1144   DEBUG(dbgs() << "splitAroundRegion with " << NumGlobalIntvs << " globals.\n");
1145   assert(NumGlobalIntvs && "No global intervals configured");
1147   // Isolate even single instructions when dealing with a proper sub-class.
1148   // That guarantees register class inflation for the stack interval because it
1149   // is all copies.
1150   unsigned Reg = SA->getParent().reg;
1151   bool SingleInstrs = RegClassInfo.isProperSubClass(MRI->getRegClass(Reg));
1153   // First handle all the blocks with uses.
1154   ArrayRef<SplitAnalysis::BlockInfo> UseBlocks = SA->getUseBlocks();
1155   for (unsigned i = 0; i != UseBlocks.size(); ++i) {
1156     const SplitAnalysis::BlockInfo &BI = UseBlocks[i];
1157     unsigned Number = BI.MBB->getNumber();
1158     unsigned IntvIn = 0, IntvOut = 0;
1159     SlotIndex IntfIn, IntfOut;
1160     if (BI.LiveIn) {
1161       unsigned CandIn = BundleCand[Bundles->getBundle(Number, 0)];
1162       if (CandIn != NoCand) {
1163         GlobalSplitCandidate &Cand = GlobalCand[CandIn];
1164         IntvIn = Cand.IntvIdx;
1165         Cand.Intf.moveToBlock(Number);
1166         IntfIn = Cand.Intf.first();
1167       }
1168     }
1169     if (BI.LiveOut) {
1170       unsigned CandOut = BundleCand[Bundles->getBundle(Number, 1)];
1171       if (CandOut != NoCand) {
1172         GlobalSplitCandidate &Cand = GlobalCand[CandOut];
1173         IntvOut = Cand.IntvIdx;
1174         Cand.Intf.moveToBlock(Number);
1175         IntfOut = Cand.Intf.last();
1176       }
1177     }
1179     // Create separate intervals for isolated blocks with multiple uses.
1180     if (!IntvIn && !IntvOut) {
1181       DEBUG(dbgs() << "BB#" << BI.MBB->getNumber() << " isolated.\n");
1182       if (SA->shouldSplitSingleBlock(BI, SingleInstrs))
1183         SE->splitSingleBlock(BI);
1184       continue;
1185     }
1187     if (IntvIn && IntvOut)
1188       SE->splitLiveThroughBlock(Number, IntvIn, IntfIn, IntvOut, IntfOut);
1189     else if (IntvIn)
1190       SE->splitRegInBlock(BI, IntvIn, IntfIn);
1191     else
1192       SE->splitRegOutBlock(BI, IntvOut, IntfOut);
1193   }
1195   // Handle live-through blocks. The relevant live-through blocks are stored in
1196   // the ActiveBlocks list with each candidate. We need to filter out
1197   // duplicates.
1198   BitVector Todo = SA->getThroughBlocks();
1199   for (unsigned c = 0; c != UsedCands.size(); ++c) {
1200     ArrayRef<unsigned> Blocks = GlobalCand[UsedCands[c]].ActiveBlocks;
1201     for (unsigned i = 0, e = Blocks.size(); i != e; ++i) {
1202       unsigned Number = Blocks[i];
1203       if (!Todo.test(Number))
1204         continue;
1205       Todo.reset(Number);
1207       unsigned IntvIn = 0, IntvOut = 0;
1208       SlotIndex IntfIn, IntfOut;
1210       unsigned CandIn = BundleCand[Bundles->getBundle(Number, 0)];
1211       if (CandIn != NoCand) {
1212         GlobalSplitCandidate &Cand = GlobalCand[CandIn];
1213         IntvIn = Cand.IntvIdx;
1214         Cand.Intf.moveToBlock(Number);
1215         IntfIn = Cand.Intf.first();
1216       }
1218       unsigned CandOut = BundleCand[Bundles->getBundle(Number, 1)];
1219       if (CandOut != NoCand) {
1220         GlobalSplitCandidate &Cand = GlobalCand[CandOut];
1221         IntvOut = Cand.IntvIdx;
1222         Cand.Intf.moveToBlock(Number);
1223         IntfOut = Cand.Intf.last();
1224       }
1225       if (!IntvIn && !IntvOut)
1226         continue;
1227       SE->splitLiveThroughBlock(Number, IntvIn, IntfIn, IntvOut, IntfOut);
1228     }
1229   }
1231   ++NumGlobalSplits;
1233   SmallVector<unsigned, 8> IntvMap;
1234   SE->finish(&IntvMap);
1235   DebugVars->splitRegister(Reg, LREdit.regs(), *LIS);
1237   ExtraRegInfo.resize(MRI->getNumVirtRegs());
1238   unsigned OrigBlocks = SA->getNumLiveBlocks();
1240   // Sort out the new intervals created by splitting. We get four kinds:
1241   // - Remainder intervals should not be split again.
1242   // - Candidate intervals can be assigned to Cand.PhysReg.
1243   // - Block-local splits are candidates for local splitting.
1244   // - DCE leftovers should go back on the queue.
1245   for (unsigned i = 0, e = LREdit.size(); i != e; ++i) {
1246     LiveInterval &Reg = LIS->getInterval(LREdit.get(i));
1248     // Ignore old intervals from DCE.
1249     if (getStage(Reg) != RS_New)
1250       continue;
1252     // Remainder interval. Don't try splitting again, spill if it doesn't
1253     // allocate.
1254     if (IntvMap[i] == 0) {
1255       setStage(Reg, RS_Spill);
1256       continue;
1257     }
1259     // Global intervals. Allow repeated splitting as long as the number of live
1260     // blocks is strictly decreasing.
1261     if (IntvMap[i] < NumGlobalIntvs) {
1262       if (SA->countLiveBlocks(&Reg) >= OrigBlocks) {
1263         DEBUG(dbgs() << "Main interval covers the same " << OrigBlocks
1264                      << " blocks as original.\n");
1265         // Don't allow repeated splitting as a safe guard against looping.
1266         setStage(Reg, RS_Split2);
1267       }
1268       continue;
1269     }
1271     // Other intervals are treated as new. This includes local intervals created
1272     // for blocks with multiple uses, and anything created by DCE.
1273   }
1275   if (VerifyEnabled)
1276     MF->verify(this, "After splitting live range around region");
1279 unsigned RAGreedy::tryRegionSplit(LiveInterval &VirtReg, AllocationOrder &Order,
1280                                   SmallVectorImpl<unsigned> &NewVRegs) {
1281   unsigned NumCands = 0;
1282   BlockFrequency BestCost;
1284   // Check if we can split this live range around a compact region.
1285   bool HasCompact = calcCompactRegion(GlobalCand.front());
1286   if (HasCompact) {
1287     // Yes, keep GlobalCand[0] as the compact region candidate.
1288     NumCands = 1;
1289     BestCost = BlockFrequency::getMaxFrequency();
1290   } else {
1291     // No benefit from the compact region, our fallback will be per-block
1292     // splitting. Make sure we find a solution that is cheaper than spilling.
1293     BestCost = calcSpillCost();
1294     DEBUG(dbgs() << "Cost of isolating all blocks = ";
1295                  MBFI->printBlockFreq(dbgs(), BestCost) << '\n');
1296   }
1298   unsigned BestCand =
1299       calculateRegionSplitCost(VirtReg, Order, BestCost, NumCands,
1300                                false/*IgnoreCSR*/);
1302   // No solutions found, fall back to single block splitting.
1303   if (!HasCompact && BestCand == NoCand)
1304     return 0;
1306   return doRegionSplit(VirtReg, BestCand, HasCompact, NewVRegs);
1309 unsigned RAGreedy::calculateRegionSplitCost(LiveInterval &VirtReg,
1310                                             AllocationOrder &Order,
1311                                             BlockFrequency &BestCost,
1312                                             unsigned &NumCands,
1313                                             bool IgnoreCSR) {
1314   unsigned BestCand = NoCand;
1315   Order.rewind();
1316   while (unsigned PhysReg = Order.next()) {
1317    if (unsigned CSR = RegClassInfo.getLastCalleeSavedAlias(PhysReg))
1318      if (IgnoreCSR && !MRI->isPhysRegUsed(CSR))
1319        continue;
1321     // Discard bad candidates before we run out of interference cache cursors.
1322     // This will only affect register classes with a lot of registers (>32).
1323     if (NumCands == IntfCache.getMaxCursors()) {
1324       unsigned WorstCount = ~0u;
1325       unsigned Worst = 0;
1326       for (unsigned i = 0; i != NumCands; ++i) {
1327         if (i == BestCand || !GlobalCand[i].PhysReg)
1328           continue;
1329         unsigned Count = GlobalCand[i].LiveBundles.count();
1330         if (Count < WorstCount)
1331           Worst = i, WorstCount = Count;
1332       }
1333       --NumCands;
1334       GlobalCand[Worst] = GlobalCand[NumCands];
1335       if (BestCand == NumCands)
1336         BestCand = Worst;
1337     }
1339     if (GlobalCand.size() <= NumCands)
1340       GlobalCand.resize(NumCands+1);
1341     GlobalSplitCandidate &Cand = GlobalCand[NumCands];
1342     Cand.reset(IntfCache, PhysReg);
1344     SpillPlacer->prepare(Cand.LiveBundles);
1345     BlockFrequency Cost;
1346     if (!addSplitConstraints(Cand.Intf, Cost)) {
1347       DEBUG(dbgs() << PrintReg(PhysReg, TRI) << "\tno positive bundles\n");
1348       continue;
1349     }
1350     DEBUG(dbgs() << PrintReg(PhysReg, TRI) << "\tstatic = ";
1351                  MBFI->printBlockFreq(dbgs(), Cost));
1352     if (Cost >= BestCost) {
1353       DEBUG({
1354         if (BestCand == NoCand)
1355           dbgs() << " worse than no bundles\n";
1356         else
1357           dbgs() << " worse than "
1358                  << PrintReg(GlobalCand[BestCand].PhysReg, TRI) << '\n';
1359       });
1360       continue;
1361     }
1362     growRegion(Cand);
1364     SpillPlacer->finish();
1366     // No live bundles, defer to splitSingleBlocks().
1367     if (!Cand.LiveBundles.any()) {
1368       DEBUG(dbgs() << " no bundles.\n");
1369       continue;
1370     }
1372     Cost += calcGlobalSplitCost(Cand);
1373     DEBUG({
1374       dbgs() << ", total = "; MBFI->printBlockFreq(dbgs(), Cost)
1375                                 << " with bundles";
1376       for (int i = Cand.LiveBundles.find_first(); i>=0;
1377            i = Cand.LiveBundles.find_next(i))
1378         dbgs() << " EB#" << i;
1379       dbgs() << ".\n";
1380     });
1381     if (Cost < BestCost) {
1382       BestCand = NumCands;
1383       BestCost = Cost;
1384     }
1385     ++NumCands;
1386   }
1387   return BestCand;
1390 unsigned RAGreedy::doRegionSplit(LiveInterval &VirtReg, unsigned BestCand,
1391                                  bool HasCompact,
1392                                  SmallVectorImpl<unsigned> &NewVRegs) {
1393   SmallVector<unsigned, 8> UsedCands;
1394   // Prepare split editor.
1395   LiveRangeEdit LREdit(&VirtReg, NewVRegs, *MF, *LIS, VRM, this);
1396   SE->reset(LREdit, SplitSpillMode);
1398   // Assign all edge bundles to the preferred candidate, or NoCand.
1399   BundleCand.assign(Bundles->getNumBundles(), NoCand);
1401   // Assign bundles for the best candidate region.
1402   if (BestCand != NoCand) {
1403     GlobalSplitCandidate &Cand = GlobalCand[BestCand];
1404     if (unsigned B = Cand.getBundles(BundleCand, BestCand)) {
1405       UsedCands.push_back(BestCand);
1406       Cand.IntvIdx = SE->openIntv();
1407       DEBUG(dbgs() << "Split for " << PrintReg(Cand.PhysReg, TRI) << " in "
1408                    << B << " bundles, intv " << Cand.IntvIdx << ".\n");
1409       (void)B;
1410     }
1411   }
1413   // Assign bundles for the compact region.
1414   if (HasCompact) {
1415     GlobalSplitCandidate &Cand = GlobalCand.front();
1416     assert(!Cand.PhysReg && "Compact region has no physreg");
1417     if (unsigned B = Cand.getBundles(BundleCand, 0)) {
1418       UsedCands.push_back(0);
1419       Cand.IntvIdx = SE->openIntv();
1420       DEBUG(dbgs() << "Split for compact region in " << B << " bundles, intv "
1421                    << Cand.IntvIdx << ".\n");
1422       (void)B;
1423     }
1424   }
1426   splitAroundRegion(LREdit, UsedCands);
1427   return 0;
1431 //===----------------------------------------------------------------------===//
1432 //                            Per-Block Splitting
1433 //===----------------------------------------------------------------------===//
1435 /// tryBlockSplit - Split a global live range around every block with uses. This
1436 /// creates a lot of local live ranges, that will be split by tryLocalSplit if
1437 /// they don't allocate.
1438 unsigned RAGreedy::tryBlockSplit(LiveInterval &VirtReg, AllocationOrder &Order,
1439                                  SmallVectorImpl<unsigned> &NewVRegs) {
1440   assert(&SA->getParent() == &VirtReg && "Live range wasn't analyzed");
1441   unsigned Reg = VirtReg.reg;
1442   bool SingleInstrs = RegClassInfo.isProperSubClass(MRI->getRegClass(Reg));
1443   LiveRangeEdit LREdit(&VirtReg, NewVRegs, *MF, *LIS, VRM, this);
1444   SE->reset(LREdit, SplitSpillMode);
1445   ArrayRef<SplitAnalysis::BlockInfo> UseBlocks = SA->getUseBlocks();
1446   for (unsigned i = 0; i != UseBlocks.size(); ++i) {
1447     const SplitAnalysis::BlockInfo &BI = UseBlocks[i];
1448     if (SA->shouldSplitSingleBlock(BI, SingleInstrs))
1449       SE->splitSingleBlock(BI);
1450   }
1451   // No blocks were split.
1452   if (LREdit.empty())
1453     return 0;
1455   // We did split for some blocks.
1456   SmallVector<unsigned, 8> IntvMap;
1457   SE->finish(&IntvMap);
1459   // Tell LiveDebugVariables about the new ranges.
1460   DebugVars->splitRegister(Reg, LREdit.regs(), *LIS);
1462   ExtraRegInfo.resize(MRI->getNumVirtRegs());
1464   // Sort out the new intervals created by splitting. The remainder interval
1465   // goes straight to spilling, the new local ranges get to stay RS_New.
1466   for (unsigned i = 0, e = LREdit.size(); i != e; ++i) {
1467     LiveInterval &LI = LIS->getInterval(LREdit.get(i));
1468     if (getStage(LI) == RS_New && IntvMap[i] == 0)
1469       setStage(LI, RS_Spill);
1470   }
1472   if (VerifyEnabled)
1473     MF->verify(this, "After splitting live range around basic blocks");
1474   return 0;
1478 //===----------------------------------------------------------------------===//
1479 //                         Per-Instruction Splitting
1480 //===----------------------------------------------------------------------===//
1482 /// Get the number of allocatable registers that match the constraints of \p Reg
1483 /// on \p MI and that are also in \p SuperRC.
1484 static unsigned getNumAllocatableRegsForConstraints(
1485     const MachineInstr *MI, unsigned Reg, const TargetRegisterClass *SuperRC,
1486     const TargetInstrInfo *TII, const TargetRegisterInfo *TRI,
1487     const RegisterClassInfo &RCI) {
1488   assert(SuperRC && "Invalid register class");
1490   const TargetRegisterClass *ConstrainedRC =
1491       MI->getRegClassConstraintEffectForVReg(Reg, SuperRC, TII, TRI,
1492                                              /* ExploreBundle */ true);
1493   if (!ConstrainedRC)
1494     return 0;
1495   return RCI.getNumAllocatableRegs(ConstrainedRC);
1498 /// tryInstructionSplit - Split a live range around individual instructions.
1499 /// This is normally not worthwhile since the spiller is doing essentially the
1500 /// same thing. However, when the live range is in a constrained register
1501 /// class, it may help to insert copies such that parts of the live range can
1502 /// be moved to a larger register class.
1503 ///
1504 /// This is similar to spilling to a larger register class.
1505 unsigned
1506 RAGreedy::tryInstructionSplit(LiveInterval &VirtReg, AllocationOrder &Order,
1507                               SmallVectorImpl<unsigned> &NewVRegs) {
1508   const TargetRegisterClass *CurRC = MRI->getRegClass(VirtReg.reg);
1509   // There is no point to this if there are no larger sub-classes.
1510   if (!RegClassInfo.isProperSubClass(CurRC))
1511     return 0;
1513   // Always enable split spill mode, since we're effectively spilling to a
1514   // register.
1515   LiveRangeEdit LREdit(&VirtReg, NewVRegs, *MF, *LIS, VRM, this);
1516   SE->reset(LREdit, SplitEditor::SM_Size);
1518   ArrayRef<SlotIndex> Uses = SA->getUseSlots();
1519   if (Uses.size() <= 1)
1520     return 0;
1522   DEBUG(dbgs() << "Split around " << Uses.size() << " individual instrs.\n");
1524   const TargetRegisterClass *SuperRC = TRI->getLargestLegalSuperClass(CurRC);
1525   unsigned SuperRCNumAllocatableRegs = RCI.getNumAllocatableRegs(SuperRC);
1526   // Split around every non-copy instruction if this split will relax
1527   // the constraints on the virtual register.
1528   // Otherwise, splitting just inserts uncoalescable copies that do not help
1529   // the allocation.
1530   for (unsigned i = 0; i != Uses.size(); ++i) {
1531     if (const MachineInstr *MI = Indexes->getInstructionFromIndex(Uses[i]))
1532       if (MI->isFullCopy() ||
1533           SuperRCNumAllocatableRegs ==
1534               getNumAllocatableRegsForConstraints(MI, VirtReg.reg, SuperRC, TII,
1535                                                   TRI, RCI)) {
1536         DEBUG(dbgs() << "    skip:\t" << Uses[i] << '\t' << *MI);
1537         continue;
1538       }
1539     SE->openIntv();
1540     SlotIndex SegStart = SE->enterIntvBefore(Uses[i]);
1541     SlotIndex SegStop  = SE->leaveIntvAfter(Uses[i]);
1542     SE->useIntv(SegStart, SegStop);
1543   }
1545   if (LREdit.empty()) {
1546     DEBUG(dbgs() << "All uses were copies.\n");
1547     return 0;
1548   }
1550   SmallVector<unsigned, 8> IntvMap;
1551   SE->finish(&IntvMap);
1552   DebugVars->splitRegister(VirtReg.reg, LREdit.regs(), *LIS);
1553   ExtraRegInfo.resize(MRI->getNumVirtRegs());
1555   // Assign all new registers to RS_Spill. This was the last chance.
1556   setStage(LREdit.begin(), LREdit.end(), RS_Spill);
1557   return 0;
1561 //===----------------------------------------------------------------------===//
1562 //                             Local Splitting
1563 //===----------------------------------------------------------------------===//
1566 /// calcGapWeights - Compute the maximum spill weight that needs to be evicted
1567 /// in order to use PhysReg between two entries in SA->UseSlots.
1568 ///
1569 /// GapWeight[i] represents the gap between UseSlots[i] and UseSlots[i+1].
1570 ///
1571 void RAGreedy::calcGapWeights(unsigned PhysReg,
1572                               SmallVectorImpl<float> &GapWeight) {
1573   assert(SA->getUseBlocks().size() == 1 && "Not a local interval");
1574   const SplitAnalysis::BlockInfo &BI = SA->getUseBlocks().front();
1575   ArrayRef<SlotIndex> Uses = SA->getUseSlots();
1576   const unsigned NumGaps = Uses.size()-1;
1578   // Start and end points for the interference check.
1579   SlotIndex StartIdx =
1580     BI.LiveIn ? BI.FirstInstr.getBaseIndex() : BI.FirstInstr;
1581   SlotIndex StopIdx =
1582     BI.LiveOut ? BI.LastInstr.getBoundaryIndex() : BI.LastInstr;
1584   GapWeight.assign(NumGaps, 0.0f);
1586   // Add interference from each overlapping register.
1587   for (MCRegUnitIterator Units(PhysReg, TRI); Units.isValid(); ++Units) {
1588     if (!Matrix->query(const_cast<LiveInterval&>(SA->getParent()), *Units)
1589           .checkInterference())
1590       continue;
1592     // We know that VirtReg is a continuous interval from FirstInstr to
1593     // LastInstr, so we don't need InterferenceQuery.
1594     //
1595     // Interference that overlaps an instruction is counted in both gaps
1596     // surrounding the instruction. The exception is interference before
1597     // StartIdx and after StopIdx.
1598     //
1599     LiveIntervalUnion::SegmentIter IntI =
1600       Matrix->getLiveUnions()[*Units] .find(StartIdx);
1601     for (unsigned Gap = 0; IntI.valid() && IntI.start() < StopIdx; ++IntI) {
1602       // Skip the gaps before IntI.
1603       while (Uses[Gap+1].getBoundaryIndex() < IntI.start())
1604         if (++Gap == NumGaps)
1605           break;
1606       if (Gap == NumGaps)
1607         break;
1609       // Update the gaps covered by IntI.
1610       const float weight = IntI.value()->weight;
1611       for (; Gap != NumGaps; ++Gap) {
1612         GapWeight[Gap] = std::max(GapWeight[Gap], weight);
1613         if (Uses[Gap+1].getBaseIndex() >= IntI.stop())
1614           break;
1615       }
1616       if (Gap == NumGaps)
1617         break;
1618     }
1619   }
1621   // Add fixed interference.
1622   for (MCRegUnitIterator Units(PhysReg, TRI); Units.isValid(); ++Units) {
1623     const LiveRange &LR = LIS->getRegUnit(*Units);
1624     LiveRange::const_iterator I = LR.find(StartIdx);
1625     LiveRange::const_iterator E = LR.end();
1627     // Same loop as above. Mark any overlapped gaps as HUGE_VALF.
1628     for (unsigned Gap = 0; I != E && I->start < StopIdx; ++I) {
1629       while (Uses[Gap+1].getBoundaryIndex() < I->start)
1630         if (++Gap == NumGaps)
1631           break;
1632       if (Gap == NumGaps)
1633         break;
1635       for (; Gap != NumGaps; ++Gap) {
1636         GapWeight[Gap] = llvm::huge_valf;
1637         if (Uses[Gap+1].getBaseIndex() >= I->end)
1638           break;
1639       }
1640       if (Gap == NumGaps)
1641         break;
1642     }
1643   }
1646 /// tryLocalSplit - Try to split VirtReg into smaller intervals inside its only
1647 /// basic block.
1648 ///
1649 unsigned RAGreedy::tryLocalSplit(LiveInterval &VirtReg, AllocationOrder &Order,
1650                                  SmallVectorImpl<unsigned> &NewVRegs) {
1651   assert(SA->getUseBlocks().size() == 1 && "Not a local interval");
1652   const SplitAnalysis::BlockInfo &BI = SA->getUseBlocks().front();
1654   // Note that it is possible to have an interval that is live-in or live-out
1655   // while only covering a single block - A phi-def can use undef values from
1656   // predecessors, and the block could be a single-block loop.
1657   // We don't bother doing anything clever about such a case, we simply assume
1658   // that the interval is continuous from FirstInstr to LastInstr. We should
1659   // make sure that we don't do anything illegal to such an interval, though.
1661   ArrayRef<SlotIndex> Uses = SA->getUseSlots();
1662   if (Uses.size() <= 2)
1663     return 0;
1664   const unsigned NumGaps = Uses.size()-1;
1666   DEBUG({
1667     dbgs() << "tryLocalSplit: ";
1668     for (unsigned i = 0, e = Uses.size(); i != e; ++i)
1669       dbgs() << ' ' << Uses[i];
1670     dbgs() << '\n';
1671   });
1673   // If VirtReg is live across any register mask operands, compute a list of
1674   // gaps with register masks.
1675   SmallVector<unsigned, 8> RegMaskGaps;
1676   if (Matrix->checkRegMaskInterference(VirtReg)) {
1677     // Get regmask slots for the whole block.
1678     ArrayRef<SlotIndex> RMS = LIS->getRegMaskSlotsInBlock(BI.MBB->getNumber());
1679     DEBUG(dbgs() << RMS.size() << " regmasks in block:");
1680     // Constrain to VirtReg's live range.
1681     unsigned ri = std::lower_bound(RMS.begin(), RMS.end(),
1682                                    Uses.front().getRegSlot()) - RMS.begin();
1683     unsigned re = RMS.size();
1684     for (unsigned i = 0; i != NumGaps && ri != re; ++i) {
1685       // Look for Uses[i] <= RMS <= Uses[i+1].
1686       assert(!SlotIndex::isEarlierInstr(RMS[ri], Uses[i]));
1687       if (SlotIndex::isEarlierInstr(Uses[i+1], RMS[ri]))
1688         continue;
1689       // Skip a regmask on the same instruction as the last use. It doesn't
1690       // overlap the live range.
1691       if (SlotIndex::isSameInstr(Uses[i+1], RMS[ri]) && i+1 == NumGaps)
1692         break;
1693       DEBUG(dbgs() << ' ' << RMS[ri] << ':' << Uses[i] << '-' << Uses[i+1]);
1694       RegMaskGaps.push_back(i);
1695       // Advance ri to the next gap. A regmask on one of the uses counts in
1696       // both gaps.
1697       while (ri != re && SlotIndex::isEarlierInstr(RMS[ri], Uses[i+1]))
1698         ++ri;
1699     }
1700     DEBUG(dbgs() << '\n');
1701   }
1703   // Since we allow local split results to be split again, there is a risk of
1704   // creating infinite loops. It is tempting to require that the new live
1705   // ranges have less instructions than the original. That would guarantee
1706   // convergence, but it is too strict. A live range with 3 instructions can be
1707   // split 2+3 (including the COPY), and we want to allow that.
1708   //
1709   // Instead we use these rules:
1710   //
1711   // 1. Allow any split for ranges with getStage() < RS_Split2. (Except for the
1712   //    noop split, of course).
1713   // 2. Require progress be made for ranges with getStage() == RS_Split2. All
1714   //    the new ranges must have fewer instructions than before the split.
1715   // 3. New ranges with the same number of instructions are marked RS_Split2,
1716   //    smaller ranges are marked RS_New.
1717   //
1718   // These rules allow a 3 -> 2+3 split once, which we need. They also prevent
1719   // excessive splitting and infinite loops.
1720   //
1721   bool ProgressRequired = getStage(VirtReg) >= RS_Split2;
1723   // Best split candidate.
1724   unsigned BestBefore = NumGaps;
1725   unsigned BestAfter = 0;
1726   float BestDiff = 0;
1728   const float blockFreq =
1729     SpillPlacer->getBlockFrequency(BI.MBB->getNumber()).getFrequency() *
1730     (1.0f / MBFI->getEntryFreq());
1731   SmallVector<float, 8> GapWeight;
1733   Order.rewind();
1734   while (unsigned PhysReg = Order.next()) {
1735     // Keep track of the largest spill weight that would need to be evicted in
1736     // order to make use of PhysReg between UseSlots[i] and UseSlots[i+1].
1737     calcGapWeights(PhysReg, GapWeight);
1739     // Remove any gaps with regmask clobbers.
1740     if (Matrix->checkRegMaskInterference(VirtReg, PhysReg))
1741       for (unsigned i = 0, e = RegMaskGaps.size(); i != e; ++i)
1742         GapWeight[RegMaskGaps[i]] = llvm::huge_valf;
1744     // Try to find the best sequence of gaps to close.
1745     // The new spill weight must be larger than any gap interference.
1747     // We will split before Uses[SplitBefore] and after Uses[SplitAfter].
1748     unsigned SplitBefore = 0, SplitAfter = 1;
1750     // MaxGap should always be max(GapWeight[SplitBefore..SplitAfter-1]).
1751     // It is the spill weight that needs to be evicted.
1752     float MaxGap = GapWeight[0];
1754     for (;;) {
1755       // Live before/after split?
1756       const bool LiveBefore = SplitBefore != 0 || BI.LiveIn;
1757       const bool LiveAfter = SplitAfter != NumGaps || BI.LiveOut;
1759       DEBUG(dbgs() << PrintReg(PhysReg, TRI) << ' '
1760                    << Uses[SplitBefore] << '-' << Uses[SplitAfter]
1761                    << " i=" << MaxGap);
1763       // Stop before the interval gets so big we wouldn't be making progress.
1764       if (!LiveBefore && !LiveAfter) {
1765         DEBUG(dbgs() << " all\n");
1766         break;
1767       }
1768       // Should the interval be extended or shrunk?
1769       bool Shrink = true;
1771       // How many gaps would the new range have?
1772       unsigned NewGaps = LiveBefore + SplitAfter - SplitBefore + LiveAfter;
1774       // Legally, without causing looping?
1775       bool Legal = !ProgressRequired || NewGaps < NumGaps;
1777       if (Legal && MaxGap < llvm::huge_valf) {
1778         // Estimate the new spill weight. Each instruction reads or writes the
1779         // register. Conservatively assume there are no read-modify-write
1780         // instructions.
1781         //
1782         // Try to guess the size of the new interval.
1783         const float EstWeight = normalizeSpillWeight(blockFreq * (NewGaps + 1),
1784                                  Uses[SplitBefore].distance(Uses[SplitAfter]) +
1785                                  (LiveBefore + LiveAfter)*SlotIndex::InstrDist);
1786         // Would this split be possible to allocate?
1787         // Never allocate all gaps, we wouldn't be making progress.
1788         DEBUG(dbgs() << " w=" << EstWeight);
1789         if (EstWeight * Hysteresis >= MaxGap) {
1790           Shrink = false;
1791           float Diff = EstWeight - MaxGap;
1792           if (Diff > BestDiff) {
1793             DEBUG(dbgs() << " (best)");
1794             BestDiff = Hysteresis * Diff;
1795             BestBefore = SplitBefore;
1796             BestAfter = SplitAfter;
1797           }
1798         }
1799       }
1801       // Try to shrink.
1802       if (Shrink) {
1803         if (++SplitBefore < SplitAfter) {
1804           DEBUG(dbgs() << " shrink\n");
1805           // Recompute the max when necessary.
1806           if (GapWeight[SplitBefore - 1] >= MaxGap) {
1807             MaxGap = GapWeight[SplitBefore];
1808             for (unsigned i = SplitBefore + 1; i != SplitAfter; ++i)
1809               MaxGap = std::max(MaxGap, GapWeight[i]);
1810           }
1811           continue;
1812         }
1813         MaxGap = 0;
1814       }
1816       // Try to extend the interval.
1817       if (SplitAfter >= NumGaps) {
1818         DEBUG(dbgs() << " end\n");
1819         break;
1820       }
1822       DEBUG(dbgs() << " extend\n");
1823       MaxGap = std::max(MaxGap, GapWeight[SplitAfter++]);
1824     }
1825   }
1827   // Didn't find any candidates?
1828   if (BestBefore == NumGaps)
1829     return 0;
1831   DEBUG(dbgs() << "Best local split range: " << Uses[BestBefore]
1832                << '-' << Uses[BestAfter] << ", " << BestDiff
1833                << ", " << (BestAfter - BestBefore + 1) << " instrs\n");
1835   LiveRangeEdit LREdit(&VirtReg, NewVRegs, *MF, *LIS, VRM, this);
1836   SE->reset(LREdit);
1838   SE->openIntv();
1839   SlotIndex SegStart = SE->enterIntvBefore(Uses[BestBefore]);
1840   SlotIndex SegStop  = SE->leaveIntvAfter(Uses[BestAfter]);
1841   SE->useIntv(SegStart, SegStop);
1842   SmallVector<unsigned, 8> IntvMap;
1843   SE->finish(&IntvMap);
1844   DebugVars->splitRegister(VirtReg.reg, LREdit.regs(), *LIS);
1846   // If the new range has the same number of instructions as before, mark it as
1847   // RS_Split2 so the next split will be forced to make progress. Otherwise,
1848   // leave the new intervals as RS_New so they can compete.
1849   bool LiveBefore = BestBefore != 0 || BI.LiveIn;
1850   bool LiveAfter = BestAfter != NumGaps || BI.LiveOut;
1851   unsigned NewGaps = LiveBefore + BestAfter - BestBefore + LiveAfter;
1852   if (NewGaps >= NumGaps) {
1853     DEBUG(dbgs() << "Tagging non-progress ranges: ");
1854     assert(!ProgressRequired && "Didn't make progress when it was required.");
1855     for (unsigned i = 0, e = IntvMap.size(); i != e; ++i)
1856       if (IntvMap[i] == 1) {
1857         setStage(LIS->getInterval(LREdit.get(i)), RS_Split2);
1858         DEBUG(dbgs() << PrintReg(LREdit.get(i)));
1859       }
1860     DEBUG(dbgs() << '\n');
1861   }
1862   ++NumLocalSplits;
1864   return 0;
1867 //===----------------------------------------------------------------------===//
1868 //                          Live Range Splitting
1869 //===----------------------------------------------------------------------===//
1871 /// trySplit - Try to split VirtReg or one of its interferences, making it
1872 /// assignable.
1873 /// @return Physreg when VirtReg may be assigned and/or new NewVRegs.
1874 unsigned RAGreedy::trySplit(LiveInterval &VirtReg, AllocationOrder &Order,
1875                             SmallVectorImpl<unsigned>&NewVRegs) {
1876   // Ranges must be Split2 or less.
1877   if (getStage(VirtReg) >= RS_Spill)
1878     return 0;
1880   // Local intervals are handled separately.
1881   if (LIS->intervalIsInOneMBB(VirtReg)) {
1882     NamedRegionTimer T("Local Splitting", TimerGroupName, TimePassesIsEnabled);
1883     SA->analyze(&VirtReg);
1884     unsigned PhysReg = tryLocalSplit(VirtReg, Order, NewVRegs);
1885     if (PhysReg || !NewVRegs.empty())
1886       return PhysReg;
1887     return tryInstructionSplit(VirtReg, Order, NewVRegs);
1888   }
1890   NamedRegionTimer T("Global Splitting", TimerGroupName, TimePassesIsEnabled);
1892   SA->analyze(&VirtReg);
1894   // FIXME: SplitAnalysis may repair broken live ranges coming from the
1895   // coalescer. That may cause the range to become allocatable which means that
1896   // tryRegionSplit won't be making progress. This check should be replaced with
1897   // an assertion when the coalescer is fixed.
1898   if (SA->didRepairRange()) {
1899     // VirtReg has changed, so all cached queries are invalid.
1900     Matrix->invalidateVirtRegs();
1901     if (unsigned PhysReg = tryAssign(VirtReg, Order, NewVRegs))
1902       return PhysReg;
1903   }
1905   // First try to split around a region spanning multiple blocks. RS_Split2
1906   // ranges already made dubious progress with region splitting, so they go
1907   // straight to single block splitting.
1908   if (getStage(VirtReg) < RS_Split2) {
1909     unsigned PhysReg = tryRegionSplit(VirtReg, Order, NewVRegs);
1910     if (PhysReg || !NewVRegs.empty())
1911       return PhysReg;
1912   }
1914   // Then isolate blocks.
1915   return tryBlockSplit(VirtReg, Order, NewVRegs);
1918 //===----------------------------------------------------------------------===//
1919 //                          Last Chance Recoloring
1920 //===----------------------------------------------------------------------===//
1922 /// mayRecolorAllInterferences - Check if the virtual registers that
1923 /// interfere with \p VirtReg on \p PhysReg (or one of its aliases) may be
1924 /// recolored to free \p PhysReg.
1925 /// When true is returned, \p RecoloringCandidates has been augmented with all
1926 /// the live intervals that need to be recolored in order to free \p PhysReg
1927 /// for \p VirtReg.
1928 /// \p FixedRegisters contains all the virtual registers that cannot be
1929 /// recolored.
1930 bool
1931 RAGreedy::mayRecolorAllInterferences(unsigned PhysReg, LiveInterval &VirtReg,
1932                                      SmallLISet &RecoloringCandidates,
1933                                      const SmallVirtRegSet &FixedRegisters) {
1934   const TargetRegisterClass *CurRC = MRI->getRegClass(VirtReg.reg);
1936   for (MCRegUnitIterator Units(PhysReg, TRI); Units.isValid(); ++Units) {
1937     LiveIntervalUnion::Query &Q = Matrix->query(VirtReg, *Units);
1938     // If there is LastChanceRecoloringMaxInterference or more interferences,
1939     // chances are one would not be recolorable.
1940     if (Q.collectInterferingVRegs(LastChanceRecoloringMaxInterference) >=
1941         LastChanceRecoloringMaxInterference && !ExhaustiveSearch) {
1942       DEBUG(dbgs() << "Early abort: too many interferences.\n");
1943       CutOffInfo |= CO_Interf;
1944       return false;
1945     }
1946     for (unsigned i = Q.interferingVRegs().size(); i; --i) {
1947       LiveInterval *Intf = Q.interferingVRegs()[i - 1];
1948       // If Intf is done and sit on the same register class as VirtReg,
1949       // it would not be recolorable as it is in the same state as VirtReg.
1950       if ((getStage(*Intf) == RS_Done &&
1951            MRI->getRegClass(Intf->reg) == CurRC) ||
1952           FixedRegisters.count(Intf->reg)) {
1953         DEBUG(dbgs() << "Early abort: the inteference is not recolorable.\n");
1954         return false;
1955       }
1956       RecoloringCandidates.insert(Intf);
1957     }
1958   }
1959   return true;
1962 /// tryLastChanceRecoloring - Try to assign a color to \p VirtReg by recoloring
1963 /// its interferences.
1964 /// Last chance recoloring chooses a color for \p VirtReg and recolors every
1965 /// virtual register that was using it. The recoloring process may recursively
1966 /// use the last chance recoloring. Therefore, when a virtual register has been
1967 /// assigned a color by this mechanism, it is marked as Fixed, i.e., it cannot
1968 /// be last-chance-recolored again during this recoloring "session".
1969 /// E.g.,
1970 /// Let
1971 /// vA can use {R1, R2    }
1972 /// vB can use {    R2, R3}
1973 /// vC can use {R1        }
1974 /// Where vA, vB, and vC cannot be split anymore (they are reloads for
1975 /// instance) and they all interfere.
1976 ///
1977 /// vA is assigned R1
1978 /// vB is assigned R2
1979 /// vC tries to evict vA but vA is already done.
1980 /// Regular register allocation fails.
1981 ///
1982 /// Last chance recoloring kicks in:
1983 /// vC does as if vA was evicted => vC uses R1.
1984 /// vC is marked as fixed.
1985 /// vA needs to find a color.
1986 /// None are available.
1987 /// vA cannot evict vC: vC is a fixed virtual register now.
1988 /// vA does as if vB was evicted => vA uses R2.
1989 /// vB needs to find a color.
1990 /// R3 is available.
1991 /// Recoloring => vC = R1, vA = R2, vB = R3
1992 ///
1993 /// \p Order defines the preferred allocation order for \p VirtReg.
1994 /// \p NewRegs will contain any new virtual register that have been created
1995 /// (split, spill) during the process and that must be assigned.
1996 /// \p FixedRegisters contains all the virtual registers that cannot be
1997 /// recolored.
1998 /// \p Depth gives the current depth of the last chance recoloring.
1999 /// \return a physical register that can be used for VirtReg or ~0u if none
2000 /// exists.
2001 unsigned RAGreedy::tryLastChanceRecoloring(LiveInterval &VirtReg,
2002                                            AllocationOrder &Order,
2003                                            SmallVectorImpl<unsigned> &NewVRegs,
2004                                            SmallVirtRegSet &FixedRegisters,
2005                                            unsigned Depth) {
2006   DEBUG(dbgs() << "Try last chance recoloring for " << VirtReg << '\n');
2007   // Ranges must be Done.
2008   assert((getStage(VirtReg) >= RS_Done || !VirtReg.isSpillable()) &&
2009          "Last chance recoloring should really be last chance");
2010   // Set the max depth to LastChanceRecoloringMaxDepth.
2011   // We may want to reconsider that if we end up with a too large search space
2012   // for target with hundreds of registers.
2013   // Indeed, in that case we may want to cut the search space earlier.
2014   if (Depth >= LastChanceRecoloringMaxDepth && !ExhaustiveSearch) {
2015     DEBUG(dbgs() << "Abort because max depth has been reached.\n");
2016     CutOffInfo |= CO_Depth;
2017     return ~0u;
2018   }
2020   // Set of Live intervals that will need to be recolored.
2021   SmallLISet RecoloringCandidates;
2022   // Record the original mapping virtual register to physical register in case
2023   // the recoloring fails.
2024   DenseMap<unsigned, unsigned> VirtRegToPhysReg;
2025   // Mark VirtReg as fixed, i.e., it will not be recolored pass this point in
2026   // this recoloring "session".
2027   FixedRegisters.insert(VirtReg.reg);
2029   Order.rewind();
2030   while (unsigned PhysReg = Order.next()) {
2031     DEBUG(dbgs() << "Try to assign: " << VirtReg << " to "
2032                  << PrintReg(PhysReg, TRI) << '\n');
2033     RecoloringCandidates.clear();
2034     VirtRegToPhysReg.clear();
2036     // It is only possible to recolor virtual register interference.
2037     if (Matrix->checkInterference(VirtReg, PhysReg) >
2038         LiveRegMatrix::IK_VirtReg) {
2039       DEBUG(dbgs() << "Some inteferences are not with virtual registers.\n");
2041       continue;
2042     }
2044     // Early give up on this PhysReg if it is obvious we cannot recolor all
2045     // the interferences.
2046     if (!mayRecolorAllInterferences(PhysReg, VirtReg, RecoloringCandidates,
2047                                     FixedRegisters)) {
2048       DEBUG(dbgs() << "Some inteferences cannot be recolored.\n");
2049       continue;
2050     }
2052     // RecoloringCandidates contains all the virtual registers that interfer
2053     // with VirtReg on PhysReg (or one of its aliases).
2054     // Enqueue them for recoloring and perform the actual recoloring.
2055     PQueue RecoloringQueue;
2056     for (SmallLISet::iterator It = RecoloringCandidates.begin(),
2057                               EndIt = RecoloringCandidates.end();
2058          It != EndIt; ++It) {
2059       unsigned ItVirtReg = (*It)->reg;
2060       enqueue(RecoloringQueue, *It);
2061       assert(VRM->hasPhys(ItVirtReg) &&
2062              "Interferences are supposed to be with allocated vairables");
2064       // Record the current allocation.
2065       VirtRegToPhysReg[ItVirtReg] = VRM->getPhys(ItVirtReg);
2066       // unset the related struct.
2067       Matrix->unassign(**It);
2068     }
2070     // Do as if VirtReg was assigned to PhysReg so that the underlying
2071     // recoloring has the right information about the interferes and
2072     // available colors.
2073     Matrix->assign(VirtReg, PhysReg);
2075     // Save the current recoloring state.
2076     // If we cannot recolor all the interferences, we will have to start again
2077     // at this point for the next physical register.
2078     SmallVirtRegSet SaveFixedRegisters(FixedRegisters);
2079     if (tryRecoloringCandidates(RecoloringQueue, NewVRegs, FixedRegisters,
2080                                 Depth)) {
2081       // Do not mess up with the global assignment process.
2082       // I.e., VirtReg must be unassigned.
2083       Matrix->unassign(VirtReg);
2084       return PhysReg;
2085     }
2087     DEBUG(dbgs() << "Fail to assign: " << VirtReg << " to "
2088                  << PrintReg(PhysReg, TRI) << '\n');
2090     // The recoloring attempt failed, undo the changes.
2091     FixedRegisters = SaveFixedRegisters;
2092     Matrix->unassign(VirtReg);
2094     for (SmallLISet::iterator It = RecoloringCandidates.begin(),
2095                               EndIt = RecoloringCandidates.end();
2096          It != EndIt; ++It) {
2097       unsigned ItVirtReg = (*It)->reg;
2098       if (VRM->hasPhys(ItVirtReg))
2099         Matrix->unassign(**It);
2100       Matrix->assign(**It, VirtRegToPhysReg[ItVirtReg]);
2101     }
2102   }
2104   // Last chance recoloring did not worked either, give up.
2105   return ~0u;
2108 /// tryRecoloringCandidates - Try to assign a new color to every register
2109 /// in \RecoloringQueue.
2110 /// \p NewRegs will contain any new virtual register created during the
2111 /// recoloring process.
2112 /// \p FixedRegisters[in/out] contains all the registers that have been
2113 /// recolored.
2114 /// \return true if all virtual registers in RecoloringQueue were successfully
2115 /// recolored, false otherwise.
2116 bool RAGreedy::tryRecoloringCandidates(PQueue &RecoloringQueue,
2117                                        SmallVectorImpl<unsigned> &NewVRegs,
2118                                        SmallVirtRegSet &FixedRegisters,
2119                                        unsigned Depth) {
2120   while (!RecoloringQueue.empty()) {
2121     LiveInterval *LI = dequeue(RecoloringQueue);
2122     DEBUG(dbgs() << "Try to recolor: " << *LI << '\n');
2123     unsigned PhysReg;
2124     PhysReg = selectOrSplitImpl(*LI, NewVRegs, FixedRegisters, Depth + 1);
2125     if (PhysReg == ~0u || !PhysReg)
2126       return false;
2127     DEBUG(dbgs() << "Recoloring of " << *LI
2128                  << " succeeded with: " << PrintReg(PhysReg, TRI) << '\n');
2129     Matrix->assign(*LI, PhysReg);
2130     FixedRegisters.insert(LI->reg);
2131   }
2132   return true;
2135 //===----------------------------------------------------------------------===//
2136 //                            Main Entry Point
2137 //===----------------------------------------------------------------------===//
2139 unsigned RAGreedy::selectOrSplit(LiveInterval &VirtReg,
2140                                  SmallVectorImpl<unsigned> &NewVRegs) {
2141   CutOffInfo = CO_None;
2142   LLVMContext &Ctx = MF->getFunction()->getContext();
2143   SmallVirtRegSet FixedRegisters;
2144   unsigned Reg = selectOrSplitImpl(VirtReg, NewVRegs, FixedRegisters);
2145   if (Reg == ~0U && (CutOffInfo != CO_None)) {
2146     uint8_t CutOffEncountered = CutOffInfo & (CO_Depth | CO_Interf);
2147     if (CutOffEncountered == CO_Depth)
2148       Ctx.emitError("register allocation failed: maximum depth for recoloring "
2149                     "reached. Use -fexhaustive-register-search to skip "
2150                     "cutoffs");
2151     else if (CutOffEncountered == CO_Interf)
2152       Ctx.emitError("register allocation failed: maximum interference for "
2153                     "recoloring reached. Use -fexhaustive-register-search "
2154                     "to skip cutoffs");
2155     else if (CutOffEncountered == (CO_Depth | CO_Interf))
2156       Ctx.emitError("register allocation failed: maximum interference and "
2157                     "depth for recoloring reached. Use "
2158                     "-fexhaustive-register-search to skip cutoffs");
2159   }
2160   return Reg;
2163 /// Using a CSR for the first time has a cost because it causes push|pop
2164 /// to be added to prologue|epilogue. Splitting a cold section of the live
2165 /// range can have lower cost than using the CSR for the first time;
2166 /// Spilling a live range in the cold path can have lower cost than using
2167 /// the CSR for the first time. Returns the physical register if we decide
2168 /// to use the CSR; otherwise return 0.
2169 unsigned RAGreedy::tryAssignCSRFirstTime(LiveInterval &VirtReg,
2170                                          AllocationOrder &Order,
2171                                          unsigned PhysReg,
2172                                          unsigned &CostPerUseLimit,
2173                                          SmallVectorImpl<unsigned> &NewVRegs) {
2174   if (getStage(VirtReg) == RS_Spill && VirtReg.isSpillable()) {
2175     // We choose spill over using the CSR for the first time if the spill cost
2176     // is lower than CSRCost.
2177     SA->analyze(&VirtReg);
2178     if (calcSpillCost() >= CSRCost)
2179       return PhysReg;
2181     // We are going to spill, set CostPerUseLimit to 1 to make sure that
2182     // we will not use a callee-saved register in tryEvict.
2183     CostPerUseLimit = 1;
2184     return 0;
2185   }
2186   if (getStage(VirtReg) < RS_Split) {
2187     // We choose pre-splitting over using the CSR for the first time if
2188     // the cost of splitting is lower than CSRCost.
2189     SA->analyze(&VirtReg);
2190     unsigned NumCands = 0;
2191     BlockFrequency BestCost = CSRCost; // Don't modify CSRCost.
2192     unsigned BestCand = calculateRegionSplitCost(VirtReg, Order, BestCost,
2193                                                  NumCands, true /*IgnoreCSR*/);
2194     if (BestCand == NoCand)
2195       // Use the CSR if we can't find a region split below CSRCost.
2196       return PhysReg;
2198     // Perform the actual pre-splitting.
2199     doRegionSplit(VirtReg, BestCand, false/*HasCompact*/, NewVRegs);
2200     return 0;
2201   }
2202   return PhysReg;
2205 void RAGreedy::initializeCSRCost() {
2206   // We use the larger one out of the command-line option and the value report
2207   // by TRI.
2208   CSRCost = BlockFrequency(
2209       std::max((unsigned)CSRFirstTimeCost, TRI->getCSRFirstUseCost()));
2210   if (!CSRCost.getFrequency())
2211     return;
2213   // Raw cost is relative to Entry == 2^14; scale it appropriately.
2214   uint64_t ActualEntry = MBFI->getEntryFreq();
2215   if (!ActualEntry) {
2216     CSRCost = 0;
2217     return;
2218   }
2219   uint64_t FixedEntry = 1 << 14;
2220   if (ActualEntry < FixedEntry)
2221     CSRCost *= BranchProbability(ActualEntry, FixedEntry);
2222   else if (ActualEntry <= UINT32_MAX)
2223     // Invert the fraction and divide.
2224     CSRCost /= BranchProbability(FixedEntry, ActualEntry);
2225   else
2226     // Can't use BranchProbability in general, since it takes 32-bit numbers.
2227     CSRCost = CSRCost.getFrequency() * (ActualEntry / FixedEntry);
2230 unsigned RAGreedy::selectOrSplitImpl(LiveInterval &VirtReg,
2231                                      SmallVectorImpl<unsigned> &NewVRegs,
2232                                      SmallVirtRegSet &FixedRegisters,
2233                                      unsigned Depth) {
2234   unsigned CostPerUseLimit = ~0u;
2235   // First try assigning a free register.
2236   AllocationOrder Order(VirtReg.reg, *VRM, RegClassInfo);
2237   if (unsigned PhysReg = tryAssign(VirtReg, Order, NewVRegs)) {
2238     // We check other options if we are using a CSR for the first time.
2239     bool CSRFirstUse = false;
2240     if (unsigned CSR = RegClassInfo.getLastCalleeSavedAlias(PhysReg))
2241       if (!MRI->isPhysRegUsed(CSR))
2242         CSRFirstUse = true;
2244     // When NewVRegs is not empty, we may have made decisions such as evicting
2245     // a virtual register, go with the earlier decisions and use the physical
2246     // register.
2247     if (CSRCost.getFrequency() && CSRFirstUse && NewVRegs.empty()) {
2248       unsigned CSRReg = tryAssignCSRFirstTime(VirtReg, Order, PhysReg,
2249                                               CostPerUseLimit, NewVRegs);
2250       if (CSRReg || !NewVRegs.empty())
2251         // Return now if we decide to use a CSR or create new vregs due to
2252         // pre-splitting.
2253         return CSRReg;
2254     } else
2255       return PhysReg;
2256   }
2258   LiveRangeStage Stage = getStage(VirtReg);
2259   DEBUG(dbgs() << StageName[Stage]
2260                << " Cascade " << ExtraRegInfo[VirtReg.reg].Cascade << '\n');
2262   // Try to evict a less worthy live range, but only for ranges from the primary
2263   // queue. The RS_Split ranges already failed to do this, and they should not
2264   // get a second chance until they have been split.
2265   if (Stage != RS_Split)
2266     if (unsigned PhysReg = tryEvict(VirtReg, Order, NewVRegs, CostPerUseLimit))
2267       return PhysReg;
2269   assert(NewVRegs.empty() && "Cannot append to existing NewVRegs");
2271   // The first time we see a live range, don't try to split or spill.
2272   // Wait until the second time, when all smaller ranges have been allocated.
2273   // This gives a better picture of the interference to split around.
2274   if (Stage < RS_Split) {
2275     setStage(VirtReg, RS_Split);
2276     DEBUG(dbgs() << "wait for second round\n");
2277     NewVRegs.push_back(VirtReg.reg);
2278     return 0;
2279   }
2281   // If we couldn't allocate a register from spilling, there is probably some
2282   // invalid inline assembly. The base class wil report it.
2283   if (Stage >= RS_Done || !VirtReg.isSpillable())
2284     return tryLastChanceRecoloring(VirtReg, Order, NewVRegs, FixedRegisters,
2285                                    Depth);
2287   // Try splitting VirtReg or interferences.
2288   unsigned PhysReg = trySplit(VirtReg, Order, NewVRegs);
2289   if (PhysReg || !NewVRegs.empty())
2290     return PhysReg;
2292   // Finally spill VirtReg itself.
2293   NamedRegionTimer T("Spiller", TimerGroupName, TimePassesIsEnabled);
2294   LiveRangeEdit LRE(&VirtReg, NewVRegs, *MF, *LIS, VRM, this);
2295   spiller().spill(LRE);
2296   setStage(NewVRegs.begin(), NewVRegs.end(), RS_Done);
2298   if (VerifyEnabled)
2299     MF->verify(this, "After spilling");
2301   // The live virtual register requesting allocation was spilled, so tell
2302   // the caller not to allocate anything during this round.
2303   return 0;
2306 bool RAGreedy::runOnMachineFunction(MachineFunction &mf) {
2307   DEBUG(dbgs() << "********** GREEDY REGISTER ALLOCATION **********\n"
2308                << "********** Function: " << mf.getName() << '\n');
2310   MF = &mf;
2311   TRI = MF->getTarget().getRegisterInfo();
2312   TII = MF->getTarget().getInstrInfo();
2313   RCI.runOnMachineFunction(mf);
2314   if (VerifyEnabled)
2315     MF->verify(this, "Before greedy register allocator");
2317   RegAllocBase::init(getAnalysis<VirtRegMap>(),
2318                      getAnalysis<LiveIntervals>(),
2319                      getAnalysis<LiveRegMatrix>());
2320   Indexes = &getAnalysis<SlotIndexes>();
2321   MBFI = &getAnalysis<MachineBlockFrequencyInfo>();
2322   DomTree = &getAnalysis<MachineDominatorTree>();
2323   SpillerInstance.reset(createInlineSpiller(*this, *MF, *VRM));
2324   Loops = &getAnalysis<MachineLoopInfo>();
2325   Bundles = &getAnalysis<EdgeBundles>();
2326   SpillPlacer = &getAnalysis<SpillPlacement>();
2327   DebugVars = &getAnalysis<LiveDebugVariables>();
2329   initializeCSRCost();
2331   calculateSpillWeightsAndHints(*LIS, mf, *Loops, *MBFI);
2333   DEBUG(LIS->dump());
2335   SA.reset(new SplitAnalysis(*VRM, *LIS, *Loops));
2336   SE.reset(new SplitEditor(*SA, *LIS, *VRM, *DomTree, *MBFI));
2337   ExtraRegInfo.clear();
2338   ExtraRegInfo.resize(MRI->getNumVirtRegs());
2339   NextCascade = 1;
2340   IntfCache.init(MF, Matrix->getLiveUnions(), Indexes, LIS, TRI);
2341   GlobalCand.resize(32);  // This will grow as needed.
2343   allocatePhysRegs();
2344   releaseMemory();
2345   return true;