lib/CodeGen/SpillPlacement.h

   1 //===-- SpillPlacement.h - Optimal Spill Code Placement --------*- C++ -*--===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This analysis computes the optimal spill code placement between basic blocks.
  11 //
  12 // The runOnMachineFunction() method only precomputes some profiling information
  13 // about the CFG. The real work is done by prepare(), addConstraints(), and
  14 // finish() which are called by the register allocator.
  15 //
  16 // Given a variable that is live across multiple basic blocks, and given
  17 // constraints on the basic blocks where the variable is live, determine which
  18 // edge bundles should have the variable in a register and which edge bundles
  19 // should have the variable in a stack slot.
  20 //
  21 // The returned bit vector can be used to place optimal spill code at basic
  22 // block entries and exits. Spill code placement inside a basic block is not
  23 // considered.
  24 //
  25 //===----------------------------------------------------------------------===//
  26
  27 #ifndef LLVM_CODEGEN_SPILLPLACEMENT_H
  28 #define LLVM_CODEGEN_SPILLPLACEMENT_H
  29
  30 #include "llvm/ADT/ArrayRef.h"
  31 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  32 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  33 #include "llvm/Support/BlockFrequency.h"
  34
  35 namespace llvm {
  36
  37 class BitVector;
  38 class EdgeBundles;
  39 class MachineBasicBlock;
  40 class MachineLoopInfo;
  41 class MachineBlockFrequencyInfo;
  42
  43 class SpillPlacement  : public MachineFunctionPass {
  44   struct Node;
  45   const MachineFunction *MF;
  46   const EdgeBundles *bundles;
  47   const MachineLoopInfo *loops;
  48   const MachineBlockFrequencyInfo *MBFI;
  49   Node *nodes;
  50
  51   // Nodes that are active in the current computation. Owned by the prepare()
  52   // caller.
  53   BitVector *ActiveNodes;
  54
  55   // Nodes with active links. Populated by scanActiveBundles.
  56   SmallVector<unsigned, 8> Linked;
  57
  58   // Nodes that went positive during the last call to scanActiveBundles or
  59   // iterate.
  60   SmallVector<unsigned, 8> RecentPositive;
  61
  62   // Block frequencies are computed once. Indexed by block number.
  63   SmallVector<BlockFrequency, 4> BlockFrequencies;
  64
  65 public:
  66   static char ID; // Pass identification, replacement for typeid.
  67
  68   SpillPlacement() : MachineFunctionPass(ID), nodes(nullptr) {}
  69   ~SpillPlacement() { releaseMemory(); }
  70
  71   /// BorderConstraint - A basic block has separate constraints for entry and
  72   /// exit.
  73   enum BorderConstraint {
  74     DontCare,  ///< Block doesn't care / variable not live.
  75     PrefReg,   ///< Block entry/exit prefers a register.
  76     PrefSpill, ///< Block entry/exit prefers a stack slot.
  77     PrefBoth,  ///< Block entry prefers both register and stack.
  78     MustSpill  ///< A register is impossible, variable must be spilled.
  79   };
  80
  81   /// BlockConstraint - Entry and exit constraints for a basic block.
  82   struct BlockConstraint {
  83     unsigned Number;            ///< Basic block number (from MBB::getNumber()).
  84     BorderConstraint Entry : 8; ///< Constraint on block entry.
  85     BorderConstraint Exit : 8;  ///< Constraint on block exit.
  86
  87     /// True when this block changes the value of the live range. This means
  88     /// the block has a non-PHI def.  When this is false, a live-in value on
  89     /// the stack can be live-out on the stack without inserting a spill.
  90     bool ChangesValue;
  91   };
  92
  93   /// prepare - Reset state and prepare for a new spill placement computation.
  94   /// @param RegBundles Bit vector to receive the edge bundles where the
  95   ///                   variable should be kept in a register. Each bit
  96   ///                   corresponds to an edge bundle, a set bit means the
  97   ///                   variable should be kept in a register through the
  98   ///                   bundle. A clear bit means the variable should be
  99   ///                   spilled. This vector is retained.
 100   void prepare(BitVector &RegBundles);
 101
 102   /// addConstraints - Add constraints and biases. This method may be called
 103   /// more than once to accumulate constraints.
 104   /// @param LiveBlocks Constraints for blocks that have the variable live in or
 105   ///                   live out.
 106   void addConstraints(ArrayRef<BlockConstraint> LiveBlocks);
 107
 108   /// addPrefSpill - Add PrefSpill constraints to all blocks listed.  This is
 109   /// equivalent to calling addConstraint with identical BlockConstraints with
 110   /// Entry = Exit = PrefSpill, and ChangesValue = false.
 111   ///
 112   /// @param Blocks Array of block numbers that prefer to spill in and out.
 113   /// @param Strong When true, double the negative bias for these blocks.
 114   void addPrefSpill(ArrayRef<unsigned> Blocks, bool Strong);
 115
 116   /// addLinks - Add transparent blocks with the given numbers.
 117   void addLinks(ArrayRef<unsigned> Links);
 118
 119   /// scanActiveBundles - Perform an initial scan of all bundles activated by
 120   /// addConstraints and addLinks, updating their state. Add all the bundles
 121   /// that now prefer a register to RecentPositive.
 122   /// Prepare internal data structures for iterate.
 123   /// Return true is there are any positive nodes.
 124   bool scanActiveBundles();
 125
 126   /// iterate - Update the network iteratively until convergence, or new bundles
 127   /// are found.
 128   void iterate();
 129
 130   /// getRecentPositive - Return an array of bundles that became positive during
 131   /// the previous call to scanActiveBundles or iterate.
 132   ArrayRef<unsigned> getRecentPositive() { return RecentPositive; }
 133
 134   /// finish - Compute the optimal spill code placement given the
 135   /// constraints. No MustSpill constraints will be violated, and the smallest
 136   /// possible number of PrefX constraints will be violated, weighted by
 137   /// expected execution frequencies.
 138   /// The selected bundles are returned in the bitvector passed to prepare().
 139   /// @return True if a perfect solution was found, allowing the variable to be
 140   ///         in a register through all relevant bundles.
 141   bool finish();
 142
 143   /// getBlockFrequency - Return the estimated block execution frequency per
 144   /// function invocation.
 145   BlockFrequency getBlockFrequency(unsigned Number) const {
 146     return BlockFrequencies[Number];
 147   }
 148
 149 private:
 150   bool runOnMachineFunction(MachineFunction&) override;
 151   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage&) const override;
 152   void releaseMemory() override;
 153
 154   void activate(unsigned);
 155 };
 156
 157 } // end namespace llvm
 158
 159 #endif