d3a8b4c1896142fc15dc4d91c36f8658097e31b4
[libfirm] / ir / be / bechordal.c
1 /*
2  * Copyright (C) 1995-2007 University of Karlsruhe.  All right reserved.
3  *
4  * This file is part of libFirm.
5  *
6  * This file may be distributed and/or modified under the terms of the
7  * GNU General Public License version 2 as published by the Free Software
8  * Foundation and appearing in the file LICENSE.GPL included in the
9  * packaging of this file.
10  *
11  * Licensees holding valid libFirm Professional Edition licenses may use
12  * this file in accordance with the libFirm Commercial License.
13  * Agreement provided with the Software.
14  *
15  * This file is provided AS IS with NO WARRANTY OF ANY KIND, INCLUDING THE
16  * WARRANTY OF DESIGN, MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
17  * PURPOSE.
18  */
19
20 /**
21  * @file
22  * @brief       Chordal register allocation.
23  * @author      Sebastian Hack
24  * @date        08.12.2004
25  * @version     $Id$
26  */
27 #ifdef HAVE_CONFIG_H
28 #include "config.h"
29 #endif
30
31 #include <ctype.h>
32
33 #include "obst.h"
34 #include "pset.h"
35 #include "list.h"
36 #include "bitset.h"
37 #include "raw_bitset.h"
38 #include "iterator.h"
39 #include "bipartite.h"
40 #include "hungarian.h"
41
42 #include "irmode_t.h"
43 #include "irgraph_t.h"
44 #include "irprintf_t.h"
45 #include "irgwalk.h"
46 #include "irdump.h"
47 #include "irdom.h"
48 #include "irtools.h"
49 #include "irbitset.h"
50 #include "debug.h"
51 #include "xmalloc.h"
52 #include "iredges.h"
53
54 #include "beutil.h"
55 #include "besched.h"
56 #include "besched_t.h"
57 #include "belive_t.h"
58 #include "benode_t.h"
59 #include "bearch_t.h"
60 #include "beirgmod.h"
61 #include "beifg.h"
62 #include "beinsn_t.h"
63 #include "bestatevent.h"
64 #include "beirg_t.h"
65 #include "beintlive_t.h"
66 #include "bera.h"
67 #include "bechordal_t.h"
68 #include "bechordal_draw.h"
69 #include "bemodule.h"
70
71 DEBUG_ONLY(static firm_dbg_module_t *dbg = NULL;)
72
73 #define NO_COLOR (-1)
74
75 #define DUMP_INTERVALS
76
77 /* new style assign routine without borders. */
78 #undef NEW_STYLE_ASSIGN
79
80 typedef struct _be_chordal_alloc_env_t {
81         be_chordal_env_t *chordal_env;
82
83         pset *pre_colored;              /**< Set of precolored nodes. */
84         bitset_t *live;                             /**< A liveness bitset. */
85         bitset_t *tmp_colors;           /**< An auxiliary bitset which is as long as the number of colors in the class. */
86         bitset_t *colors;                           /**< The color mask. */
87         bitset_t *in_colors;            /**< Colors used by live in values. */
88         int colors_n;                   /**< The number of colors. */
89 } be_chordal_alloc_env_t;
90
91 #include "fourcc.h"
92
93 /* Make a fourcc for border checking. */
94 #define BORDER_FOURCC                           FOURCC('B', 'O', 'R', 'D')
95
96 #if 0
97 static void check_border_list(struct list_head *head)
98 {
99   border_t *x;
100   list_for_each_entry(border_t, x, head, list) {
101     assert(x->magic == BORDER_FOURCC);
102   }
103 }
104
105 static void check_heads(be_chordal_env_t *env)
106 {
107   pmap_entry *ent;
108   for(ent = pmap_first(env->border_heads); ent; ent = pmap_next(env->border_heads)) {
109     /* ir_printf("checking border list of block %+F\n", ent->key); */
110     check_border_list(ent->value);
111   }
112 }
113 #endif
114
115 /**
116  * Add an interval border to the list of a block's list
117  * of interval border.
118  * @note You always have to create the use before the def.
119  * @param env The environment.
120  * @param head The list head to enqueue the borders.
121  * @param irn The node (value) the border belongs to.
122  * @param pressure The pressure at this point in time.
123  * @param step A time step for the border.
124  * @param is_def Is the border a use or a def.
125  * @return The created border.
126  */
127 static INLINE border_t *border_add(be_chordal_env_t *env, struct list_head *head,
128                         ir_node *irn, unsigned step, unsigned pressure,
129                         unsigned is_def, unsigned is_real)
130 {
131         border_t *b;
132
133         if(!is_def) {
134                 border_t *def;
135
136                 b = obstack_alloc(env->obst, sizeof(*b));
137
138                 /* also allocate the def and tie it to the use. */
139                 def = obstack_alloc(env->obst, sizeof(*def));
140                 memset(def, 0, sizeof(*def));
141                 b->other_end = def;
142                 def->other_end = b;
143
144                 /*
145                  * Set the link field of the irn to the def.
146                  * This strongly relies on the fact, that the use is always
147                  * made before the def.
148                  */
149                 set_irn_link(irn, def);
150
151                 DEBUG_ONLY(b->magic = BORDER_FOURCC);
152                 DEBUG_ONLY(def->magic = BORDER_FOURCC);
153         }
154
155         /*
156          * If the def is encountered, the use was made and so was the
157          * the def node (see the code above). It was placed into the
158          * link field of the irn, so we can get it there.
159          */
160         else {
161                 b = get_irn_link(irn);
162
163                 assert(b && b->magic == BORDER_FOURCC && "Illegal border encountered");
164         }
165
166         b->pressure = pressure;
167         b->is_def = is_def;
168         b->is_real = is_real;
169         b->irn = irn;
170         b->step = step;
171         list_add_tail(&b->list, head);
172         DBG((dbg, LEVEL_5, "\t\t%s adding %+F, step: %d\n", is_def ? "def" : "use", irn, step));
173
174
175         return b;
176 }
177
178 /**
179  * Check, if an irn is of the register class currently under processing.
180  * @param env The chordal environment.
181  * @param irn The node.
182  * @return 1, if the node is of that register class, 0 if not.
183  */
184 static INLINE int has_reg_class(const be_chordal_env_t *env, const ir_node *irn)
185 {
186         return arch_irn_consider_in_reg_alloc(env->birg->main_env->arch_env, env->cls, irn);
187 }
188
189 #define has_limited_constr(req, irn) \
190         (arch_get_register_req(arch_env, (req), irn, -1) && (req)->type == arch_register_req_type_limited)
191
192 static int get_next_free_reg(const be_chordal_alloc_env_t *alloc_env, bitset_t *colors)
193 {
194         bitset_t *tmp = alloc_env->tmp_colors;
195         bitset_copy(tmp, colors);
196         bitset_or(tmp, alloc_env->chordal_env->ignore_colors);
197         return bitset_next_clear(tmp, 0);
198 }
199
200 static bitset_t *get_decisive_partner_regs(bitset_t *bs, const be_operand_t *o1, const be_operand_t *o2)
201 {
202         bitset_t *res = bs;
203
204         if(!o1) {
205                 bitset_copy(bs, o2->regs);
206                 return bs;
207         }
208
209         if(!o2) {
210                 bitset_copy(bs, o1->regs);
211                 return bs;
212         }
213
214         assert(o1->req->cls == o2->req->cls || ! o1->req->cls || ! o2->req->cls);
215
216         if(bitset_contains(o1->regs, o2->regs))
217                 bitset_copy(bs, o1->regs);
218         else if(bitset_contains(o2->regs, o1->regs))
219                 bitset_copy(bs, o2->regs);
220         else
221                 res = NULL;
222
223         return res;
224 }
225
226 static be_insn_t *chordal_scan_insn(be_chordal_env_t *env, ir_node *irn)
227 {
228         be_insn_env_t ie;
229
230         ie.ignore_colors = env->ignore_colors;
231         ie.aenv          = env->birg->main_env->arch_env;
232         ie.obst          = env->obst;
233         ie.cls           = env->cls;
234         return be_scan_insn(&ie, irn);
235 }
236
237 static ir_node *prepare_constr_insn(be_chordal_env_t *env, ir_node *irn)
238 {
239         const be_irg_t *birg   = env->birg;
240         const arch_env_t *aenv = birg->main_env->arch_env;
241         bitset_t *tmp          = bitset_alloca(env->cls->n_regs);
242         bitset_t *def_constr   = bitset_alloca(env->cls->n_regs);
243         ir_node *bl            = get_nodes_block(irn);
244         be_lv_t *lv            = env->birg->lv;
245
246         be_insn_t *insn;
247         int i, j;
248
249         for (i = get_irn_arity(irn) - 1; i >= 0; --i) {
250                 ir_node *op = get_irn_n(irn, i);
251                 ir_node *copy;
252                 const arch_register_t *reg;
253                 const arch_register_req_t *req;
254
255                 if (arch_get_irn_reg_class(aenv, irn, i) != env->cls)
256                         continue;
257
258                 reg = arch_get_irn_register(aenv, op);
259
260                 if (reg == NULL || !arch_register_type_is(reg, ignore))
261                         continue;
262                 if(arch_register_type_is(reg, joker))
263                         continue;
264
265                 req = arch_get_register_req(aenv, irn, i);
266                 if (!arch_register_req_is(req, limited))
267                         continue;
268
269                 if (rbitset_is_set(req->limited, reg->index))
270                         continue;
271
272                 copy = be_new_Copy(env->cls, env->irg, bl, op);
273                 be_stat_ev("constr_copy", 1);
274
275                 sched_add_before(irn, copy);
276                 set_irn_n(irn, i, copy);
277                 DBG((dbg, LEVEL_3, "inserting ignore arg copy %+F for %+F pos %d\n", copy, irn, i));
278         }
279
280     insn = chordal_scan_insn(env, irn);
281
282         if(!insn->has_constraints)
283                 goto end;
284
285         /* insert copies for nodes that occur constrained more than once. */
286         for(i = insn->use_start; i < insn->n_ops; ++i) {
287                 be_operand_t *op = &insn->ops[i];
288
289                 if(!op->has_constraints)
290                         continue;
291
292                 for(j = i + 1; j < insn->n_ops; ++j) {
293                         ir_node *copy;
294                         be_operand_t *a_op = &insn->ops[j];
295
296                         if(a_op->carrier != op->carrier || !a_op->has_constraints)
297                                 continue;
298
299                         if (be_is_Copy(get_irn_n(insn->irn, a_op->pos)))
300                                 continue;
301
302                         copy = be_new_Copy(env->cls, env->irg, bl, op->carrier);
303                         be_stat_ev("constr_copy", 1);
304
305                         sched_add_before(insn->irn, copy);
306                         set_irn_n(insn->irn, a_op->pos, copy);
307                         DBG((dbg, LEVEL_3, "inserting multiple constr copy %+F for %+F pos %d\n", copy, insn->irn, a_op->pos));
308                 }
309         }
310
311         /* collect all registers occuring in out constraints. */
312         for(i = 0; i < insn->use_start; ++i) {
313                 be_operand_t *op = &insn->ops[i];
314                 if(op->has_constraints)
315                         bitset_or(def_constr, op->regs);
316         }
317
318         /*
319                 insert copies for all constrained arguments living through the node
320                 and being constrained to a register which also occurs in out constraints.
321         */
322         for(i = insn->use_start; i < insn->n_ops; ++i) {
323                 ir_node *copy;
324                 be_operand_t *op = &insn->ops[i];
325
326                 bitset_copy(tmp, op->regs);
327                 bitset_and(tmp, def_constr);
328
329                 /*
330                         Check, if
331                         1) the operand is constrained.
332                         2) lives through the node.
333                         3) is constrained to a register occuring in out constraints.
334                 */
335                 if(!op->has_constraints ||
336                    !values_interfere(birg, insn->irn, op->carrier) ||
337                    bitset_popcnt(tmp) == 0)
338                         continue;
339
340                 /*
341                    only create the copy if the operand is no copy.
342                    this is necessary since the assure constraints phase inserts
343                    Copies and Keeps for operands which must be different from the
344                    results. Additional copies here would destroy this.
345                  */
346                 if (be_is_Copy(get_irn_n(insn->irn, op->pos)))
347                         continue;
348
349                 copy = be_new_Copy(env->cls, env->irg, bl, op->carrier);
350
351                 sched_add_before(insn->irn, copy);
352                 set_irn_n(insn->irn, op->pos, copy);
353                 DBG((dbg, LEVEL_3, "inserting constr copy %+F for %+F pos %d\n", copy, insn->irn, op->pos));
354                 be_liveness_update(lv, op->carrier);
355         }
356
357 end:
358         obstack_free(env->obst, insn);
359         return insn->next_insn;
360 }
361
362 static void pre_spill_prepare_constr_walker(ir_node *bl, void *data)
363 {
364         be_chordal_env_t *env = data;
365         ir_node *irn;
366         for(irn = sched_first(bl); !sched_is_end(irn);) {
367                 irn = prepare_constr_insn(env, irn);
368         }
369 }
370
371 void be_pre_spill_prepare_constr(be_chordal_env_t *cenv) {
372         irg_block_walk_graph(cenv->irg, pre_spill_prepare_constr_walker, NULL, (void *) cenv);
373 }
374
375 static void pair_up_operands(const be_chordal_alloc_env_t *alloc_env, be_insn_t *insn)
376 {
377         const be_chordal_env_t *env = alloc_env->chordal_env;
378
379         int n_uses   = be_insn_n_uses(insn);
380         int n_defs   = be_insn_n_defs(insn);
381         bitset_t *bs = bitset_alloca(env->cls->n_regs);
382         int *pairing = alloca(MAX(n_defs, n_uses) * sizeof(pairing[0]));
383
384         int i, j;
385
386         /*
387                 For each out operand, try to find an in operand which can be assigned the
388                 same register as the out operand.
389         */
390         for (j = 0; j < insn->use_start; ++j) {
391                 int smallest         = -1;
392                 int smallest_n_regs  = 2 * env->cls->n_regs + 1;
393                 be_operand_t *out_op = &insn->ops[j];
394
395                 /* Try to find an in operand which has ... */
396                 for(i = insn->use_start; i < insn->n_ops; ++i) {
397                         int n_total;
398                         const be_operand_t *op = &insn->ops[i];
399
400                         if (op->partner != NULL)
401                                 continue;
402                         if (values_interfere(env->birg, op->irn, op->carrier))
403                                 continue;
404
405                         bitset_clear_all(bs);
406                         bitset_copy(bs, op->regs);
407                         bitset_and(bs, out_op->regs);
408                         n_total = bitset_popcnt(op->regs) + bitset_popcnt(out_op->regs);
409
410                         if (bitset_popcnt(bs) > 0 && n_total < smallest_n_regs) {
411                                 smallest = i;
412                                 smallest_n_regs = n_total;
413                         }
414                 }
415
416                 if (smallest >= 0) {
417                         be_operand_t *partner = &insn->ops[smallest];
418
419                         for(i = insn->use_start; i < insn->n_ops; ++i) {
420                                 if(insn->ops[i].carrier == partner->carrier)
421                                         insn->ops[i].partner = out_op;
422                         }
423
424                         out_op->partner  = partner;
425                         partner->partner = out_op;
426                 }
427         }
428 }
429
430
431 static ir_node *pre_process_constraints(be_chordal_alloc_env_t *alloc_env,
432                                         be_insn_t **the_insn)
433 {
434         be_chordal_env_t *env       = alloc_env->chordal_env;
435         const arch_env_t *aenv      = env->birg->main_env->arch_env;
436         be_insn_t *insn             = *the_insn;
437         ir_node *perm               = NULL;
438         bitset_t *out_constr        = bitset_alloca(env->cls->n_regs);
439         const ir_edge_t *edge;
440         int i;
441
442         assert(insn->has_constraints && "only do this for constrained nodes");
443
444         /*
445                 Collect all registers that occur in output constraints.
446                 This is necessary, since if the insn has one of these as an input constraint
447                 and the corresponding operand interferes with the insn, the operand must
448                 be copied.
449         */
450         for(i = 0; i < insn->use_start; ++i) {
451                 be_operand_t *op = &insn->ops[i];
452                 if(op->has_constraints)
453                         bitset_or(out_constr, op->regs);
454         }
455
456         /*
457                 Make the Perm, recompute liveness and re-scan the insn since the
458                 in operands are now the Projs of the Perm.
459         */
460         perm = insert_Perm_after(env->birg, env->cls, sched_prev(insn->irn));
461
462         /* Registers are propagated by insert_Perm_after(). Clean them here! */
463         if(perm == NULL)
464                 return NULL;
465
466         be_stat_ev("constr_perm", get_irn_arity(perm));
467         foreach_out_edge(perm, edge) {
468                 ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
469                 arch_set_irn_register(aenv, proj, NULL);
470         }
471
472         /*
473                 We also have to re-build the insn since the input operands are now the Projs of
474                 the Perm. Recomputing liveness is also a good idea if a Perm is inserted, since
475                 the live sets may change.
476         */
477         // be_liveness_recompute(lv);
478         obstack_free(env->obst, insn);
479         *the_insn = insn = chordal_scan_insn(env, insn->irn);
480
481         /*
482                 Copy the input constraints of the insn to the Perm as output
483                 constraints. Succeeding phases (coalescing) will need that.
484         */
485         for(i = insn->use_start; i < insn->n_ops; ++i) {
486                 be_operand_t *op = &insn->ops[i];
487                 ir_node *proj = op->carrier;
488                 /*
489                         Note that the predecessor must not be a Proj of the Perm,
490                         since ignore-nodes are not Perm'ed.
491                 */
492                 if(op->has_constraints &&  is_Proj(proj) && get_Proj_pred(proj) == perm) {
493                         be_set_constr_limited(perm, BE_OUT_POS(get_Proj_proj(proj)), op->req);
494                 }
495         }
496
497         return perm;
498 }
499
500 static ir_node *handle_constraints(be_chordal_alloc_env_t *alloc_env,
501                                    ir_node *irn, int *silent)
502 {
503         const arch_env_t *aenv;
504         int n_regs;
505         bitset_t *bs;
506         ir_node **alloc_nodes;
507         //hungarian_problem_t *bp;
508         int *assignment;
509         pmap *partners;
510         int i, n_alloc;
511         bitset_pos_t col;
512         const ir_edge_t *edge;
513         ir_node *perm = NULL;
514         int match_res, cost;
515         be_chordal_env_t *env  = alloc_env->chordal_env;
516         void *base             = obstack_base(env->obst);
517         be_insn_t *insn        = chordal_scan_insn(env, irn);
518         ir_node *res           = insn->next_insn;
519         int be_silent          = *silent;
520         be_irg_t *birg         = env->birg;
521         bipartite_t *bp;
522
523         if(insn->pre_colored) {
524                 int i;
525                 for(i = 0; i < insn->use_start; ++i)
526                         pset_insert_ptr(alloc_env->pre_colored, insn->ops[i].carrier);
527         }
528
529         /*
530                 If the current node is a barrier toggle the silent flag.
531                 If we are in the start block, we are ought to be silent at the beginning,
532                 so the toggling activates the constraint handling but skips the barrier.
533                 If we are in the end block we handle the in requirements of the barrier
534                 and set the rest to silent.
535         */
536         if(be_is_Barrier(irn))
537                 *silent = !*silent;
538
539         if(be_silent)
540                 goto end;
541
542         /*
543                 Perms inserted before the constraint handling phase are considered to be
544                 correctly precolored. These Perms arise during the ABI handling phase.
545         */
546         if(!insn->has_constraints)
547                 goto end;
548
549         aenv        = env->birg->main_env->arch_env;
550         n_regs      = env->cls->n_regs;
551         bs          = bitset_alloca(n_regs);
552         alloc_nodes = alloca(n_regs * sizeof(alloc_nodes[0]));
553         //bp          = hungarian_new(n_regs, n_regs, 2, HUNGARIAN_MATCH_PERFECT);
554         bp          = bipartite_new(n_regs, n_regs);
555         assignment  = alloca(n_regs * sizeof(assignment[0]));
556         partners    = pmap_create();
557
558         /*
559                 prepare the constraint handling of this node.
560                 Perms are constructed and Copies are created for constrained values
561                 interfering with the instruction.
562         */
563         perm = pre_process_constraints(alloc_env, &insn);
564
565         /* find suitable in operands to the out operands of the node. */
566         pair_up_operands(alloc_env, insn);
567
568         /*
569                 look at the in/out operands and add each operand (and its possible partner)
570                 to a bipartite graph (left: nodes with partners, right: admissible colors).
571         */
572         for(i = 0, n_alloc = 0; i < insn->n_ops; ++i) {
573                 be_operand_t *op = &insn->ops[i];
574
575                 /*
576                         If the operand has no partner or the partner has not been marked
577                         for allocation, determine the admissible registers and mark it
578                         for allocation by associating the node and its partner with the
579                         set of admissible registers via a bipartite graph.
580                 */
581                 if(!op->partner || !pmap_contains(partners, op->partner->carrier)) {
582                         ir_node *partner = op->partner ? op->partner->carrier : NULL;
583                         int i;
584
585                         pmap_insert(partners, op->carrier, partner);
586                         if(partner != NULL)
587                                 pmap_insert(partners, partner, op->carrier);
588
589                         /* don't insert a node twice */
590                         for(i = 0; i < n_alloc; ++i) {
591                                 if(alloc_nodes[i] == op->carrier) {
592                                         break;
593                                 }
594                         }
595                         if(i < n_alloc)
596                                 continue;
597
598                         alloc_nodes[n_alloc] = op->carrier;
599
600                         DBG((dbg, LEVEL_2, "\tassociating %+F and %+F\n", op->carrier,
601                              partner));
602
603                         bitset_clear_all(bs);
604                         get_decisive_partner_regs(bs, op, op->partner);
605
606                         DBG((dbg, LEVEL_2, "\tallowed registers for %+F: %B\n", op->carrier,
607                              bs));
608
609                         bitset_foreach(bs, col) {
610                                 //hungarian_add(bp, n_alloc, col, 1);
611                                 bipartite_add(bp, n_alloc, col);
612                         }
613
614                         n_alloc++;
615                 }
616         }
617
618         /*
619                 Put all nodes which live through the constrained instruction also to the
620                 allocation bipartite graph. They are considered unconstrained.
621         */
622         if(perm != NULL) {
623                 foreach_out_edge(perm, edge) {
624                         int i;
625                         ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
626
627                         assert(is_Proj(proj));
628
629                         if(!values_interfere(birg, proj, irn) || pmap_contains(partners, proj))
630                                 continue;
631
632                         /* don't insert a node twice */
633                         for(i = 0; i < n_alloc; ++i) {
634                                 if(alloc_nodes[i] == proj) {
635                                         break;
636                                 }
637                         }
638                         if(i < n_alloc)
639                                 continue;
640
641
642                         assert(n_alloc < n_regs);
643
644                         alloc_nodes[n_alloc] = proj;
645                         pmap_insert(partners, proj, NULL);
646
647                         bitset_clear_all(bs);
648                         arch_put_non_ignore_regs(aenv, env->cls, bs);
649                         bitset_andnot(bs, env->ignore_colors);
650                         bitset_foreach(bs, col) {
651                                 //hungarian_add(bp, n_alloc, col, 1);
652                                 bipartite_add(bp, n_alloc, col);
653                         }
654
655                         n_alloc++;
656                 }
657         }
658
659         /* Compute a valid register allocation. */
660 #if 0
661         hungarian_prepare_cost_matrix(bp, HUNGARIAN_MODE_MAXIMIZE_UTIL);
662         match_res = hungarian_solve(bp, assignment, &cost, 1);
663         assert(match_res == 0 && "matching failed");
664 #else
665         bipartite_matching(bp, assignment);
666 #endif
667
668         /* Assign colors obtained from the matching. */
669         for(i = 0; i < n_alloc; ++i) {
670                 const arch_register_t *reg;
671                 ir_node *irn;
672
673                 assert(assignment[i] >= 0 && "there must have been a register assigned");
674                 reg = arch_register_for_index(env->cls, assignment[i]);
675                 assert(! (reg->type & arch_register_type_ignore));
676
677                 irn = alloc_nodes[i];
678                 if (irn != NULL) {
679                         arch_set_irn_register(aenv, irn, reg);
680                         (void) pset_hinsert_ptr(alloc_env->pre_colored, irn);
681                         DBG((dbg, LEVEL_2, "\tsetting %+F to register %s\n", irn, reg->name));
682                 }
683
684                 irn = pmap_get(partners, alloc_nodes[i]);
685                 if (irn != NULL) {
686                         arch_set_irn_register(aenv, irn, reg);
687                         (void) pset_hinsert_ptr(alloc_env->pre_colored, irn);
688                         DBG((dbg, LEVEL_2, "\tsetting %+F to register %s\n", irn, reg->name));
689                 }
690         }
691
692         /* Allocate the non-constrained Projs of the Perm. */
693         if(perm != NULL) {
694                 bitset_clear_all(bs);
695
696                 /* Put the colors of all Projs in a bitset. */
697                 foreach_out_edge(perm, edge) {
698                         ir_node *proj              = get_edge_src_irn(edge);
699                         const arch_register_t *reg = arch_get_irn_register(aenv, proj);
700
701                         if(reg != NULL)
702                                 bitset_set(bs, reg->index);
703                 }
704
705                 /* Assign the not yet assigned Projs of the Perm a suitable color. */
706                 foreach_out_edge(perm, edge) {
707                         ir_node *proj              = get_edge_src_irn(edge);
708                         const arch_register_t *reg = arch_get_irn_register(aenv, proj);
709
710                         DBG((dbg, LEVEL_2, "\tchecking reg of %+F: %s\n", proj, reg ? reg->name : "<none>"));
711
712                         if(reg == NULL) {
713                                 col = get_next_free_reg(alloc_env, bs);
714                                 reg = arch_register_for_index(env->cls, col);
715                                 bitset_set(bs, reg->index);
716                                 arch_set_irn_register(aenv, proj, reg);
717                                 pset_insert_ptr(alloc_env->pre_colored, proj);
718                                 DBG((dbg, LEVEL_2, "\tsetting %+F to register %s\n", proj, reg->name));
719                         }
720                 }
721         }
722
723         bipartite_free(bp);
724         //hungarian_free(bp);
725         pmap_destroy(partners);
726
727 end:
728         obstack_free(env->obst, base);
729         return res;
730 }
731
732 /**
733  * Handle constraint nodes in each basic block.
734  * handle_constraints() inserts Perm nodes which perm
735  * over all values live at the constrained node right in front
736  * of the constrained node. These Perms signal a constrained node.
737  * For further comments, refer to handle_constraints().
738  */
739 static void constraints(ir_node *bl, void *data)
740 {
741         be_chordal_alloc_env_t *env = data;
742
743         /*
744                 Start silent in the start block.
745                 The silence remains until the first barrier is seen.
746                 Each other block is begun loud.
747         */
748         int silent                  = bl == get_irg_start_block(get_irn_irg(bl));
749         ir_node *irn;
750
751         /*
752                 If the block is the start block search the barrier and
753                 start handling constraints from there.
754         */
755
756         for(irn = sched_first(bl); !sched_is_end(irn);) {
757                 irn = handle_constraints(env, irn, &silent);
758         }
759 }
760
761 /**
762  * Annotate the register pressure to the nodes and compute
763  * the liveness intervals.
764  * @param block The block to do it for.
765  * @param env_ptr The environment.
766  */
767 static void pressure(ir_node *block, void *env_ptr)
768 {
769 /* Convenience macro for a def */
770 #define border_def(irn, step, real) \
771         border_add(env, head, irn, step, pressure--, 1, real)
772
773 /* Convenience macro for a use */
774 #define border_use(irn, step, real) \
775         border_add(env, head, irn, step, ++pressure, 0, real)
776
777         be_chordal_alloc_env_t *alloc_env = env_ptr;
778         be_chordal_env_t *env             = alloc_env->chordal_env;
779         bitset_t *live                    = alloc_env->live;
780         ir_node *irn;
781         be_lv_t *lv                       = env->birg->lv;
782
783         int i, n;
784         bitset_pos_t elm;
785         unsigned step = 0;
786         unsigned pressure = 0;
787         struct list_head *head;
788
789         DBG((dbg, LEVEL_1, "Computing pressure in block %+F\n", block));
790         bitset_clear_all(live);
791
792         /* Set up the border list in the block info */
793         head = obstack_alloc(env->obst, sizeof(*head));
794         INIT_LIST_HEAD(head);
795         assert(pmap_get(env->border_heads, block) == NULL);
796         pmap_insert(env->border_heads, block, head);
797
798         /*
799          * Make final uses of all values live out of the block.
800          * They are necessary to build up real intervals.
801          */
802         be_lv_foreach(lv, block, be_lv_state_end, i) {
803                 ir_node *irn = be_lv_get_irn(lv, block, i);
804                 if(has_reg_class(env, irn)) {
805                         DBG((dbg, LEVEL_3, "\tMaking live: %+F/%d\n", irn, get_irn_idx(irn)));
806                         bitset_set(live, get_irn_idx(irn));
807                         border_use(irn, step, 0);
808                 }
809         }
810         ++step;
811
812         /*
813          * Determine the last uses of a value inside the block, since they are
814          * relevant for the interval borders.
815          */
816         sched_foreach_reverse(block, irn) {
817                 DBG((dbg, LEVEL_1, "\tinsn: %+F, pressure: %d\n", irn, pressure));
818                 DBG((dbg, LEVEL_2, "\tlive: %B\n", live));
819
820 #ifndef SCHEDULE_PROJS
821                 if (get_irn_mode(irn) == mode_T) {
822                         const ir_edge_t *edge;
823
824                         foreach_out_edge(irn, edge) {
825                                 ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
826
827                                 /*
828                                  * If the node defines some value, which can put into a
829                                  * register of the current class, make a border for it.
830                                  */
831                                 if(has_reg_class(env, proj)) {
832                                         int nr = get_irn_idx(proj);
833
834                                         bitset_clear(live, nr);
835                                         border_def(proj, step, 1);
836                                 }
837                         }
838                 }
839 #endif
840                 /*
841                  * If the node defines some value, which can put into a
842                  * register of the current class, make a border for it.
843                  */
844                 if(has_reg_class(env, irn)) {
845                         int nr = get_irn_idx(irn);
846
847                         bitset_clear(live, nr);
848                         border_def(irn, step, 1);
849                 }
850
851                 /*
852                  * If the node is no phi node we can examine the uses.
853                  */
854                 if(!is_Phi(irn)) {
855                         for(i = 0, n = get_irn_arity(irn); i < n; ++i) {
856                                 ir_node *op = get_irn_n(irn, i);
857
858                                 if(has_reg_class(env, op)) {
859                                         int nr = get_irn_idx(op);
860                                         const char *msg = "-";
861
862                                         if(!bitset_is_set(live, nr)) {
863                                                 border_use(op, step, 1);
864                                                 bitset_set(live, nr);
865                                                 msg = "X";
866                                         }
867
868                                         DBG((dbg, LEVEL_4, "\t\t%s pos: %d, use: %+F\n", msg, i, op));
869                                 }
870                         }
871                 }
872                 ++step;
873         }
874
875         bitset_foreach(live, elm) {
876                 ir_node *irn = get_idx_irn(env->irg, elm);
877                 if (be_is_live_in(lv, block, irn))
878                         border_def(irn, step, 0);
879         }
880 }
881
882 static void assign(ir_node *block, void *env_ptr)
883 {
884         be_chordal_alloc_env_t *alloc_env = env_ptr;
885         be_chordal_env_t *env       = alloc_env->chordal_env;
886         bitset_t *live              = alloc_env->live;
887         bitset_t *colors            = alloc_env->colors;
888         bitset_t *in_colors         = alloc_env->in_colors;
889         const arch_env_t *arch_env  = env->birg->main_env->arch_env;
890         struct list_head *head      = get_block_border_head(env, block);
891         be_lv_t *lv                 = env->birg->lv;
892         pset *live_in               = be_lv_pset_put_in(lv, block, pset_new_ptr_default());
893
894         const ir_node *irn;
895         border_t *b;
896
897         bitset_clear_all(colors);
898         bitset_clear_all(live);
899         bitset_clear_all(in_colors);
900
901         DBG((dbg, LEVEL_4, "Assigning colors for block %+F\n", block));
902         DBG((dbg, LEVEL_4, "\tusedef chain for block\n"));
903         list_for_each_entry(border_t, b, head, list) {
904                 DBG((dbg, LEVEL_4, "\t%s %+F/%d\n", b->is_def ? "def" : "use",
905                                         b->irn, get_irn_idx(b->irn)));
906         }
907
908         /*
909          * Add initial defs for all values live in.
910          * Since their colors have already been assigned (The dominators were
911          * allocated before), we have to mark their colors as used also.
912          */
913         foreach_pset(live_in, irn) {
914                 if(has_reg_class(env, irn)) {
915                         const arch_register_t *reg = arch_get_irn_register(arch_env, irn);
916                         int col;
917
918                         assert(reg && "Node must have been assigned a register");
919                         col = arch_register_get_index(reg);
920
921                         DBG((dbg, LEVEL_4, "%+F has reg %s\n", irn, reg->name));
922
923                         /* Mark the color of the live in value as used. */
924                         bitset_set(colors, col);
925                         bitset_set(in_colors, col);
926
927                         /* Mark the value live in. */
928                         bitset_set(live, get_irn_idx(irn));
929                 }
930         }
931
932         /*
933          * Mind that the sequence of defs from back to front defines a perfect
934          * elimination order. So, coloring the definitions from first to last
935          * will work.
936          */
937         list_for_each_entry_reverse(border_t, b, head, list) {
938                 ir_node *irn = b->irn;
939                 int nr       = get_irn_idx(irn);
940                 int ignore   = arch_irn_is(arch_env, irn, ignore);
941
942                 /*
943                  * Assign a color, if it is a local def. Global defs already have a
944                  * color.
945                  */
946                 if(b->is_def && !be_is_live_in(lv, block, irn)) {
947                         const arch_register_t *reg;
948                         int col = NO_COLOR;
949
950                         if(ignore || pset_find_ptr(alloc_env->pre_colored, irn)) {
951                                 reg = arch_get_irn_register(arch_env, irn);
952                                 col = reg->index;
953                                 assert(!bitset_is_set(colors, col) && "pre-colored register must be free");
954                         } else {
955                                 col = get_next_free_reg(alloc_env, colors);
956                                 reg = arch_register_for_index(env->cls, col);
957                                 assert(arch_get_irn_register(arch_env, irn) == NULL && "This node must not have been assigned a register yet");
958                                 assert(!arch_register_type_is(reg, ignore) && "Must not assign ignore register");
959                         }
960
961                         bitset_set(colors, col);
962                         arch_set_irn_register(arch_env, irn, reg);
963
964                         DBG((dbg, LEVEL_1, "\tassigning register %s(%d) to %+F\n", arch_register_get_name(reg), col, irn));
965
966                         assert(!bitset_is_set(live, nr) && "Value's definition must not have been encountered");
967                         bitset_set(live, nr);
968                 }
969
970                 /* Clear the color upon a use. */
971                 else if(!b->is_def) {
972                         const arch_register_t *reg = arch_get_irn_register(arch_env, irn);
973                         int col;
974
975                         assert(reg && "Register must have been assigned");
976
977                         col = arch_register_get_index(reg);
978 #ifndef NDEBUG
979                         if(!arch_register_type_is(reg, ignore)) {
980                                 assert(bitset_is_set(live, nr) && "Cannot have a non live use");
981                         }
982 #endif
983
984                         bitset_clear(colors, col);
985                         bitset_clear(live, nr);
986                 }
987         }
988
989         del_pset(live_in);
990 }
991
992 /**
993  * A new assign...
994  */
995 static void assign_new(ir_node *block, be_chordal_alloc_env_t *alloc_env, bitset_t *live_end_dom)
996 {
997         be_chordal_env_t *env      = alloc_env->chordal_env;
998         bitset_t *colors           = alloc_env->colors;
999         bitset_t *in_colors        = alloc_env->in_colors;
1000         bitset_t *live             = bitset_irg_malloc(env->irg);
1001         const arch_env_t *arch_env = env->birg->main_env->arch_env;
1002         be_irg_t *birg             = env->birg;
1003
1004         bitset_pos_t elm;
1005         ir_node *irn;
1006
1007         bitset_clear_all(colors);
1008         bitset_clear_all(in_colors);
1009
1010         /*
1011          * All variables which are live in to this block are live out
1012          * of the immediate dominator thanks to SSA properties. As we
1013          * have already visited the immediate dominator, we know these
1014          * variables. The only tjing left is to check wheather they are live
1015          * in here (they also could be phi arguments to some ohi not
1016          * in this block, hence we have to check).
1017          */
1018         bitset_foreach (live_end_dom, elm) {
1019                 ir_node *irn = get_idx_irn(env->irg, elm);
1020                 if (be_is_live_in(birg->lv, block, irn)) {
1021                         const arch_register_t *reg = arch_get_irn_register(arch_env, irn);
1022                         int col;
1023
1024                         assert(be_is_live_in(env->birg->lv, block, irn));
1025                         assert(reg && "Node must have been assigned a register");
1026                         col = arch_register_get_index(reg);
1027
1028                         DBG((dbg, LEVEL_4, "%+F has reg %s\n", irn, reg->name));
1029
1030                         /* Mark the color of the live in value as used. */
1031                         bitset_set(colors, col);
1032                         bitset_set(in_colors, col);
1033
1034                         /* Mark the value live in. */
1035                         bitset_set(live, elm);
1036                 }
1037
1038                 else {
1039                         assert(!be_is_live_in(env->birg->lv, block, irn));
1040                 }
1041         }
1042
1043         /*
1044          * Mind that the sequence of defs from back to front defines a perfect
1045          * elimination order. So, coloring the definitions from first to last
1046          * will work.
1047          */
1048         sched_foreach (block, irn) {
1049                 int nr       = get_irn_idx(irn);
1050                 int ignore   = arch_irn_is(arch_env, irn, ignore);
1051
1052                 /* Clear the color upon a last use. */
1053                 if(!is_Phi(irn)) {
1054                         int i;
1055                         for (i = get_irn_arity(irn) - 1; i >= 0; --i) {
1056                                 ir_node *op = get_irn_n(irn, i);
1057
1058                                 /*
1059                                  * If the reg class matches and the operand is not live after
1060                                  * the node, irn is a last use of op and the register can
1061                                  * be freed.
1062                                  */
1063                                 if (has_reg_class(env, op)) {
1064                                         if (!be_lv_chk_after_irn(birg, op, irn)) {
1065                                                 const arch_register_t *reg = arch_get_irn_register(arch_env, op);
1066                                                 int col;
1067
1068                                                 assert(reg && "Register must have been assigned");
1069                                                 col = arch_register_get_index(reg);
1070                                                 bitset_clear(colors, col);
1071                                                 bitset_clear(live, nr);
1072                                         }
1073                                 }
1074                         }
1075                 }
1076
1077                 if (has_reg_class(env, irn)) {
1078                         const arch_register_t *reg;
1079                         int col = NO_COLOR;
1080
1081                         /*
1082                          * Assign a color, if it is a local def. Global defs already have a
1083                          * color.
1084                          */
1085                         if(ignore || pset_find_ptr(alloc_env->pre_colored, irn)) {
1086                                 reg = arch_get_irn_register(arch_env, irn);
1087                                 col = reg->index;
1088                                 assert(!bitset_is_set(colors, col) && "pre-colored register must be free");
1089                         } else {
1090                                 col = get_next_free_reg(alloc_env, colors);
1091                                 reg = arch_register_for_index(env->cls, col);
1092                                 assert(arch_get_irn_register(arch_env, irn) == NULL && "This node must not have been assigned a register yet");
1093                                 assert(!arch_register_type_is(reg, ignore) && "Must not assign ignore register");
1094                         }
1095
1096                         bitset_set(colors, col);
1097                         arch_set_irn_register(arch_env, irn, reg);
1098
1099                         DBG((dbg, LEVEL_1, "\tassigning register %s(%d) to %+F\n", arch_register_get_name(reg), col, irn));
1100
1101                         assert(!bitset_is_set(live, nr) && "Value's definition must not have been encountered");
1102                         bitset_set(live, nr);
1103                 }
1104
1105         }
1106
1107         dominates_for_each (block, irn) {
1108                 assign_new(irn, alloc_env, live);
1109         }
1110
1111         bitset_free(live);
1112 }
1113
1114 void be_ra_chordal_color(be_chordal_env_t *chordal_env)
1115 {
1116         be_chordal_alloc_env_t env;
1117         char buf[256];
1118         be_lv_t *lv;
1119         be_irg_t *birg = chordal_env->birg;
1120         const arch_register_class_t *cls = chordal_env->cls;
1121
1122         int colors_n          = arch_register_class_n_regs(cls);
1123         ir_graph *irg         = chordal_env->irg;
1124         int allocatable_regs  = colors_n - be_put_ignore_regs(birg, cls, NULL);
1125
1126         /* some special classes contain only ignore regs, no work to be done */
1127         if(allocatable_regs == 0)
1128                 return;
1129
1130         be_assure_dom_front(birg);
1131         lv = be_assure_liveness(birg);
1132         be_liveness_assure_sets(lv);
1133         be_liveness_assure_chk(lv);
1134
1135         assure_doms(irg);
1136
1137         env.chordal_env   = chordal_env;
1138         env.colors_n      = colors_n;
1139         env.colors        = bitset_alloca(colors_n);
1140         env.tmp_colors    = bitset_alloca(colors_n);
1141         env.in_colors     = bitset_alloca(colors_n);
1142         env.pre_colored   = pset_new_ptr_default();
1143
1144         /* Handle register targeting constraints */
1145         dom_tree_walk_irg(irg, constraints, NULL, &env);
1146
1147         if(chordal_env->opts->dump_flags & BE_CH_DUMP_CONSTR) {
1148                 snprintf(buf, sizeof(buf), "-%s-constr", chordal_env->cls->name);
1149                 be_dump(chordal_env->irg, buf, dump_ir_block_graph_sched);
1150         }
1151
1152         env.live = bitset_malloc(get_irg_last_idx(chordal_env->irg));
1153
1154         /* First, determine the pressure */
1155         dom_tree_walk_irg(irg, pressure, NULL, &env);
1156
1157         /* Assign the colors */
1158 #ifdef NEW_STYLE_ASSIGN
1159         assign_new(get_irg_start_block(irg), &env, env.live);
1160 #else
1161         dom_tree_walk_irg(irg, assign, NULL, &env);
1162 #endif
1163
1164         if(chordal_env->opts->dump_flags & BE_CH_DUMP_TREE_INTV) {
1165                 plotter_t *plotter;
1166                 ir_snprintf(buf, sizeof(buf), "ifg_%s_%F.eps", chordal_env->cls->name, irg);
1167                 plotter = new_plotter_ps(buf);
1168                 draw_interval_tree(&draw_chordal_def_opts, chordal_env, plotter);
1169                 plotter_free(plotter);
1170         }
1171
1172         bitset_free(env.live);
1173         del_pset(env.pre_colored);
1174 }
1175
1176 void be_init_chordal(void)
1177 {
1178         FIRM_DBG_REGISTER(dbg, "firm.be.chordal");
1179 }
1180
1181 BE_REGISTER_MODULE_CONSTRUCTOR(be_init_chordal);