nsz Git - libfirm/blob - ir/be/benewalloc.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 1995-2008 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       New approach to allocation and copy coalescing
  23  * @author      Matthias Braun
  24  * @date        14.2.2009
  25  * @version     $Id$
  26  *
  27  * ... WE NEED A NAME FOR THIS ...
  28  *
  29  * Only a proof of concept at this moment...
  30  *
  31  * The idea is to allocate registers in 2 passes:
  32  * 1. A first pass to determine "preferred" registers for live-ranges. This
  33  *    calculates for each register and each live-range a value indicating
  34  *    the usefulness. (You can roughly think of the value as the negative
  35  *    costs needed for copies when the value is in the specific registers...)
  36  *
  37  * 2. Walk blocks and assigns registers in a greedy fashion. Preferring
  38  *    registers with high preferences. When register constraints are not met,
  39  *    add copies and split live-ranges.
  40  *
  41  * TODO:
  42  *  - make use of free registers in the permute_values code
  43  *  - think about a smarter sequence of visiting the blocks. Sorted by
  44  *    execfreq might be good, or looptree from inner to outermost loops going
  45  *    over blocks in a reverse postorder
  46  *  - propagate preferences through Phis
  47  */
  48 #include "config.h"
  49
  50 #include <float.h>
  51 #include <stdbool.h>
  52
  53 #include "error.h"
  54 #include "execfreq.h"
  55 #include "ircons.h"
  56 #include "irdom.h"
  57 #include "iredges_t.h"
  58 #include "irgraph_t.h"
  59 #include "irgwalk.h"
  60 #include "irnode_t.h"
  61 #include "obst.h"
  62 #include "raw_bitset.h"
  63
  64 #include "beabi.h"
  65 #include "bechordal_t.h"
  66 #include "be.h"
  67 #include "beirg.h"
  68 #include "belive_t.h"
  69 #include "bemodule.h"
  70 #include "benode_t.h"
  71 #include "bera.h"
  72 #include "besched.h"
  73 #include "bespill.h"
  74 #include "bespillutil.h"
  75 #include "beverify.h"
  76
  77 #include "hungarian.h"
  78
  79 #define USE_FACTOR         1.0f
  80 #define DEF_FACTOR         1.0f
  81 #define NEIGHBOR_FACTOR    0.2f
  82 #define AFF_SHOULD_BE_SAME 0.5f
  83 #define AFF_PHI            1.0f
  84 #define SPLIT_DELTA        1.0f
  85
  86 DEBUG_ONLY(static firm_dbg_module_t *dbg = NULL;)
  87
  88 static struct obstack               obst;
  89 static be_irg_t                    *birg;
  90 static ir_graph                    *irg;
  91 static const arch_register_class_t *cls;
  92 static const arch_register_req_t   *default_cls_req;
  93 static be_lv_t                     *lv;
  94 static const ir_exec_freq          *execfreqs;
  95 static unsigned                     n_regs;
  96 static unsigned                    *normal_regs;
  97
  98 /** currently active assignments (while processing a basic block)
  99  * maps registers to values(their current copies) */
 100 static ir_node **assignments;
 101
 102 /**
 103  * allocation information: last_uses, register preferences
 104  * the information is per firm-node.
 105  */
 106 struct allocation_info_t {
 107         unsigned  last_uses;      /**< bitset indicating last uses (input pos) */
 108         ir_node  *current_value;  /**< copy of the value that should be used */
 109         ir_node  *original_value; /**< for copies point to original value */
 110         float     prefs[0];       /**< register preferences */
 111 };
 112 typedef struct allocation_info_t allocation_info_t;
 113
 114 /** helper datastructure used when sorting register preferences */
 115 struct reg_pref_t {
 116         unsigned num;
 117         float    pref;
 118 };
 119 typedef struct reg_pref_t reg_pref_t;
 120
 121 /** per basic-block information */
 122 struct block_info_t {
 123         bool     processed;       /**< indicate wether block is processed */
 124         ir_node *assignments[0];  /**< register assignments at end of block */
 125 };
 126 typedef struct block_info_t block_info_t;
 127
 128 /**
 129  * Get the allocation info for a node.
 130  * The info is allocated on the first visit of a node.
 131  */
 132 static allocation_info_t *get_allocation_info(ir_node *node)
 133 {
 134         allocation_info_t *info;
 135         if (!irn_visited_else_mark(node)) {
 136                 info = OALLOCFZ(&obst, allocation_info_t, prefs, n_regs);
 137                 info->current_value  = node;
 138                 info->original_value = node;
 139                 set_irn_link(node, info);
 140         } else {
 141                 info = get_irn_link(node);
 142         }
 143
 144         return info;
 145 }
 146
 147 /**
 148  * Get allocation information for a basic block
 149  */
 150 static block_info_t *get_block_info(ir_node *block)
 151 {
 152         block_info_t *info;
 153
 154         assert(is_Block(block));
 155         if (!irn_visited_else_mark(block)) {
 156                 info = OALLOCFZ(&obst, block_info_t, assignments, n_regs);
 157                 set_irn_link(block, info);
 158         } else {
 159                 info = get_irn_link(block);
 160         }
 161
 162         return info;
 163 }
 164
 165 /**
 166  * Get default register requirement for the current register class
 167  */
 168 static const arch_register_req_t *get_default_req_current_cls(void)
 169 {
 170         if (default_cls_req == NULL) {
 171                 struct obstack      *obst = get_irg_obstack(irg);
 172                 arch_register_req_t *req  = OALLOCZ(obst, arch_register_req_t);
 173
 174                 req->type = arch_register_req_type_normal;
 175                 req->cls  = cls;
 176
 177                 default_cls_req = req;
 178         }
 179         return default_cls_req;
 180 }
 181
 182 /**
 183  * Link the allocation info of a node to a copy.
 184  * Afterwards, both nodes uses the same allocation info.
 185  * Copy must not have an allocation info assigned yet.
 186  *
 187  * @param copy   the node that gets the allocation info assigned
 188  * @param value  the original node
 189  */
 190 static void mark_as_copy_of(ir_node *copy, ir_node *value)
 191 {
 192         ir_node           *original;
 193         allocation_info_t *info      = get_allocation_info(value);
 194         allocation_info_t *copy_info = get_allocation_info(copy);
 195
 196         /* find original value */
 197         original = info->original_value;
 198         if (original != value) {
 199                 info = get_allocation_info(original);
 200         }
 201
 202         assert(info->original_value == original);
 203         info->current_value = copy;
 204
 205         /* the copy should not be linked to something else yet */
 206         assert(copy_info->original_value == copy);
 207         /* copy over allocation preferences */
 208         memcpy(copy_info->prefs, info->prefs, n_regs * sizeof(copy_info->prefs[0]));
 209         copy_info->original_value = original;
 210 }
 211
 212 /**
 213  * Calculate the penalties for every register on a node and its live neighbors.
 214  *
 215  * @param live_nodes  the set of live nodes at the current position, may be NULL
 216  * @param penalty     the penalty to subtract from
 217  * @param limited     a raw bitset containing the limited set for the node
 218  * @param node        the node
 219  */
 220 static void give_penalties_for_limits(const ir_nodeset_t *live_nodes,
 221                                       float penalty, const unsigned* limited,
 222                                       ir_node *node)
 223 {
 224         ir_nodeset_iterator_t iter;
 225         unsigned              r;
 226         allocation_info_t     *info = get_allocation_info(node);
 227         ir_node               *neighbor;
 228
 229         /* give penalty for all forbidden regs */
 230         for (r = 0; r < n_regs; ++r) {
 231                 if (rbitset_is_set(limited, r))
 232                         continue;
 233
 234                 info->prefs[r] -= penalty;
 235         }
 236
 237         /* all other live values should get a penalty for allowed regs */
 238         if (live_nodes == NULL)
 239                 return;
 240
 241         /* TODO: reduce penalty if there are multiple allowed registers... */
 242         penalty *= NEIGHBOR_FACTOR;
 243         foreach_ir_nodeset(live_nodes, neighbor, iter) {
 244                 allocation_info_t *neighbor_info;
 245
 246                 /* TODO: if op is used on multiple inputs we might not do a
 247                  * continue here */
 248                 if (neighbor == node)
 249                         continue;
 250
 251                 neighbor_info = get_allocation_info(neighbor);
 252                 for (r = 0; r < n_regs; ++r) {
 253                         if (!rbitset_is_set(limited, r))
 254                                 continue;
 255
 256                         neighbor_info->prefs[r] -= penalty;
 257                 }
 258         }
 259 }
 260
 261 /**
 262  * Calculate the preferences of a definition for the current register class.
 263  * If the definition uses a limited set of registers, reduce the preferences
 264  * for the limited register on the node and its neighbors.
 265  *
 266  * @param live_nodes  the set of live nodes at the current node
 267  * @param weight      the weight
 268  * @param node        the current node
 269  */
 270 static void check_defs(const ir_nodeset_t *live_nodes, float weight,
 271                        ir_node *node)
 272 {
 273         const arch_register_req_t *req;
 274
 275         if (get_irn_mode(node) == mode_T) {
 276                 const ir_edge_t *edge;
 277                 foreach_out_edge(node, edge) {
 278                         ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
 279                         check_defs(live_nodes, weight, proj);
 280                 }
 281                 return;
 282         }
 283
 284         if (!arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, node))
 285                 return;
 286
 287         req = arch_get_register_req_out(node);
 288         if (req->type & arch_register_req_type_limited) {
 289                 const unsigned *limited = req->limited;
 290                 float           penalty = weight * DEF_FACTOR;
 291                 give_penalties_for_limits(live_nodes, penalty, limited, node);
 292         }
 293
 294         if (req->type & arch_register_req_type_should_be_same) {
 295                 ir_node           *insn  = skip_Proj(node);
 296                 allocation_info_t *info  = get_allocation_info(node);
 297                 int                arity = get_irn_arity(insn);
 298                 int                i;
 299
 300                 float factor = 1.0f / rbitset_popcnt(&req->other_same, arity);
 301                 for (i = 0; i < arity; ++i) {
 302                         ir_node           *op;
 303                         unsigned           r;
 304                         allocation_info_t *op_info;
 305
 306                         if (!rbitset_is_set(&req->other_same, i))
 307                                 continue;
 308
 309                         op = get_irn_n(insn, i);
 310
 311                         /* if we the value at the should_be_same input doesn't die at the
 312                          * node, then it is no use to propagate the constraints (since a
 313                          * copy will emerge anyway) */
 314                         if (ir_nodeset_contains(live_nodes, op))
 315                                 continue;
 316
 317                         op_info = get_allocation_info(op);
 318                         for (r = 0; r < n_regs; ++r) {
 319                                 op_info->prefs[r] += info->prefs[r] * factor;
 320                         }
 321                 }
 322         }
 323 }
 324
 325 /**
 326  * Walker: Runs an a block calculates the preferences for any
 327  * node and every register from the considered register class.
 328  */
 329 static void analyze_block(ir_node *block, void *data)
 330 {
 331         float         weight = get_block_execfreq(execfreqs, block);
 332         ir_nodeset_t  live_nodes;
 333         ir_node      *node;
 334         (void) data;
 335
 336         ir_nodeset_init(&live_nodes);
 337         be_liveness_end_of_block(lv, cls, block, &live_nodes);
 338
 339         sched_foreach_reverse(block, node) {
 340                 allocation_info_t *info;
 341                 int                i;
 342                 int                arity;
 343
 344                 if (is_Phi(node))
 345                         break;
 346
 347                 check_defs(&live_nodes, weight, node);
 348
 349                 /* mark last uses */
 350                 arity = get_irn_arity(node);
 351
 352                 /* the allocation info node currently only uses 1 unsigned value
 353                    to mark last used inputs. So we will fail for a node with more than
 354                    32 inputs. */
 355                 if (arity >= (int) sizeof(unsigned) * 8) {
 356                         panic("Node with more than %d inputs not supported yet",
 357                                         (int) sizeof(unsigned) * 8);
 358                 }
 359
 360                 info = get_allocation_info(node);
 361                 for (i = 0; i < arity; ++i) {
 362                         ir_node *op = get_irn_n(node, i);
 363                         if (!arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, op))
 364                                 continue;
 365
 366                         /* last usage of a value? */
 367                         if (!ir_nodeset_contains(&live_nodes, op)) {
 368                                 rbitset_set(&info->last_uses, i);
 369                         }
 370                 }
 371
 372                 be_liveness_transfer(cls, node, &live_nodes);
 373
 374                 /* update weights based on usage constraints */
 375                 for (i = 0; i < arity; ++i) {
 376                         const arch_register_req_t *req;
 377                         const unsigned            *limited;
 378                         ir_node                   *op = get_irn_n(node, i);
 379
 380                         if (!arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, op))
 381                                 continue;
 382
 383                         req = arch_get_register_req(node, i);
 384                         if (!(req->type & arch_register_req_type_limited))
 385                                 continue;
 386
 387                         limited = req->limited;
 388                         give_penalties_for_limits(&live_nodes, weight * USE_FACTOR, limited,
 389                                                   op);
 390                 }
 391         }
 392
 393         ir_nodeset_destroy(&live_nodes);
 394 }
 395
 396 /**
 397  * Assign register reg to the given node.
 398  *
 399  * @param node  the node
 400  * @param reg   the register
 401  */
 402 static void use_reg(ir_node *node, const arch_register_t *reg)
 403 {
 404         unsigned r = arch_register_get_index(reg);
 405         assignments[r] = node;
 406         arch_set_irn_register(node, reg);
 407 }
 408
 409 static void free_reg_of_value(ir_node *node)
 410 {
 411         const arch_register_t *reg;
 412         unsigned               r;
 413
 414         if (!arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, node))
 415                 return;
 416
 417         reg        = arch_get_irn_register(node);
 418         r          = arch_register_get_index(reg);
 419         /* assignment->value may be NULL if a value is used at 2 inputs
 420            so it gets freed twice. */
 421         assert(assignments[r] == node || assignments[r] == NULL);
 422         assignments[r] = NULL;
 423 }
 424
 425 /**
 426  * Compare two register preferences in decreasing order.
 427  */
 428 static int compare_reg_pref(const void *e1, const void *e2)
 429 {
 430         const reg_pref_t *rp1 = (const reg_pref_t*) e1;
 431         const reg_pref_t *rp2 = (const reg_pref_t*) e2;
 432         if (rp1->pref < rp2->pref)
 433                 return 1;
 434         if (rp1->pref > rp2->pref)
 435                 return -1;
 436         return 0;
 437 }
 438
 439 static void fill_sort_candidates(reg_pref_t *regprefs,
 440                                  const allocation_info_t *info)
 441 {
 442         unsigned r;
 443
 444         for (r = 0; r < n_regs; ++r) {
 445                 float pref = info->prefs[r];
 446                 regprefs[r].num  = r;
 447                 regprefs[r].pref = pref;
 448         }
 449         /* TODO: use a stable sort here to avoid unnecessary register jumping */
 450         qsort(regprefs, n_regs, sizeof(regprefs[0]), compare_reg_pref);
 451 }
 452
 453 static bool try_optimistic_split(ir_node *to_split, ir_node *before,
 454                                  float pref, float pref_delta,
 455                                  unsigned *output_regs)
 456 {
 457         const arch_register_t *reg;
 458         ir_node               *block;
 459         ir_node               *copy;
 460         unsigned               r;
 461         unsigned               i;
 462         allocation_info_t     *info = get_allocation_info(to_split);
 463         reg_pref_t            *prefs;
 464         float                  delta;
 465
 466         (void) pref;
 467
 468         /* find the best free position where we could move to */
 469         prefs = ALLOCAN(reg_pref_t, n_regs);
 470         fill_sort_candidates(prefs, info);
 471         for (i = 0; i < n_regs; ++i) {
 472                 r = prefs[i].num;
 473                 if (!rbitset_is_set(normal_regs, r))
 474                         continue;
 475                 if (rbitset_is_set(output_regs, r))
 476                         continue;
 477                 if (assignments[r] == NULL)
 478                         break;
 479         }
 480         if (i >= n_regs) {
 481                 return false;
 482         }
 483         /* TODO: use execfreq somehow... */
 484         delta = pref_delta + prefs[i].pref;
 485         if (delta < SPLIT_DELTA) {
 486                 DB((dbg, LEVEL_3, "Not doing optimistical split, win %f too low\n",
 487                     delta));
 488                 return false;
 489         }
 490
 491         reg   = arch_register_for_index(cls, r);
 492         block = get_nodes_block(before);
 493         copy = be_new_Copy(cls, block, to_split);
 494         mark_as_copy_of(copy, to_split);
 495         free_reg_of_value(to_split);
 496         use_reg(copy, reg);
 497         sched_add_before(before, copy);
 498
 499         DB((dbg, LEVEL_3,
 500             "Optimistic live-range split %+F move %+F -> %s before %+F (win %f)\n",
 501             copy, to_split, reg->name, before, delta));
 502         return true;
 503 }
 504
 505 /**
 506  * Determine and assign a register for node @p node
 507  */
 508 static void assign_reg(const ir_node *block, ir_node *node,
 509                        unsigned *output_regs)
 510 {
 511         const arch_register_t     *reg;
 512         allocation_info_t         *info;
 513         const arch_register_req_t *req;
 514         reg_pref_t                *reg_prefs;
 515         ir_node                   *in_node;
 516         unsigned                   i;
 517         const unsigned            *allowed_regs;
 518         unsigned                   r;
 519
 520         assert(arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, node));
 521
 522         /* preassigned register? */
 523         reg = arch_get_irn_register(node);
 524         if (reg != NULL) {
 525                 DB((dbg, LEVEL_2, "Preassignment %+F -> %s\n", node, reg->name));
 526                 use_reg(node, reg);
 527                 return;
 528         }
 529
 530         /* give should_be_same boni */
 531         info = get_allocation_info(node);
 532         req  = arch_get_register_req_out(node);
 533
 534         in_node = skip_Proj(node);
 535         if (req->type & arch_register_req_type_should_be_same) {
 536                 float weight = get_block_execfreq(execfreqs, block);
 537                 int   arity  = get_irn_arity(in_node);
 538                 int   i;
 539
 540                 assert(arity <= (int) sizeof(req->other_same) * 8);
 541                 for (i = 0; i < arity; ++i) {
 542                         ir_node               *in;
 543                         const arch_register_t *reg;
 544                         unsigned               r;
 545                         if (!rbitset_is_set(&req->other_same, i))
 546                                 continue;
 547
 548                         in  = get_irn_n(in_node, i);
 549                         reg = arch_get_irn_register(in);
 550                         assert(reg != NULL);
 551                         r = arch_register_get_index(reg);
 552
 553                         /* if the value didn't die here then we should not propagate the
 554                          * should_be_same info */
 555                         if (assignments[r] == in)
 556                                 continue;
 557
 558                         info->prefs[r] += weight * AFF_SHOULD_BE_SAME;
 559                 }
 560         }
 561
 562         /* create list of register candidates and sort by their preference */
 563         DB((dbg, LEVEL_2, "Candidates for %+F:", node));
 564         reg_prefs = alloca(n_regs * sizeof(reg_prefs[0]));
 565         fill_sort_candidates(reg_prefs, info);
 566         for (i = 0; i < n_regs; ++i) {
 567                 unsigned num = reg_prefs[i].num;
 568                 const arch_register_t *reg;
 569
 570                 if (!rbitset_is_set(normal_regs, num))
 571                         continue;
 572
 573                 reg = arch_register_for_index(cls, num);
 574                 DB((dbg, LEVEL_2, " %s(%f)", reg->name, reg_prefs[i].pref));
 575         }
 576         DB((dbg, LEVEL_2, "\n"));
 577
 578         allowed_regs = normal_regs;
 579         if (req->type & arch_register_req_type_limited) {
 580                 allowed_regs = req->limited;
 581         }
 582
 583         for (i = 0; i < n_regs; ++i) {
 584                 r = reg_prefs[i].num;
 585                 if (!rbitset_is_set(allowed_regs, r))
 586                         continue;
 587                 if (assignments[r] == NULL)
 588                         break;
 589                 if (!is_Phi(node)) {
 590                         float    pref   = reg_prefs[i].pref;
 591                         float    delta  = i+1 < n_regs ? pref - reg_prefs[i+1].pref : 0;
 592                         ir_node *before = skip_Proj(node);
 593                         bool     res    = try_optimistic_split(assignments[r], before,
 594                                                                pref, delta,
 595                                                                output_regs);
 596                         if (res)
 597                                 break;
 598                 }
 599         }
 600         if (i >= n_regs) {
 601                 panic("No register left for %+F\n", node);
 602         }
 603
 604         reg = arch_register_for_index(cls, r);
 605         DB((dbg, LEVEL_2, "Assign %+F -> %s\n", node, reg->name));
 606         use_reg(node, reg);
 607 }
 608
 609 /**
 610  * Add an permutation in front of a node and change the assignments
 611  * due to this permutation.
 612  *
 613  * To understand this imagine a permutation like this:
 614  *
 615  * 1 -> 2
 616  * 2 -> 3
 617  * 3 -> 1, 5
 618  * 4 -> 6
 619  * 5
 620  * 6
 621  * 7 -> 7
 622  *
 623  * First we count how many destinations a single value has. At the same time
 624  * we can be sure that each destination register has at most 1 source register
 625  * (it can have 0 which means we don't care what value is in it).
 626  * We ignore all fullfilled permuations (like 7->7)
 627  * In a first pass we create as much copy instructions as possible as they
 628  * are generally cheaper than exchanges. We do this by counting into how many
 629  * destinations a register has to be copied (in the example it's 2 for register
 630  * 3, or 1 for the registers 1,2,4 and 7).
 631  * We can then create a copy into every destination register when the usecount
 632  * of that register is 0 (= noone else needs the value in the register).
 633  *
 634  * After this step we should have cycles left. We implement a cyclic permutation
 635  * of n registers with n-1 transpositions.
 636  *
 637  * @param live_nodes   the set of live nodes, updated due to live range split
 638  * @param before       the node before we add the permutation
 639  * @param permutation  the permutation array indices are the destination
 640  *                     registers, the values in the array are the source
 641  *                     registers.
 642  */
 643 static void permute_values(ir_nodeset_t *live_nodes, ir_node *before,
 644                              unsigned *permutation)
 645 {
 646         unsigned  *n_used = ALLOCANZ(unsigned, n_regs);
 647         ir_node   *block;
 648         unsigned   r;
 649
 650         /* determine how often each source register needs to be read */
 651         for (r = 0; r < n_regs; ++r) {
 652                 unsigned  old_reg = permutation[r];
 653                 ir_node  *value;
 654
 655                 value = assignments[old_reg];
 656                 if (value == NULL) {
 657                         /* nothing to do here, reg is not live. Mark it as fixpoint
 658                          * so we ignore it in the next steps */
 659                         permutation[r] = r;
 660                         continue;
 661                 }
 662
 663                 ++n_used[old_reg];
 664         }
 665
 666         block = get_nodes_block(before);
 667
 668         /* step1: create copies where immediately possible */
 669         for (r = 0; r < n_regs; /* empty */) {
 670                 ir_node *copy;
 671                 ir_node *src;
 672                 const arch_register_t *reg;
 673                 unsigned               old_r = permutation[r];
 674
 675                 /* - no need to do anything for fixed points.
 676                    - we can't copy if the value in the dest reg is still needed */
 677                 if (old_r == r || n_used[r] > 0) {
 678                         ++r;
 679                         continue;
 680                 }
 681
 682                 /* create a copy */
 683                 src  = assignments[old_r];
 684                 copy = be_new_Copy(cls, block, src);
 685                 sched_add_before(before, copy);
 686                 reg = arch_register_for_index(cls, r);
 687                 DB((dbg, LEVEL_2, "Copy %+F (from %+F, before %+F) -> %s\n",
 688                     copy, src, before, reg->name));
 689                 mark_as_copy_of(copy, src);
 690                 use_reg(copy, reg);
 691
 692                 if (live_nodes != NULL) {
 693                         ir_nodeset_insert(live_nodes, copy);
 694                 }
 695
 696                 /* old register has 1 user less, permutation is resolved */
 697                 assert(arch_register_get_index(arch_get_irn_register(src)) == old_r);
 698                 permutation[r] = r;
 699
 700                 assert(n_used[old_r] > 0);
 701                 --n_used[old_r];
 702                 if (n_used[old_r] == 0) {
 703                         if (live_nodes != NULL) {
 704                                 ir_nodeset_remove(live_nodes, src);
 705                         }
 706                         free_reg_of_value(src);
 707                 }
 708
 709                 /* advance or jump back (if this copy enabled another copy) */
 710                 if (old_r < r && n_used[old_r] == 0) {
 711                         r = old_r;
 712                 } else {
 713                         ++r;
 714                 }
 715         }
 716
 717         /* at this point we only have "cycles" left which we have to resolve with
 718          * perm instructions
 719          * TODO: if we have free registers left, then we should really use copy
 720          * instructions for any cycle longer than 2 registers...
 721          * (this is probably architecture dependent, there might be archs where
 722          *  copies are preferable even for 2-cycles) */
 723
 724         /* create perms with the rest */
 725         for (r = 0; r < n_regs; /* empty */) {
 726                 const arch_register_t *reg;
 727                 unsigned  old_r = permutation[r];
 728                 unsigned  r2;
 729                 ir_node  *in[2];
 730                 ir_node  *perm;
 731                 ir_node  *proj0;
 732                 ir_node  *proj1;
 733
 734                 if (old_r == r) {
 735                         ++r;
 736                         continue;
 737                 }
 738
 739                 /* we shouldn't have copies from 1 value to multiple destinations left*/
 740                 assert(n_used[old_r] == 1);
 741
 742                 /* exchange old_r and r2; after that old_r is a fixed point */
 743                 r2 = permutation[old_r];
 744
 745                 in[0] = assignments[r2];
 746                 in[1] = assignments[old_r];
 747                 perm = be_new_Perm(cls, block, 2, in);
 748                 sched_add_before(before, perm);
 749                 DB((dbg, LEVEL_2, "Perm %+F (perm %+F,%+F, before %+F)\n",
 750                     perm, in[0], in[1], before));
 751
 752                 proj0 = new_r_Proj(block, perm, get_irn_mode(in[0]), 0);
 753                 mark_as_copy_of(proj0, in[0]);
 754                 reg = arch_register_for_index(cls, old_r);
 755                 use_reg(proj0, reg);
 756
 757                 proj1 = new_r_Proj(block, perm, get_irn_mode(in[1]), 1);
 758                 mark_as_copy_of(proj1, in[1]);
 759                 reg = arch_register_for_index(cls, r2);
 760                 use_reg(proj1, reg);
 761
 762                 /* 1 value is now in the correct register */
 763                 permutation[old_r] = old_r;
 764                 /* the source of r changed to r2 */
 765                 permutation[r] = r2;
 766
 767                 /* if we have reached a fixpoint update data structures */
 768                 if (live_nodes != NULL) {
 769                         ir_nodeset_remove(live_nodes, in[0]);
 770                         ir_nodeset_remove(live_nodes, in[1]);
 771                         ir_nodeset_remove(live_nodes, proj0);
 772                         ir_nodeset_insert(live_nodes, proj1);
 773                 }
 774         }
 775
 776 #ifdef DEBUG_libfirm
 777         /* now we should only have fixpoints left */
 778         for (r = 0; r < n_regs; ++r) {
 779                 assert(permutation[r] == r);
 780         }
 781 #endif
 782 }
 783
 784 /**
 785  * Free regs for values last used.
 786  *
 787  * @param live_nodes   set of live nodes, will be updated
 788  * @param node         the node to consider
 789  */
 790 static void free_last_uses(ir_nodeset_t *live_nodes, ir_node *node)
 791 {
 792         allocation_info_t     *info      = get_allocation_info(node);
 793         const unsigned        *last_uses = &info->last_uses;
 794         int                    arity     = get_irn_arity(node);
 795         int                    i;
 796
 797         for (i = 0; i < arity; ++i) {
 798                 ir_node *op;
 799
 800                 /* check if one operand is the last use */
 801                 if (!rbitset_is_set(last_uses, i))
 802                         continue;
 803
 804                 op = get_irn_n(node, i);
 805                 free_reg_of_value(op);
 806                 ir_nodeset_remove(live_nodes, op);
 807         }
 808 }
 809
 810 /**
 811  * change inputs of a node to the current value (copies/perms)
 812  */
 813 static void rewire_inputs(ir_node *node)
 814 {
 815         int i;
 816         int arity = get_irn_arity(node);
 817
 818         for (i = 0; i < arity; ++i) {
 819                 ir_node           *op = get_irn_n(node, i);
 820                 allocation_info_t *info;
 821
 822                 if (!arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, op))
 823                         continue;
 824
 825                 info = get_allocation_info(op);
 826                 info = get_allocation_info(info->original_value);
 827                 if (info->current_value != op) {
 828                         set_irn_n(node, i, info->current_value);
 829                 }
 830         }
 831 }
 832
 833 /**
 834  * Create a bitset of registers occupied with value living through an
 835  * instruction
 836  */
 837 static void determine_live_through_regs(unsigned *bitset, ir_node *node)
 838 {
 839         const allocation_info_t *info = get_allocation_info(node);
 840         unsigned r;
 841         int i;
 842         int arity;
 843
 844         /* mark all used registers as potentially live-through */
 845         for (r = 0; r < n_regs; ++r) {
 846                 if (assignments[r] == NULL)
 847                         continue;
 848                 if (!rbitset_is_set(normal_regs, r))
 849                         continue;
 850
 851                 rbitset_set(bitset, r);
 852         }
 853
 854         /* remove registers of value dying at the instruction */
 855         arity = get_irn_arity(node);
 856         for (i = 0; i < arity; ++i) {
 857                 ir_node               *op;
 858                 const arch_register_t *reg;
 859
 860                 if (!rbitset_is_set(&info->last_uses, i))
 861                         continue;
 862
 863                 op  = get_irn_n(node, i);
 864                 reg = arch_get_irn_register(op);
 865                 rbitset_clear(bitset, arch_register_get_index(reg));
 866         }
 867 }
 868
 869 /**
 870  * Enforce constraints at a node by live range splits.
 871  *
 872  * @param  live_nodes  the set of live nodes, might be changed
 873  * @param  node        the current node
 874  */
 875 static void enforce_constraints(ir_nodeset_t *live_nodes, ir_node *node,
 876                                 unsigned *output_regs)
 877 {
 878         int arity = get_irn_arity(node);
 879         int i, dummy, res;
 880         hungarian_problem_t *bp;
 881         unsigned l, r;
 882         unsigned *assignment;
 883
 884         /* construct a list of register occupied by live-through values */
 885         unsigned *live_through_regs = NULL;
 886
 887         /* see if any use constraints are not met */
 888         bool good = true;
 889         for (i = 0; i < arity; ++i) {
 890                 ir_node                   *op = get_irn_n(node, i);
 891                 const arch_register_t     *reg;
 892                 const arch_register_req_t *req;
 893                 const unsigned            *limited;
 894                 unsigned                  r;
 895
 896                 if (!arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, op))
 897                         continue;
 898
 899                 /* are there any limitations for the i'th operand? */
 900                 req = arch_get_register_req(node, i);
 901                 if (!(req->type & arch_register_req_type_limited))
 902                         continue;
 903
 904                 limited = req->limited;
 905                 reg     = arch_get_irn_register(op);
 906                 r       = arch_register_get_index(reg);
 907                 if (!rbitset_is_set(limited, r)) {
 908                         /* found an assignment outside the limited set */
 909                         good = false;
 910                         break;
 911                 }
 912         }
 913
 914         /* is any of the live-throughs using a constrained output register? */
 915         if (get_irn_mode(node) == mode_T) {
 916                 const ir_edge_t *edge;
 917
 918                 foreach_out_edge(node, edge) {
 919                         ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
 920                         const arch_register_req_t *req;
 921
 922                         if (!arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, proj))
 923                                 continue;
 924
 925                         req = arch_get_register_req_out(proj);
 926                         if (!(req->type & arch_register_req_type_limited))
 927                                 continue;
 928
 929                         if (live_through_regs == NULL) {
 930                                 rbitset_alloca(live_through_regs, n_regs);
 931                                 determine_live_through_regs(live_through_regs, node);
 932                         }
 933
 934                         rbitset_or(output_regs, req->limited, n_regs);
 935                         if (rbitsets_have_common(req->limited, live_through_regs, n_regs)) {
 936                                 good = false;
 937                         }
 938                 }
 939         } else {
 940                 if (arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, node)) {
 941                         const arch_register_req_t *req = arch_get_register_req_out(node);
 942                         if (req->type & arch_register_req_type_limited) {
 943                                 rbitset_alloca(live_through_regs, n_regs);
 944                                 determine_live_through_regs(live_through_regs, node);
 945                                 if (rbitsets_have_common(req->limited, live_through_regs, n_regs)) {
 946                                         good = false;
 947                                         rbitset_or(output_regs, req->limited, n_regs);
 948                                 }
 949                         }
 950                 }
 951         }
 952
 953         if (good)
 954                 return;
 955
 956         /* create these arrays if we haven't yet */
 957         if (live_through_regs == NULL) {
 958                 rbitset_alloca(live_through_regs, n_regs);
 959         }
 960
 961         /* at this point we have to construct a bipartite matching problem to see
 962          * which values should go to which registers
 963          * Note: We're building the matrix in "reverse" - source registers are
 964          *       right, destinations left because this will produce the solution
 965          *       in the format required for permute_values.
 966          */
 967         bp = hungarian_new(n_regs, n_regs, HUNGARIAN_MATCH_PERFECT);
 968
 969         /* add all combinations, then remove not allowed ones */
 970         for (l = 0; l < n_regs; ++l) {
 971                 if (!rbitset_is_set(normal_regs, l)) {
 972                         hungarian_add(bp, l, l, 1);
 973                         continue;
 974                 }
 975
 976                 for (r = 0; r < n_regs; ++r) {
 977                         if (!rbitset_is_set(normal_regs, r))
 978                                 continue;
 979                         /* livethrough values may not use constrainted output registers */
 980                         if (rbitset_is_set(live_through_regs, l)
 981                                         && rbitset_is_set(output_regs, r))
 982                                 continue;
 983
 984                         hungarian_add(bp, r, l, l == r ? 9 : 8);
 985                 }
 986         }
 987
 988         for (i = 0; i < arity; ++i) {
 989                 ir_node                   *op = get_irn_n(node, i);
 990                 const arch_register_t     *reg;
 991                 const arch_register_req_t *req;
 992                 const unsigned            *limited;
 993                 unsigned                   current_reg;
 994
 995                 if (!arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, op))
 996                         continue;
 997
 998                 req = arch_get_register_req(node, i);
 999                 if (!(req->type & arch_register_req_type_limited))
1000                         continue;
1001
1002                 limited     = req->limited;
1003                 reg         = arch_get_irn_register(op);
1004                 current_reg = arch_register_get_index(reg);
1005                 for (r = 0; r < n_regs; ++r) {
1006                         if (rbitset_is_set(limited, r))
1007                                 continue;
1008                         hungarian_remv(bp, r, current_reg);
1009                 }
1010         }
1011
1012         //hungarian_print_costmatrix(bp, 1);
1013         hungarian_prepare_cost_matrix(bp, HUNGARIAN_MODE_MAXIMIZE_UTIL);
1014
1015         assignment = ALLOCAN(unsigned, n_regs);
1016         res = hungarian_solve(bp, (int*) assignment, &dummy, 0);
1017         assert(res == 0);
1018
1019 #if 0
1020         fprintf(stderr, "Swap result:");
1021         for (i = 0; i < (int) n_regs; ++i) {
1022                 fprintf(stderr, " %d", assignment[i]);
1023         }
1024         fprintf(stderr, "\n");
1025 #endif
1026
1027         hungarian_free(bp);
1028
1029         permute_values(live_nodes, node, assignment);
1030 }
1031
1032 /** test wether a node @p n is a copy of the value of node @p of */
1033 static bool is_copy_of(ir_node *value, ir_node *test_value)
1034 {
1035         allocation_info_t *test_info;
1036         allocation_info_t *info;
1037
1038         if (value == test_value)
1039                 return true;
1040
1041         info      = get_allocation_info(value);
1042         test_info = get_allocation_info(test_value);
1043         return test_info->original_value == info->original_value;
1044 }
1045
1046 /**
1047  * find a value in the end-assignment of a basic block
1048  * @returns the index into the assignment array if found
1049  *          -1 if not found
1050  */
1051 static int find_value_in_block_info(block_info_t *info, ir_node *value)
1052 {
1053         unsigned   r;
1054         ir_node  **assignments = info->assignments;
1055         for (r = 0; r < n_regs; ++r) {
1056                 ir_node *a_value = assignments[r];
1057
1058                 if (a_value == NULL)
1059                         continue;
1060                 if (is_copy_of(a_value, value))
1061                         return (int) r;
1062         }
1063
1064         return -1;
1065 }
1066
1067 /**
1068  * Create the necessary permutations at the end of a basic block to fullfill
1069  * the register assignment for phi-nodes in the next block
1070  */
1071 static void add_phi_permutations(ir_node *block, int p)
1072 {
1073         unsigned   r;
1074         unsigned  *permutation;
1075         ir_node  **old_assignments;
1076         bool       need_permutation;
1077         ir_node   *node;
1078         ir_node   *pred = get_Block_cfgpred_block(block, p);
1079
1080         block_info_t *pred_info = get_block_info(pred);
1081
1082         /* predecessor not processed yet? nothing to do */
1083         if (!pred_info->processed)
1084                 return;
1085
1086         permutation = ALLOCAN(unsigned, n_regs);
1087         for (r = 0; r < n_regs; ++r) {
1088                 permutation[r] = r;
1089         }
1090
1091         /* check phi nodes */
1092         need_permutation = false;
1093         node = sched_first(block);
1094         for ( ; is_Phi(node); node = sched_next(node)) {
1095                 const arch_register_t *reg;
1096                 int                    regn;
1097                 int                    a;
1098                 ir_node               *op;
1099
1100                 if (!arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, node))
1101                         continue;
1102
1103                 op = get_Phi_pred(node, p);
1104                 if (!arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, op))
1105                         continue;
1106
1107                 a  = find_value_in_block_info(pred_info, op);
1108                 assert(a >= 0);
1109
1110                 reg  = arch_get_irn_register(node);
1111                 regn = arch_register_get_index(reg);
1112                 if (regn != a) {
1113                         permutation[regn] = a;
1114                         need_permutation  = true;
1115                 }
1116         }
1117
1118         if (need_permutation) {
1119                 /* permute values at end of predecessor */
1120                 old_assignments = assignments;
1121                 assignments     = pred_info->assignments;
1122                 permute_values(NULL, be_get_end_of_block_insertion_point(pred),
1123                                                  permutation);
1124                 assignments = old_assignments;
1125         }
1126
1127         /* change phi nodes to use the copied values */
1128         node = sched_first(block);
1129         for ( ; is_Phi(node); node = sched_next(node)) {
1130                 int      a;
1131                 ir_node *op;
1132
1133                 if (!arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, node))
1134                         continue;
1135
1136                 op = get_Phi_pred(node, p);
1137                 /* no need to do anything for Unknown inputs */
1138                 if (!arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, op))
1139                         continue;
1140
1141                 /* we have permuted all values into the correct registers so we can
1142                    simply query which value occupies the phis register in the
1143                    predecessor */
1144                 a  = arch_register_get_index(arch_get_irn_register(node));
1145                 op = pred_info->assignments[a];
1146                 set_Phi_pred(node, p, op);
1147         }
1148 }
1149
1150 /**
1151  * Set preferences for a phis register based on the registers used on the
1152  * phi inputs.
1153  */
1154 static void adapt_phi_prefs(ir_node *phi)
1155 {
1156         int i;
1157         int arity = get_irn_arity(phi);
1158         ir_node           *block = get_nodes_block(phi);
1159         allocation_info_t *info  = get_allocation_info(phi);
1160
1161         for (i = 0; i < arity; ++i) {
1162                 ir_node               *op  = get_irn_n(phi, i);
1163                 const arch_register_t *reg = arch_get_irn_register(op);
1164                 ir_node               *pred;
1165                 ir_node               *pred_block;
1166                 block_info_t          *pred_block_info;
1167                 float                  weight;
1168                 unsigned               r;
1169
1170                 if (reg == NULL)
1171                         continue;
1172                 /* we only give the bonus if the predecessor already has register
1173                  * assigned, otherwise we only see a dummy value
1174                  * and any conclusions about its register are useless */
1175                 pred_block = get_Block_cfgpred_block(block, i);
1176                 pred_block_info = get_block_info(pred_block);
1177                 if (!pred_block_info->processed)
1178                         continue;
1179
1180                 /* give bonus for already assigned register */
1181                 pred   = get_Block_cfgpred_block(block, i);
1182                 weight = get_block_execfreq(execfreqs, pred);
1183                 r      = arch_register_get_index(reg);
1184                 info->prefs[r] += weight * AFF_PHI;
1185         }
1186 }
1187
1188 /**
1189  * After a phi has been assigned a register propagate preference inputs
1190  * to the phi inputs.
1191  */
1192 static void propagate_phi_register(ir_node *phi, unsigned r)
1193 {
1194         int                    i;
1195         ir_node               *block = get_nodes_block(phi);
1196         int                    arity = get_irn_arity(phi);
1197
1198         for (i = 0; i < arity; ++i) {
1199                 ir_node           *op   = get_Phi_pred(phi, i);
1200                 allocation_info_t *info = get_allocation_info(op);
1201                 ir_node           *pred;
1202                 float              weight;
1203
1204                 pred   = get_Block_cfgpred_block(block, i);
1205                 weight = get_block_execfreq(execfreqs, pred);
1206                 weight *= AFF_PHI;
1207
1208                 if (info->prefs[r] >= weight)
1209                         continue;
1210
1211                 /* promote the prefered register */
1212                 info->prefs[r] += AFF_PHI * weight;
1213                 if (is_Phi(op))
1214                         propagate_phi_register(op, r);
1215         }
1216 }
1217
1218 /**
1219  * Walker: assign registers to all nodes of a block that
1220  * need registers from the currently considered register class.
1221  */
1222 static void allocate_coalesce_block(ir_node *block, void *data)
1223 {
1224         int                    i;
1225         ir_nodeset_t           live_nodes;
1226         ir_nodeset_iterator_t  iter;
1227         ir_node               *node, *start;
1228         int                    n_preds;
1229         block_info_t          *block_info;
1230         block_info_t         **pred_block_infos;
1231         ir_node              **phi_ins;
1232         unsigned              *output_regs; /**< collects registers which must not
1233                                                                                      be used for optimistic splits */
1234
1235         (void) data;
1236         DB((dbg, LEVEL_2, "* Block %+F\n", block));
1237
1238         /* clear assignments */
1239         block_info  = get_block_info(block);
1240         assignments = block_info->assignments;
1241
1242         ir_nodeset_init(&live_nodes);
1243
1244         /* gather regalloc infos of predecessor blocks */
1245         n_preds             = get_Block_n_cfgpreds(block);
1246         pred_block_infos    = ALLOCAN(block_info_t*, n_preds);
1247         for (i = 0; i < n_preds; ++i) {
1248                 ir_node      *pred      = get_Block_cfgpred_block(block, i);
1249                 block_info_t *pred_info = get_block_info(pred);
1250                 pred_block_infos[i]     = pred_info;
1251         }
1252
1253         phi_ins = ALLOCAN(ir_node*, n_preds);
1254
1255         /* collect live-in nodes and preassigned values */
1256         be_lv_foreach(lv, block, be_lv_state_in, i) {
1257                 const arch_register_t *reg;
1258                 int                    p;
1259                 bool                   need_phi = false;
1260
1261                 node = be_lv_get_irn(lv, block, i);
1262                 if (!arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, node))
1263                         continue;
1264
1265                 /* check all predecessors for this value, if it is not everywhere the
1266                    same or unknown then we have to construct a phi
1267                    (we collect the potential phi inputs here) */
1268                 for (p = 0; p < n_preds; ++p) {
1269                         block_info_t *pred_info = pred_block_infos[p];
1270
1271                         if (!pred_info->processed) {
1272                                 /* use node for now, it will get fixed later */
1273                                 phi_ins[p] = node;
1274                                 need_phi   = true;
1275                         } else {
1276                                 int a = find_value_in_block_info(pred_info, node);
1277
1278                                 /* must live out of predecessor */
1279                                 assert(a >= 0);
1280                                 phi_ins[p] = pred_info->assignments[a];
1281                                 /* different value from last time? then we need a phi */
1282                                 if (p > 0 && phi_ins[p-1] != phi_ins[p]) {
1283                                         need_phi = true;
1284                                 }
1285                         }
1286                 }
1287
1288                 if (need_phi) {
1289                         ir_mode                   *mode = get_irn_mode(node);
1290                         const arch_register_req_t *req  = get_default_req_current_cls();
1291                         ir_node                   *phi;
1292                         int                        i;
1293
1294                         phi = new_r_Phi(block, n_preds, phi_ins, mode);
1295                         be_set_phi_reg_req(phi, req);
1296
1297                         DB((dbg, LEVEL_3, "Create Phi %+F (for %+F) -", phi, node));
1298 #ifdef DEBUG_libfirm
1299                         for (i = 0; i < n_preds; ++i) {
1300                                 DB((dbg, LEVEL_3, " %+F", phi_ins[i]));
1301                         }
1302                         DB((dbg, LEVEL_3, "\n"));
1303 #endif
1304                         mark_as_copy_of(phi, node);
1305                         sched_add_after(block, phi);
1306
1307                         node = phi;
1308                 } else {
1309                         allocation_info_t *info = get_allocation_info(node);
1310                         info->current_value = phi_ins[0];
1311
1312                         /* Grab 1 of the inputs we constructed (might not be the same as
1313                          * "node" as we could see the same copy of the value in all
1314                          * predecessors */
1315                         node = phi_ins[0];
1316                 }
1317
1318                 /* if the node already has a register assigned use it */
1319                 reg = arch_get_irn_register(node);
1320                 if (reg != NULL) {
1321                         /* TODO: consult pred-block infos here. The value could be copied
1322                            away in some/all predecessor blocks. We need to construct
1323                            phi-nodes in this case.
1324                            We even need to construct some Phi_0 like constructs in cases
1325                            where the predecessor allocation is not determined yet. */
1326                         use_reg(node, reg);
1327                 }
1328
1329                 /* remember that this node is live at the beginning of the block */
1330                 ir_nodeset_insert(&live_nodes, node);
1331         }
1332
1333         rbitset_alloca(output_regs, n_regs);
1334
1335         /* handle phis... */
1336         node = sched_first(block);
1337         for ( ; is_Phi(node); node = sched_next(node)) {
1338                 const arch_register_t *reg;
1339
1340                 if (!arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, node))
1341                         continue;
1342
1343                 /* fill in regs already assigned */
1344                 reg = arch_get_irn_register(node);
1345                 if (reg != NULL) {
1346                         use_reg(node, reg);
1347                 } else {
1348                         adapt_phi_prefs(node);
1349                         assign_reg(block, node, output_regs);
1350
1351                         reg = arch_get_irn_register(node);
1352                         propagate_phi_register(node, arch_register_get_index(reg));
1353                 }
1354         }
1355         start = node;
1356
1357         /* assign regs for live-in values */
1358         foreach_ir_nodeset(&live_nodes, node, iter) {
1359                 const arch_register_t *reg = arch_get_irn_register(node);
1360                 if (reg != NULL)
1361                         continue;
1362
1363                 assign_reg(block, node, output_regs);
1364                 /* shouldn't happen if we color in dominance order */
1365                 assert (!is_Phi(node));
1366         }
1367
1368         /* assign instructions in the block */
1369         for (node = start; !sched_is_end(node); node = sched_next(node)) {
1370                 unsigned r;
1371
1372                 rewire_inputs(node);
1373
1374                 /* enforce use constraints */
1375                 rbitset_clear_all(output_regs, n_regs);
1376                 enforce_constraints(&live_nodes, node, output_regs);
1377                 /* we may not use registers occupied here for optimistic splits */
1378                 for (r = 0; r < n_regs; ++r) {
1379                         if (assignments[r] != NULL)
1380                                 rbitset_set(output_regs, r);
1381                 }
1382
1383                 rewire_inputs(node);
1384
1385                 /* free registers of values last used at this instruction */
1386                 free_last_uses(&live_nodes, node);
1387
1388                 /* assign output registers */
1389                 /* TODO: 2 phases: first: pre-assigned ones, 2nd real regs */
1390                 if (get_irn_mode(node) == mode_T) {
1391                         const ir_edge_t *edge;
1392                         foreach_out_edge(node, edge) {
1393                                 ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
1394                                 if (!arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, proj))
1395                                         continue;
1396                                 assign_reg(block, proj, output_regs);
1397                         }
1398                 } else if (arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, node)) {
1399                         assign_reg(block, node, output_regs);
1400                 }
1401         }
1402
1403         ir_nodeset_destroy(&live_nodes);
1404         assignments = NULL;
1405
1406         block_info->processed = true;
1407
1408         /* permute values at end of predecessor blocks in case of phi-nodes */
1409         if (n_preds > 1) {
1410                 int p;
1411                 for (p = 0; p < n_preds; ++p) {
1412                         add_phi_permutations(block, p);
1413                 }
1414         }
1415
1416         /* if we have exactly 1 successor then we might be able to produce phi
1417            copies now */
1418         if (get_irn_n_edges_kind(block, EDGE_KIND_BLOCK) == 1) {
1419                 const ir_edge_t *edge
1420                         = get_irn_out_edge_first_kind(block, EDGE_KIND_BLOCK);
1421                 ir_node      *succ      = get_edge_src_irn(edge);
1422                 int           p         = get_edge_src_pos(edge);
1423                 block_info_t *succ_info = get_block_info(succ);
1424
1425                 if (succ_info->processed) {
1426                         add_phi_permutations(succ, p);
1427                 }
1428         }
1429 }
1430
1431 /**
1432  * Run the register allocator for the current register class.
1433  */
1434 static void be_straight_alloc_cls(void)
1435 {
1436         lv = be_assure_liveness(birg);
1437         be_liveness_assure_sets(lv);
1438         be_liveness_assure_chk(lv);
1439
1440         ir_reserve_resources(irg, IR_RESOURCE_IRN_LINK | IR_RESOURCE_IRN_VISITED);
1441         inc_irg_visited(irg);
1442
1443         DB((dbg, LEVEL_2, "=== Allocating registers of %s ===\n", cls->name));
1444
1445         irg_block_walk_graph(irg, NULL, analyze_block, NULL);
1446         /* we need some dominance pre-order walk to ensure we see all
1447          *  definitions/create copies before we encounter their users */
1448         dom_tree_walk_irg(irg, allocate_coalesce_block, NULL, NULL);
1449
1450         ir_free_resources(irg, IR_RESOURCE_IRN_LINK | IR_RESOURCE_IRN_VISITED);
1451 }
1452
1453 static void dump(int mask, ir_graph *irg, const char *suffix,
1454                  void (*dumper)(ir_graph *, const char *))
1455 {
1456         if(birg->main_env->options->dump_flags & mask)
1457                 be_dump(irg, suffix, dumper);
1458 }
1459
1460 /**
1461  * Run the spiller on the current graph.
1462  */
1463 static void spill(void)
1464 {
1465         /* make sure all nodes show their real register pressure */
1466         BE_TIMER_PUSH(t_ra_constr);
1467         be_pre_spill_prepare_constr(birg, cls);
1468         BE_TIMER_POP(t_ra_constr);
1469
1470         dump(DUMP_RA, irg, "-spillprepare", dump_ir_block_graph_sched);
1471
1472         /* spill */
1473         BE_TIMER_PUSH(t_ra_spill);
1474         be_do_spill(birg, cls);
1475         BE_TIMER_POP(t_ra_spill);
1476
1477         BE_TIMER_PUSH(t_ra_spill_apply);
1478         check_for_memory_operands(irg);
1479         BE_TIMER_POP(t_ra_spill_apply);
1480
1481         dump(DUMP_RA, irg, "-spill", dump_ir_block_graph_sched);
1482 }
1483
1484 /**
1485  * The straight register allocator for a whole procedure.
1486  */
1487 static void be_straight_alloc(be_irg_t *new_birg)
1488 {
1489         const arch_env_t *arch_env = new_birg->main_env->arch_env;
1490         int   n_cls                = arch_env_get_n_reg_class(arch_env);
1491         int   c;
1492
1493         obstack_init(&obst);
1494
1495         birg      = new_birg;
1496         irg       = be_get_birg_irg(birg);
1497         execfreqs = birg->exec_freq;
1498
1499         /* TODO: extract some of the stuff from bechordal allocator, like
1500          * statistics, time measurements, etc. and use them here too */
1501
1502         for (c = 0; c < n_cls; ++c) {
1503                 cls             = arch_env_get_reg_class(arch_env, c);
1504                 default_cls_req = NULL;
1505                 if (arch_register_class_flags(cls) & arch_register_class_flag_manual_ra)
1506                         continue;
1507
1508                 stat_ev_ctx_push_str("regcls", cls->name);
1509
1510                 n_regs      = arch_register_class_n_regs(cls);
1511                 normal_regs = rbitset_malloc(n_regs);
1512                 be_abi_set_non_ignore_regs(birg->abi, cls, normal_regs);
1513
1514                 spill();
1515
1516                 /* verify schedule and register pressure */
1517                 BE_TIMER_PUSH(t_verify);
1518                 if (birg->main_env->options->vrfy_option == BE_VRFY_WARN) {
1519                         be_verify_schedule(birg);
1520                         be_verify_register_pressure(birg, cls, irg);
1521                 } else if (birg->main_env->options->vrfy_option == BE_VRFY_ASSERT) {
1522                         assert(be_verify_schedule(birg) && "Schedule verification failed");
1523                         assert(be_verify_register_pressure(birg, cls, irg)
1524                                 && "Register pressure verification failed");
1525                 }
1526                 BE_TIMER_POP(t_verify);
1527
1528                 BE_TIMER_PUSH(t_ra_color);
1529                 be_straight_alloc_cls();
1530                 BE_TIMER_POP(t_ra_color);
1531
1532                 /* we most probably constructed new Phis so liveness info is invalid
1533                  * now */
1534                 /* TODO: test liveness_introduce */
1535                 be_liveness_invalidate(lv);
1536                 free(normal_regs);
1537
1538                 stat_ev_ctx_pop("regcls");
1539         }
1540
1541         BE_TIMER_PUSH(t_ra_spill_apply);
1542         be_abi_fix_stack_nodes(birg->abi);
1543         BE_TIMER_POP(t_ra_spill_apply);
1544
1545         BE_TIMER_PUSH(t_verify);
1546         if (birg->main_env->options->vrfy_option == BE_VRFY_WARN) {
1547                 be_verify_register_allocation(birg);
1548         } else if (birg->main_env->options->vrfy_option == BE_VRFY_ASSERT) {
1549                 assert(be_verify_register_allocation(birg)
1550                                 && "Register allocation invalid");
1551         }
1552         BE_TIMER_POP(t_verify);
1553
1554         obstack_free(&obst, NULL);
1555 }
1556
1557 /**
1558  * Initializes this module.
1559  */
1560 void be_init_straight_alloc(void)
1561 {
1562         static be_ra_t be_ra_straight = {
1563                 be_straight_alloc,
1564         };
1565
1566         FIRM_DBG_REGISTER(dbg, "firm.be.straightalloc");
1567
1568         be_register_allocator("straight", &be_ra_straight);
1569 }
1570
1571 BE_REGISTER_MODULE_CONSTRUCTOR(be_init_straight_alloc);