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 registers
  38  *    with high preferences. When register constraints are not met, add copies
  39  *    and split live-ranges.
  40  *
  41  * TODO:
  42  *  - output constraints are not ensured. The algorithm fails to copy values
  43  *    away, so the registers for constrained outputs are free.
  44  *  - must_be_different constraint is not respected
  45  *  - No parallel copies at basic block borders are created, no additional phis
  46  *    created after copies have been inserted.
  47  *  - Phi color assignment should give bonus points towards registers already
  48  *    assigned at predecessors.
  49  *  - think about a smarter sequence of visiting the blocks. Sorted by
  50  *    execfreq might be good, or looptree from inner to outermost loops going
  51  *    over blocks in a reverse postorder
  52  */
  53 #include "config.h"
  54
  55 #include <float.h>
  56
  57 #include "obst.h"
  58 #include "irnode_t.h"
  59 #include "irgraph_t.h"
  60 #include "iredges_t.h"
  61 #include "ircons.h"
  62 #include "irgwalk.h"
  63 #include "execfreq.h"
  64
  65 #include "be.h"
  66 #include "bera.h"
  67 #include "belive_t.h"
  68 #include "bemodule.h"
  69 #include "bechordal_t.h"
  70 #include "besched_t.h"
  71 #include "beirg_t.h"
  72 #include "benode_t.h"
  73 #include "bespilloptions.h"
  74 #include "beverify.h"
  75
  76 #include "bipartite.h"
  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 SHOULD_BE_SAME   1.0f
  83
  84 DEBUG_ONLY(static firm_dbg_module_t *dbg = NULL;)
  85
  86 static struct obstack               obst;
  87 static be_irg_t                    *birg;
  88 static ir_graph                    *irg;
  89 static const arch_register_class_t *cls;
  90 static be_lv_t                     *lv;
  91 static const ir_exec_freq          *execfreqs;
  92 static unsigned                     n_regs;
  93 static bitset_t                    *ignore_regs;
  94
  95 typedef struct assignment_t assignment_t;
  96 struct assignment_t {
  97         ir_node *value;            /**< currently assigned value */
  98 };
  99
 100 static assignment_t *assignments;
 101
 102 typedef struct allocation_info_t allocation_info_t;
 103 struct allocation_info_t {
 104         unsigned      last_uses;   /**< bitset indicating last uses (input pos) */
 105         assignment_t *current_assignment;
 106         float         prefs[0];    /**< register preferences */
 107 };
 108
 109 typedef struct reg_pref_t reg_pref_t;
 110 struct reg_pref_t {
 111         unsigned num;
 112         float    pref;
 113 };
 114
 115 /**
 116  * Get the allocation info for a node.
 117  * The info is allocated on the first visit of a node.
 118  */
 119 static allocation_info_t *get_allocation_info(ir_node *node)
 120 {
 121         allocation_info_t *info;
 122         if (!irn_visited(node)) {
 123                 size_t size = sizeof(info[0]) + n_regs * sizeof(float);
 124                 info = obstack_alloc(&obst, size);
 125                 memset(info, 0, size);
 126                 set_irn_link(node, info);
 127                 mark_irn_visited(node);
 128         } else {
 129                 info = get_irn_link(node);
 130         }
 131
 132         return info;
 133 }
 134
 135 /**
 136  * Link the allocation info of a node to a copy.
 137  * Afterwards, both nodes uses the same allocation info.
 138  * Copy must not have an allocation info assigned yet.
 139  *
 140  * @param copy   the node that gets the allocation info assigned
 141  * @param value  the original node
 142  */
 143 static void link_to(ir_node *copy, ir_node *value)
 144 {
 145         allocation_info_t *info = get_allocation_info(value);
 146         assert(!irn_visited(copy));
 147         set_irn_link(copy, info);
 148         mark_irn_visited(copy);
 149 }
 150
 151 /**
 152  * Calculate the penalties for every register on a node and its live neighbors.
 153  *
 154  * @param live_nodes   the set of live nodes at the current position, may be NULL
 155  * @param penalty      the penalty to subtract from
 156  * @param limited      a raw bitset containing the limited set for the node
 157  * @param node         the node
 158  */
 159 static void give_penalties_for_limits(const ir_nodeset_t *live_nodes,
 160                                       float penalty, const unsigned* limited,
 161                                                                           ir_node *node)
 162 {
 163         ir_nodeset_iterator_t iter;
 164         unsigned              r;
 165         allocation_info_t     *info = get_allocation_info(node);
 166         ir_node               *neighbor;
 167
 168         /* give penalty for all forbidden regs */
 169         for (r = 0; r < n_regs; ++r) {
 170                 if (rbitset_is_set(limited, r))
 171                         continue;
 172
 173                 info->prefs[r] -= penalty;
 174         }
 175
 176         /* all other live values should get a penalty for allowed regs */
 177         if (live_nodes == NULL)
 178                 return;
 179
 180         /* TODO: reduce penalty if there are multiple allowed registers... */
 181         penalty *= NEIGHBOR_FACTOR;
 182         foreach_ir_nodeset(live_nodes, neighbor, iter) {
 183                 allocation_info_t *neighbor_info;
 184
 185                 /* TODO: if op is used on multiple inputs we might not do a
 186                  * continue here */
 187                 if (neighbor == node)
 188                         continue;
 189
 190                 neighbor_info = get_allocation_info(neighbor);
 191                 for (r = 0; r < n_regs; ++r) {
 192                         if (!rbitset_is_set(limited, r))
 193                                 continue;
 194
 195                         neighbor_info->prefs[r] -= penalty;
 196                 }
 197         }
 198 }
 199
 200 /**
 201  * Calculate the preferences of a definition for the current register class.
 202  * If the definition uses a limited set of registers, reduce the preferences
 203  * for the limited register on the node and its neighbors.
 204  *
 205  * @param live_nodes  the set of live nodes at the current node
 206  * @param weight      the weight
 207  * @param node        the current node
 208  */
 209 static void check_defs(const ir_nodeset_t *live_nodes, float weight,
 210                        ir_node *node)
 211 {
 212         const arch_register_req_t *req;
 213
 214         if (get_irn_mode(node) == mode_T) {
 215                 const ir_edge_t *edge;
 216                 foreach_out_edge(node, edge) {
 217                         ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
 218                         check_defs(live_nodes, weight, proj);
 219                 }
 220                 return;
 221         }
 222
 223         if (!arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, node))
 224                 return;
 225
 226         req = arch_get_register_req_out(node);
 227         if (req->type & arch_register_req_type_limited) {
 228                 const unsigned *limited = req->limited;
 229                 float           penalty = weight * DEF_FACTOR;
 230                 give_penalties_for_limits(live_nodes, penalty, limited, node);
 231         }
 232
 233         if (req->type & arch_register_req_type_should_be_same) {
 234                 ir_node           *insn  = skip_Proj(node);
 235                 allocation_info_t *info  = get_allocation_info(node);
 236                 int                arity = get_irn_arity(insn);
 237                 int                i;
 238
 239                 float factor = 1.0f / rbitset_popcnt(&req->other_same, arity);
 240                 for (i = 0; i < arity; ++i) {
 241                         ir_node           *op;
 242                         unsigned          r;
 243                         allocation_info_t *op_info;
 244
 245                         if (!rbitset_is_set(&req->other_same, i))
 246                                 continue;
 247
 248                         op      = get_irn_n(insn, i);
 249                         op_info = get_allocation_info(op);
 250                         for (r = 0; r < n_regs; ++r) {
 251                                 if (bitset_is_set(ignore_regs, r))
 252                                         continue;
 253                                 op_info->prefs[r] += info->prefs[r] * factor;
 254                         }
 255                 }
 256         }
 257 }
 258
 259 /**
 260  * Walker: Runs an a block calculates the preferences for any
 261  * node and every register from the considered register class.
 262  */
 263 static void analyze_block(ir_node *block, void *data)
 264 {
 265         float         weight = get_block_execfreq(execfreqs, block);
 266         ir_nodeset_t  live_nodes;
 267         ir_node      *node;
 268         (void) data;
 269
 270         ir_nodeset_init(&live_nodes);
 271         be_liveness_end_of_block(lv, cls, block, &live_nodes);
 272
 273         sched_foreach_reverse(block, node) {
 274                 allocation_info_t *info;
 275                 int               i, arity;
 276
 277                 if (is_Phi(node)) {
 278                         /* TODO: handle constrained phi-nodes */
 279                         break;
 280                 }
 281
 282                 /* TODO give/take penalties for should_be_same/different) */
 283                 check_defs(&live_nodes, weight, node);
 284
 285                 /* mark last uses */
 286                 arity = get_irn_arity(node);
 287                 /* I was lazy, and only allocated 1 unsigned
 288                    => maximum of 32 uses per node (rewrite if necessary) */
 289                 assert(arity <= (int) sizeof(unsigned) * 8);
 290
 291                 info = get_allocation_info(node);
 292                 for (i = 0; i < arity; ++i) {
 293                         ir_node *op = get_irn_n(node, i);
 294                         if (!arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, op))
 295                                 continue;
 296
 297                         /* last usage of a value? */
 298                         if (!ir_nodeset_contains(&live_nodes, op)) {
 299                                 rbitset_set(&info->last_uses, i);
 300                         }
 301                 }
 302
 303                 be_liveness_transfer(cls, node, &live_nodes);
 304
 305                 /* update weights based on usage constraints */
 306                 for (i = 0; i < arity; ++i) {
 307                         const arch_register_req_t *req;
 308                         const unsigned            *limited;
 309                         ir_node                   *op = get_irn_n(node, i);
 310
 311                         if (!arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, op))
 312                                 continue;
 313
 314                         req = arch_get_register_req(node, i);
 315                         if ((req->type & arch_register_req_type_limited) == 0)
 316                                 continue;
 317
 318                         /* TODO: give penalties to neighbors for precolored nodes! */
 319
 320                         limited = req->limited;
 321                         give_penalties_for_limits(&live_nodes, weight * USE_FACTOR, limited,
 322                                                   op);
 323                 }
 324         }
 325
 326         ir_nodeset_destroy(&live_nodes);
 327 }
 328
 329 /**
 330  * Assign register reg to the given node.
 331  *
 332  * @param node  the node
 333  * @param reg   the register
 334  */
 335 static void use_reg(ir_node *node, const arch_register_t *reg)
 336 {
 337         unsigned           r          = arch_register_get_index(reg);
 338         assignment_t      *assignment = &assignments[r];
 339         allocation_info_t *info;
 340
 341         assert(assignment->value == NULL);
 342         assignment->value = node;
 343
 344         info = get_allocation_info(node);
 345         info->current_assignment = assignment;
 346
 347         arch_set_irn_register(node, reg);
 348 }
 349
 350 /**
 351  * Compare two register preferences in decreasing order.
 352  */
 353 static int compare_reg_pref(const void *e1, const void *e2)
 354 {
 355         const reg_pref_t *rp1 = (const reg_pref_t*) e1;
 356         const reg_pref_t *rp2 = (const reg_pref_t*) e2;
 357         if (rp1->pref < rp2->pref)
 358                 return 1;
 359         if (rp1->pref > rp2->pref)
 360                 return -1;
 361         return 0;
 362 }
 363
 364 static void fill_sort_candidates(reg_pref_t *regprefs,
 365                                  const allocation_info_t *info)
 366 {
 367         unsigned r;
 368
 369         for (r = 0; r < n_regs; ++r) {
 370                 float pref = info->prefs[r];
 371                 if (bitset_is_set(ignore_regs, r)) {
 372                         pref = -10000;
 373                 }
 374                 regprefs[r].num  = r;
 375                 regprefs[r].pref = pref;
 376         }
 377         /* TODO: use a stable sort here to avoid unnecessary register jumping */
 378         qsort(regprefs, n_regs, sizeof(regprefs[0]), compare_reg_pref);
 379 }
 380
 381 static void assign_reg(const ir_node *block, ir_node *node)
 382 {
 383         const arch_register_t     *reg;
 384         allocation_info_t         *info;
 385         const arch_register_req_t *req;
 386         reg_pref_t                *reg_prefs;
 387         ir_node                   *in_node;
 388         unsigned                  i;
 389
 390         assert(arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, node));
 391
 392         /* preassigned register? */
 393         reg = arch_get_irn_register(node);
 394         if (reg != NULL) {
 395                 DB((dbg, LEVEL_2, "Preassignment %+F -> %s\n", node, reg->name));
 396                 use_reg(node, reg);
 397                 return;
 398         }
 399
 400         /* give should_be_same boni */
 401         info = get_allocation_info(node);
 402         req  = arch_get_register_req_out(node);
 403
 404         in_node = skip_Proj(node);
 405         if (req->type & arch_register_req_type_should_be_same) {
 406                 float weight = get_block_execfreq(execfreqs, block);
 407                 int   arity  = get_irn_arity(in_node);
 408                 int   i;
 409
 410                 assert(arity <= (int) sizeof(req->other_same) * 8);
 411                 for (i = 0; i < arity; ++i) {
 412                         ir_node               *in;
 413                         const arch_register_t *reg;
 414                         unsigned               r;
 415                         if (!rbitset_is_set(&req->other_same, i))
 416                                 continue;
 417
 418                         in  = get_irn_n(in_node, i);
 419                         reg = arch_get_irn_register(in);
 420                         assert(reg != NULL);
 421                         r = arch_register_get_index(reg);
 422                         if (bitset_is_set(ignore_regs, r))
 423                                 continue;
 424                         info->prefs[r] += weight * SHOULD_BE_SAME;
 425                 }
 426         }
 427
 428         /* TODO: handle must_be_different */
 429
 430         /*  */
 431         DB((dbg, LEVEL_2, "Candidates for %+F:", node));
 432         reg_prefs = alloca(n_regs * sizeof(reg_prefs[0]));
 433         fill_sort_candidates(reg_prefs, info);
 434         for (i = 0; i < n_regs; ++i) {
 435                 unsigned               num = reg_prefs[i].num;
 436                 const arch_register_t *reg = arch_register_for_index(cls, num);
 437                 DB((dbg, LEVEL_2, " %s(%f)", reg->name, reg_prefs[i].pref));
 438         }
 439         DB((dbg, LEVEL_2, "\n"));
 440
 441         for (i = 0; i < n_regs; ++i) {
 442                 unsigned r = reg_prefs[i].num;
 443                 /* ignores should be last and we should have a non-ignore left */
 444                 assert(!bitset_is_set(ignore_regs, r));
 445                 /* already used? TODO: It might be better to copy the value occupying the register around here, find out when... */
 446                 if (assignments[r].value != NULL)
 447                         continue;
 448                 reg = arch_register_for_index(cls, r);
 449                 DB((dbg, LEVEL_2, "Assign %+F -> %s\n", node, reg->name));
 450                 use_reg(node, reg);
 451                 break;
 452         }
 453 }
 454
 455 static void free_reg_of_value(ir_node *node)
 456 {
 457         allocation_info_t *info;
 458         assignment_t      *assignment;
 459         unsigned          r;
 460
 461         if (!arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, node))
 462                 return;
 463
 464         info       = get_allocation_info(node);
 465         assignment = info->current_assignment;
 466
 467         assert(assignment != NULL);
 468
 469         r = assignment - assignments;
 470         DB((dbg, LEVEL_2, "Value %+F ended, freeing %s\n",
 471                 node, arch_register_for_index(cls, r)->name));
 472         assignment->value        = NULL;
 473         info->current_assignment = NULL;
 474 }
 475
 476 /**
 477  * Return the index of the currently assigned register of a node.
 478  */
 479 static unsigned get_current_reg(ir_node *node)
 480 {
 481         allocation_info_t *info       = get_allocation_info(node);
 482         assignment_t      *assignment = info->current_assignment;
 483         return assignment - assignments;
 484 }
 485
 486 /**
 487  * Return the currently assigned assignment of a node.
 488  */
 489 static assignment_t *get_current_assignment(ir_node *node)
 490 {
 491         allocation_info_t *info = get_allocation_info(node);
 492         return info->current_assignment;
 493 }
 494
 495 /**
 496  * Add an permutation in front of a node and change the assignments
 497  * due to this permutation.
 498  *
 499  * @param live_nodes   the set of live nodes, updated due to live range split
 500  * @param before       the node before we add the permutation
 501  * @param permutation  the permutation array (map indexes to indexes)
 502  */
 503 static void permutate_values(ir_nodeset_t *live_nodes, ir_node *before,
 504                              unsigned *permutation)
 505 {
 506         ir_node  *block;
 507         ir_node **srcs   = ALLOCANZ(ir_node*, n_regs);
 508         unsigned *n_used = ALLOCANZ(unsigned, n_regs);
 509         unsigned  r;
 510
 511         /* create a list of values which really need to be "permed" */
 512         for (r = 0; r < n_regs; ++r) {
 513                 unsigned      new_reg = permutation[r];
 514                 assignment_t *assignment;
 515                 ir_node      *value;
 516
 517                 if (new_reg == r)
 518                         continue;
 519
 520                 assignment = &assignments[r];
 521                 value      = assignment->value;
 522                 if (value == NULL) {
 523                         /* nothing to do here, reg is not live */
 524                         permutation[r] = r;
 525                         continue;
 526                 }
 527
 528                 assert(srcs[new_reg] == NULL);
 529                 srcs[new_reg] = value;
 530                 n_used[r]++;
 531
 532                 free_reg_of_value(value);
 533                 ir_nodeset_remove(live_nodes, value);
 534         }
 535
 536         block = get_nodes_block(before);
 537
 538         /* step1: create copies where immediately possible */
 539         for (r = 0; r < n_regs; /* empty */) {
 540                 ir_node *copy;
 541                 ir_node *src = srcs[r];
 542                 unsigned old_r;
 543                 const arch_register_t *reg;
 544
 545                 if (src == NULL || n_used[r] > 0) {
 546                         ++r;
 547                         continue;
 548                 }
 549
 550                 /* create a copy */
 551                 copy = be_new_Copy(cls, block, src);
 552                 reg = arch_register_for_index(cls, r);
 553                 DB((dbg, LEVEL_2, "Copy %+F (from %+F) -> %s\n", copy, src, reg->name));
 554                 link_to(copy, src);
 555                 use_reg(copy, reg);
 556                 sched_add_before(before, copy);
 557
 558                 /* old register has 1 user less */
 559                 reg = arch_get_irn_register(src);
 560                 old_r = arch_register_get_index(reg);
 561                 assert(n_used[old_r] > 0);
 562                 --n_used[old_r];
 563                 srcs[r] = NULL;
 564
 565                 /* advance */
 566                 if (old_r < r)
 567                         r = old_r;
 568                 else
 569                         ++r;
 570         }
 571
 572         /* create perms with the rest */
 573         for (r = 0; r < n_regs; ++r) {
 574                 if (srcs[r] != NULL) {
 575                         assert (false && "perm creation not implemented yet");
 576                 }
 577         }
 578 }
 579
 580 /**
 581  * Free regs for values last used.
 582  *
 583  * @param live_nodes   set of live nodes, will be updated
 584  * @param node         the node to consider
 585  */
 586 static void free_last_uses(ir_nodeset_t *live_nodes, ir_node *node)
 587 {
 588         allocation_info_t *info  = get_allocation_info(node);
 589         int                arity = get_irn_arity(node);
 590         int                i;
 591         for (i = 0; i < arity; ++i) {
 592                 ir_node *op;
 593
 594                 /* check if one operand is the last use */
 595                 if (!rbitset_is_set(&info->last_uses, i))
 596                         continue;
 597
 598                 op = get_irn_n(node, i);
 599                 free_reg_of_value(op);
 600                 ir_nodeset_remove(live_nodes, op);
 601         }
 602 }
 603
 604 /**
 605  * Enforce constraints at a node by live range splits.
 606  *
 607  * @param live_nodes  the set of live nodes, might be changed
 608  * @param node        the current node
 609  */
 610 static void enforce_constraints(ir_nodeset_t *live_nodes, ir_node *node)
 611 {
 612         int arity = get_irn_arity(node);
 613         int i, dummy, res;
 614         hungarian_problem_t *bp;
 615         unsigned l, r, p;
 616         unsigned *assignment;
 617
 618         /* see if any use constraints are not met */
 619         bool good = true;
 620         for (i = 0; i < arity; ++i) {
 621                 ir_node                   *op = get_irn_n(node, i);
 622                 const arch_register_req_t *req;
 623                 const unsigned            *limited;
 624                 unsigned                  r;
 625
 626                 if (!arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, op))
 627                         continue;
 628
 629                 /* are there any limitations for the i'th operand? */
 630                 req = arch_get_register_req(node, i);
 631                 if ((req->type & arch_register_req_type_limited) == 0)
 632                         continue;
 633
 634                 limited = req->limited;
 635                 r       = get_current_reg(op);
 636                 if (!rbitset_is_set(limited, r)) {
 637                         /* found an assignement outside the limited set */
 638                         good = false;
 639                         break;
 640                 }
 641         }
 642
 643         if (good)
 644                 return;
 645
 646         /* swap values around */
 647         bp = hungarian_new(n_regs, n_regs, HUNGARIAN_MATCH_PERFECT);
 648
 649         /* add all combinations, then remove not allowed ones */
 650         for (l = 0; l < n_regs; ++l) {
 651                 if (bitset_is_set(ignore_regs, l)) {
 652                         hungarian_add(bp, l, l, 90);
 653                         continue;
 654                 }
 655
 656                 for (r = 0; r < n_regs; ++r) {
 657                         if (bitset_is_set(ignore_regs, r))
 658                                 continue;
 659
 660                         hungarian_add(bp, l, r, l == r ? 90 : 89);
 661                 }
 662         }
 663
 664         for (i = 0; i < arity; ++i) {
 665                 ir_node                   *op = get_irn_n(node, i);
 666                 const arch_register_req_t *req;
 667                 const unsigned            *limited;
 668                 unsigned                  current_reg;
 669
 670                 if (!arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, op))
 671                         continue;
 672
 673                 req = arch_get_register_req(node, i);
 674                 if ((req->type & arch_register_req_type_limited) == 0)
 675                         continue;
 676
 677                 limited     = req->limited;
 678                 current_reg = get_current_reg(op);
 679                 for (r = 0; r < n_regs; ++r) {
 680                         if (rbitset_is_set(limited, r))
 681                                 continue;
 682                         hungarian_remv(bp, current_reg, r);
 683                 }
 684         }
 685
 686         hungarian_print_costmatrix(bp, 1);
 687         hungarian_prepare_cost_matrix(bp, HUNGARIAN_MODE_MAXIMIZE_UTIL);
 688
 689         assignment = ALLOCAN(unsigned, n_regs);
 690         res = hungarian_solve(bp, (int*) assignment, &dummy, 0);
 691         assert(res == 0);
 692
 693         printf("Swap result:");
 694         for (p = 0; p < n_regs; ++p) {
 695                 printf(" %d", assignment[p]);
 696         }
 697         printf("\n");
 698
 699         hungarian_free(bp);
 700
 701         permutate_values(live_nodes, node, assignment);
 702 }
 703
 704 /**
 705  * Walker: assign registers to all nodes of a block that
 706  * needs registers from the currently considered register class.
 707  */
 708 static void allocate_coalesce_block(ir_node *block, void *data)
 709 {
 710         int                   i;
 711         ir_nodeset_t          live_nodes;
 712         ir_nodeset_iterator_t iter;
 713         ir_node               *node, *start;
 714
 715         DB((dbg, LEVEL_2, "Allocating in block %+F\n",
 716                 block));
 717
 718         /* clear assignments */
 719         memset(assignments, 0, n_regs * sizeof(assignments[0]));
 720         ir_nodeset_init(&live_nodes);
 721
 722         (void) data;
 723
 724         /* collect live-in nodes and preassigned values */
 725         be_lv_foreach(lv, block, be_lv_state_in, i) {
 726                 const arch_register_t *reg;
 727
 728                 node = be_lv_get_irn(lv, block, i);
 729                 if (!arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, node))
 730                         continue;
 731
 732                 /* remember that this node is live at the beginning of the block */
 733                 ir_nodeset_insert(&live_nodes, node);
 734
 735                 /* if the node already has a register assigned use it */
 736                 /* TODO: the value could already be copied away at this point and be in
 737                    another register */
 738                 reg = arch_get_irn_register(node);
 739                 if (reg != NULL) {
 740                         use_reg(node, reg);
 741                 }
 742         }
 743
 744         /* handle phis... */
 745         node = sched_first(block);
 746         for ( ; is_Phi(node); node = sched_next(node)) {
 747                 const arch_register_t *reg;
 748
 749                 if (!arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, node))
 750                         continue;
 751
 752                 /* fill in regs already assigned */
 753                 reg = arch_get_irn_register(node);
 754                 if (reg != NULL) {
 755                         use_reg(node, reg);
 756                 } else {
 757                         /* TODO: give boni for registers already assigned at the
 758                            predecessors */
 759                 }
 760         }
 761         start = node;
 762
 763         /* assign regs for live-in values */
 764         foreach_ir_nodeset(&live_nodes, node, iter) {
 765                 const arch_register_t *reg;
 766                 reg = arch_get_irn_register(node);
 767                 if (reg != NULL)
 768                         continue;
 769
 770                 assign_reg(block, node);
 771         }
 772
 773         /* assign instructions in the block */
 774         for (node = start; !sched_is_end(node); node = sched_next(node)) {
 775                 int arity = get_irn_arity(node);
 776                 int i;
 777
 778                 /* enforce use constraints */
 779                 enforce_constraints(&live_nodes, node);
 780
 781                 /* exchange values to copied values where needed */
 782                 for (i = 0; i < arity; ++i) {
 783                         ir_node      *op = get_irn_n(node, i);
 784                         assignment_t *assignment;
 785
 786                         if (!arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, op))
 787                                 continue;
 788                         assignment = get_current_assignment(op);
 789                         assert(assignment != NULL);
 790                         if (op != assignment->value) {
 791                                 set_irn_n(node, i, assignment->value);
 792                         }
 793                 }
 794
 795                 free_last_uses(&live_nodes, node);
 796
 797                 /* assign output registers */
 798                 /* TODO: 2 phases: first: pre-assigned ones, 2nd real regs */
 799                 if (get_irn_mode(node) == mode_T) {
 800                         const ir_edge_t *edge;
 801                         foreach_out_edge(node, edge) {
 802                                 ir_node *proj = get_edge_src_irn(edge);
 803                                 if (!arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, proj))
 804                                         continue;
 805                                 assign_reg(block, proj);
 806                         }
 807                 } else if (arch_irn_consider_in_reg_alloc(cls, node)) {
 808                         assign_reg(block, node);
 809                 }
 810         }
 811
 812         foreach_ir_nodeset(&live_nodes, node, iter) {
 813                 free_reg_of_value(node);
 814         }
 815
 816         ir_nodeset_destroy(&live_nodes);
 817 }
 818
 819 /**
 820  * Run the register allocator for the current register class.
 821  */
 822 static void be_straight_alloc_cls(void)
 823 {
 824         n_regs         = arch_register_class_n_regs(cls);
 825         lv             = be_assure_liveness(birg);
 826         be_liveness_assure_sets(lv);
 827         be_liveness_assure_chk(lv);
 828
 829         assignments = obstack_alloc(&obst, n_regs * sizeof(assignments[0]));
 830
 831         ir_reserve_resources(irg, IR_RESOURCE_IRN_LINK | IR_RESOURCE_IRN_VISITED);
 832         inc_irg_visited(irg);
 833
 834         DB((dbg, LEVEL_2, "=== Registers in %s ===\n", cls->name));
 835
 836         irg_block_walk_graph(irg, NULL, analyze_block, NULL);
 837         irg_block_walk_graph(irg, NULL, allocate_coalesce_block, NULL);
 838
 839         ir_free_resources(irg, IR_RESOURCE_IRN_LINK | IR_RESOURCE_IRN_VISITED);
 840 }
 841
 842 /**
 843  * Run the spiller on the current graph.
 844  */
 845 static void spill(void)
 846 {
 847         /* make sure all nodes show their real register pressure */
 848         BE_TIMER_PUSH(t_ra_constr);
 849         be_pre_spill_prepare_constr(birg, cls);
 850         BE_TIMER_POP(t_ra_constr);
 851
 852         /* spill */
 853         BE_TIMER_PUSH(t_ra_spill);
 854         be_do_spill(birg, cls);
 855         BE_TIMER_POP(t_ra_spill);
 856
 857         BE_TIMER_PUSH(t_ra_spill_apply);
 858         check_for_memory_operands(irg);
 859         BE_TIMER_POP(t_ra_spill_apply);
 860 }
 861
 862 /**
 863  * The straight register allocator for a whole procedure.
 864  */
 865 static void be_straight_alloc(be_irg_t *new_birg)
 866 {
 867         const arch_env_t *arch_env = new_birg->main_env->arch_env;
 868         int   n_cls                = arch_env_get_n_reg_class(arch_env);
 869         int   c;
 870
 871         obstack_init(&obst);
 872
 873         birg      = new_birg;
 874         irg       = be_get_birg_irg(birg);
 875         execfreqs = birg->exec_freq;
 876
 877         /* TODO: extract some of the stuff from bechordal allocator, like
 878          * statistics, time measurements, etc. and use them here too */
 879
 880         for (c = 0; c < n_cls; ++c) {
 881                 cls = arch_env_get_reg_class(arch_env, c);
 882                 if (arch_register_class_flags(cls) & arch_register_class_flag_manual_ra)
 883                         continue;
 884
 885                 stat_ev_ctx_push_str("bestraight_cls", cls->name);
 886
 887                 n_regs      = cls->n_regs;
 888                 ignore_regs = bitset_malloc(n_regs);
 889                 be_put_ignore_regs(birg, cls, ignore_regs);
 890
 891                 spill();
 892
 893                 /* verify schedule and register pressure */
 894                 BE_TIMER_PUSH(t_verify);
 895                 if (birg->main_env->options->vrfy_option == BE_CH_VRFY_WARN) {
 896                         be_verify_schedule(birg);
 897                         be_verify_register_pressure(birg, cls, irg);
 898                 } else if (birg->main_env->options->vrfy_option == BE_CH_VRFY_ASSERT) {
 899                         assert(be_verify_schedule(birg) && "Schedule verification failed");
 900                         assert(be_verify_register_pressure(birg, cls, irg)
 901                                 && "Register pressure verification failed");
 902                 }
 903                 BE_TIMER_POP(t_verify);
 904
 905                 BE_TIMER_PUSH(t_ra_color);
 906                 be_straight_alloc_cls();
 907                 BE_TIMER_POP(t_ra_color);
 908
 909                 bitset_free(ignore_regs);
 910
 911                 /* TODO: dump intermediate results */
 912
 913                 stat_ev_ctx_pop("bestraight_cls");
 914         }
 915
 916         obstack_free(&obst, NULL);
 917 }
 918
 919 static be_ra_t be_ra_straight = {
 920         be_straight_alloc,
 921 };
 922
 923 /**
 924  * Initializes this module.
 925  */
 926 void be_init_straight_alloc(void)
 927 {
 928         FIRM_DBG_REGISTER(dbg, "firm.be.straightalloc");
 929
 930         be_register_allocator("straight", &be_ra_straight);
 931 }
 932
 933 BE_REGISTER_MODULE_CONSTRUCTOR(be_init_straight_alloc);