mono/mini/liveness.c

   1 /*
   2  * liveness.c: liveness analysis
   3  *
   4  * Author:
   5  *   Dietmar Maurer (dietmar@ximian.com)
   6  *
   7  * (C) 2002 Ximian, Inc.
   8  */
   9
  10 #include "mini.h"
  11 #include "inssel.h"
  12
  13 //#define DEBUG_LIVENESS
  14
  15 extern guint8 mono_burg_arity [];
  16
  17 /* mono_bitset_mp_new:
  18  *
  19  * allocates a MonoBitSet inside a memory pool
  20  */
  21 static MonoBitSet*
  22 mono_bitset_mp_new (MonoMemPool *mp,  guint32 max_size)
  23 {
  24         int size = mono_bitset_alloc_size (max_size, 0);
  25         gpointer mem;
  26
  27         mem = mono_mempool_alloc0 (mp, size);
  28         return mono_bitset_mem_new (mem, max_size, MONO_BITSET_DONT_FREE);
  29 }
  30
  31 G_GNUC_UNUSED static void
  32 mono_bitset_print (MonoBitSet *set)
  33 {
  34         int i;
  35
  36         printf ("{");
  37         for (i = 0; i < mono_bitset_size (set); i++) {
  38
  39                 if (mono_bitset_test (set, i))
  40                         printf ("%d, ", i);
  41
  42         }
  43         printf ("}\n");
  44 }
  45
  46 static inline void
  47 update_live_range (MonoCompile *cfg, int idx, int block_dfn, int tree_pos)
  48 {
  49         MonoLiveRange *range = &MONO_VARINFO (cfg, idx)->range;
  50         guint32 abs_pos = (block_dfn << 16) | tree_pos;
  51
  52         if (range->first_use.abs_pos > abs_pos)
  53                 range->first_use.abs_pos = abs_pos;
  54
  55         if (range->last_use.abs_pos < abs_pos)
  56                 range->last_use.abs_pos = abs_pos;
  57 }
  58
  59 static void
  60 update_gen_kill_set (MonoCompile *cfg, MonoBasicBlock *bb, MonoInst *inst, int inst_num)
  61 {
  62         int arity = mono_burg_arity [inst->opcode];
  63         int max_vars = cfg->num_varinfo;
  64
  65         if (arity)
  66                 update_gen_kill_set (cfg, bb, inst->inst_i0, inst_num);
  67
  68         if (arity > 1)
  69                 update_gen_kill_set (cfg, bb, inst->inst_i1, inst_num);
  70
  71         if (inst->ssa_op == MONO_SSA_LOAD) {
  72                 int idx = inst->inst_i0->inst_c0;
  73                 MonoMethodVar *vi = MONO_VARINFO (cfg, idx);
  74                 g_assert (idx < max_vars);
  75                 if (bb->region != -1) {
  76                         /*
  77                          * Variables used in exception regions can't be allocated to
  78                          * registers.
  79                          */
  80                         cfg->varinfo [vi->idx]->flags |= MONO_INST_VOLATILE;
  81                 }
  82                 update_live_range (cfg, idx, bb->dfn, inst_num);
  83                 if (!mono_bitset_test (bb->kill_set, idx))
  84                         mono_bitset_set (bb->gen_set, idx);
  85                 vi->spill_costs += 1 + (bb->nesting * 2);
  86         } else if (inst->ssa_op == MONO_SSA_STORE) {
  87                 int idx = inst->inst_i0->inst_c0;
  88                 MonoMethodVar *vi = MONO_VARINFO (cfg, idx);
  89                 g_assert (idx < max_vars);
  90                 g_assert (inst->inst_i1->opcode != OP_PHI);
  91                 if (bb->region != -1) {
  92                         /*
  93                          * Variables used in exception regions can't be allocated to
  94                          * registers.
  95                          */
  96                         cfg->varinfo [vi->idx]->flags |= MONO_INST_VOLATILE;
  97                 }
  98                 update_live_range (cfg, idx, bb->dfn, inst_num);
  99                 mono_bitset_set (bb->kill_set, idx);
 100                 vi->spill_costs += 1 + (bb->nesting * 2);
 101         }
 102 }
 103
 104 static void
 105 update_volatile (MonoCompile *cfg, MonoBasicBlock *bb, MonoInst *inst, int inst_num)
 106 {
 107         int arity = mono_burg_arity [inst->opcode];
 108         int max_vars = cfg->num_varinfo;
 109
 110         if (arity)
 111                 update_volatile (cfg, bb, inst->inst_i0, inst_num);
 112
 113         if (arity > 1)
 114                 update_volatile (cfg, bb, inst->inst_i1, inst_num);
 115
 116         if ((inst->ssa_op == MONO_SSA_LOAD) || (inst->ssa_op == MONO_SSA_STORE)) {
 117                 int idx = inst->inst_i0->inst_c0;
 118                 MonoMethodVar *vi = MONO_VARINFO (cfg, idx);
 119                 g_assert (idx < max_vars);
 120                 cfg->varinfo [vi->idx]->flags |= MONO_INST_VOLATILE;
 121         }
 122 }
 123
 124 static void
 125 visit_bb (MonoCompile *cfg, MonoBasicBlock *bb, GSList **visited)
 126 {
 127         int i, tree_num;
 128         MonoInst *inst;
 129
 130         if (g_slist_find (*visited, bb))
 131                 return;
 132
 133         for (tree_num = 0, inst = bb->code; inst; inst = inst->next, tree_num++) {
 134                 update_volatile (cfg, bb, inst, tree_num);
 135         }
 136
 137         *visited = g_slist_append (*visited, bb);
 138
 139         /*
 140          * Need to visit all bblocks reachable from this one since they can be
 141          * reached during exception handling.
 142          */
 143         for (i = 0; i < bb->out_count; ++i) {
 144                 visit_bb (cfg, bb->out_bb [i], visited);
 145         }
 146 }
 147
 148 static void
 149 handle_exception_clauses (MonoCompile *cfg)
 150 {
 151         MonoBasicBlock *bb;
 152         GSList *visited = NULL;
 153
 154         /*
 155          * Variables in exception handler register cannot be allocated to registers
 156          * so make them volatile. See bug #42136. This will not be neccessary when
 157          * the back ends could guarantee that the variables will be in the
 158          * correct registers when a handler is called.
 159          */
 160         for (bb = cfg->bb_entry; bb; bb = bb->next_bb) {
 161                 if (bb->region == -1)
 162                         continue;
 163
 164                 visit_bb (cfg, bb, &visited);
 165         }
 166         g_slist_free (visited);
 167 }
 168
 169 /* generic liveness analysis code. CFG specific parts are
 170  * in update_gen_kill_set()
 171  */
 172 void
 173 mono_analyze_liveness (MonoCompile *cfg)
 174 {
 175         MonoBitSet *old_live_in_set, *old_live_out_set, *tmp_in_set;
 176         gboolean changes;
 177         int i, j, max_vars = cfg->num_varinfo;
 178         int iterations, out_iter, in_iter;
 179         gboolean *changed_in, *changed_out, *new_changed_in, *in_worklist;
 180         MonoBasicBlock **worklist;
 181         guint32 l_begin, l_end;
 182         static int count = 0;
 183
 184 #ifdef DEBUG_LIVENESS
 185         printf ("LIVENESS %s\n", mono_method_full_name (cfg->method, TRUE));
 186 #endif
 187
 188         g_assert (!(cfg->comp_done & MONO_COMP_LIVENESS));
 189
 190         cfg->comp_done |= MONO_COMP_LIVENESS;
 191
 192         if (max_vars == 0)
 193                 return;
 194
 195         for (i = 0; i < cfg->num_bblocks; ++i) {
 196                 MonoBasicBlock *bb = cfg->bblocks [i];
 197
 198                 bb->gen_set = mono_bitset_mp_new (cfg->mempool, max_vars);
 199                 bb->kill_set = mono_bitset_mp_new (cfg->mempool, max_vars);
 200                 bb->live_in_set = mono_bitset_mp_new (cfg->mempool, max_vars);
 201                 bb->live_out_set = mono_bitset_mp_new (cfg->mempool, max_vars);
 202         }
 203         for (i = 0; i < max_vars; i ++) {
 204                 MONO_VARINFO (cfg, i)->range.first_use.abs_pos = ~ 0;
 205                 MONO_VARINFO (cfg, i)->range.last_use .abs_pos =   0;
 206         }
 207
 208         for (i = 0; i < cfg->num_bblocks; ++i) {
 209                 MonoBasicBlock *bb = cfg->bblocks [i];
 210                 MonoInst *inst;
 211                 int tree_num;
 212
 213                 for (tree_num = 0, inst = bb->code; inst; inst = inst->next, tree_num++) {
 214                         //mono_print_tree (inst); printf ("\n");
 215                         update_gen_kill_set (cfg, bb, inst, tree_num);
 216                 }
 217
 218 #ifdef DEBUG_LIVENESS
 219                 printf ("BLOCK BB%d (", bb->block_num);
 220                 for (j = 0; j < bb->out_count; j++)
 221                         printf ("BB%d, ", bb->out_bb [j]->block_num);
 222
 223                 printf (")\n");
 224                 printf ("GEN  BB%d: ", bb->block_num); mono_bitset_print (bb->gen_set);
 225                 printf ("KILL BB%d: ", bb->block_num); mono_bitset_print (bb->kill_set);
 226 #endif
 227         }
 228
 229         old_live_in_set = mono_bitset_new (max_vars, 0);
 230         old_live_out_set = mono_bitset_new (max_vars, 0);
 231         tmp_in_set = mono_bitset_new (max_vars, 0);
 232         changed_in = g_new0 (gboolean, cfg->num_bblocks + 1);
 233         changed_out = g_new0 (gboolean, cfg->num_bblocks + 1);
 234         in_worklist = g_new0 (gboolean, cfg->num_bblocks + 1);
 235         new_changed_in = g_new0 (gboolean, cfg->num_bblocks + 1);
 236
 237         for (i = 0; i < cfg->num_bblocks + 1; ++i) {
 238                 changed_in [i] = TRUE;
 239                 changed_out [i] = TRUE;
 240         }
 241
 242         count ++;
 243
 244         worklist = g_new0 (MonoBasicBlock *, cfg->num_bblocks + 1);
 245         l_begin = 0;
 246         l_end = 0;
 247
 248         for (i = cfg->num_bblocks - 1; i >= 0; i--) {
 249                 MonoBasicBlock *bb = cfg->bblocks [i];
 250
 251                 worklist [l_end ++] = bb;
 252                 in_worklist [bb->dfn] = TRUE;
 253         }
 254
 255         iterations = 0;
 256         out_iter = 0;
 257         in_iter = 0;
 258         do {
 259                 changes = FALSE;
 260                 iterations ++;
 261
 262                 while (l_begin != l_end) {
 263                         MonoBasicBlock *bb = worklist [l_begin ++];
 264
 265                         in_worklist [bb->dfn] = FALSE;
 266
 267                         if (l_begin == cfg->num_bblocks + 1)
 268                                 l_begin = 0;
 269
 270                         if (bb->out_count > 0) {
 271                                 out_iter ++;
 272                                 mono_bitset_copyto (bb->live_out_set, old_live_out_set);
 273
 274                                 for (j = 0; j < bb->out_count; j++) {
 275                                         MonoBasicBlock *out_bb = bb->out_bb [j];
 276
 277                                         mono_bitset_copyto (out_bb->live_out_set, tmp_in_set);
 278                                         mono_bitset_sub (tmp_in_set, out_bb->kill_set);
 279                                         mono_bitset_union (tmp_in_set, out_bb->gen_set);
 280
 281                                         mono_bitset_union (bb->live_out_set, tmp_in_set);
 282
 283                                 }
 284
 285                                 changed_out [bb->dfn] = !mono_bitset_equal (old_live_out_set, bb->live_out_set);
 286                                 if (changed_out [bb->dfn]) {
 287                                         for (j = 0; j < bb->in_count; j++) {
 288                                                 MonoBasicBlock *in_bb = bb->in_bb [j];
 289                                                 /*
 290                                                  * Some basic blocks do not seem to be in the
 291                                                  * cfg->bblocks array...
 292                                                  */
 293                                                 if (in_bb->live_in_set)
 294                                                         if (!in_worklist [in_bb->dfn]) {
 295                                                                 worklist [l_end ++] = in_bb;
 296                                                                 if (l_end == cfg->num_bblocks + 1)
 297                                                                         l_end = 0;
 298                                                                 in_worklist [in_bb->dfn] = TRUE;
 299                                                         }
 300                                         }
 301
 302                                         changes = TRUE;
 303                                 }
 304                         }
 305                 }
 306         } while (changes);
 307
 308         //printf ("IT: %d %d %d.\n", iterations, in_iter, out_iter);
 309
 310         mono_bitset_free (old_live_in_set);
 311         mono_bitset_free (old_live_out_set);
 312         mono_bitset_free (tmp_in_set);
 313
 314         g_free (changed_in);
 315         g_free (changed_out);
 316         g_free (new_changed_in);
 317         g_free (worklist);
 318         g_free (in_worklist);
 319
 320         for (i = cfg->num_bblocks - 1; i >= 0; i--) {
 321                 MonoBasicBlock *bb = cfg->bblocks [i];
 322
 323                 mono_bitset_copyto (bb->live_out_set, bb->live_in_set);
 324                 mono_bitset_sub (bb->live_in_set, bb->kill_set);
 325                 mono_bitset_union (bb->live_in_set, bb->gen_set);
 326         }
 327
 328         /*
 329          * This code can be slow for large methods so inline the calls to
 330          * mono_bitset_test.
 331          */
 332         for (i = 0; i < cfg->num_bblocks; ++i) {
 333                 MonoBasicBlock *bb = cfg->bblocks [i];
 334                 guint32 rem;
 335
 336                 rem = max_vars % 32;
 337                 for (j = 0; j < (max_vars / 32) + 1; ++j) {
 338                         guint32 bits_in;
 339                         guint32 bits_out;
 340                         int k, nbits;
 341
 342                         if (j > (max_vars / 32))
 343                                 break;
 344                         else
 345                                 if (j == (max_vars / 32))
 346                                         nbits = rem;
 347                                 else
 348                                         nbits = 32;
 349
 350                         bits_in = mono_bitset_test_bulk (bb->live_in_set, j * 32);
 351                         bits_out = mono_bitset_test_bulk (bb->live_out_set, j * 32);
 352                         for (k = 0; k < nbits; ++k) {
 353                                 if (bits_in & (1 << k))
 354                                         update_live_range (cfg, (j * 32) + k, bb->dfn, 0);
 355                                 if (bits_out & (1 << k))
 356                                         update_live_range (cfg, (j * 32) + k, bb->dfn, 0xffff);
 357                         }
 358                 }
 359         }
 360
 361         handle_exception_clauses (cfg);
 362
 363 #ifdef DEBUG_LIVENESS
 364         for (i = cfg->num_bblocks - 1; i >= 0; i--) {
 365                 MonoBasicBlock *bb = cfg->bblocks [i];
 366
 367                 printf ("LIVE IN  BB%d: ", bb->block_num);
 368                 mono_bitset_print (bb->live_in_set);
 369                 printf ("LIVE OUT BB%d: ", bb->block_num);
 370                 mono_bitset_print (bb->live_out_set);
 371         }
 372 #endif
 373 }
 374