source: CLRX/CLRadeonExtender/trunk/amdasm/AsmRegAlloc.cpp @ 3956

Last change on this file since 3956 was 3956, checked in by matszpk, 15 months ago

CLRadeonExtender: AsmRegAlloc?: Prepping to recursion support (passing by second pass in recursion traversing and skipping in next pass).

File size: 129.2 KB
Line 
1/*
2 *  CLRadeonExtender - Unofficial OpenCL Radeon Extensions Library
3 *  Copyright (C) 2014-2018 Mateusz Szpakowski
4 *
5 *  This library is free software; you can redistribute it and/or
6 *  modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
7 *  License as published by the Free Software Foundation; either
8 *  version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
9 *
10 *  This library is distributed in the hope that it will be useful,
11 *  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12 *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
13 *  Lesser General Public License for more details.
14 *
15 *  You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
16 *  License along with this library; if not, write to the Free Software
17 *  Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
18 */
19
20#include <CLRX/Config.h>
21#include <iostream>
22#include <stack>
23#include <deque>
24#include <vector>
25#include <utility>
26#include <unordered_set>
27#include <map>
28#include <set>
29#include <unordered_map>
30#include <algorithm>
31#include <CLRX/utils/Utilities.h>
32#include <CLRX/utils/Containers.h>
33#include <CLRX/amdasm/Assembler.h>
34#include "AsmInternals.h"
35
36using namespace CLRX;
37
38typedef AsmRegAllocator::CodeBlock CodeBlock;
39typedef AsmRegAllocator::NextBlock NextBlock;
40typedef AsmRegAllocator::SSAInfo SSAInfo;
41typedef std::pair<const AsmSingleVReg, SSAInfo> SSAEntry;
42
43ISAUsageHandler::ISAUsageHandler(const std::vector<cxbyte>& _content) :
44            content(_content), lastOffset(0), readOffset(0), instrStructPos(0),
45            regUsagesPos(0), regUsages2Pos(0), regVarUsagesPos(0),
46            pushedArgs(0), argPos(0), argFlags(0), isNext(false), useRegMode(false)
47{ }
48
49ISAUsageHandler::~ISAUsageHandler()
50{ }
51
52void ISAUsageHandler::rewind()
53{
54    readOffset = instrStructPos = 0;
55    regUsagesPos = regUsages2Pos = regVarUsagesPos = 0;
56    useRegMode = false;
57    pushedArgs = 0;
58    skipBytesInInstrStruct();
59}
60
61void ISAUsageHandler::skipBytesInInstrStruct()
62{
63    // do not add instruction size if usereg (usereg immediately before instr regusages)
64    if ((instrStructPos != 0 || argPos != 0) && !useRegMode)
65        readOffset += defaultInstrSize;
66    argPos = 0;
67    for (;instrStructPos < instrStruct.size() &&
68        instrStruct[instrStructPos] > 0x80; instrStructPos++)
69        readOffset += (instrStruct[instrStructPos] & 0x7f);
70    isNext = (instrStructPos < instrStruct.size());
71}
72
73void ISAUsageHandler::putSpace(size_t offset)
74{
75    if (lastOffset != offset)
76    {
77        flush(); // flush before new instruction
78        // useReg immediately before instruction regusages
79        size_t defaultInstrSize = (!useRegMode ? this->defaultInstrSize : 0);
80        if (lastOffset > offset)
81            throw AsmException("Offset before previous instruction");
82        if (!instrStruct.empty() && offset - lastOffset < defaultInstrSize)
83            throw AsmException("Offset between previous instruction");
84        size_t toSkip = !instrStruct.empty() ? 
85                offset - lastOffset - defaultInstrSize : offset;
86        while (toSkip > 0)
87        {
88            size_t skipped = std::min(toSkip, size_t(0x7f));
89            instrStruct.push_back(skipped | 0x80);
90            toSkip -= skipped;
91        }
92        lastOffset = offset;
93        argFlags = 0;
94        pushedArgs = 0;
95    } 
96}
97
98void ISAUsageHandler::pushUsage(const AsmRegVarUsage& rvu)
99{
100    if (lastOffset == rvu.offset && useRegMode)
101        flush(); // only flush if useRegMode and no change in offset
102    else // otherwise
103        putSpace(rvu.offset);
104    useRegMode = false;
105    if (rvu.regVar != nullptr)
106    {
107        argFlags |= (1U<<pushedArgs);
108        regVarUsages.push_back({ rvu.regVar, rvu.rstart, rvu.rend, rvu.regField,
109            rvu.rwFlags, rvu.align });
110    }
111    else // reg usages
112        regUsages.push_back({ rvu.regField,cxbyte(rvu.rwFlags |
113                    getRwFlags(rvu.regField, rvu.rstart, rvu.rend)) });
114    pushedArgs++;
115}
116
117void ISAUsageHandler::pushUseRegUsage(const AsmRegVarUsage& rvu)
118{
119    if (lastOffset == rvu.offset && !useRegMode)
120        flush(); // only flush if useRegMode and no change in offset
121    else // otherwise
122        putSpace(rvu.offset);
123    useRegMode = true;
124    if (pushedArgs == 0 || pushedArgs == 256)
125    {
126        argFlags = 0;
127        pushedArgs = 0;
128        instrStruct.push_back(0x80); // sign of regvarusage from usereg
129        instrStruct.push_back(0);
130    }
131    if (rvu.regVar != nullptr)
132    {
133        argFlags |= (1U<<(pushedArgs & 7));
134        regVarUsages.push_back({ rvu.regVar, rvu.rstart, rvu.rend, rvu.regField,
135            rvu.rwFlags, rvu.align });
136    }
137    else // reg usages
138        regUsages2.push_back({ rvu.rstart, rvu.rend, rvu.rwFlags });
139    pushedArgs++;
140    if ((pushedArgs & 7) == 0) // just flush per 8 bit
141    {
142        instrStruct.push_back(argFlags);
143        instrStruct[instrStruct.size() - ((pushedArgs+7) >> 3) - 1] = pushedArgs;
144        argFlags = 0;
145    }
146}
147
148void ISAUsageHandler::flush()
149{
150    if (pushedArgs != 0)
151    {
152        if (!useRegMode)
153        {
154            // normal regvarusages
155            instrStruct.push_back(argFlags);
156            if ((argFlags & (1U<<(pushedArgs-1))) != 0)
157                regVarUsages.back().rwFlags |= 0x80;
158            else // reg usages
159                regUsages.back().rwFlags |= 0x80;
160        }
161        else
162        {
163            // use reg regvarusages
164            if ((pushedArgs & 7) != 0) //if only not pushed args remains
165                instrStruct.push_back(argFlags);
166            instrStruct[instrStruct.size() - ((pushedArgs+7) >> 3) - 1] = pushedArgs;
167        }
168    }
169}
170
171AsmRegVarUsage ISAUsageHandler::nextUsage()
172{
173    if (!isNext)
174        throw AsmException("No reg usage in this code");
175    AsmRegVarUsage rvu;
176    // get regvarusage
177    bool lastRegUsage = false;
178    rvu.offset = readOffset;
179    if (!useRegMode && instrStruct[instrStructPos] == 0x80)
180    {
181        // useRegMode (begin fetching useregs)
182        useRegMode = true;
183        argPos = 0;
184        instrStructPos++;
185        // pushedArgs - numer of useregs, 0 - 256 useregs
186        pushedArgs = instrStruct[instrStructPos++];
187        argFlags = instrStruct[instrStructPos];
188    }
189    rvu.useRegMode = useRegMode; // no ArgPos
190   
191    if ((instrStruct[instrStructPos] & (1U << (argPos&7))) != 0)
192    {
193        // regvar usage
194        const AsmRegVarUsageInt& inRVU = regVarUsages[regVarUsagesPos++];
195        rvu.regVar = inRVU.regVar;
196        rvu.rstart = inRVU.rstart;
197        rvu.rend = inRVU.rend;
198        rvu.regField = inRVU.regField;
199        rvu.rwFlags = inRVU.rwFlags & ASMRVU_ACCESS_MASK;
200        rvu.align = inRVU.align;
201        if (!useRegMode)
202            lastRegUsage = ((inRVU.rwFlags&0x80) != 0);
203    }
204    else if (!useRegMode)
205    {
206        // simple reg usage
207        const AsmRegUsageInt& inRU = regUsages[regUsagesPos++];
208        rvu.regVar = nullptr;
209        const std::pair<uint16_t, uint16_t> regPair =
210                    getRegPair(inRU.regField, inRU.rwFlags);
211        rvu.rstart = regPair.first;
212        rvu.rend = regPair.second;
213        rvu.rwFlags = (inRU.rwFlags & ASMRVU_ACCESS_MASK);
214        rvu.regField = inRU.regField;
215        rvu.align = 0;
216        lastRegUsage = ((inRU.rwFlags&0x80) != 0);
217    }
218    else
219    {
220        // use reg (simple reg usage, second structure)
221        const AsmRegUsage2Int& inRU = regUsages2[regUsages2Pos++];
222        rvu.regVar = nullptr;
223        rvu.rstart = inRU.rstart;
224        rvu.rend = inRU.rend;
225        rvu.rwFlags = inRU.rwFlags;
226        rvu.regField = ASMFIELD_NONE;
227        rvu.align = 0;
228    }
229    argPos++;
230    if (useRegMode)
231    {
232        // if inside useregs
233        if (argPos == (pushedArgs&0xff))
234        {
235            instrStructPos++; // end
236            skipBytesInInstrStruct();
237            useRegMode = false;
238        }
239        else if ((argPos & 7) == 0) // fetch new flag
240        {
241            instrStructPos++;
242            argFlags = instrStruct[instrStructPos];
243        }
244    }
245    // after instr
246    if (lastRegUsage)
247    {
248        instrStructPos++;
249        skipBytesInInstrStruct();
250    }
251    return rvu;
252}
253
254AsmRegAllocator::AsmRegAllocator(Assembler& _assembler) : assembler(_assembler)
255{ }
256
257static inline bool codeBlockStartLess(const AsmRegAllocator::CodeBlock& c1,
258                  const AsmRegAllocator::CodeBlock& c2)
259{ return c1.start < c2.start; }
260
261static inline bool codeBlockEndLess(const AsmRegAllocator::CodeBlock& c1,
262                  const AsmRegAllocator::CodeBlock& c2)
263{ return c1.end < c2.end; }
264
265void AsmRegAllocator::createCodeStructure(const std::vector<AsmCodeFlowEntry>& codeFlow,
266             size_t codeSize, const cxbyte* code)
267{
268    ISAAssembler* isaAsm = assembler.isaAssembler;
269    if (codeSize == 0)
270        return;
271    std::vector<size_t> splits;
272    std::vector<size_t> codeStarts;
273    std::vector<size_t> codeEnds;
274    codeStarts.push_back(0);
275    codeEnds.push_back(codeSize);
276    for (const AsmCodeFlowEntry& entry: codeFlow)
277    {
278        size_t instrAfter = 0;
279        if (entry.type == AsmCodeFlowType::JUMP || entry.type == AsmCodeFlowType::CJUMP ||
280            entry.type == AsmCodeFlowType::CALL || entry.type == AsmCodeFlowType::RETURN)
281            instrAfter = entry.offset + isaAsm->getInstructionSize(
282                        codeSize - entry.offset, code + entry.offset);
283       
284        switch(entry.type)
285        {
286            case AsmCodeFlowType::START:
287                codeStarts.push_back(entry.offset);
288                break;
289            case AsmCodeFlowType::END:
290                codeEnds.push_back(entry.offset);
291                break;
292            case AsmCodeFlowType::JUMP:
293                splits.push_back(entry.target);
294                codeEnds.push_back(instrAfter);
295                break;
296            case AsmCodeFlowType::CJUMP:
297                splits.push_back(entry.target);
298                splits.push_back(instrAfter);
299                break;
300            case AsmCodeFlowType::CALL:
301                splits.push_back(entry.target);
302                splits.push_back(instrAfter);
303                break;
304            case AsmCodeFlowType::RETURN:
305                codeEnds.push_back(instrAfter);
306                break;
307            default:
308                break;
309        }
310    }
311    std::sort(splits.begin(), splits.end());
312    splits.resize(std::unique(splits.begin(), splits.end()) - splits.begin());
313    std::sort(codeEnds.begin(), codeEnds.end());
314    codeEnds.resize(std::unique(codeEnds.begin(), codeEnds.end()) - codeEnds.begin());
315    // remove codeStarts between codeStart and codeEnd
316    size_t i = 0;
317    size_t ii = 0;
318    size_t ei = 0; // codeEnd i
319    while (i < codeStarts.size())
320    {
321        size_t end = (ei < codeEnds.size() ? codeEnds[ei] : SIZE_MAX);
322        if (ei < codeEnds.size())
323            ei++;
324        codeStarts[ii++] = codeStarts[i];
325        // skip codeStart to end
326        for (i++ ;i < codeStarts.size() && codeStarts[i] < end; i++);
327    }
328    codeStarts.resize(ii);
329    // add next codeStarts
330    auto splitIt = splits.begin();
331    for (size_t codeEnd: codeEnds)
332    {
333        auto it = std::lower_bound(splitIt, splits.end(), codeEnd);
334        if (it != splits.end())
335        {
336            codeStarts.push_back(*it);
337            splitIt = it;
338        }
339        else // if end
340            break;
341    }
342   
343    std::sort(codeStarts.begin(), codeStarts.end());
344    codeStarts.resize(std::unique(codeStarts.begin(), codeStarts.end()) -
345                codeStarts.begin());
346    // divide to blocks
347    splitIt = splits.begin();
348    for (size_t codeStart: codeStarts)
349    {
350        size_t codeEnd = *std::upper_bound(codeEnds.begin(), codeEnds.end(), codeStart);
351        splitIt = std::lower_bound(splitIt, splits.end(), codeStart);
352       
353        if (splitIt != splits.end() && *splitIt==codeStart)
354            ++splitIt; // skip split in codeStart
355       
356        for (size_t start = codeStart; start < codeEnd; )
357        {
358            size_t end = codeEnd;
359            if (splitIt != splits.end())
360            {
361                end = std::min(end, *splitIt);
362                ++splitIt;
363            }
364            codeBlocks.push_back({ start, end, { }, false, false, false });
365            start = end;
366        }
367    }
368    // force empty block at end if some jumps goes to its
369    if (!codeEnds.empty() && !codeStarts.empty() && !splits.empty() &&
370        codeStarts.back()==codeEnds.back() && codeStarts.back() == splits.back())
371        codeBlocks.push_back({ codeStarts.back(), codeStarts.back(), { },
372                             false, false, false });
373   
374    // construct flow-graph
375    for (const AsmCodeFlowEntry& entry: codeFlow)
376        if (entry.type == AsmCodeFlowType::CALL || entry.type == AsmCodeFlowType::JUMP ||
377            entry.type == AsmCodeFlowType::CJUMP || entry.type == AsmCodeFlowType::RETURN)
378        {
379            std::vector<CodeBlock>::iterator it;
380            size_t instrAfter = entry.offset + isaAsm->getInstructionSize(
381                        codeSize - entry.offset, code + entry.offset);
382           
383            if (entry.type != AsmCodeFlowType::RETURN)
384                it = binaryFind(codeBlocks.begin(), codeBlocks.end(),
385                        CodeBlock{ entry.target }, codeBlockStartLess);
386            else // return
387            {
388                it = binaryFind(codeBlocks.begin(), codeBlocks.end(),
389                        CodeBlock{ 0, instrAfter }, codeBlockEndLess);
390                // if block have return
391                if (it != codeBlocks.end())
392                    it->haveEnd = it->haveReturn = true;
393                continue;
394            }
395           
396            if (it == codeBlocks.end())
397                continue; // error!
398            auto it2 = std::lower_bound(codeBlocks.begin(), codeBlocks.end(),
399                    CodeBlock{ instrAfter }, codeBlockStartLess);
400            auto curIt = it2;
401            --curIt;
402           
403            curIt->nexts.push_back({ size_t(it - codeBlocks.begin()),
404                        entry.type == AsmCodeFlowType::CALL });
405            curIt->haveCalls |= entry.type == AsmCodeFlowType::CALL;
406            if (entry.type == AsmCodeFlowType::CJUMP ||
407                 entry.type == AsmCodeFlowType::CALL)
408            {
409                curIt->haveEnd = false; // revert haveEnd if block have cond jump or call
410                if (it2 != codeBlocks.end() && entry.type == AsmCodeFlowType::CJUMP)
411                    // add next next block (only for cond jump)
412                    curIt->nexts.push_back({ size_t(it2 - codeBlocks.begin()), false });
413            }
414            else if (entry.type == AsmCodeFlowType::JUMP)
415                curIt->haveEnd = true; // set end
416        }
417    // force haveEnd for block with cf_end
418    for (const AsmCodeFlowEntry& entry: codeFlow)
419        if (entry.type == AsmCodeFlowType::END)
420        {
421            auto it = binaryFind(codeBlocks.begin(), codeBlocks.end(),
422                    CodeBlock{ 0, entry.offset }, codeBlockEndLess);
423            if (it != codeBlocks.end())
424                it->haveEnd = true;
425        }
426   
427    if (!codeBlocks.empty()) // always set haveEnd to last block
428        codeBlocks.back().haveEnd = true;
429   
430    // reduce nexts
431    for (CodeBlock& block: codeBlocks)
432    {
433        // first non-call nexts, for correct resolving SSA conflicts
434        std::sort(block.nexts.begin(), block.nexts.end(),
435                  [](const NextBlock& n1, const NextBlock& n2)
436                  { return int(n1.isCall)<int(n2.isCall) ||
437                      (n1.isCall == n2.isCall && n1.block < n2.block); });
438        auto it = std::unique(block.nexts.begin(), block.nexts.end(),
439                  [](const NextBlock& n1, const NextBlock& n2)
440                  { return n1.block == n2.block && n1.isCall == n2.isCall; });
441        block.nexts.resize(it - block.nexts.begin());
442    }
443}
444
445/** Simple cache **/
446
447template<typename K, typename V>
448class CLRX_INTERNAL SimpleCache
449{
450private:
451    struct Entry
452    {
453        size_t sortedPos;
454        size_t usage;
455        V value;
456    };
457   
458    size_t totalWeight;
459    size_t maxWeight;
460   
461    typedef typename std::unordered_map<K, Entry>::iterator EntryMapIt;
462    // sorted entries - sorted by usage
463    std::vector<EntryMapIt> sortedEntries;
464    std::unordered_map<K, Entry> entryMap;
465   
466    void updateInSortedEntries(EntryMapIt it)
467    {
468        const size_t curPos = it->second.sortedPos;
469        if (curPos == 0)
470            return; // first position
471        if (sortedEntries[curPos-1]->second.usage < it->second.usage &&
472            (curPos==1 || sortedEntries[curPos-2]->second.usage >= it->second.usage))
473        {
474            //std::cout << "fast path" << std::endl;
475            std::swap(sortedEntries[curPos-1]->second.sortedPos, it->second.sortedPos);
476            std::swap(sortedEntries[curPos-1], sortedEntries[curPos]);
477            return;
478        }
479        //std::cout << "slow path" << std::endl;
480        auto fit = std::upper_bound(sortedEntries.begin(),
481            sortedEntries.begin()+it->second.sortedPos, it,
482            [](EntryMapIt it1, EntryMapIt it2)
483            { return it1->second.usage > it2->second.usage; });
484        if (fit != sortedEntries.begin()+it->second.sortedPos)
485        {
486            const size_t curPos = it->second.sortedPos;
487            std::swap((*fit)->second.sortedPos, it->second.sortedPos);
488            std::swap(*fit, sortedEntries[curPos]);
489        }
490    }
491   
492    void insertToSortedEntries(EntryMapIt it)
493    {
494        it->second.sortedPos = sortedEntries.size();
495        sortedEntries.push_back(it);
496    }
497   
498    void removeFromSortedEntries(size_t pos)
499    {
500        // update later element positioning
501        for (size_t i = pos+1; i < sortedEntries.size(); i++)
502            (sortedEntries[i]->second.sortedPos)--;
503        sortedEntries.erase(sortedEntries.begin() + pos);
504    }
505   
506public:
507    explicit SimpleCache(size_t _maxWeight) : totalWeight(0), maxWeight(_maxWeight)
508    { }
509   
510    // use key - get value
511    V* use(const K& key)
512    {
513        auto it = entryMap.find(key);
514        if (it != entryMap.end())
515        {
516            it->second.usage++;
517            updateInSortedEntries(it);
518            return &(it->second.value);
519        }
520        return nullptr;
521    }
522   
523    bool hasKey(const K& key)
524    { return entryMap.find(key) != entryMap.end(); }
525   
526    // put value
527    void put(const K& key, const V& value)
528    {
529        auto res = entryMap.insert({ key, Entry{ 0, 0, value } });
530        if (!res.second)
531        {
532            removeFromSortedEntries(res.first->second.sortedPos); // remove old value
533            // update value
534            totalWeight -= res.first->second.value.weight();
535            res.first->second = Entry{ 0, 0, value };
536        }
537        const size_t elemWeight = value.weight();
538       
539        // correct max weight if element have greater weight
540        if (elemWeight > maxWeight)
541            maxWeight = elemWeight<<1;
542       
543        while (totalWeight+elemWeight > maxWeight)
544        {
545            // remove min usage element
546            auto minUsageIt = sortedEntries.back();
547            sortedEntries.pop_back();
548            totalWeight -= minUsageIt->second.value.weight();
549            entryMap.erase(minUsageIt);
550        }
551       
552        insertToSortedEntries(res.first); // new entry in sorted entries
553       
554        totalWeight += elemWeight;
555    }
556};
557
558
559//  BlockIndex
560
561struct CLRX_INTERNAL BlockIndex
562{
563    size_t index;
564    size_t pass;
565   
566    BlockIndex(size_t _index = 0, size_t _pass = 0)
567            : index(_index), pass(_pass)
568    { }
569   
570    bool operator==(const BlockIndex& v) const
571    { return index==v.index && pass==v.pass; }
572    bool operator!=(const BlockIndex& v) const
573    { return index!=v.index || pass!=v.pass; }
574   
575    BlockIndex operator+(size_t p) const
576    { return BlockIndex(index+p, pass); }
577};
578
579std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const BlockIndex& v)
580{
581    if (v.pass==0)
582        return os << v.index;
583    else
584        return os << v.index << "#" << v.pass;
585}
586
587namespace std
588{
589
590/// std::hash specialization for CLRX CString
591template<>
592struct hash<BlockIndex>
593{
594    typedef BlockIndex argument_type;    ///< argument type
595    typedef std::size_t result_type;    ///< result type
596   
597    /// a calling operator
598    size_t operator()(const BlockIndex& r1) const
599    {
600        std::hash<size_t> h1;
601        return h1(r1.index) ^ h1(r1.pass);
602    }
603};
604
605}
606
607class CLRX_INTERNAL CBlockBitPool: public std::vector<bool>
608{
609public:
610    CBlockBitPool(size_t n = 0, bool v = false) : std::vector<bool>(n<<1, v)
611    { }
612   
613    reference operator[](BlockIndex i)
614    { return std::vector<bool>::operator[](i.index + (i.pass ? (size()>>1) : 0)); }
615    const_reference operator[](BlockIndex i) const
616    { return std::vector<bool>::operator[](i.index + (i.pass ? (size()>>1) : 0)); }
617};
618
619/** Simple cache **/
620
621// map of last SSAId for routine, key - varid, value - last SSA ids
622class CLRX_INTERNAL LastSSAIdMap: public
623            std::unordered_map<AsmSingleVReg, VectorSet<size_t> >
624{
625public:
626    LastSSAIdMap()
627    { }
628   
629    iterator insertSSAId(const AsmSingleVReg& vreg, size_t ssaId)
630    {
631        auto res = insert({ vreg, { ssaId } });
632        if (!res.second)
633            res.first->second.insertValue(ssaId);
634        return res.first;
635    }
636   
637    void eraseSSAId(const AsmSingleVReg& vreg, size_t ssaId)
638    {
639        auto it = find(vreg);
640        if (it != end())
641             it->second.eraseValue(ssaId);
642    }
643   
644    size_t weight() const
645    { return size(); }
646};
647
648typedef LastSSAIdMap RBWSSAIdMap;
649typedef std::unordered_map<BlockIndex, VectorSet<BlockIndex> > SubrLoopsMap;
650
651struct CLRX_INTERNAL RetSSAEntry
652{
653    std::vector<BlockIndex> routines;
654    VectorSet<size_t> ssaIds;
655    size_t prevSSAId; // for curSSAId
656};
657
658typedef std::unordered_map<AsmSingleVReg, RetSSAEntry> RetSSAIdMap;
659
660struct CLRX_INTERNAL LoopSSAIdMap
661{
662    LastSSAIdMap ssaIdMap;
663    bool passed;
664};
665
666struct CLRX_INTERNAL RoutineData
667{
668    // rbwSSAIdMap - read before write SSAId's map
669    std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t> rbwSSAIdMap;
670    LastSSAIdMap curSSAIdMap;
671    LastSSAIdMap lastSSAIdMap;
672    // key - loop block, value - last ssaId map for loop end
673    std::unordered_map<BlockIndex, LoopSSAIdMap> loopEnds;
674    bool notFirstReturn;
675    size_t weight_;
676   
677    RoutineData() : notFirstReturn(false), weight_(0)
678    { }
679   
680    void calculateWeight()
681    {
682        weight_ = rbwSSAIdMap.size() + lastSSAIdMap.weight();
683        for (const auto& entry: loopEnds)
684            weight_ += entry.second.ssaIdMap.weight();
685    }
686   
687    size_t weight() const
688    { return weight_; }
689};
690
691struct CLRX_INTERNAL FlowStackEntry
692{
693    BlockIndex blockIndex;
694    size_t nextIndex;
695    bool isCall;
696    RetSSAIdMap prevRetSSAIdSets;
697};
698
699struct CLRX_INTERNAL FlowStackEntry2
700{
701    BlockIndex blockIndex;
702    size_t nextIndex;
703};
704
705struct CLRX_INTERNAL FlowStackEntry3
706{
707    size_t blockIndex;
708    size_t nextIndex;
709    bool isCall;
710    RetSSAIdMap prevRetSSAIdSets;
711};
712
713
714struct CLRX_INTERNAL CallStackEntry
715{
716    BlockIndex callBlock; // index
717    size_t callNextIndex; // index of call next
718    BlockIndex routineBlock;    // routine block
719};
720
721typedef std::unordered_map<BlockIndex, RoutineData> RoutineMap;
722
723class CLRX_INTERNAL ResSecondPointsToCache: public CBlockBitPool
724{
725public:
726    explicit ResSecondPointsToCache(size_t n) : CBlockBitPool(n<<1, false)
727    { }
728   
729    void increase(BlockIndex ip)
730    {
731        const size_t i = ip.index + (ip.pass ? (size()>>2) : 0);
732        if ((*this)[i<<1])
733            (*this)[(i<<1)+1] = true;
734        else
735            (*this)[i<<1] = true;
736    }
737   
738    cxuint count(BlockIndex ip) const
739    {
740        const size_t i = ip.index + (ip.pass ? (size()>>2) : 0);
741        return cxuint((*this)[i<<1]) + (*this)[(i<<1)+1];
742    }
743};
744
745typedef AsmRegAllocator::SSAReplace SSAReplace; // first - orig ssaid, second - dest ssaid
746typedef AsmRegAllocator::SSAReplacesMap SSAReplacesMap;
747
748static inline void insertReplace(SSAReplacesMap& rmap, const AsmSingleVReg& vreg,
749              size_t origId, size_t destId)
750{
751    auto res = rmap.insert({ vreg, {} });
752    res.first->second.insertValue({ origId, destId });
753}
754
755/* caching concepts:
756 * resfirstPointsCache - cache of the ways that goes to conflict which should be resolved
757 *               from first code block of the code. The entries holds a stackVarMap state
758 *               to first point the conflict (first visited already code block)
759 * resSecondPointsCache - cache of the tree traversing, starting at the first conflict
760 *               point (first visited code block). Entries holds a
761 *               regvars SSAId read before write (that should resolved)
762 */
763
764static void handleSSAEntryWhileResolving(SSAReplacesMap* replacesMap,
765            const LastSSAIdMap* stackVarMap,
766            std::unordered_map<AsmSingleVReg, BlockIndex>& alreadyReadMap,
767            FlowStackEntry2& entry, const SSAEntry& sentry,
768            RBWSSAIdMap* cacheSecPoints)
769{
770    const SSAInfo& sinfo = sentry.second;
771    auto res = alreadyReadMap.insert({ sentry.first, entry.blockIndex });
772   
773    if (res.second && sinfo.readBeforeWrite)
774    {
775        if (cacheSecPoints != nullptr)
776        {
777            auto res = cacheSecPoints->insert({ sentry.first, { sinfo.ssaIdBefore } });
778            if (!res.second)
779                res.first->second.insertValue(sinfo.ssaIdBefore);
780        }
781       
782        if (stackVarMap != nullptr)
783        {
784           
785            // resolve conflict for this variable ssaId>.
786            // only if in previous block previous SSAID is
787            // read before all writes
788            auto it = stackVarMap->find(sentry.first);
789           
790            if (it != stackVarMap->end())
791            {
792                // found, resolve by set ssaIdLast
793                for (size_t ssaId: it->second)
794                {
795                    if (ssaId > sinfo.ssaIdBefore)
796                    {
797                        std::cout << "  insertreplace: " << sentry.first.regVar << ":" <<
798                            sentry.first.index  << ": " <<
799                            ssaId << ", " << sinfo.ssaIdBefore << std::endl;
800                        insertReplace(*replacesMap, sentry.first, ssaId,
801                                    sinfo.ssaIdBefore);
802                    }
803                    else if (ssaId < sinfo.ssaIdBefore)
804                    {
805                        std::cout << "  insertreplace2: " << sentry.first.regVar << ":" <<
806                            sentry.first.index  << ": " <<
807                            ssaId << ", " << sinfo.ssaIdBefore << std::endl;
808                        insertReplace(*replacesMap, sentry.first,
809                                        sinfo.ssaIdBefore, ssaId);
810                    }
811                    /*else
812                        std::cout << "  noinsertreplace: " <<
813                            ssaId << "," << sinfo.ssaIdBefore << std::endl;*/
814                }
815            }
816        }
817    }
818}
819
820typedef std::unordered_map<BlockIndex, std::pair<BlockIndex, size_t> > PrevWaysIndexMap;
821
822// use res second point cache entry to resolve conflict with SSAIds.
823// it emits SSA replaces from these conflicts
824static void useResSecPointCache(SSAReplacesMap* replacesMap,
825        const LastSSAIdMap* stackVarMap,
826        const std::unordered_map<AsmSingleVReg, BlockIndex>& alreadyReadMap,
827        const RBWSSAIdMap* resSecondPoints, BlockIndex nextBlock,
828        RBWSSAIdMap* destCacheSecPoints)
829{
830    std::cout << "use resSecPointCache for " << nextBlock <<
831            ", alreadyRMapSize: " << alreadyReadMap.size() << std::endl;
832    for (const auto& sentry: *resSecondPoints)
833    {
834        const bool alreadyRead = alreadyReadMap.find(sentry.first) != alreadyReadMap.end();
835        if (destCacheSecPoints != nullptr && !alreadyRead)
836        {
837            auto res = destCacheSecPoints->insert(sentry);
838            if (!res.second)
839                for (size_t srcSSAId: sentry.second)
840                    res.first->second.insertValue(srcSSAId);
841        }
842       
843        if (stackVarMap != nullptr)
844        {
845            auto it = stackVarMap->find(sentry.first);
846           
847            if (it != stackVarMap->end() && !alreadyRead)
848            {
849                // found, resolve by set ssaIdLast
850                for (size_t ssaId: it->second)
851                {
852                    for (size_t secSSAId: sentry.second)
853                    {
854                        if (ssaId > secSSAId)
855                        {
856                            std::cout << "  insertreplace: " <<
857                                sentry.first.regVar << ":" <<
858                                sentry.first.index  << ": " <<
859                                ssaId << ", " << secSSAId << std::endl;
860                            insertReplace(*replacesMap, sentry.first, ssaId, secSSAId);
861                        }
862                        else if (ssaId < secSSAId)
863                        {
864                            std::cout << "  insertreplace2: " <<
865                                sentry.first.regVar << ":" <<
866                                sentry.first.index  << ": " <<
867                                ssaId << ", " << secSSAId << std::endl;
868                            insertReplace(*replacesMap, sentry.first, secSSAId, ssaId);
869                        }
870                        /*else
871                            std::cout << "  noinsertreplace: " <<
872                                ssaId << "," << sinfo.ssaIdBefore << std::endl;*/
873                    }
874                }
875            }
876        }
877    }
878}
879
880// add new res second cache entry with readBeforeWrite for all encountered regvars
881static void addResSecCacheEntry(const RoutineMap& routineMap,
882                const std::vector<CodeBlock>& codeBlocks,
883                SimpleCache<BlockIndex, RBWSSAIdMap>& resSecondPointsCache,
884                BlockIndex nextBlock)
885{
886    std::cout << "addResSecCacheEntry: " << nextBlock << std::endl;
887    //std::stack<CallStackEntry> callStack = prevCallStack;
888    // traverse by graph from next block
889    std::deque<FlowStackEntry2> flowStack;
890    flowStack.push_back({ nextBlock, 0 });
891    CBlockBitPool visited(codeBlocks.size(), false);
892   
893    std::unordered_map<AsmSingleVReg, BlockIndex> alreadyReadMap;
894   
895    RBWSSAIdMap cacheSecPoints;
896   
897    while (!flowStack.empty())
898    {
899        FlowStackEntry2& entry = flowStack.back();
900        const CodeBlock& cblock = codeBlocks[entry.blockIndex.index];
901       
902        if (entry.nextIndex == 0)
903        {
904            // process current block
905            if (!visited[entry.blockIndex])
906            {
907                visited[entry.blockIndex] = true;
908                std::cout << "  resolv (cache): " << entry.blockIndex << std::endl;
909               
910                const RBWSSAIdMap* resSecondPoints =
911                            resSecondPointsCache.use(entry.blockIndex);
912                if (resSecondPoints == nullptr)
913                    for (auto& sentry: cblock.ssaInfoMap)
914                        handleSSAEntryWhileResolving(nullptr, nullptr,
915                                alreadyReadMap, entry, sentry,
916                                &cacheSecPoints);
917                else // to use cache
918                {
919                    useResSecPointCache(nullptr, nullptr, alreadyReadMap,
920                            resSecondPoints, entry.blockIndex, &cacheSecPoints);
921                    flowStack.pop_back();
922                    continue;
923                }
924            }
925            else
926            {
927                // back, already visited
928                std::cout << "resolv already (cache): " << entry.blockIndex << std::endl;
929                flowStack.pop_back();
930                continue;
931            }
932        }
933       
934        if (entry.nextIndex < cblock.nexts.size())
935        {
936            flowStack.push_back({ { cblock.nexts[entry.nextIndex].block,
937                    entry.blockIndex.pass }, 0 });
938            entry.nextIndex++;
939        }
940        else if (((entry.nextIndex==0 && cblock.nexts.empty()) ||
941                // if have any call then go to next block
942                (cblock.haveCalls && entry.nextIndex==cblock.nexts.size())) &&
943                 !cblock.haveReturn && !cblock.haveEnd)
944        {
945            // add toResolveMap ssaIds inside called routines
946            for (const auto& next: cblock.nexts)
947                if (next.isCall)
948                {
949                    const RoutineData& rdata = routineMap.find(next.block)->second;
950                    for (const auto& v: rdata.rbwSSAIdMap)
951                        alreadyReadMap.insert({v.first, entry.blockIndex });
952                    for (const auto& v: rdata.lastSSAIdMap)
953                        alreadyReadMap.insert({v.first, entry.blockIndex });
954                }
955           
956            flowStack.push_back({ entry.blockIndex+1, 0 });
957            entry.nextIndex++;
958        }
959        else // back
960        {
961            // remove old to resolve in leaved way to allow collecting next ssaId
962            // before write (can be different due to earlier visit)
963            for (const auto& next: cblock.nexts)
964                if (next.isCall)
965                {
966                    const RoutineData& rdata = routineMap.find(next.block)->second;
967                    for (const auto& v: rdata.rbwSSAIdMap)
968                    {
969                        auto it = alreadyReadMap.find(v.first);
970                        if (it != alreadyReadMap.end() && it->second == entry.blockIndex)
971                            alreadyReadMap.erase(it);
972                    }
973                    for (const auto& v: rdata.lastSSAIdMap)
974                    {
975                        auto it = alreadyReadMap.find(v.first);
976                        if (it != alreadyReadMap.end() && it->second == entry.blockIndex)
977                            alreadyReadMap.erase(it);
978                    }
979                }
980           
981            for (const auto& sentry: cblock.ssaInfoMap)
982            {
983                auto it = alreadyReadMap.find(sentry.first);
984                if (it != alreadyReadMap.end() && it->second == entry.blockIndex)
985                    // remove old to resolve in leaved way to allow collecting next ssaId
986                    // before write (can be different due to earlier visit)
987                    alreadyReadMap.erase(it);
988            }
989            std::cout << "  popresolv (cache)" << std::endl;
990            flowStack.pop_back();
991        }
992    }
993   
994    resSecondPointsCache.put(nextBlock, cacheSecPoints);
995}
996
997// apply calls (changes from these calls) from code blocks to stack var map
998static void applyCallToStackVarMap(const CodeBlock& cblock, const RoutineMap& routineMap,
999        LastSSAIdMap& stackVarMap, BlockIndex blockIndex, size_t nextIndex)
1000{
1001    for (const NextBlock& next: cblock.nexts)
1002        if (next.isCall)
1003        {
1004            const LastSSAIdMap& regVarMap =
1005                    routineMap.find(next.block)->second.lastSSAIdMap;
1006            for (const auto& sentry: regVarMap)
1007                stackVarMap[sentry.first].clear(); // clearing
1008        }
1009   
1010    for (const NextBlock& next: cblock.nexts)
1011        if (next.isCall)
1012        {
1013            std::cout << "  applycall: " << blockIndex << ": " <<
1014                    nextIndex << ": " << next.block << std::endl;
1015            const LastSSAIdMap& regVarMap =
1016                    routineMap.find(next.block)->second.lastSSAIdMap;
1017            for (const auto& sentry: regVarMap)
1018                for (size_t s: sentry.second)
1019                    stackVarMap.insertSSAId(sentry.first, s);
1020        }
1021}
1022
1023
1024// main routine to resilve SSA conflicts in code
1025// it emits SSA replaces from these conflicts
1026static void resolveSSAConflicts(const std::deque<FlowStackEntry2>& prevFlowStack,
1027        const RoutineMap& routineMap, const std::vector<CodeBlock>& codeBlocks,
1028        const PrevWaysIndexMap& prevWaysIndexMap,
1029        const CBlockBitPool& waysToCache, ResSecondPointsToCache& cblocksToCache,
1030        SimpleCache<BlockIndex, LastSSAIdMap>& resFirstPointsCache,
1031        SimpleCache<BlockIndex, RBWSSAIdMap>& resSecondPointsCache,
1032        SSAReplacesMap& replacesMap)
1033{
1034    BlockIndex nextBlock = prevFlowStack.back().blockIndex;
1035    auto pfEnd = prevFlowStack.end();
1036    --pfEnd;
1037    std::cout << "startResolv: " << (pfEnd-1)->blockIndex << "," << nextBlock << std::endl;
1038    LastSSAIdMap stackVarMap;
1039   
1040    size_t pfStartIndex = 0;
1041    {
1042        auto pfPrev = pfEnd;
1043        --pfPrev;
1044        auto it = prevWaysIndexMap.find(pfPrev->blockIndex);
1045        if (it != prevWaysIndexMap.end())
1046        {
1047            const LastSSAIdMap* cached = resFirstPointsCache.use(it->second.first);
1048            if (cached!=nullptr)
1049            {
1050                std::cout << "use pfcached: " << it->second.first << ", " <<
1051                        it->second.second << std::endl;
1052                stackVarMap = *cached;
1053                pfStartIndex = it->second.second+1;
1054               
1055                // apply missing calls at end of the cached
1056                const CodeBlock& cblock = codeBlocks[it->second.first.index];
1057               
1058                const FlowStackEntry2& entry = *(prevFlowStack.begin()+pfStartIndex-1);
1059                if (entry.nextIndex > cblock.nexts.size())
1060                    applyCallToStackVarMap(cblock, routineMap, stackVarMap, -1, -1);
1061            }
1062        }
1063    }
1064   
1065    for (auto pfit = prevFlowStack.begin()+pfStartIndex; pfit != pfEnd; ++pfit)
1066    {
1067        const FlowStackEntry2& entry = *pfit;
1068        std::cout << "  apply: " << entry.blockIndex << std::endl;
1069        const CodeBlock& cblock = codeBlocks[entry.blockIndex.index];
1070        for (const auto& sentry: cblock.ssaInfoMap)
1071        {
1072            const SSAInfo& sinfo = sentry.second;
1073            if (sinfo.ssaIdChange != 0)
1074                stackVarMap[sentry.first] = { sinfo.ssaId + sinfo.ssaIdChange - 1 };
1075        }
1076        if (entry.nextIndex > cblock.nexts.size())
1077            applyCallToStackVarMap(cblock, routineMap, stackVarMap,
1078                        entry.blockIndex, entry.nextIndex);
1079       
1080        // put to first point cache
1081        if (waysToCache[pfit->blockIndex] &&
1082            !resFirstPointsCache.hasKey(pfit->blockIndex))
1083        {
1084            std::cout << "put pfcache " << pfit->blockIndex << std::endl;
1085            resFirstPointsCache.put(pfit->blockIndex, stackVarMap);
1086        }
1087    }
1088   
1089    RBWSSAIdMap cacheSecPoints;
1090    const bool toCache = (!resSecondPointsCache.hasKey(nextBlock)) &&
1091                cblocksToCache.count(nextBlock)>=2;
1092   
1093    //std::stack<CallStackEntry> callStack = prevCallStack;
1094    // traverse by graph from next block
1095    std::deque<FlowStackEntry2> flowStack;
1096    flowStack.push_back({ nextBlock, 0 });
1097    CBlockBitPool visited(codeBlocks.size(), false);
1098   
1099    // already read in current path
1100    // key - vreg, value - source block where vreg of conflict found
1101    std::unordered_map<AsmSingleVReg, BlockIndex> alreadyReadMap;
1102   
1103    while (!flowStack.empty())
1104    {
1105        FlowStackEntry2& entry = flowStack.back();
1106        const CodeBlock& cblock = codeBlocks[entry.blockIndex.index];
1107       
1108        if (entry.nextIndex == 0)
1109        {
1110            // process current block
1111            if (!visited[entry.blockIndex])
1112            {
1113                visited[entry.blockIndex] = true;
1114                std::cout << "  resolv: " << entry.blockIndex << std::endl;
1115               
1116                const RBWSSAIdMap* resSecondPoints =
1117                        resSecondPointsCache.use(entry.blockIndex);
1118                if (resSecondPoints == nullptr)
1119                    for (auto& sentry: cblock.ssaInfoMap)
1120                        handleSSAEntryWhileResolving(&replacesMap, &stackVarMap,
1121                                alreadyReadMap, entry, sentry,
1122                                toCache ? &cacheSecPoints : nullptr);
1123                else // to use cache
1124                {
1125                    useResSecPointCache(&replacesMap, &stackVarMap, alreadyReadMap,
1126                            resSecondPoints, entry.blockIndex,
1127                            toCache ? &cacheSecPoints : nullptr);
1128                    flowStack.pop_back();
1129                    continue;
1130                }
1131            }
1132            else
1133            {
1134                cblocksToCache.increase(entry.blockIndex);
1135                std::cout << "cblockToCache: " << entry.blockIndex << "=" <<
1136                            cblocksToCache.count(entry.blockIndex) << std::endl;
1137                // back, already visited
1138                std::cout << "resolv already: " << entry.blockIndex << std::endl;
1139                flowStack.pop_back();
1140                continue;
1141            }
1142        }
1143       
1144        if (entry.nextIndex < cblock.nexts.size())
1145        {
1146            flowStack.push_back({ { cblock.nexts[entry.nextIndex].block,
1147                        entry.blockIndex.pass }, 0 });
1148            entry.nextIndex++;
1149        }
1150        else if (((entry.nextIndex==0 && cblock.nexts.empty()) ||
1151                // if have any call then go to next block
1152                (cblock.haveCalls && entry.nextIndex==cblock.nexts.size())) &&
1153                 !cblock.haveReturn && !cblock.haveEnd)
1154        {
1155            // add toResolveMap ssaIds inside called routines
1156            for (const auto& next: cblock.nexts)
1157                if (next.isCall)
1158                {
1159                    const RoutineData& rdata = routineMap.find(next.block)->second;
1160                    for (const auto& v: rdata.rbwSSAIdMap)
1161                        alreadyReadMap.insert({v.first, entry.blockIndex });
1162                    for (const auto& v: rdata.lastSSAIdMap)
1163                        alreadyReadMap.insert({v.first, entry.blockIndex });
1164                }
1165           
1166            flowStack.push_back({ entry.blockIndex+1, 0 });
1167            entry.nextIndex++;
1168        }
1169        else // back
1170        {
1171            // remove old to resolve in leaved way to allow collecting next ssaId
1172            // before write (can be different due to earlier visit)
1173            for (const auto& next: cblock.nexts)
1174                if (next.isCall)
1175                {
1176                    const RoutineData& rdata = routineMap.find(next.block)->second;
1177                    for (const auto& v: rdata.rbwSSAIdMap)
1178                    {
1179                        auto it = alreadyReadMap.find(v.first);
1180                        if (it != alreadyReadMap.end() && it->second == entry.blockIndex)
1181                            alreadyReadMap.erase(it);
1182                    }
1183                    for (const auto& v: rdata.lastSSAIdMap)
1184                    {
1185                        auto it = alreadyReadMap.find(v.first);
1186                        if (it != alreadyReadMap.end() && it->second == entry.blockIndex)
1187                            alreadyReadMap.erase(it);
1188                    }
1189                }
1190           
1191            for (const auto& sentry: cblock.ssaInfoMap)
1192            {
1193                auto it = alreadyReadMap.find(sentry.first);
1194                if (it != alreadyReadMap.end() && it->second == entry.blockIndex)
1195                    // remove old to resolve in leaved way to allow collecting next ssaId
1196                    // before write (can be different due to earlier visit)
1197                    alreadyReadMap.erase(it);
1198            }
1199            std::cout << "  popresolv" << std::endl;
1200           
1201            if (cblocksToCache.count(entry.blockIndex)==2 &&
1202                !resSecondPointsCache.hasKey(entry.blockIndex))
1203                // add to cache
1204                addResSecCacheEntry(routineMap, codeBlocks, resSecondPointsCache,
1205                            entry.blockIndex);
1206           
1207            flowStack.pop_back();
1208        }
1209    }
1210   
1211    if (toCache)
1212        resSecondPointsCache.put(nextBlock, cacheSecPoints);
1213}
1214
1215// join ret SSAId Map - src - last SSAIdMap from called routine
1216static void joinRetSSAIdMap(RetSSAIdMap& dest, const LastSSAIdMap& src,
1217                size_t routineBlock)
1218{
1219    for (const auto& entry: src)
1220    {
1221        std::cout << "  entry2: " << entry.first.regVar << ":" <<
1222                cxuint(entry.first.index) << ":";
1223        for (size_t v: entry.second)
1224            std::cout << " " << v;
1225        std::cout << std::endl;
1226        // insert if not inserted
1227        auto res = dest.insert({entry.first, { { routineBlock }, entry.second } });
1228        if (res.second)
1229            continue; // added new
1230        VectorSet<size_t>& destEntry = res.first->second.ssaIds;
1231        res.first->second.routines.push_back(routineBlock);
1232        // add new ways
1233        for (size_t ssaId: entry.second)
1234            destEntry.insertValue(ssaId);
1235        std::cout << "    :";
1236        for (size_t v: destEntry)
1237            std::cout << " " << v;
1238        std::cout << std::endl;
1239    }
1240}
1241
1242// simple join last ssaid map
1243static void joinLastSSAIdMap(LastSSAIdMap& dest, const LastSSAIdMap& src)
1244{
1245    for (const auto& entry: src)
1246    {
1247        std::cout << "  entry: " << entry.first.regVar << ":" <<
1248                cxuint(entry.first.index) << ":";
1249        for (size_t v: entry.second)
1250            std::cout << " " << v;
1251        std::cout << std::endl;
1252        auto res = dest.insert(entry); // find
1253        if (res.second)
1254            continue; // added new
1255        VectorSet<size_t>& destEntry = res.first->second;
1256        // add new ways
1257        for (size_t ssaId: entry.second)
1258            destEntry.insertValue(ssaId);
1259        std::cout << "    :";
1260        for (size_t v: destEntry)
1261            std::cout << " " << v;
1262        std::cout << std::endl;
1263    }
1264}
1265
1266// join last SSAIdMap of the routine including later routine call
1267// dest - dest last SSAId map, src - source lastSSAIdMap
1268// laterRdatas - data of subroutine/routine exeuted after src lastSSAIdMap state
1269static void joinLastSSAIdMapInt(LastSSAIdMap& dest, const LastSSAIdMap& src,
1270                    const LastSSAIdMap& laterRdataCurSSAIdMap,
1271                    const LastSSAIdMap& laterRdataLastSSAIdMap, bool loop)
1272{
1273    for (const auto& entry: src)
1274    {
1275        auto lsit = laterRdataLastSSAIdMap.find(entry.first);
1276        if (lsit != laterRdataLastSSAIdMap.end())
1277        {
1278            auto csit = laterRdataCurSSAIdMap.find(entry.first);
1279            if (csit != laterRdataCurSSAIdMap.end() && !csit->second.empty())
1280            {
1281                // if found in last ssa ID map,
1282                // but has first value (some way do not change SSAId)
1283                // then pass to add new ssaIds before this point
1284                if (!lsit->second.hasValue(csit->second[0]))
1285                    continue; // otherwise, skip
1286            }
1287        }
1288        std::cout << "  entry: " << entry.first.regVar << ":" <<
1289                cxuint(entry.first.index) << ":";
1290        for (size_t v: entry.second)
1291            std::cout << " " << v;
1292        std::cout << std::endl;
1293        auto res = dest.insert(entry); // find
1294        if (res.second)
1295            continue; // added new
1296        VectorSet<size_t>& destEntry = res.first->second;
1297        // add new ways
1298        for (size_t ssaId: entry.second)
1299            destEntry.insertValue(ssaId);
1300        std::cout << "    :";
1301        for (size_t v: destEntry)
1302            std::cout << " " << v;
1303        std::cout << std::endl;
1304    }
1305    if (!loop) // do not if loop
1306        joinLastSSAIdMap(dest, laterRdataLastSSAIdMap);
1307}
1308
1309static void joinLastSSAIdMap(LastSSAIdMap& dest, const LastSSAIdMap& src,
1310                    const RoutineData& laterRdata, bool loop = false)
1311{
1312    joinLastSSAIdMapInt(dest, src, laterRdata.curSSAIdMap, laterRdata.lastSSAIdMap, loop);
1313}
1314
1315
1316// join routine data from child call with data from parent routine
1317// (just join child call from parent)
1318static void joinRoutineData(RoutineData& dest, const RoutineData& src)
1319{
1320    // insert readBeforeWrite only if doesnt exists in destination
1321    dest.rbwSSAIdMap.insert(src.rbwSSAIdMap.begin(), src.rbwSSAIdMap.end());
1322   
1323    //joinLastSSAIdMap(dest.curSSAIdMap, src.lastSSAIdMap);
1324   
1325    for (const auto& entry: src.lastSSAIdMap)
1326    {
1327        std::cout << "  entry3: " << entry.first.regVar << ":" <<
1328                cxuint(entry.first.index) << ":";
1329        for (size_t v: entry.second)
1330            std::cout << " " << v;
1331        std::cout << std::endl;
1332        auto res = dest.curSSAIdMap.insert(entry); // find
1333        VectorSet<size_t>& destEntry = res.first->second;
1334        if (!res.second)
1335        {
1336            // add new ways
1337            for (size_t ssaId: entry.second)
1338                destEntry.insertValue(ssaId);
1339        }
1340        auto rbwit = src.rbwSSAIdMap.find(entry.first);
1341        if (rbwit != src.rbwSSAIdMap.end() &&
1342            // remove only if not in src lastSSAIdMap
1343            std::find(entry.second.begin(), entry.second.end(),
1344                      rbwit->second) == entry.second.end())
1345            destEntry.eraseValue(rbwit->second);
1346        std::cout << "    :";
1347        for (size_t v: destEntry)
1348            std::cout << " " << v;
1349        std::cout << std::endl;
1350    }
1351}
1352
1353// reduce retSSAIds for calls (for all read before write SSAIds for current code block)
1354static void reduceSSAIdsForCalls(FlowStackEntry& entry,
1355            const std::vector<CodeBlock>& codeBlocks,
1356            RetSSAIdMap& retSSAIdMap, RoutineMap& routineMap,
1357            SSAReplacesMap& ssaReplacesMap)
1358{
1359    if (retSSAIdMap.empty())
1360        return;
1361    LastSSAIdMap rbwSSAIdMap;
1362    std::unordered_set<AsmSingleVReg> reduced;
1363    std::unordered_set<AsmSingleVReg> changed;
1364    const CodeBlock& cblock = codeBlocks[entry.blockIndex.index];
1365    // collect rbw SSAIds
1366    for (const NextBlock next: cblock.nexts)
1367        if (next.isCall)
1368        {
1369            auto it = routineMap.find(next.block); // must find
1370            for (const auto& rentry: it->second.rbwSSAIdMap)
1371                rbwSSAIdMap.insertSSAId(rentry.first,rentry.second);
1372           
1373        }
1374    for (const NextBlock next: cblock.nexts)
1375        if (next.isCall)
1376        {
1377            auto it = routineMap.find(next.block); // must find
1378            // add changed
1379            for (const auto& lentry: it->second.lastSSAIdMap)
1380                if (rbwSSAIdMap.find(lentry.first) == rbwSSAIdMap.end())
1381                    changed.insert(lentry.first);
1382        }
1383   
1384    // reduce SSAIds
1385    for (const auto& rentry: retSSAIdMap)
1386    {
1387        auto ssaIdsIt = rbwSSAIdMap.find(rentry.first);
1388        if (ssaIdsIt != rbwSSAIdMap.end())
1389        {
1390            const VectorSet<size_t>& ssaIds = ssaIdsIt->second;
1391            const VectorSet<size_t>& rssaIds = rentry.second.ssaIds;
1392            Array<size_t> outSSAIds(ssaIds.size() + rssaIds.size());
1393            std::copy(rssaIds.begin(), rssaIds.end(), outSSAIds.begin());
1394            std::copy(ssaIds.begin(), ssaIds.end(), outSSAIds.begin()+rssaIds.size());
1395           
1396            std::sort(outSSAIds.begin(), outSSAIds.end());
1397            outSSAIds.resize(std::unique(outSSAIds.begin(), outSSAIds.end()) -
1398                        outSSAIds.begin());
1399            size_t minSSAId = outSSAIds.front();
1400            if (outSSAIds.size() >= 2)
1401            {
1402                for (auto sit = outSSAIds.begin()+1; sit != outSSAIds.end(); ++sit)
1403                    insertReplace(ssaReplacesMap, rentry.first, *sit, minSSAId);
1404               
1405                std::cout << "calls retssa ssaid: " << rentry.first.regVar << ":" <<
1406                        rentry.first.index << std::endl;
1407            }
1408           
1409            for (BlockIndex rblock: rentry.second.routines)
1410                routineMap.find(rblock)->second.lastSSAIdMap[rentry.first] =
1411                            VectorSet<size_t>({ minSSAId });
1412            reduced.insert(rentry.first);
1413        }
1414    }
1415    for (const AsmSingleVReg& vreg: reduced)
1416        retSSAIdMap.erase(vreg);
1417    reduced.clear();
1418       
1419    for (const AsmSingleVReg& vreg: changed)
1420    {
1421        auto rit = retSSAIdMap.find(vreg);
1422        if (rit != retSSAIdMap.end())
1423        {
1424            // if modified
1425            // put before removing to revert for other ways after calls
1426            auto res = entry.prevRetSSAIdSets.insert(*rit);
1427            if (res.second)
1428                res.first->second = rit->second;
1429            // just remove, if some change without read before
1430            retSSAIdMap.erase(rit);
1431        }
1432    }
1433}
1434
1435// TODO: correct reduction for recursion support
1436// reduce retSSAIds (last SSAIds for regvar) while passing by code block
1437// and emits SSA replaces for these ssaids
1438static bool reduceSSAIds(std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t>& curSSAIdMap,
1439            RetSSAIdMap& retSSAIdMap, RoutineMap& routineMap,
1440            SSAReplacesMap& ssaReplacesMap, FlowStackEntry& entry, SSAEntry& ssaEntry)
1441{
1442    SSAInfo& sinfo = ssaEntry.second;
1443    size_t& ssaId = curSSAIdMap[ssaEntry.first];
1444    auto ssaIdsIt = retSSAIdMap.find(ssaEntry.first);
1445    if (ssaIdsIt != retSSAIdMap.end() && sinfo.readBeforeWrite)
1446    {
1447        auto& ssaIds = ssaIdsIt->second.ssaIds;
1448       
1449        if (ssaIds.size() >= 2)
1450        {
1451            // reduce to minimal ssaId from all calls
1452            std::sort(ssaIds.begin(), ssaIds.end());
1453            ssaIds.resize(std::unique(ssaIds.begin(), ssaIds.end()) - ssaIds.begin());
1454            // insert SSA replaces
1455            size_t minSSAId = ssaIds.front();
1456            for (auto sit = ssaIds.begin()+1; sit != ssaIds.end(); ++sit)
1457                insertReplace(ssaReplacesMap, ssaEntry.first, *sit, minSSAId);
1458            ssaId = minSSAId+1; // plus one
1459        }
1460        else if (ssaIds.size() == 1)
1461            ssaId = ssaIds.front()+1; // plus one
1462       
1463        std::cout << "retssa ssaid: " << ssaEntry.first.regVar << ":" <<
1464                ssaEntry.first.index << ": " << ssaId << std::endl;
1465        // replace smallest ssaId in routineMap lastSSAId entry
1466        // reduce SSAIds replaces
1467        for (BlockIndex rblock: ssaIdsIt->second.routines)
1468            routineMap.find(rblock)->second.lastSSAIdMap[ssaEntry.first] =
1469                            VectorSet<size_t>({ ssaId-1 });
1470        // finally remove from container (because obsolete)
1471        retSSAIdMap.erase(ssaIdsIt);
1472        return true;
1473    }
1474    else if (ssaIdsIt != retSSAIdMap.end() && sinfo.ssaIdChange!=0)
1475    {
1476        // put before removing to revert for other ways after calls
1477        auto res = entry.prevRetSSAIdSets.insert(*ssaIdsIt);
1478        if (res.second)
1479            res.first->second = ssaIdsIt->second;
1480        // just remove, if some change without read before
1481        retSSAIdMap.erase(ssaIdsIt);
1482    }
1483    return false;
1484}
1485
1486// update single current SSAId for routine and optionally lastSSAIdMap if returns
1487// has been encountered but not regvar
1488static void updateRoutineData(RoutineData& rdata, const SSAEntry& ssaEntry,
1489                size_t prevSSAId)
1490{
1491    const SSAInfo& sinfo = ssaEntry.second;
1492    bool beforeFirstAccess = true;
1493    // put first SSAId before write
1494    if (sinfo.readBeforeWrite)
1495    {
1496        //std::cout << "PutCRBW: " << sinfo.ssaIdBefore << std::endl;
1497        if (!rdata.rbwSSAIdMap.insert({ ssaEntry.first, prevSSAId }).second)
1498            // if already added
1499            beforeFirstAccess = false;
1500    }
1501   
1502    if (sinfo.ssaIdChange != 0)
1503    {
1504        //std::cout << "PutC: " << sinfo.ssaIdLast << std::endl;
1505        auto res = rdata.curSSAIdMap.insert({ ssaEntry.first, { sinfo.ssaIdLast } });
1506        // put last SSAId
1507        if (!res.second)
1508        {
1509            beforeFirstAccess = false;
1510            // if not inserted
1511            VectorSet<size_t>& ssaIds = res.first->second;
1512            ssaIds.eraseValue(prevSSAId);
1513            ssaIds.insertValue(sinfo.ssaIdLast);
1514        }
1515        // add readbefore if in previous returns if not added yet
1516        if (rdata.notFirstReturn && beforeFirstAccess)
1517        {
1518            rdata.lastSSAIdMap.insert({ ssaEntry.first, { prevSSAId } });
1519            for (auto& loopEnd: rdata.loopEnds)
1520                loopEnd.second.ssaIdMap.insert({ ssaEntry.first, { prevSSAId } });
1521        }
1522    }
1523    else
1524    {
1525        // insert read ssaid if no change
1526        auto res = rdata.curSSAIdMap.insert({ ssaEntry.first, { prevSSAId } });
1527        if (!res.second)
1528        {
1529            VectorSet<size_t>& ssaIds = res.first->second;
1530            ssaIds.insertValue(prevSSAId);
1531        }
1532    }
1533}
1534
1535static void initializePrevRetSSAIds(const CodeBlock& cblock,
1536            const std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t>& curSSAIdMap,
1537            const RetSSAIdMap& retSSAIdMap, const RoutineData& rdata,
1538            FlowStackEntry& entry)
1539{
1540    for (const auto& v: rdata.lastSSAIdMap)
1541    {
1542        auto res = entry.prevRetSSAIdSets.insert({v.first, {}});
1543        if (!res.second)
1544            continue; // already added, do not change
1545        auto rfit = retSSAIdMap.find(v.first);
1546        if (rfit != retSSAIdMap.end())
1547            res.first->second = rfit->second;
1548       
1549        auto cbsit = cblock.ssaInfoMap.find(v.first);
1550        auto csit = curSSAIdMap.find(v.first);
1551        res.first->second.prevSSAId = cbsit!=cblock.ssaInfoMap.end() ?
1552                cbsit->second.ssaIdBefore : (csit!=curSSAIdMap.end() ? csit->second : 0);
1553    }
1554}
1555
1556// revert retSSAIdMap while leaving from code block
1557static void revertRetSSAIdMap(std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t>& curSSAIdMap,
1558            RetSSAIdMap& retSSAIdMap, FlowStackEntry& entry, RoutineData* rdata)
1559{
1560    // revert retSSAIdMap
1561    for (auto v: entry.prevRetSSAIdSets)
1562    {
1563        auto rfit = retSSAIdMap.find(v.first);
1564        if (rdata!=nullptr && rfit != retSSAIdMap.end())
1565        {
1566            VectorSet<size_t>& ssaIds = rdata->curSSAIdMap[v.first];
1567            for (size_t ssaId: rfit->second.ssaIds)
1568                ssaIds.eraseValue(ssaId);
1569        }
1570       
1571        if (!v.second.ssaIds.empty())
1572        {
1573            // just add if previously present
1574            if (rfit != retSSAIdMap.end())
1575                rfit->second = v.second;
1576            else
1577                retSSAIdMap.insert(v);
1578        }
1579        else // erase if empty
1580            retSSAIdMap.erase(v.first);
1581       
1582        if (rdata!=nullptr)
1583        {
1584            VectorSet<size_t>& ssaIds = rdata->curSSAIdMap[v.first];
1585            for (size_t ssaId: v.second.ssaIds)
1586                ssaIds.insertValue(ssaId);
1587            if (v.second.ssaIds.empty())
1588            {
1589                auto cit = curSSAIdMap.find(v.first);
1590                ssaIds.push_back((cit!=curSSAIdMap.end() ? cit->second : 1)-1);
1591            }
1592           
1593            std::cout << " popentry2 " << entry.blockIndex << ": " <<
1594                    v.first.regVar << ":" << v.first.index << ":";
1595            for (size_t v: ssaIds)
1596                std::cout << " " << v;
1597            std::cout << std::endl;
1598        }
1599        curSSAIdMap[v.first] = v.second.prevSSAId;
1600    }
1601}
1602
1603// update current SSAId in curSSAIdMap for routine while leaving from code block
1604static void updateRoutineCurSSAIdMap(RoutineData* rdata, const SSAEntry& ssaEntry,
1605            const FlowStackEntry& entry, size_t curSSAId, size_t nextSSAId)
1606{
1607    VectorSet<size_t>& ssaIds = rdata->curSSAIdMap[ssaEntry.first];
1608    std::cout << " pushentry " << entry.blockIndex << ": " <<
1609                ssaEntry.first.regVar << ":" << ssaEntry.first.index << ":";
1610    for (size_t v: ssaIds)
1611        std::cout << " " << v;
1612    std::cout << std::endl;
1613   
1614    // if cblock with some children
1615    if (nextSSAId != curSSAId)
1616        ssaIds.eraseValue(nextSSAId-1);
1617   
1618    // push previous SSAId to lastSSAIdMap (later will be replaced)
1619    ssaIds.insertValue(curSSAId-1);
1620   
1621    std::cout << " popentry " << entry.blockIndex << ": " <<
1622                ssaEntry.first.regVar << ":" << ssaEntry.first.index << ":";
1623    for (size_t v: ssaIds)
1624        std::cout << " " << v;
1625    std::cout << std::endl;
1626}
1627
1628static bool tryAddLoopEnd(const FlowStackEntry& entry, BlockIndex routineBlock,
1629                RoutineData& rdata, bool isLoop, bool noMainLoop)
1630{
1631    if (isLoop && (!noMainLoop || routineBlock != entry.blockIndex))
1632    {
1633        // handle loops
1634        std::cout << "  join loop ssaids: " << entry.blockIndex << std::endl;
1635        // add to routine data loopEnds
1636        auto loopsit2 = rdata.loopEnds.find(entry.blockIndex);
1637        if (loopsit2 != rdata.loopEnds.end())
1638        {
1639            if (!loopsit2->second.passed)
1640                // still in loop join ssaid map
1641                joinLastSSAIdMap(loopsit2->second.ssaIdMap, rdata.curSSAIdMap);
1642        }
1643        else
1644            rdata.loopEnds.insert({ entry.blockIndex, { rdata.curSSAIdMap, false } });
1645        return true;
1646    }
1647    return false;
1648}
1649
1650
1651static void createRoutineData(const std::vector<CodeBlock>& codeBlocks,
1652        std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t>& curSSAIdMap,
1653        const std::unordered_set<BlockIndex>& loopBlocks,
1654        const ResSecondPointsToCache& subroutToCache,
1655        SimpleCache<BlockIndex, RoutineData>& subroutinesCache,
1656        const RoutineMap& routineMap, RoutineData& rdata,
1657        BlockIndex routineBlock, bool noMainLoop = false,
1658        const CBlockBitPool& prevFlowStackBlocks = {})
1659{
1660    std::cout << "--------- createRoutineData ----------------\n";
1661    CBlockBitPool visited(codeBlocks.size(), false);
1662   
1663    VectorSet<BlockIndex> activeLoops;
1664    SubrLoopsMap subrLoopsMap;
1665    SubrLoopsMap loopSubrsMap;
1666    RoutineMap subrDataForLoopMap;
1667    std::deque<FlowStackEntry> flowStack;
1668    CBlockBitPool flowStackBlocks(codeBlocks.size(), false);
1669    if (!prevFlowStackBlocks.empty())
1670        flowStackBlocks = prevFlowStackBlocks;
1671    // last SSA ids map from returns
1672    RetSSAIdMap retSSAIdMap;
1673    flowStack.push_back({ routineBlock, 0 });
1674    flowStackBlocks[routineBlock] = true;
1675   
1676    while (!flowStack.empty())
1677    {
1678        FlowStackEntry& entry = flowStack.back();
1679        const CodeBlock& cblock = codeBlocks[entry.blockIndex.index];
1680       
1681        auto addSubroutine = [&](
1682            std::unordered_map<BlockIndex, LoopSSAIdMap>::const_iterator loopsit2,
1683            bool applyToMainRoutine)
1684        {
1685            if (subroutinesCache.hasKey(entry.blockIndex))
1686            {
1687                // if already put, just applyToMainRoutine if needed
1688                if (applyToMainRoutine &&
1689                    loopBlocks.find(entry.blockIndex) != loopBlocks.end() &&
1690                    loopsit2 != rdata.loopEnds.end())
1691                {
1692                    RoutineData* subRdata = subroutinesCache.use(entry.blockIndex);
1693                    joinLastSSAIdMap(rdata.lastSSAIdMap, loopsit2->second.ssaIdMap,
1694                                        *subRdata, true);
1695                }
1696                return;
1697            }
1698           
1699            RoutineData subrData;
1700            const bool oldFB = flowStackBlocks[entry.blockIndex];
1701            flowStackBlocks[entry.blockIndex] = !oldFB;
1702            createRoutineData(codeBlocks, curSSAIdMap, loopBlocks, subroutToCache,
1703                subroutinesCache, routineMap, subrData, entry.blockIndex, true,
1704                flowStackBlocks);
1705            RoutineData subrDataCopy;
1706            flowStackBlocks[entry.blockIndex] = oldFB;
1707           
1708            if (loopBlocks.find(entry.blockIndex) != loopBlocks.end())
1709            {   // leave from loop point
1710                std::cout << "   loopfound " << entry.blockIndex << std::endl;
1711                if (loopsit2 != rdata.loopEnds.end())
1712                {
1713                    subrDataCopy = subrData;
1714                    subrDataForLoopMap.insert({ entry.blockIndex, subrDataCopy });
1715                    std::cout << "   loopssaId2Map: " <<
1716                            entry.blockIndex << std::endl;
1717                    joinLastSSAIdMap(subrData.lastSSAIdMap,
1718                            loopsit2->second.ssaIdMap, subrData, true);
1719                    std::cout << "   loopssaIdMap2End: " << std::endl;
1720                    if (applyToMainRoutine)
1721                        joinLastSSAIdMap(rdata.lastSSAIdMap, loopsit2->second.ssaIdMap,
1722                                        subrDataCopy, true);
1723                }
1724            }
1725           
1726            // apply loop to subroutines
1727            auto it = loopSubrsMap.find(entry.blockIndex);
1728            if (it != loopSubrsMap.end())
1729            {
1730                std::cout << "    found loopsubrsmap: " << entry.blockIndex << ":";
1731                for (BlockIndex subr: it->second)
1732                {
1733                    std::cout << " " << subr;
1734                    RoutineData* subrData2 = subroutinesCache.use(subr);
1735                    if (subrData2 == nullptr)
1736                        continue;
1737                    RoutineData subrData2Copy = *subrData2;
1738                    std::cout << "*";
1739                    joinLastSSAIdMap(subrData2Copy.lastSSAIdMap,
1740                            loopsit2->second.ssaIdMap, subrDataCopy, false);
1741                    // reinsert subroutine into subroutine cache
1742                    subrData2Copy.calculateWeight();
1743                    subroutinesCache.put(subr, subrData2Copy);
1744                }
1745                std::cout << "\n";
1746            }
1747            // apply loops to this subroutine
1748            auto it2 = subrLoopsMap.find(entry.blockIndex);
1749            if (it2 != subrLoopsMap.end())
1750            {
1751                std::cout << "    found subrloopsmap: " << entry.blockIndex << ":";
1752                for (auto lit2 = it2->second.rbegin(); lit2 != it2->second.rend(); ++lit2)
1753                {
1754                    BlockIndex loop = *lit2;
1755                    auto loopsit3 = rdata.loopEnds.find(loop);
1756                    if (loopsit3 == rdata.loopEnds.end() ||
1757                        activeLoops.hasValue(loop))
1758                        continue;
1759                    std::cout << " " << loop;
1760                    auto  itx = subrDataForLoopMap.find(loop);
1761                    if (itx != subrDataForLoopMap.end())
1762                        joinLastSSAIdMap(subrData.lastSSAIdMap,
1763                                loopsit3->second.ssaIdMap, itx->second, false);
1764                }
1765                std::cout << "\n";
1766            }
1767           
1768            subrData.calculateWeight();
1769            subroutinesCache.put(entry.blockIndex, subrData);
1770        };
1771       
1772        if (entry.nextIndex == 0)
1773        {
1774            bool isLoop = loopBlocks.find(entry.blockIndex) != loopBlocks.end();
1775           
1776            if (!prevFlowStackBlocks.empty() && prevFlowStackBlocks[entry.blockIndex])
1777            {
1778                tryAddLoopEnd(entry, routineBlock, rdata, isLoop, noMainLoop);
1779               
1780                flowStackBlocks[entry.blockIndex] = !flowStackBlocks[entry.blockIndex];
1781                flowStack.pop_back();
1782                continue;
1783            }
1784           
1785            // process current block
1786            //if (/*cachedRdata != nullptr &&*/
1787                //visited[entry.blockIndex] && flowStack.size() > 1)
1788            const RoutineData* cachedRdata = nullptr;
1789           
1790            if (routineBlock != entry.blockIndex)
1791            {
1792                cachedRdata = subroutinesCache.use(entry.blockIndex);
1793                if (cachedRdata == nullptr)
1794                {
1795                    // try in routine map
1796                    auto rit = routineMap.find(entry.blockIndex);
1797                    if (rit != routineMap.end())
1798                        cachedRdata = &rit->second;
1799                }
1800                if (!isLoop && visited[entry.blockIndex] && cachedRdata == nullptr &&
1801                    subroutToCache.count(entry.blockIndex)!=0)
1802                {
1803                    auto loopsit2 = rdata.loopEnds.find(entry.blockIndex);
1804                    std::cout << "-- subrcache2 for " << entry.blockIndex << std::endl;
1805                    addSubroutine(loopsit2, false);
1806                    cachedRdata = subroutinesCache.use(entry.blockIndex);
1807                }
1808            }
1809           
1810            if (cachedRdata != nullptr)
1811            {
1812                std::cout << "use cached subr " << entry.blockIndex << std::endl;
1813                std::cout << "procret2: " << entry.blockIndex << std::endl;
1814                joinLastSSAIdMap(rdata.lastSSAIdMap, rdata.curSSAIdMap, *cachedRdata);
1815                // get not given rdata curSSAIdMap ssaIds but present in cachedRdata
1816                // curSSAIdMap
1817                for (const auto& entry: cachedRdata->curSSAIdMap)
1818                    if (rdata.curSSAIdMap.find(entry.first) == rdata.curSSAIdMap.end())
1819                    {
1820                        auto cit = curSSAIdMap.find(entry.first);
1821                        size_t prevSSAId = (cit!=curSSAIdMap.end() ? cit->second : 1)-1;
1822                        rdata.curSSAIdMap.insert({ entry.first, { prevSSAId } });
1823                       
1824                        if (rdata.notFirstReturn)
1825                        {
1826                            rdata.lastSSAIdMap.insertSSAId(entry.first, prevSSAId);
1827                            for (auto& loopEnd: rdata.loopEnds)
1828                                loopEnd.second.ssaIdMap.
1829                                        insertSSAId(entry.first, prevSSAId);
1830                        }
1831                    }
1832               
1833                // join loopEnds
1834                for (const auto& loopEnd: cachedRdata->loopEnds)
1835                {
1836                    auto res = rdata.loopEnds.insert({ loopEnd.first, LoopSSAIdMap{} });
1837                    // true - do not add cached rdata loopend, because it was added
1838                    joinLastSSAIdMapInt(res.first->second.ssaIdMap, rdata.curSSAIdMap,
1839                                cachedRdata->curSSAIdMap, loopEnd.second.ssaIdMap, true);
1840                }
1841                std::cout << "procretend2" << std::endl;
1842                flowStackBlocks[entry.blockIndex] = !flowStackBlocks[entry.blockIndex];
1843                flowStack.pop_back();
1844                continue;
1845            }
1846            else if (!visited[entry.blockIndex])
1847            {
1848                // set up loops for which subroutine is present
1849                if (subroutToCache.count(entry.blockIndex)!=0 && !activeLoops.empty())
1850                {
1851                    subrLoopsMap.insert({ entry.blockIndex, activeLoops });
1852                    for (BlockIndex loop: activeLoops)
1853                    {
1854                        auto res = loopSubrsMap.insert({ loop, { entry.blockIndex } });
1855                        if (!res.second)
1856                            res.first->second.insertValue(entry.blockIndex);
1857                    }
1858                }
1859               
1860                if (loopBlocks.find(entry.blockIndex) != loopBlocks.end())
1861                    activeLoops.insertValue(entry.blockIndex);
1862                std::cout << "proc: " << entry.blockIndex << std::endl;
1863                visited[entry.blockIndex] = true;
1864               
1865                for (const auto& ssaEntry: cblock.ssaInfoMap)
1866                    if (ssaEntry.first.regVar != nullptr)
1867                    {
1868                        // put data to routine data
1869                        updateRoutineData(rdata, ssaEntry, curSSAIdMap[ssaEntry.first]-1);
1870                       
1871                        if (ssaEntry.second.ssaIdChange!=0)
1872                            curSSAIdMap[ssaEntry.first] = ssaEntry.second.ssaIdLast+1;
1873                    }
1874            }
1875            else
1876            {
1877                tryAddLoopEnd(entry, routineBlock, rdata, isLoop, noMainLoop);
1878                flowStackBlocks[entry.blockIndex] = !flowStackBlocks[entry.blockIndex];
1879                flowStack.pop_back();
1880                continue;
1881            }
1882        }
1883       
1884        // join and skip calls
1885        for (; entry.nextIndex < cblock.nexts.size() &&
1886                    cblock.nexts[entry.nextIndex].isCall; entry.nextIndex++)
1887            joinRoutineData(rdata, routineMap.find(
1888                            cblock.nexts[entry.nextIndex].block)->second);
1889       
1890        if (entry.nextIndex < cblock.nexts.size())
1891        {
1892            const BlockIndex nextBlock = { cblock.nexts[entry.nextIndex].block,
1893                        entry.blockIndex.pass };
1894            flowStack.push_back({ nextBlock, 0 });
1895            // negate - if true (already in flowstack, then popping keep this state)
1896            flowStackBlocks[nextBlock] = !flowStackBlocks[nextBlock];
1897            entry.nextIndex++;
1898        }
1899        else if (((entry.nextIndex==0 && cblock.nexts.empty()) ||
1900                // if have any call then go to next block
1901                (cblock.haveCalls && entry.nextIndex==cblock.nexts.size())) &&
1902                 !cblock.haveReturn && !cblock.haveEnd)
1903        {
1904            if (entry.nextIndex!=0) // if back from calls (just return from calls)
1905            {
1906                for (const NextBlock& next: cblock.nexts)
1907                    if (next.isCall)
1908                    {
1909                        //std::cout << "joincall:"<< next.block << std::endl;
1910                        auto it = routineMap.find(next.block); // must find
1911                        initializePrevRetSSAIds(cblock, curSSAIdMap, retSSAIdMap,
1912                                    it->second, entry);
1913                        joinRetSSAIdMap(retSSAIdMap, it->second.lastSSAIdMap, next.block);
1914                    }
1915            }
1916            const BlockIndex nextBlock = entry.blockIndex+1;
1917            flowStack.push_back({ nextBlock, 0 });
1918            // negate - if true (already in flowstack, then popping keep this state)
1919            flowStackBlocks[nextBlock] = !flowStackBlocks[nextBlock];
1920            entry.nextIndex++;
1921        }
1922        else
1923        {
1924            std::cout << "popstart: " << entry.blockIndex << std::endl;
1925            if (cblock.haveReturn)
1926            {
1927                std::cout << "procret: " << entry.blockIndex << std::endl;
1928                joinLastSSAIdMap(rdata.lastSSAIdMap, rdata.curSSAIdMap);
1929                std::cout << "procretend" << std::endl;
1930                rdata.notFirstReturn = true;
1931            }
1932           
1933            // revert retSSAIdMap
1934            revertRetSSAIdMap(curSSAIdMap, retSSAIdMap, entry, &rdata);
1935            //
1936           
1937            for (const auto& ssaEntry: cblock.ssaInfoMap)
1938            {
1939                if (ssaEntry.first.regVar == nullptr)
1940                    continue;
1941                size_t curSSAId = ssaEntry.second.ssaIdBefore+1;
1942                size_t nextSSAId = (ssaEntry.second.ssaIdLast != SIZE_MAX) ?
1943                    ssaEntry.second.ssaIdLast+1 : curSSAId;
1944                curSSAIdMap[ssaEntry.first] = curSSAId;
1945               
1946                std::cout << "popcurnext: " << ssaEntry.first.regVar <<
1947                            ":" << ssaEntry.first.index << ": " <<
1948                            nextSSAId << ", " << curSSAId << std::endl;
1949               
1950                updateRoutineCurSSAIdMap(&rdata, ssaEntry, entry, curSSAId, nextSSAId);
1951            }
1952           
1953            activeLoops.eraseValue(entry.blockIndex);
1954           
1955            auto loopsit2 = rdata.loopEnds.find(entry.blockIndex);
1956            if (loopBlocks.find(entry.blockIndex) != loopBlocks.end())
1957            {
1958                if (loopsit2 != rdata.loopEnds.end())
1959                {
1960                    std::cout << "   mark loopblocks passed: " <<
1961                                entry.blockIndex << std::endl;
1962                    // mark that loop has passed fully
1963                    loopsit2->second.passed = true;
1964                }
1965                else
1966                    std::cout << "   loopblocks nopassed: " <<
1967                                entry.blockIndex << std::endl;
1968            }
1969           
1970            if ((!noMainLoop || flowStack.size() > 1) &&
1971                subroutToCache.count(entry.blockIndex)!=0)
1972            { //put to cache
1973                std::cout << "-- subrcache for " << entry.blockIndex << std::endl;
1974                addSubroutine(loopsit2, true);
1975            }
1976           
1977            flowStackBlocks[entry.blockIndex] = false;
1978            std::cout << "pop: " << entry.blockIndex << std::endl;
1979            flowStack.pop_back();
1980        }
1981    }
1982    std::cout << "--------- createRoutineData end ------------\n";
1983}
1984
1985
1986void AsmRegAllocator::createSSAData(ISAUsageHandler& usageHandler)
1987{
1988    if (codeBlocks.empty())
1989        return;
1990    usageHandler.rewind();
1991    auto cbit = codeBlocks.begin();
1992    AsmRegVarUsage rvu;
1993    if (!usageHandler.hasNext())
1994        return; // do nothing if no regusages
1995    rvu = usageHandler.nextUsage();
1996   
1997    cxuint regRanges[MAX_REGTYPES_NUM*2];
1998    cxuint realRegsCount[MAX_REGTYPES_NUM];
1999    std::fill(realRegsCount, realRegsCount+MAX_REGTYPES_NUM, 0);
2000    size_t regTypesNum;
2001    assembler.isaAssembler->getRegisterRanges(regTypesNum, regRanges);
2002   
2003    while (true)
2004    {
2005        while (cbit != codeBlocks.end() && cbit->end <= rvu.offset)
2006        {
2007            cbit->usagePos = usageHandler.getReadPos();
2008            ++cbit;
2009        }
2010        if (cbit == codeBlocks.end())
2011            break;
2012        // skip rvu's before codeblock
2013        while (rvu.offset < cbit->start && usageHandler.hasNext())
2014            rvu = usageHandler.nextUsage();
2015        if (rvu.offset < cbit->start)
2016            break;
2017       
2018        cbit->usagePos = usageHandler.getReadPos();
2019        while (rvu.offset < cbit->end)
2020        {
2021            // process rvu
2022            // only if regVar
2023            for (uint16_t rindex = rvu.rstart; rindex < rvu.rend; rindex++)
2024            {
2025                auto res = cbit->ssaInfoMap.insert(
2026                        { AsmSingleVReg{ rvu.regVar, rindex }, SSAInfo() });
2027               
2028                SSAInfo& sinfo = res.first->second;
2029                if (res.second)
2030                    sinfo.firstPos = rvu.offset;
2031                if ((rvu.rwFlags & ASMRVU_READ) != 0 && (sinfo.ssaIdChange == 0 ||
2032                    // if first write RVU instead read RVU
2033                    (sinfo.ssaIdChange == 1 && sinfo.firstPos==rvu.offset)))
2034                    sinfo.readBeforeWrite = true;
2035                /* change SSA id only for write-only regvars -
2036                 *   read-write place can not have two different variables */
2037                if (rvu.rwFlags == ASMRVU_WRITE && rvu.regField!=ASMFIELD_NONE)
2038                    sinfo.ssaIdChange++;
2039                if (rvu.regVar==nullptr)
2040                    sinfo.ssaIdBefore = sinfo.ssaIdFirst =
2041                            sinfo.ssaId = sinfo.ssaIdLast = 0;
2042            }
2043            // get next rvusage
2044            if (!usageHandler.hasNext())
2045                break;
2046            rvu = usageHandler.nextUsage();
2047        }
2048        ++cbit;
2049    }
2050   
2051    size_t rbwCount = 0;
2052    size_t wrCount = 0;
2053   
2054    SimpleCache<BlockIndex, RoutineData> subroutinesCache(codeBlocks.size()<<3);
2055   
2056    std::deque<CallStackEntry> callStack;
2057    std::deque<FlowStackEntry> flowStack;
2058    // total SSA count
2059    std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t> totalSSACountMap;
2060    // last SSA ids map from returns
2061    RetSSAIdMap retSSAIdMap;
2062    // last SSA ids in current way in code flow
2063    std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t> curSSAIdMap;
2064    // routine map - routine datas map, value - last SSA ids map
2065    RoutineMap routineMap;
2066    // key - current res first key, value - previous first key and its flowStack pos
2067    PrevWaysIndexMap prevWaysIndexMap;
2068    // to track ways last block indices pair: block index, flowStackPos)
2069    std::pair<BlockIndex, size_t> lastCommonCacheWayPoint{ SIZE_MAX, SIZE_MAX };
2070    CBlockBitPool isRoutineGen(codeBlocks.size(), false);
2071   
2072    CBlockBitPool waysToCache(codeBlocks.size(), false);
2073    CBlockBitPool flowStackBlocks(codeBlocks.size(), false);
2074    // subroutToCache - true if given block begin subroutine to cache
2075    ResSecondPointsToCache cblocksToCache(codeBlocks.size());
2076    CBlockBitPool visited(codeBlocks.size(), false);
2077    flowStack.push_back({ 0, 0 });
2078    flowStackBlocks[0] = true;
2079    std::unordered_set<BlockIndex> callBlocks;
2080    std::unordered_set<BlockIndex> loopBlocks;
2081    std::unordered_set<size_t> recurseBlocks;
2082   
2083    while (!flowStack.empty())
2084    {
2085        FlowStackEntry& entry = flowStack.back();
2086        CodeBlock& cblock = codeBlocks[entry.blockIndex.index];
2087       
2088        if (entry.nextIndex == 0)
2089        {
2090            // process current block
2091            if (!visited[entry.blockIndex])
2092            {
2093                std::cout << "proc: " << entry.blockIndex << std::endl;
2094                visited[entry.blockIndex] = true;
2095               
2096                for (auto& ssaEntry: cblock.ssaInfoMap)
2097                {
2098                    // TODO: correct pass by second pass in recursion
2099                    SSAInfo& sinfo = ssaEntry.second;
2100                    if (ssaEntry.first.regVar==nullptr)
2101                    {
2102                        // TODO - pass registers through SSA marking and resolving
2103                        sinfo.ssaIdChange = 0; // zeroing SSA changes
2104                        continue; // no change for registers
2105                    }
2106                   
2107                    bool reducedSSAId = reduceSSAIds(curSSAIdMap, retSSAIdMap,
2108                                routineMap, ssaReplacesMap, entry, ssaEntry);
2109                   
2110                    size_t& ssaId = curSSAIdMap[ssaEntry.first];
2111                   
2112                    size_t& totalSSACount = totalSSACountMap[ssaEntry.first];
2113                    if (totalSSACount == 0)
2114                    {
2115                        // first read before write at all, need change totalcount, ssaId
2116                        ssaId++;
2117                        totalSSACount++;
2118                    }
2119                   
2120                    sinfo.ssaId = totalSSACount;
2121                    sinfo.ssaIdFirst = sinfo.ssaIdChange!=0 ? totalSSACount : SIZE_MAX;
2122                    sinfo.ssaIdBefore = ssaId-1;
2123                   
2124                    totalSSACount += sinfo.ssaIdChange;
2125                    sinfo.ssaIdLast = sinfo.ssaIdChange!=0 ? totalSSACount-1 : SIZE_MAX;
2126                    //totalSSACount = std::max(totalSSACount, ssaId);
2127                    if (!reducedSSAId || sinfo.ssaIdChange!=0)
2128                        ssaId = totalSSACount;
2129                   
2130                    // count read before writes (for cache weight)
2131                    if (sinfo.readBeforeWrite)
2132                        rbwCount++;
2133                    if (sinfo.ssaIdChange!=0)
2134                        wrCount++;
2135                }
2136            }
2137            else
2138            {
2139                // handle caching for res second point
2140                cblocksToCache.increase(entry.blockIndex);
2141                std::cout << "cblockToCache: " << entry.blockIndex << "=" <<
2142                            cblocksToCache.count(entry.blockIndex) << std::endl;
2143                // back, already visited
2144                flowStackBlocks[entry.blockIndex] = !flowStackBlocks[entry.blockIndex];
2145                flowStack.pop_back();
2146               
2147                BlockIndex curWayBIndex = flowStack.back().blockIndex;
2148                if (lastCommonCacheWayPoint.first != SIZE_MAX)
2149                {
2150                    // mark point of way to cache (res first point)
2151                    waysToCache[lastCommonCacheWayPoint.first] = true;
2152                    std::cout << "mark to pfcache " <<
2153                            lastCommonCacheWayPoint.first << ", " <<
2154                            curWayBIndex << std::endl;
2155                    prevWaysIndexMap[curWayBIndex] = lastCommonCacheWayPoint;
2156                }
2157                lastCommonCacheWayPoint = { curWayBIndex, flowStack.size()-1 };
2158                std::cout << "lastCcwP: " << curWayBIndex << std::endl;
2159                continue;
2160            }
2161        }
2162       
2163        if (!callStack.empty() &&
2164            entry.blockIndex == callStack.back().callBlock &&
2165            entry.nextIndex-1 == callStack.back().callNextIndex)
2166        {
2167            std::cout << " ret: " << entry.blockIndex << std::endl;
2168            const BlockIndex routineBlock = callStack.back().routineBlock;
2169            RoutineData& prevRdata = routineMap.find(routineBlock)->second;
2170            if (!isRoutineGen[routineBlock])
2171            {
2172                createRoutineData(codeBlocks, curSSAIdMap, loopBlocks,
2173                            cblocksToCache, subroutinesCache, routineMap, prevRdata,
2174                            routineBlock);
2175                //prevRdata.compare(myRoutineData);
2176                isRoutineGen[routineBlock] = true;
2177            }
2178           
2179            callStack.pop_back(); // just return from call
2180            callBlocks.erase(routineBlock);
2181        }
2182       
2183        if (entry.nextIndex < cblock.nexts.size())
2184        {
2185            bool isCall = false;
2186            BlockIndex nextBlock = cblock.nexts[entry.nextIndex].block;
2187            nextBlock.pass = entry.blockIndex.pass;
2188            if (cblock.nexts[entry.nextIndex].isCall)
2189            {
2190                bool nextRecursion = false;
2191                if (!callBlocks.insert(nextBlock).second)
2192                {
2193                    // if already called (then it is recursion)
2194                    nextRecursion = recurseBlocks.insert(nextBlock.index).second;
2195                    if (nextRecursion)
2196                    {
2197                        std::cout << "   -- recursion: " << nextBlock << std::endl;
2198                        nextBlock.pass = 1;
2199                    }
2200                    else
2201                    {
2202                        entry.nextIndex++;
2203                        std::cout << " NO call (rec): " << entry.blockIndex << std::endl;
2204                        continue;
2205                    }
2206                }
2207                else if (entry.blockIndex.pass==1 &&
2208                    recurseBlocks.find(nextBlock.index) != recurseBlocks.end())
2209                {
2210                    entry.nextIndex++;
2211                    std::cout << " NO call (rec)2: " << entry.blockIndex << std::endl;
2212                    continue;
2213                }
2214                std::cout << " call: " << entry.blockIndex << std::endl;
2215               
2216                callStack.push_back({ entry.blockIndex, entry.nextIndex, nextBlock });
2217                routineMap.insert({ nextBlock, { } });
2218                isCall = true;
2219            }
2220           
2221            flowStack.push_back({ nextBlock, 0, isCall });
2222            if (flowStackBlocks[nextBlock])
2223            {
2224                if (!cblock.nexts[entry.nextIndex].isCall)
2225                    loopBlocks.insert(nextBlock);
2226                flowStackBlocks[nextBlock] = false; // keep to inserted in popping
2227            }
2228            else
2229                flowStackBlocks[nextBlock] = true;
2230            entry.nextIndex++;
2231        }
2232        else if (((entry.nextIndex==0 && cblock.nexts.empty()) ||
2233                // if have any call then go to next block
2234                (cblock.haveCalls && entry.nextIndex==cblock.nexts.size())) &&
2235                 !cblock.haveReturn && !cblock.haveEnd)
2236        {
2237            if (entry.nextIndex!=0) // if back from calls (just return from calls)
2238            {
2239                reduceSSAIdsForCalls(entry, codeBlocks, retSSAIdMap, routineMap,
2240                                     ssaReplacesMap);
2241                //
2242                for (const NextBlock& next: cblock.nexts)
2243                    if (next.isCall)
2244                    {
2245                        //std::cout << "joincall:"<< next.block << std::endl;
2246                        auto it = routineMap.find(next.block); // must find
2247                        initializePrevRetSSAIds(cblock, curSSAIdMap, retSSAIdMap,
2248                                    it->second, entry);
2249                        joinRetSSAIdMap(retSSAIdMap, it->second.lastSSAIdMap, next.block);
2250                    }
2251            }
2252            flowStack.push_back({ entry.blockIndex+1, 0, false });
2253            if (flowStackBlocks[entry.blockIndex+1])
2254            {
2255                loopBlocks.insert(entry.blockIndex+1);
2256                 // keep to inserted in popping
2257                flowStackBlocks[entry.blockIndex+1] = false;
2258            }
2259            else
2260                flowStackBlocks[entry.blockIndex+1] = true;
2261            entry.nextIndex++;
2262        }
2263        else // back
2264        {
2265            RoutineData* rdata = nullptr;
2266            if (!callStack.empty())
2267                rdata = &(routineMap.find(callStack.back().routineBlock)->second);
2268           
2269            // revert retSSAIdMap
2270            revertRetSSAIdMap(curSSAIdMap, retSSAIdMap, entry, rdata);
2271            //
2272           
2273            for (const auto& ssaEntry: cblock.ssaInfoMap)
2274            {
2275                if (ssaEntry.first.regVar == nullptr)
2276                    continue;
2277               
2278                size_t& curSSAId = curSSAIdMap[ssaEntry.first];
2279                const size_t nextSSAId = curSSAId;
2280                curSSAId = ssaEntry.second.ssaIdBefore+1;
2281               
2282                std::cout << "popcurnext: " << ssaEntry.first.regVar <<
2283                            ":" << ssaEntry.first.index << ": " <<
2284                            nextSSAId << ", " << curSSAId << std::endl;
2285            }
2286           
2287            std::cout << "pop: " << entry.blockIndex << std::endl;
2288            flowStackBlocks[entry.blockIndex] = false;
2289            flowStack.pop_back();
2290            if (!flowStack.empty() && lastCommonCacheWayPoint.first != SIZE_MAX &&
2291                    lastCommonCacheWayPoint.second >= flowStack.size())
2292            {
2293                lastCommonCacheWayPoint =
2294                        { flowStack.back().blockIndex, flowStack.size()-1 };
2295                std::cout << "POPlastCcwP: " << lastCommonCacheWayPoint.first << std::endl;
2296            }
2297           
2298        }
2299    }
2300   
2301    /**********
2302     * after that, we find points to resolve conflicts
2303     **********/
2304    flowStack.clear();
2305    std::deque<FlowStackEntry2> flowStack2;
2306   
2307    std::fill(visited.begin(), visited.end(), false);
2308    flowStack2.push_back({ 0, 0 });
2309   
2310    SimpleCache<BlockIndex, LastSSAIdMap> resFirstPointsCache(wrCount<<1);
2311    SimpleCache<BlockIndex, RBWSSAIdMap> resSecondPointsCache(rbwCount<<1);
2312   
2313    while (!flowStack2.empty())
2314    {
2315        FlowStackEntry2& entry = flowStack2.back();
2316        CodeBlock& cblock = codeBlocks[entry.blockIndex.index];
2317       
2318        if (entry.nextIndex == 0)
2319        {
2320            // process current block
2321            if (!visited[entry.blockIndex])
2322                visited[entry.blockIndex] = true;
2323            else
2324            {
2325                resolveSSAConflicts(flowStack2, routineMap, codeBlocks,
2326                            prevWaysIndexMap, waysToCache, cblocksToCache,
2327                            resFirstPointsCache, resSecondPointsCache, ssaReplacesMap);
2328               
2329                // back, already visited
2330                flowStack2.pop_back();
2331                continue;
2332            }
2333        }
2334       
2335        if (entry.nextIndex < cblock.nexts.size())
2336        {
2337            flowStack2.push_back({
2338                { cblock.nexts[entry.nextIndex].block, entry.blockIndex.pass }, 0 });
2339            entry.nextIndex++;
2340        }
2341        else if (((entry.nextIndex==0 && cblock.nexts.empty()) ||
2342                // if have any call then go to next block
2343                (cblock.haveCalls && entry.nextIndex==cblock.nexts.size())) &&
2344                 !cblock.haveReturn && !cblock.haveEnd)
2345        {
2346            flowStack2.push_back({ entry.blockIndex+1, 0 });
2347            entry.nextIndex++;
2348        }
2349        else // back
2350        {
2351            if (cblocksToCache.count(entry.blockIndex)==2 &&
2352                !resSecondPointsCache.hasKey(entry.blockIndex))
2353                // add to cache
2354                addResSecCacheEntry(routineMap, codeBlocks, resSecondPointsCache,
2355                            entry.blockIndex);
2356            flowStack2.pop_back();
2357        }
2358    }
2359}
2360
2361void AsmRegAllocator::applySSAReplaces()
2362{
2363    /* prepare SSA id replaces */
2364    struct MinSSAGraphNode
2365    {
2366        size_t minSSAId;
2367        bool visited;
2368        std::unordered_set<size_t> nexts;
2369        MinSSAGraphNode() : minSSAId(SIZE_MAX), visited(false) { }
2370    };
2371    struct MinSSAGraphStackEntry
2372    {
2373        std::unordered_map<size_t, MinSSAGraphNode>::iterator nodeIt;
2374        std::unordered_set<size_t>::const_iterator nextIt;
2375        size_t minSSAId;
2376    };
2377   
2378    for (auto& entry: ssaReplacesMap)
2379    {
2380        VectorSet<SSAReplace>& replaces = entry.second;
2381        std::sort(replaces.begin(), replaces.end());
2382        replaces.resize(std::unique(replaces.begin(), replaces.end()) - replaces.begin());
2383        VectorSet<SSAReplace> newReplaces;
2384       
2385        std::unordered_map<size_t, MinSSAGraphNode> ssaGraphNodes;
2386       
2387        auto it = replaces.begin();
2388        while (it != replaces.end())
2389        {
2390            auto itEnd = std::upper_bound(it, replaces.end(),
2391                            std::make_pair(it->first, size_t(SIZE_MAX)));
2392            {
2393                MinSSAGraphNode& node = ssaGraphNodes[it->first];
2394                node.minSSAId = std::min(node.minSSAId, it->second);
2395                for (auto it2 = it; it2 != itEnd; ++it2)
2396                    node.nexts.insert(it->second);
2397            }
2398            it = itEnd;
2399        }
2400        // propagate min value
2401        std::stack<MinSSAGraphStackEntry> minSSAStack;
2402        for (auto ssaGraphNodeIt = ssaGraphNodes.begin();
2403                 ssaGraphNodeIt!=ssaGraphNodes.end(); )
2404        {
2405            minSSAStack.push({ ssaGraphNodeIt, ssaGraphNodeIt->second.nexts.begin() });
2406            // traverse with minimalize SSA id
2407            while (!minSSAStack.empty())
2408            {
2409                MinSSAGraphStackEntry& entry = minSSAStack.top();
2410                MinSSAGraphNode& node = entry.nodeIt->second;
2411                bool toPop = false;
2412                if (entry.nextIt == node.nexts.begin())
2413                {
2414                    if (!node.visited)
2415                        node.visited = true;
2416                    else
2417                        toPop = true;
2418                }
2419                if (!toPop && entry.nextIt != node.nexts.end())
2420                {
2421                    auto nodeIt = ssaGraphNodes.find(*entry.nextIt);
2422                    if (nodeIt != ssaGraphNodes.end())
2423                    {
2424                        minSSAStack.push({ nodeIt, nodeIt->second.nexts.begin(),
2425                                nodeIt->second.minSSAId });
2426                    }
2427                    ++entry.nextIt;
2428                }
2429                else
2430                {
2431                    node.minSSAId = std::min(node.minSSAId, entry.minSSAId);
2432                    minSSAStack.pop();
2433                    if (!minSSAStack.empty())
2434                    {
2435                        MinSSAGraphStackEntry& pentry = minSSAStack.top();
2436                        pentry.minSSAId = std::min(pentry.minSSAId, node.minSSAId);
2437                    }
2438                }
2439            }
2440            // skip visited nodes
2441            while (ssaGraphNodeIt != ssaGraphNodes.end())
2442                if (!ssaGraphNodeIt->second.visited)
2443                    break;
2444        }
2445       
2446        for (const auto& entry: ssaGraphNodes)
2447            newReplaces.push_back({ entry.first, entry.second.minSSAId });
2448       
2449        std::sort(newReplaces.begin(), newReplaces.end());
2450        entry.second = newReplaces;
2451    }
2452   
2453    /* apply SSA id replaces */
2454    for (CodeBlock& cblock: codeBlocks)
2455        for (auto& ssaEntry: cblock.ssaInfoMap)
2456        {
2457            auto it = ssaReplacesMap.find(ssaEntry.first);
2458            if (it == ssaReplacesMap.end())
2459                continue;
2460            SSAInfo& sinfo = ssaEntry.second;
2461            VectorSet<SSAReplace>& replaces = it->second;
2462            if (sinfo.readBeforeWrite)
2463            {
2464                auto rit = binaryMapFind(replaces.begin(), replaces.end(),
2465                                 ssaEntry.second.ssaIdBefore);
2466                if (rit != replaces.end())
2467                    sinfo.ssaIdBefore = rit->second; // replace
2468            }
2469            if (sinfo.ssaIdFirst != SIZE_MAX)
2470            {
2471                auto rit = binaryMapFind(replaces.begin(), replaces.end(),
2472                                 ssaEntry.second.ssaIdFirst);
2473                if (rit != replaces.end())
2474                    sinfo.ssaIdFirst = rit->second; // replace
2475            }
2476            if (sinfo.ssaIdLast != SIZE_MAX)
2477            {
2478                auto rit = binaryMapFind(replaces.begin(), replaces.end(),
2479                                 ssaEntry.second.ssaIdLast);
2480                if (rit != replaces.end())
2481                    sinfo.ssaIdLast = rit->second; // replace
2482            }
2483        }
2484}
2485
2486struct Liveness
2487{
2488    std::map<size_t, size_t> l;
2489   
2490    Liveness() { }
2491   
2492    void clear()
2493    { l.clear(); }
2494   
2495    void expand(size_t k)
2496    {
2497        if (l.empty())
2498            l.insert(std::make_pair(k, k+1));
2499        else
2500        {
2501            auto it = l.end();
2502            --it;
2503            it->second = k+1;
2504        }
2505    }
2506    void newRegion(size_t k)
2507    {
2508        if (l.empty())
2509            l.insert(std::make_pair(k, k));
2510        else
2511        {
2512            auto it = l.end();
2513            --it;
2514            if (it->first != k && it->second != k)
2515                l.insert(std::make_pair(k, k));
2516        }
2517    }
2518   
2519    void insert(size_t k, size_t k2)
2520    {
2521        auto it1 = l.lower_bound(k);
2522        if (it1!=l.begin() && (it1==l.end() || it1->first>k))
2523            --it1;
2524        if (it1->second < k)
2525            ++it1;
2526        auto it2 = l.lower_bound(k2);
2527        if (it1!=it2)
2528        {
2529            k = std::min(k, it1->first);
2530            k2 = std::max(k2, (--it2)->second);
2531            l.erase(it1, it2);
2532        }
2533        l.insert(std::make_pair(k, k2));
2534    }
2535   
2536    bool contain(size_t t) const
2537    {
2538        auto it = l.lower_bound(t);
2539        if (it==l.begin() && it->first>t)
2540            return false;
2541        if (it==l.end() || it->first>t)
2542            --it;
2543        return it->first<=t && t<it->second;
2544    }
2545   
2546    bool common(const Liveness& b) const
2547    {
2548        auto i = l.begin();
2549        auto j = b.l.begin();
2550        for (; i != l.end() && j != b.l.end();)
2551        {
2552            if (i->first==i->second)
2553            {
2554                ++i;
2555                continue;
2556            }
2557            if (j->first==j->second)
2558            {
2559                ++j;
2560                continue;
2561            }
2562            if (i->first<j->first)
2563            {
2564                if (i->second > j->first)
2565                    return true; // common place
2566                ++i;
2567            }
2568            else
2569            {
2570                if (i->first < j->second)
2571                    return true; // common place
2572                ++j;
2573            }
2574        }
2575        return false;
2576    }
2577};
2578
2579typedef AsmRegAllocator::VarIndexMap VarIndexMap;
2580
2581static cxuint getRegType(size_t regTypesNum, const cxuint* regRanges,
2582            const AsmSingleVReg& svreg)
2583{
2584    cxuint regType; // regtype
2585    if (svreg.regVar!=nullptr)
2586        regType = svreg.regVar->type;
2587    else
2588        for (regType = 0; regType < regTypesNum; regType++)
2589            if (svreg.index >= regRanges[regType<<1] &&
2590                svreg.index < regRanges[(regType<<1)+1])
2591                break;
2592    return regType;
2593}
2594
2595static Liveness& getLiveness(const AsmSingleVReg& svreg, size_t ssaIdIdx,
2596        const AsmRegAllocator::SSAInfo& ssaInfo, std::vector<Liveness>* livenesses,
2597        const VarIndexMap* vregIndexMaps, size_t regTypesNum, const cxuint* regRanges)
2598{
2599    size_t ssaId;
2600    if (svreg.regVar==nullptr)
2601        ssaId = 0;
2602    else if (ssaIdIdx==0)
2603        ssaId = ssaInfo.ssaIdBefore;
2604    else if (ssaIdIdx==1)
2605        ssaId = ssaInfo.ssaIdFirst;
2606    else if (ssaIdIdx<ssaInfo.ssaIdChange)
2607        ssaId = ssaInfo.ssaId + ssaIdIdx-1;
2608    else // last
2609        ssaId = ssaInfo.ssaIdLast;
2610   
2611    cxuint regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, svreg); // regtype
2612    const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
2613    const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
2614                vregIndexMap.find(svreg)->second;
2615    return livenesses[regType][ssaIdIndices[ssaId]];
2616}
2617
2618typedef std::deque<FlowStackEntry3>::const_iterator FlowStackCIter;
2619
2620struct CLRX_INTERNAL VRegLastPos
2621{
2622    size_t ssaId; // last SSA id
2623    std::vector<FlowStackCIter> blockChain; // subsequent blocks that changes SSAId
2624};
2625
2626/* TODO: add handling calls
2627 * handle many start points in this code (for example many kernel's in same code)
2628 * replace sets by vector, and sort and remove same values on demand
2629 */
2630
2631typedef std::unordered_map<AsmSingleVReg, VRegLastPos> LastVRegMap;
2632
2633static void putCrossBlockLivenesses(const std::deque<FlowStackEntry3>& flowStack,
2634        const std::vector<CodeBlock>& codeBlocks,
2635        const Array<size_t>& codeBlockLiveTimes, const LastVRegMap& lastVRegMap,
2636        std::vector<Liveness>* livenesses, const VarIndexMap* vregIndexMaps,
2637        size_t regTypesNum, const cxuint* regRanges)
2638{
2639    const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flowStack.back().blockIndex];
2640    for (const auto& entry: cblock.ssaInfoMap)
2641        if (entry.second.readBeforeWrite)
2642        {
2643            // find last
2644            auto lvrit = lastVRegMap.find(entry.first);
2645            if (lvrit == lastVRegMap.end())
2646                continue; // not found
2647            const VRegLastPos& lastPos = lvrit->second;
2648            FlowStackCIter flit = lastPos.blockChain.back();
2649            cxuint regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, entry.first);
2650            const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
2651            const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
2652                        vregIndexMap.find(entry.first)->second;
2653            Liveness& lv = livenesses[regType][ssaIdIndices[entry.second.ssaIdBefore]];
2654            FlowStackCIter flitEnd = flowStack.end();
2655            --flitEnd; // before last element
2656            // insert live time to last seen position
2657            const CodeBlock& lastBlk = codeBlocks[flit->blockIndex];
2658            size_t toLiveCvt = codeBlockLiveTimes[flit->blockIndex] - lastBlk.start;
2659            lv.insert(lastBlk.ssaInfoMap.find(entry.first)->second.lastPos + toLiveCvt,
2660                    toLiveCvt + lastBlk.end);
2661            for (++flit; flit != flitEnd; ++flit)
2662            {
2663                const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit->blockIndex];
2664                size_t blockLiveTime = codeBlockLiveTimes[flit->blockIndex];
2665                lv.insert(blockLiveTime, cblock.end-cblock.start + blockLiveTime);
2666            }
2667        }
2668}
2669
2670static void putCrossBlockForLoop(const std::deque<FlowStackEntry3>& flowStack,
2671        const std::vector<CodeBlock>& codeBlocks,
2672        const Array<size_t>& codeBlockLiveTimes,
2673        std::vector<Liveness>* livenesses, const VarIndexMap* vregIndexMaps,
2674        size_t regTypesNum, const cxuint* regRanges)
2675{
2676    auto flitStart = flowStack.end();
2677    --flitStart;
2678    size_t curBlock = flitStart->blockIndex;
2679    // find step in way
2680    while (flitStart->blockIndex != curBlock) --flitStart;
2681    auto flitEnd = flowStack.end();
2682    --flitEnd;
2683    std::unordered_map<AsmSingleVReg, std::pair<size_t, size_t> > varMap;
2684   
2685    // collect var to check
2686    size_t flowPos = 0;
2687    for (auto flit = flitStart; flit != flitEnd; ++flit, flowPos++)
2688    {
2689        const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit->blockIndex];
2690        for (const auto& entry: cblock.ssaInfoMap)
2691        {
2692            const SSAInfo& sinfo = entry.second;
2693            size_t lastSSAId = (sinfo.ssaIdChange != 0) ? sinfo.ssaIdLast :
2694                    (sinfo.readBeforeWrite) ? sinfo.ssaIdBefore : 0;
2695            varMap[entry.first] = { lastSSAId, flowPos };
2696        }
2697    }
2698    // find connections
2699    flowPos = 0;
2700    for (auto flit = flitStart; flit != flitEnd; ++flit, flowPos++)
2701    {
2702        const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit->blockIndex];
2703        for (const auto& entry: cblock.ssaInfoMap)
2704        {
2705            const SSAInfo& sinfo = entry.second;
2706            auto varMapIt = varMap.find(entry.first);
2707            if (!sinfo.readBeforeWrite || varMapIt == varMap.end() ||
2708                flowPos > varMapIt->second.second ||
2709                sinfo.ssaIdBefore != varMapIt->second.first)
2710                continue;
2711            // just connect
2712           
2713            cxuint regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, entry.first);
2714            const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
2715            const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
2716                        vregIndexMap.find(entry.first)->second;
2717            Liveness& lv = livenesses[regType][ssaIdIndices[entry.second.ssaIdBefore]];
2718           
2719            if (flowPos == varMapIt->second.second)
2720            {
2721                // fill whole loop
2722                for (auto flit2 = flitStart; flit != flitEnd; ++flit)
2723                {
2724                    const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit2->blockIndex];
2725                    size_t blockLiveTime = codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex];
2726                    lv.insert(blockLiveTime, cblock.end-cblock.start + blockLiveTime);
2727                }
2728                continue;
2729            }
2730           
2731            size_t flowPos2 = 0;
2732            for (auto flit2 = flitStart; flowPos2 < flowPos; ++flit2, flowPos++)
2733            {
2734                const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit2->blockIndex];
2735                size_t blockLiveTime = codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex];
2736                lv.insert(blockLiveTime, cblock.end-cblock.start + blockLiveTime);
2737            }
2738            // insert liveness for last block in loop of last SSAId (prev round)
2739            auto flit2 = flitStart + flowPos;
2740            const CodeBlock& firstBlk = codeBlocks[flit2->blockIndex];
2741            size_t toLiveCvt = codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex] - firstBlk.start;
2742            lv.insert(codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex],
2743                    firstBlk.ssaInfoMap.find(entry.first)->second.firstPos + toLiveCvt);
2744            // insert liveness for first block in loop of last SSAId
2745            flit2 = flitStart + (varMapIt->second.second+1);
2746            const CodeBlock& lastBlk = codeBlocks[flit2->blockIndex];
2747            toLiveCvt = codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex] - lastBlk.start;
2748            lv.insert(lastBlk.ssaInfoMap.find(entry.first)->second.lastPos + toLiveCvt,
2749                    toLiveCvt + lastBlk.end);
2750            // fill up loop end
2751            for (++flit2; flit2 != flitEnd; ++flit2)
2752            {
2753                const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit2->blockIndex];
2754                size_t blockLiveTime = codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex];
2755                lv.insert(blockLiveTime, cblock.end-cblock.start + blockLiveTime);
2756            }
2757        }
2758    }
2759}
2760
2761struct LiveBlock
2762{
2763    size_t start;
2764    size_t end;
2765    size_t vidx;
2766   
2767    bool operator==(const LiveBlock& b) const
2768    { return start==b.start && end==b.end && vidx==b.vidx; }
2769   
2770    bool operator<(const LiveBlock& b) const
2771    { return start<b.start || (start==b.start &&
2772            (end<b.end || (end==b.end && vidx<b.vidx))); }
2773};
2774
2775typedef AsmRegAllocator::LinearDep LinearDep;
2776typedef AsmRegAllocator::EqualToDep EqualToDep;
2777typedef std::unordered_map<size_t, LinearDep> LinearDepMap;
2778typedef std::unordered_map<size_t, EqualToDep> EqualToDepMap;
2779
2780static void addUsageDeps(const cxbyte* ldeps, const cxbyte* edeps, cxuint rvusNum,
2781            const AsmRegVarUsage* rvus, LinearDepMap* ldepsOut,
2782            EqualToDepMap* edepsOut, const VarIndexMap* vregIndexMaps,
2783            std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t> ssaIdIdxMap,
2784            size_t regTypesNum, const cxuint* regRanges)
2785{
2786    // add linear deps
2787    cxuint count = ldeps[0];
2788    cxuint pos = 1;
2789    cxbyte rvuAdded = 0;
2790    for (cxuint i = 0; i < count; i++)
2791    {
2792        cxuint ccount = ldeps[pos++];
2793        std::vector<size_t> vidxes;
2794        cxuint regType = UINT_MAX;
2795        cxbyte align = rvus[ldeps[pos]].align;
2796        for (cxuint j = 0; j < ccount; j++)
2797        {
2798            rvuAdded |= 1U<<ldeps[pos];
2799            const AsmRegVarUsage& rvu = rvus[ldeps[pos++]];
2800            for (uint16_t k = rvu.rstart; k < rvu.rend; k++)
2801            {
2802                AsmSingleVReg svreg = {rvu.regVar, k};
2803                auto sit = ssaIdIdxMap.find(svreg);
2804                if (regType==UINT_MAX)
2805                    regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, svreg);
2806                const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
2807                const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
2808                            vregIndexMap.find(svreg)->second;
2809                // push variable index
2810                vidxes.push_back(ssaIdIndices[sit->second]);
2811            }
2812        }
2813        ldepsOut[regType][vidxes[0]].align = align;
2814        for (size_t k = 1; k < vidxes.size(); k++)
2815        {
2816            ldepsOut[regType][vidxes[k-1]].nextVidxes.push_back(vidxes[k]);
2817            ldepsOut[regType][vidxes[k]].prevVidxes.push_back(vidxes[k-1]);
2818        }
2819    }
2820    // add single arg linear dependencies
2821    for (cxuint i = 0; i < rvusNum; i++)
2822        if ((rvuAdded & (1U<<i)) == 0 && rvus[i].rstart+1<rvus[i].rend)
2823        {
2824            const AsmRegVarUsage& rvu = rvus[i];
2825            std::vector<size_t> vidxes;
2826            cxuint regType = UINT_MAX;
2827            for (uint16_t k = rvu.rstart; k < rvu.rend; k++)
2828            {
2829                AsmSingleVReg svreg = {rvu.regVar, k};
2830                auto sit = ssaIdIdxMap.find(svreg);
2831                if (regType==UINT_MAX)
2832                    regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, svreg);
2833                const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
2834                const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
2835                            vregIndexMap.find(svreg)->second;
2836                // push variable index
2837                vidxes.push_back(ssaIdIndices[sit->second]);
2838            }
2839            for (size_t j = 1; j < vidxes.size(); j++)
2840            {
2841                ldepsOut[regType][vidxes[j-1]].nextVidxes.push_back(vidxes[j]);
2842                ldepsOut[regType][vidxes[j]].prevVidxes.push_back(vidxes[j-1]);
2843            }
2844        }
2845       
2846    /* equalTo dependencies */
2847    count = edeps[0];
2848    pos = 1;
2849    for (cxuint i = 0; i < count; i++)
2850    {
2851        cxuint ccount = edeps[pos++];
2852        std::vector<size_t> vidxes;
2853        cxuint regType = UINT_MAX;
2854        for (cxuint j = 0; j < ccount; j++)
2855        {
2856            const AsmRegVarUsage& rvu = rvus[edeps[pos++]];
2857            // only one register should be set for equalTo depencencies
2858            // other registers in range will be resolved by linear dependencies
2859            AsmSingleVReg svreg = {rvu.regVar, rvu.rstart};
2860            auto sit = ssaIdIdxMap.find(svreg);
2861            if (regType==UINT_MAX)
2862                regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, svreg);
2863            const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
2864            const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
2865                        vregIndexMap.find(svreg)->second;
2866            // push variable index
2867            vidxes.push_back(ssaIdIndices[sit->second]);
2868        }
2869        for (size_t j = 1; j < vidxes.size(); j++)
2870        {
2871            edepsOut[regType][vidxes[j-1]].nextVidxes.push_back(vidxes[j]);
2872            edepsOut[regType][vidxes[j]].prevVidxes.push_back(vidxes[j-1]);
2873        }
2874    }
2875}
2876
2877typedef std::unordered_map<size_t, EqualToDep>::const_iterator EqualToDepMapCIter;
2878
2879struct EqualStackEntry
2880{
2881    EqualToDepMapCIter etoDepIt;
2882    size_t nextIdx; // over nextVidxes size, then prevVidxes[nextIdx-nextVidxes.size()]
2883};
2884
2885void AsmRegAllocator::createInterferenceGraph(ISAUsageHandler& usageHandler)
2886{
2887    // construct var index maps
2888    size_t graphVregsCounts[MAX_REGTYPES_NUM];
2889    std::fill(graphVregsCounts, graphVregsCounts+regTypesNum, 0);
2890    cxuint regRanges[MAX_REGTYPES_NUM*2];
2891    size_t regTypesNum;
2892    assembler.isaAssembler->getRegisterRanges(regTypesNum, regRanges);
2893   
2894    for (const CodeBlock& cblock: codeBlocks)
2895        for (const auto& entry: cblock.ssaInfoMap)
2896        {
2897            const SSAInfo& sinfo = entry.second;
2898            cxuint regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, entry.first);
2899            VarIndexMap& vregIndices = vregIndexMaps[regType];
2900            size_t& graphVregsCount = graphVregsCounts[regType];
2901            std::vector<size_t>& ssaIdIndices = vregIndices[entry.first];
2902            size_t ssaIdCount = 0;
2903            if (sinfo.readBeforeWrite)
2904                ssaIdCount = sinfo.ssaIdBefore+1;
2905            if (sinfo.ssaIdChange!=0)
2906            {
2907                ssaIdCount = std::max(ssaIdCount, sinfo.ssaIdLast+1);
2908                ssaIdCount = std::max(ssaIdCount, sinfo.ssaIdFirst+1);
2909            }
2910            if (ssaIdIndices.size() < ssaIdCount)
2911                ssaIdIndices.resize(ssaIdCount, SIZE_MAX);
2912           
2913            if (sinfo.readBeforeWrite)
2914                ssaIdIndices[sinfo.ssaIdBefore] = graphVregsCount++;
2915            if (sinfo.ssaIdChange!=0)
2916            {
2917                // fill up ssaIdIndices (with graph Ids)
2918                ssaIdIndices[sinfo.ssaIdFirst] = graphVregsCount++;
2919                for (size_t ssaId = sinfo.ssaId+1;
2920                        ssaId < sinfo.ssaId+sinfo.ssaIdChange-1; ssaId++)
2921                    ssaIdIndices[ssaId] = graphVregsCount++;
2922                ssaIdIndices[sinfo.ssaIdLast] = graphVregsCount++;
2923            }
2924        }
2925   
2926    // construct vreg liveness
2927    std::deque<FlowStackEntry3> flowStack;
2928    std::vector<bool> visited(codeBlocks.size(), false);
2929    // hold last vreg ssaId and position
2930    LastVRegMap lastVRegMap;
2931    // hold start live time position for every code block
2932    Array<size_t> codeBlockLiveTimes(codeBlocks.size());
2933    std::unordered_set<size_t> blockInWay;
2934   
2935    std::vector<Liveness> livenesses[MAX_REGTYPES_NUM];
2936   
2937    for (size_t i = 0; i < regTypesNum; i++)
2938        livenesses[i].resize(graphVregsCounts[i]);
2939   
2940    size_t curLiveTime = 0;
2941   
2942    while (!flowStack.empty())
2943    {
2944        FlowStackEntry3& entry = flowStack.back();
2945        CodeBlock& cblock = codeBlocks[entry.blockIndex];
2946       
2947        if (entry.nextIndex == 0)
2948        {
2949            // process current block
2950            if (!blockInWay.insert(entry.blockIndex).second)
2951            {
2952                // if loop
2953                putCrossBlockForLoop(flowStack, codeBlocks, codeBlockLiveTimes, 
2954                        livenesses, vregIndexMaps, regTypesNum, regRanges);
2955                flowStack.pop_back();
2956                continue;
2957            }
2958           
2959            codeBlockLiveTimes[entry.blockIndex] = curLiveTime;
2960            putCrossBlockLivenesses(flowStack, codeBlocks, codeBlockLiveTimes, 
2961                    lastVRegMap, livenesses, vregIndexMaps, regTypesNum, regRanges);
2962           
2963            for (const auto& sentry: cblock.ssaInfoMap)
2964            {
2965                const SSAInfo& sinfo = sentry.second;
2966                // update
2967                size_t lastSSAId =  (sinfo.ssaIdChange != 0) ? sinfo.ssaIdLast :
2968                        (sinfo.readBeforeWrite) ? sinfo.ssaIdBefore : 0;
2969                FlowStackCIter flit = flowStack.end();
2970                --flit; // to last position
2971                auto res = lastVRegMap.insert({ sentry.first, 
2972                            { lastSSAId, { flit } } });
2973                if (!res.second) // if not first seen, just update
2974                {
2975                    // update last
2976                    res.first->second.ssaId = lastSSAId;
2977                    res.first->second.blockChain.push_back(flit);
2978                }
2979            }
2980           
2981            size_t curBlockLiveEnd = cblock.end - cblock.start + curLiveTime;
2982            if (!visited[entry.blockIndex])
2983            {
2984                visited[entry.blockIndex] = true;
2985                std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t> ssaIdIdxMap;
2986                AsmRegVarUsage instrRVUs[8];
2987                cxuint instrRVUsCount = 0;
2988               
2989                size_t oldOffset = cblock.usagePos.readOffset;
2990                std::vector<AsmSingleVReg> readSVRegs;
2991                std::vector<AsmSingleVReg> writtenSVRegs;
2992               
2993                usageHandler.setReadPos(cblock.usagePos);
2994                // register in liveness
2995                while (true)
2996                {
2997                    AsmRegVarUsage rvu = { 0U, nullptr, 0U, 0U };
2998                    size_t liveTimeNext = curBlockLiveEnd;
2999                    if (usageHandler.hasNext())
3000                    {
3001                        rvu = usageHandler.nextUsage();
3002                        if (rvu.offset >= cblock.end)
3003                            break;
3004                        if (!rvu.useRegMode)
3005                            instrRVUs[instrRVUsCount++] = rvu;
3006                        liveTimeNext = std::min(rvu.offset, cblock.end) -
3007                                cblock.start + curLiveTime;
3008                    }
3009                    size_t liveTime = oldOffset - cblock.start + curLiveTime;
3010                    if (!usageHandler.hasNext() || rvu.offset >= oldOffset)
3011                    {
3012                        // apply to liveness
3013                        for (AsmSingleVReg svreg: readSVRegs)
3014                        {
3015                            Liveness& lv = getLiveness(svreg, ssaIdIdxMap[svreg],
3016                                    cblock.ssaInfoMap.find(svreg)->second,
3017                                    livenesses, vregIndexMaps, regTypesNum, regRanges);
3018                            if (!lv.l.empty() && (--lv.l.end())->first < curLiveTime)
3019                                lv.newRegion(curLiveTime); // begin region from this block
3020                            lv.expand(liveTime);
3021                        }
3022                        for (AsmSingleVReg svreg: writtenSVRegs)
3023                        {
3024                            size_t& ssaIdIdx = ssaIdIdxMap[svreg];
3025                            ssaIdIdx++;
3026                            SSAInfo& sinfo = cblock.ssaInfoMap.find(svreg)->second;
3027                            Liveness& lv = getLiveness(svreg, ssaIdIdx, sinfo,
3028                                    livenesses, vregIndexMaps, regTypesNum, regRanges);
3029                            if (liveTimeNext != curBlockLiveEnd)
3030                                // because live after this instr
3031                                lv.newRegion(liveTimeNext);
3032                            sinfo.lastPos = liveTimeNext - curLiveTime + cblock.start;
3033                        }
3034                        // get linear deps and equal to
3035                        cxbyte lDeps[16];
3036                        cxbyte eDeps[16];
3037                        usageHandler.getUsageDependencies(instrRVUsCount, instrRVUs,
3038                                        lDeps, eDeps);
3039                       
3040                        addUsageDeps(lDeps, eDeps, instrRVUsCount, instrRVUs,
3041                                linearDepMaps, equalToDepMaps, vregIndexMaps, ssaIdIdxMap,
3042                                regTypesNum, regRanges);
3043                       
3044                        readSVRegs.clear();
3045                        writtenSVRegs.clear();
3046                        if (!usageHandler.hasNext())
3047                            break; // end
3048                        oldOffset = rvu.offset;
3049                        instrRVUsCount = 0;
3050                    }
3051                    if (rvu.offset >= cblock.end)
3052                        break;
3053                   
3054                    for (uint16_t rindex = rvu.rstart; rindex < rvu.rend; rindex++)
3055                    {
3056                        // per register/singlvreg
3057                        AsmSingleVReg svreg{ rvu.regVar, rindex };
3058                        if (rvu.rwFlags == ASMRVU_WRITE && rvu.regField == ASMFIELD_NONE)
3059                            writtenSVRegs.push_back(svreg);
3060                        else // read or treat as reading // expand previous region
3061                            readSVRegs.push_back(svreg);
3062                    }
3063                }
3064                curLiveTime += cblock.end-cblock.start;
3065            }
3066            else
3067            {
3068                // back, already visited
3069                flowStack.pop_back();
3070                continue;
3071            }
3072        }
3073        if (entry.nextIndex < cblock.nexts.size())
3074        {
3075            flowStack.push_back({ cblock.nexts[entry.nextIndex].block, 0 });
3076            entry.nextIndex++;
3077        }
3078        else if (entry.nextIndex==0 && cblock.nexts.empty() && !cblock.haveEnd)
3079        {
3080            flowStack.push_back({ entry.blockIndex+1, 0 });
3081            entry.nextIndex++;
3082        }
3083        else // back
3084        {
3085            // revert lastSSAIdMap
3086            blockInWay.erase(entry.blockIndex);
3087            flowStack.pop_back();
3088            if (!flowStack.empty())
3089            {
3090                for (const auto& sentry: cblock.ssaInfoMap)
3091                {
3092                    auto lvrit = lastVRegMap.find(sentry.first);
3093                    if (lvrit != lastVRegMap.end())
3094                    {
3095                        VRegLastPos& lastPos = lvrit->second;
3096                        lastPos.ssaId = sentry.second.ssaIdBefore;
3097                        lastPos.blockChain.pop_back();
3098                        if (lastPos.blockChain.empty()) // just remove from lastVRegs
3099                            lastVRegMap.erase(lvrit);
3100                    }
3101                }
3102            }
3103        }
3104    }
3105   
3106    /// construct liveBlockMaps
3107    std::set<LiveBlock> liveBlockMaps[MAX_REGTYPES_NUM];
3108    for (size_t regType = 0; regType < regTypesNum; regType++)
3109    {
3110        std::set<LiveBlock>& liveBlockMap = liveBlockMaps[regType];
3111        std::vector<Liveness>& liveness = livenesses[regType];
3112        for (size_t li = 0; li < liveness.size(); li++)
3113        {
3114            Liveness& lv = liveness[li];
3115            for (const std::pair<size_t, size_t>& blk: lv.l)
3116                if (blk.first != blk.second)
3117                    liveBlockMap.insert({ blk.first, blk.second, li });
3118            lv.clear();
3119        }
3120        liveness.clear();
3121    }
3122   
3123    // create interference graphs
3124    for (size_t regType = 0; regType < regTypesNum; regType++)
3125    {
3126        InterGraph& interGraph = interGraphs[regType];
3127        interGraph.resize(graphVregsCounts[regType]);
3128        std::set<LiveBlock>& liveBlockMap = liveBlockMaps[regType];
3129       
3130        auto lit = liveBlockMap.begin();
3131        size_t rangeStart = 0;
3132        if (lit != liveBlockMap.end())
3133            rangeStart = lit->start;
3134        while (lit != liveBlockMap.end())
3135        {
3136            const size_t blkStart = lit->start;
3137            const size_t blkEnd = lit->end;
3138            size_t rangeEnd = blkEnd;
3139            auto liStart = liveBlockMap.lower_bound({ rangeStart, 0, 0 });
3140            auto liEnd = liveBlockMap.lower_bound({ rangeEnd, 0, 0 });
3141            // collect from this range, variable indices
3142            std::set<size_t> varIndices;
3143            for (auto lit2 = liStart; lit2 != liEnd; ++lit2)
3144                varIndices.insert(lit2->vidx);
3145            // push to intergraph as full subgGraph
3146            for (auto vit = varIndices.begin(); vit != varIndices.end(); ++vit)
3147                for (auto vit2 = varIndices.begin(); vit2 != varIndices.end(); ++vit2)
3148                    if (vit != vit2)
3149                        interGraph[*vit].insert(*vit2);
3150            // go to next live blocks
3151            rangeStart = rangeEnd;
3152            for (; lit != liveBlockMap.end(); ++lit)
3153                if (lit->start != blkStart && lit->end != blkEnd)
3154                    break;
3155            if (lit == liveBlockMap.end())
3156                break; //
3157            rangeStart = std::max(rangeStart, lit->start);
3158        }
3159    }
3160   
3161    /*
3162     * resolve equalSets
3163     */
3164    for (cxuint regType = 0; regType < regTypesNum; regType++)
3165    {
3166        InterGraph& interGraph = interGraphs[regType];
3167        const size_t nodesNum = interGraph.size();
3168        const std::unordered_map<size_t, EqualToDep>& etoDepMap = equalToDepMaps[regType];
3169        std::vector<bool> visited(nodesNum, false);
3170        std::vector<std::vector<size_t> >& equalSetList = equalSetLists[regType];
3171       
3172        for (size_t v = 0; v < nodesNum;)
3173        {
3174            auto it = etoDepMap.find(v);
3175            if (it == etoDepMap.end())
3176            {
3177                // is not regvar in equalTo dependencies
3178                v++;
3179                continue;
3180            }
3181           
3182            std::stack<EqualStackEntry> etoStack;
3183            etoStack.push(EqualStackEntry{ it, 0 });
3184           
3185            std::unordered_map<size_t, size_t>& equalSetMap =  equalSetMaps[regType];
3186            const size_t equalSetIndex = equalSetList.size();
3187            equalSetList.push_back(std::vector<size_t>());
3188            std::vector<size_t>& equalSet = equalSetList.back();
3189           
3190            // traverse by this
3191            while (!etoStack.empty())
3192            {
3193                EqualStackEntry& entry = etoStack.top();
3194                size_t vidx = entry.etoDepIt->first; // node index, vreg index
3195                const EqualToDep& eToDep = entry.etoDepIt->second;
3196                if (entry.nextIdx == 0)
3197                {
3198                    if (!visited[vidx])
3199                    {
3200                        // push to this equalSet
3201                        equalSetMap.insert({ vidx, equalSetIndex });
3202                        equalSet.push_back(vidx);
3203                    }
3204                    else
3205                    {
3206                        // already visited
3207                        etoStack.pop();
3208                        continue;
3209                    }
3210                }
3211               
3212                if (entry.nextIdx < eToDep.nextVidxes.size())
3213                {
3214                    auto nextIt = etoDepMap.find(eToDep.nextVidxes[entry.nextIdx]);
3215                    etoStack.push(EqualStackEntry{ nextIt, 0 });
3216                    entry.nextIdx++;
3217                }
3218                else if (entry.nextIdx < eToDep.nextVidxes.size()+eToDep.prevVidxes.size())
3219                {
3220                    auto nextIt = etoDepMap.find(eToDep.prevVidxes[
3221                                entry.nextIdx - eToDep.nextVidxes.size()]);
3222                    etoStack.push(EqualStackEntry{ nextIt, 0 });
3223                    entry.nextIdx++;
3224                }
3225                else
3226                    etoStack.pop();
3227            }
3228           
3229            // to first already added node (var)
3230            while (v < nodesNum && !visited[v]) v++;
3231        }
3232    }
3233}
3234
3235typedef AsmRegAllocator::InterGraph InterGraph;
3236
3237struct CLRX_INTERNAL SDOLDOCompare
3238{
3239    const InterGraph& interGraph;
3240    const Array<size_t>& sdoCounts;
3241   
3242    SDOLDOCompare(const InterGraph& _interGraph, const Array<size_t>&_sdoCounts)
3243        : interGraph(_interGraph), sdoCounts(_sdoCounts)
3244    { }
3245   
3246    bool operator()(size_t a, size_t b) const
3247    {
3248        if (sdoCounts[a] > sdoCounts[b])
3249            return true;
3250        return interGraph[a].size() > interGraph[b].size();
3251    }
3252};
3253
3254/* algorithm to allocate regranges:
3255 * from smallest regranges to greatest regranges:
3256 *   choosing free register: from smallest free regranges
3257 *      to greatest regranges:
3258 *         in this same regrange:
3259 *               try to find free regs in regranges
3260 *               try to link free ends of two distinct regranges
3261 */
3262
3263void AsmRegAllocator::colorInterferenceGraph()
3264{
3265    const GPUArchitecture arch = getGPUArchitectureFromDeviceType(
3266                    assembler.deviceType);
3267   
3268    for (size_t regType = 0; regType < regTypesNum; regType++)
3269    {
3270        const size_t maxColorsNum = getGPUMaxRegistersNum(arch, regType);
3271        InterGraph& interGraph = interGraphs[regType];
3272        const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
3273        Array<cxuint>& gcMap = graphColorMaps[regType];
3274        const std::vector<std::vector<size_t> >& equalSetList = equalSetLists[regType];
3275        const std::unordered_map<size_t, size_t>& equalSetMap =  equalSetMaps[regType];
3276       
3277        const size_t nodesNum = interGraph.size();
3278        gcMap.resize(nodesNum);
3279        std::fill(gcMap.begin(), gcMap.end(), cxuint(UINT_MAX));
3280        Array<size_t> sdoCounts(nodesNum);
3281        std::fill(sdoCounts.begin(), sdoCounts.end(), 0);
3282       
3283        SDOLDOCompare compare(interGraph, sdoCounts);
3284        std::set<size_t, SDOLDOCompare> nodeSet(compare);
3285        for (size_t i = 0; i < nodesNum; i++)
3286            nodeSet.insert(i);
3287       
3288        cxuint colorsNum = 0;
3289        // firstly, allocate real registers
3290        for (const auto& entry: vregIndexMap)
3291            if (entry.first.regVar == nullptr)
3292                gcMap[entry.second[0]] = colorsNum++;
3293       
3294        for (size_t colored = 0; colored < nodesNum; colored++)
3295        {
3296            size_t node = *nodeSet.begin();
3297            if (gcMap[node] != UINT_MAX)
3298                continue; // already colored
3299            size_t color = 0;
3300            std::vector<size_t> equalNodes;
3301            equalNodes.push_back(node); // only one node, if equalSet not found
3302            auto equalSetMapIt = equalSetMap.find(node);
3303            if (equalSetMapIt != equalSetMap.end())
3304                // found, get equal set from equalSetList
3305                equalNodes = equalSetList[equalSetMapIt->second];
3306           
3307            for (color = 0; color <= colorsNum; color++)
3308            {
3309                // find first usable color
3310                bool thisSame = false;
3311                for (size_t nb: interGraph[node])
3312                    if (gcMap[nb] == color)
3313                    {
3314                        thisSame = true;
3315                        break;
3316                    }
3317                if (!thisSame)
3318                    break;
3319            }
3320            if (color==colorsNum) // add new color if needed
3321            {
3322                if (colorsNum >= maxColorsNum)
3323                    throw AsmException("Too many register is needed");
3324                colorsNum++;
3325            }
3326           
3327            for (size_t nextNode: equalNodes)
3328                gcMap[nextNode] = color;
3329            // update SDO for node
3330            bool colorExists = false;
3331            for (size_t node: equalNodes)
3332            {
3333                for (size_t nb: interGraph[node])
3334                    if (gcMap[nb] == color)
3335                    {
3336                        colorExists = true;
3337                        break;
3338                    }
3339                if (!colorExists)
3340                    sdoCounts[node]++;
3341            }
3342            // update SDO for neighbors
3343            for (size_t node: equalNodes)
3344                for (size_t nb: interGraph[node])
3345                {
3346                    colorExists = false;
3347                    for (size_t nb2: interGraph[nb])
3348                        if (gcMap[nb2] == color)
3349                        {
3350                            colorExists = true;
3351                            break;
3352                        }
3353                    if (!colorExists)
3354                    {
3355                        if (gcMap[nb] == UINT_MAX)
3356                            nodeSet.erase(nb);  // before update we erase from nodeSet
3357                        sdoCounts[nb]++;
3358                        if (gcMap[nb] == UINT_MAX)
3359                            nodeSet.insert(nb); // after update, insert again
3360                    }
3361                }
3362           
3363            for (size_t nextNode: equalNodes)
3364                gcMap[nextNode] = color;
3365        }
3366    }
3367}
3368
3369void AsmRegAllocator::allocateRegisters(cxuint sectionId)
3370{
3371    // before any operation, clear all
3372    codeBlocks.clear();
3373    for (size_t i = 0; i < MAX_REGTYPES_NUM; i++)
3374    {
3375        vregIndexMaps[i].clear();
3376        interGraphs[i].clear();
3377        linearDepMaps[i].clear();
3378        equalToDepMaps[i].clear();
3379        graphColorMaps[i].clear();
3380        equalSetMaps[i].clear();
3381        equalSetLists[i].clear();
3382    }
3383    ssaReplacesMap.clear();
3384    cxuint maxRegs[MAX_REGTYPES_NUM];
3385    assembler.isaAssembler->getMaxRegistersNum(regTypesNum, maxRegs);
3386   
3387    // set up
3388    const AsmSection& section = assembler.sections[sectionId];
3389    createCodeStructure(section.codeFlow, section.content.size(), section.content.data());
3390    createSSAData(*section.usageHandler);
3391    applySSAReplaces();
3392    createInterferenceGraph(*section.usageHandler);
3393    colorInterferenceGraph();
3394}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.