source: CLRX/CLRadeonExtender/trunk/amdasm/AsmRegAlloc.cpp @ 3957

Last change on this file since 3957 was 3957, checked in by matszpk, 13 months ago

CLRadeonExtender: AsmRegAlloc?: Correct passing by filled block in second recursion pass. Correct reducing SSAIds in second recursion pass.
Other fixes for recursion support.

File size: 131.8 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 (sinfo.ssaId != SIZE_MAX)
1450        {
1451            std::vector<size_t> outSSAIds = ssaIds;
1452            outSSAIds.push_back(sinfo.ssaIdBefore); // ???
1453            // already set
1454            if (outSSAIds.size() >= 1)
1455            {
1456                // reduce to minimal ssaId from all calls
1457                std::sort(outSSAIds.begin(), outSSAIds.end());
1458                outSSAIds.resize(std::unique(outSSAIds.begin(), outSSAIds.end()) -
1459                            outSSAIds.begin());
1460                // insert SSA replaces
1461                size_t minSSAId = outSSAIds.front();
1462                for (auto sit = outSSAIds.begin()+1; sit != outSSAIds.end(); ++sit)
1463                    insertReplace(ssaReplacesMap, ssaEntry.first, *sit, minSSAId);
1464            }
1465        }
1466        else if (ssaIds.size() >= 2)
1467        {
1468            // reduce to minimal ssaId from all calls
1469            std::sort(ssaIds.begin(), ssaIds.end());
1470            ssaIds.resize(std::unique(ssaIds.begin(), ssaIds.end()) - ssaIds.begin());
1471            // insert SSA replaces
1472            size_t minSSAId = ssaIds.front();
1473            for (auto sit = ssaIds.begin()+1; sit != ssaIds.end(); ++sit)
1474                insertReplace(ssaReplacesMap, ssaEntry.first, *sit, minSSAId);
1475            ssaId = minSSAId+1; // plus one
1476        }
1477        else if (ssaIds.size() == 1)
1478            ssaId = ssaIds.front()+1; // plus one
1479       
1480        std::cout << "retssa ssaid: " << ssaEntry.first.regVar << ":" <<
1481                ssaEntry.first.index << ": " << ssaId << std::endl;
1482        // replace smallest ssaId in routineMap lastSSAId entry
1483        // reduce SSAIds replaces
1484        for (BlockIndex rblock: ssaIdsIt->second.routines)
1485            routineMap.find(rblock)->second.lastSSAIdMap[ssaEntry.first] =
1486                            VectorSet<size_t>({ ssaId-1 });
1487        // finally remove from container (because obsolete)
1488        retSSAIdMap.erase(ssaIdsIt);
1489        return true;
1490    }
1491    else if (ssaIdsIt != retSSAIdMap.end() && sinfo.ssaIdChange!=0)
1492    {
1493        // put before removing to revert for other ways after calls
1494        auto res = entry.prevRetSSAIdSets.insert(*ssaIdsIt);
1495        if (res.second)
1496            res.first->second = ssaIdsIt->second;
1497        // just remove, if some change without read before
1498        retSSAIdMap.erase(ssaIdsIt);
1499    }
1500    return false;
1501}
1502
1503// update single current SSAId for routine and optionally lastSSAIdMap if returns
1504// has been encountered but not regvar
1505static void updateRoutineData(RoutineData& rdata, const SSAEntry& ssaEntry,
1506                size_t prevSSAId)
1507{
1508    const SSAInfo& sinfo = ssaEntry.second;
1509    bool beforeFirstAccess = true;
1510    // put first SSAId before write
1511    if (sinfo.readBeforeWrite)
1512    {
1513        //std::cout << "PutCRBW: " << sinfo.ssaIdBefore << std::endl;
1514        if (!rdata.rbwSSAIdMap.insert({ ssaEntry.first, prevSSAId }).second)
1515            // if already added
1516            beforeFirstAccess = false;
1517    }
1518   
1519    if (sinfo.ssaIdChange != 0)
1520    {
1521        //std::cout << "PutC: " << sinfo.ssaIdLast << std::endl;
1522        auto res = rdata.curSSAIdMap.insert({ ssaEntry.first, { sinfo.ssaIdLast } });
1523        // put last SSAId
1524        if (!res.second)
1525        {
1526            beforeFirstAccess = false;
1527            // if not inserted
1528            VectorSet<size_t>& ssaIds = res.first->second;
1529            ssaIds.eraseValue(prevSSAId);
1530            ssaIds.insertValue(sinfo.ssaIdLast);
1531        }
1532        // add readbefore if in previous returns if not added yet
1533        if (rdata.notFirstReturn && beforeFirstAccess)
1534        {
1535            rdata.lastSSAIdMap.insert({ ssaEntry.first, { prevSSAId } });
1536            for (auto& loopEnd: rdata.loopEnds)
1537                loopEnd.second.ssaIdMap.insert({ ssaEntry.first, { prevSSAId } });
1538        }
1539    }
1540    else
1541    {
1542        // insert read ssaid if no change
1543        auto res = rdata.curSSAIdMap.insert({ ssaEntry.first, { prevSSAId } });
1544        if (!res.second)
1545        {
1546            VectorSet<size_t>& ssaIds = res.first->second;
1547            ssaIds.insertValue(prevSSAId);
1548        }
1549    }
1550}
1551
1552static void initializePrevRetSSAIds(const CodeBlock& cblock,
1553            const std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t>& curSSAIdMap,
1554            const RetSSAIdMap& retSSAIdMap, const RoutineData& rdata,
1555            FlowStackEntry& entry)
1556{
1557    for (const auto& v: rdata.lastSSAIdMap)
1558    {
1559        auto res = entry.prevRetSSAIdSets.insert({v.first, {}});
1560        if (!res.second)
1561            continue; // already added, do not change
1562        auto rfit = retSSAIdMap.find(v.first);
1563        if (rfit != retSSAIdMap.end())
1564            res.first->second = rfit->second;
1565       
1566        auto cbsit = cblock.ssaInfoMap.find(v.first);
1567        auto csit = curSSAIdMap.find(v.first);
1568        res.first->second.prevSSAId = cbsit!=cblock.ssaInfoMap.end() ?
1569                cbsit->second.ssaIdBefore : (csit!=curSSAIdMap.end() ? csit->second : 0);
1570    }
1571}
1572
1573// revert retSSAIdMap while leaving from code block
1574static void revertRetSSAIdMap(std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t>& curSSAIdMap,
1575            RetSSAIdMap& retSSAIdMap, FlowStackEntry& entry, RoutineData* rdata)
1576{
1577    // revert retSSAIdMap
1578    for (auto v: entry.prevRetSSAIdSets)
1579    {
1580        auto rfit = retSSAIdMap.find(v.first);
1581        if (rdata!=nullptr && rfit != retSSAIdMap.end())
1582        {
1583            VectorSet<size_t>& ssaIds = rdata->curSSAIdMap[v.first];
1584            for (size_t ssaId: rfit->second.ssaIds)
1585                ssaIds.eraseValue(ssaId);
1586        }
1587       
1588        if (!v.second.ssaIds.empty())
1589        {
1590            // just add if previously present
1591            if (rfit != retSSAIdMap.end())
1592                rfit->second = v.second;
1593            else
1594                retSSAIdMap.insert(v);
1595        }
1596        else // erase if empty
1597            retSSAIdMap.erase(v.first);
1598       
1599        if (rdata!=nullptr)
1600        {
1601            VectorSet<size_t>& ssaIds = rdata->curSSAIdMap[v.first];
1602            for (size_t ssaId: v.second.ssaIds)
1603                ssaIds.insertValue(ssaId);
1604            if (v.second.ssaIds.empty())
1605            {
1606                auto cit = curSSAIdMap.find(v.first);
1607                ssaIds.push_back((cit!=curSSAIdMap.end() ? cit->second : 1)-1);
1608            }
1609           
1610            std::cout << " popentry2 " << entry.blockIndex << ": " <<
1611                    v.first.regVar << ":" << v.first.index << ":";
1612            for (size_t v: ssaIds)
1613                std::cout << " " << v;
1614            std::cout << std::endl;
1615        }
1616        curSSAIdMap[v.first] = v.second.prevSSAId;
1617    }
1618}
1619
1620// update current SSAId in curSSAIdMap for routine while leaving from code block
1621static void updateRoutineCurSSAIdMap(RoutineData* rdata, const SSAEntry& ssaEntry,
1622            const FlowStackEntry& entry, size_t curSSAId, size_t nextSSAId)
1623{
1624    VectorSet<size_t>& ssaIds = rdata->curSSAIdMap[ssaEntry.first];
1625    std::cout << " pushentry " << entry.blockIndex << ": " <<
1626                ssaEntry.first.regVar << ":" << ssaEntry.first.index << ":";
1627    for (size_t v: ssaIds)
1628        std::cout << " " << v;
1629    std::cout << std::endl;
1630   
1631    // if cblock with some children
1632    if (nextSSAId != curSSAId)
1633        ssaIds.eraseValue(nextSSAId-1);
1634   
1635    // push previous SSAId to lastSSAIdMap (later will be replaced)
1636    ssaIds.insertValue(curSSAId-1);
1637   
1638    std::cout << " popentry " << entry.blockIndex << ": " <<
1639                ssaEntry.first.regVar << ":" << ssaEntry.first.index << ":";
1640    for (size_t v: ssaIds)
1641        std::cout << " " << v;
1642    std::cout << std::endl;
1643}
1644
1645static bool tryAddLoopEnd(const FlowStackEntry& entry, BlockIndex routineBlock,
1646                RoutineData& rdata, bool isLoop, bool noMainLoop)
1647{
1648    if (isLoop && (!noMainLoop || routineBlock != entry.blockIndex))
1649    {
1650        // handle loops
1651        std::cout << "  join loop ssaids: " << entry.blockIndex << std::endl;
1652        // add to routine data loopEnds
1653        auto loopsit2 = rdata.loopEnds.find(entry.blockIndex);
1654        if (loopsit2 != rdata.loopEnds.end())
1655        {
1656            if (!loopsit2->second.passed)
1657                // still in loop join ssaid map
1658                joinLastSSAIdMap(loopsit2->second.ssaIdMap, rdata.curSSAIdMap);
1659        }
1660        else
1661            rdata.loopEnds.insert({ entry.blockIndex, { rdata.curSSAIdMap, false } });
1662        return true;
1663    }
1664    return false;
1665}
1666
1667
1668// TODO: fix curSSAIdMap between recursive call returns
1669static void createRoutineData(const std::vector<CodeBlock>& codeBlocks,
1670        std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t>& curSSAIdMap,
1671        const std::unordered_set<BlockIndex>& loopBlocks,
1672        const ResSecondPointsToCache& subroutToCache,
1673        SimpleCache<BlockIndex, RoutineData>& subroutinesCache,
1674        const RoutineMap& routineMap, RoutineData& rdata,
1675        BlockIndex routineBlock, bool noMainLoop = false,
1676        const CBlockBitPool& prevFlowStackBlocks = {})
1677{
1678    std::cout << "--------- createRoutineData ----------------\n";
1679    CBlockBitPool visited(codeBlocks.size(), false);
1680   
1681    VectorSet<BlockIndex> activeLoops;
1682    SubrLoopsMap subrLoopsMap;
1683    SubrLoopsMap loopSubrsMap;
1684    RoutineMap subrDataForLoopMap;
1685    std::deque<FlowStackEntry> flowStack;
1686    CBlockBitPool flowStackBlocks(codeBlocks.size(), false);
1687    if (!prevFlowStackBlocks.empty())
1688        flowStackBlocks = prevFlowStackBlocks;
1689    // last SSA ids map from returns
1690    RetSSAIdMap retSSAIdMap;
1691    flowStack.push_back({ routineBlock, 0 });
1692    flowStackBlocks[routineBlock] = true;
1693   
1694    while (!flowStack.empty())
1695    {
1696        FlowStackEntry& entry = flowStack.back();
1697        const CodeBlock& cblock = codeBlocks[entry.blockIndex.index];
1698       
1699        auto addSubroutine = [&](
1700            std::unordered_map<BlockIndex, LoopSSAIdMap>::const_iterator loopsit2,
1701            bool applyToMainRoutine)
1702        {
1703            if (subroutinesCache.hasKey(entry.blockIndex))
1704            {
1705                // if already put, just applyToMainRoutine if needed
1706                if (applyToMainRoutine &&
1707                    loopBlocks.find(entry.blockIndex) != loopBlocks.end() &&
1708                    loopsit2 != rdata.loopEnds.end())
1709                {
1710                    RoutineData* subRdata = subroutinesCache.use(entry.blockIndex);
1711                    joinLastSSAIdMap(rdata.lastSSAIdMap, loopsit2->second.ssaIdMap,
1712                                        *subRdata, true);
1713                }
1714                return;
1715            }
1716           
1717            RoutineData subrData;
1718            const bool oldFB = flowStackBlocks[entry.blockIndex];
1719            flowStackBlocks[entry.blockIndex] = !oldFB;
1720            createRoutineData(codeBlocks, curSSAIdMap, loopBlocks, subroutToCache,
1721                subroutinesCache, routineMap, subrData, entry.blockIndex, true,
1722                flowStackBlocks);
1723            RoutineData subrDataCopy;
1724            flowStackBlocks[entry.blockIndex] = oldFB;
1725           
1726            if (loopBlocks.find(entry.blockIndex) != loopBlocks.end())
1727            {   // leave from loop point
1728                std::cout << "   loopfound " << entry.blockIndex << std::endl;
1729                if (loopsit2 != rdata.loopEnds.end())
1730                {
1731                    subrDataCopy = subrData;
1732                    subrDataForLoopMap.insert({ entry.blockIndex, subrDataCopy });
1733                    std::cout << "   loopssaId2Map: " <<
1734                            entry.blockIndex << std::endl;
1735                    joinLastSSAIdMap(subrData.lastSSAIdMap,
1736                            loopsit2->second.ssaIdMap, subrData, true);
1737                    std::cout << "   loopssaIdMap2End: " << std::endl;
1738                    if (applyToMainRoutine)
1739                        joinLastSSAIdMap(rdata.lastSSAIdMap, loopsit2->second.ssaIdMap,
1740                                        subrDataCopy, true);
1741                }
1742            }
1743           
1744            // apply loop to subroutines
1745            auto it = loopSubrsMap.find(entry.blockIndex);
1746            if (it != loopSubrsMap.end())
1747            {
1748                std::cout << "    found loopsubrsmap: " << entry.blockIndex << ":";
1749                for (BlockIndex subr: it->second)
1750                {
1751                    std::cout << " " << subr;
1752                    RoutineData* subrData2 = subroutinesCache.use(subr);
1753                    if (subrData2 == nullptr)
1754                        continue;
1755                    RoutineData subrData2Copy = *subrData2;
1756                    std::cout << "*";
1757                    joinLastSSAIdMap(subrData2Copy.lastSSAIdMap,
1758                            loopsit2->second.ssaIdMap, subrDataCopy, false);
1759                    // reinsert subroutine into subroutine cache
1760                    subrData2Copy.calculateWeight();
1761                    subroutinesCache.put(subr, subrData2Copy);
1762                }
1763                std::cout << "\n";
1764            }
1765            // apply loops to this subroutine
1766            auto it2 = subrLoopsMap.find(entry.blockIndex);
1767            if (it2 != subrLoopsMap.end())
1768            {
1769                std::cout << "    found subrloopsmap: " << entry.blockIndex << ":";
1770                for (auto lit2 = it2->second.rbegin(); lit2 != it2->second.rend(); ++lit2)
1771                {
1772                    BlockIndex loop = *lit2;
1773                    auto loopsit3 = rdata.loopEnds.find(loop);
1774                    if (loopsit3 == rdata.loopEnds.end() ||
1775                        activeLoops.hasValue(loop))
1776                        continue;
1777                    std::cout << " " << loop;
1778                    auto  itx = subrDataForLoopMap.find(loop);
1779                    if (itx != subrDataForLoopMap.end())
1780                        joinLastSSAIdMap(subrData.lastSSAIdMap,
1781                                loopsit3->second.ssaIdMap, itx->second, false);
1782                }
1783                std::cout << "\n";
1784            }
1785           
1786            subrData.calculateWeight();
1787            subroutinesCache.put(entry.blockIndex, subrData);
1788        };
1789       
1790        if (entry.nextIndex == 0)
1791        {
1792            bool isLoop = loopBlocks.find(entry.blockIndex) != loopBlocks.end();
1793           
1794            if (!prevFlowStackBlocks.empty() && prevFlowStackBlocks[entry.blockIndex])
1795            {
1796                tryAddLoopEnd(entry, routineBlock, rdata, isLoop, noMainLoop);
1797               
1798                flowStackBlocks[entry.blockIndex] = !flowStackBlocks[entry.blockIndex];
1799                flowStack.pop_back();
1800                continue;
1801            }
1802           
1803            // process current block
1804            //if (/*cachedRdata != nullptr &&*/
1805                //visited[entry.blockIndex] && flowStack.size() > 1)
1806            const RoutineData* cachedRdata = nullptr;
1807           
1808            if (routineBlock != entry.blockIndex)
1809            {
1810                cachedRdata = subroutinesCache.use(entry.blockIndex);
1811                if (cachedRdata == nullptr)
1812                {
1813                    // try in routine map
1814                    auto rit = routineMap.find(entry.blockIndex);
1815                    if (rit != routineMap.end())
1816                        cachedRdata = &rit->second;
1817                }
1818                if (!isLoop && visited[entry.blockIndex] && cachedRdata == nullptr &&
1819                    subroutToCache.count(entry.blockIndex)!=0)
1820                {
1821                    auto loopsit2 = rdata.loopEnds.find(entry.blockIndex);
1822                    std::cout << "-- subrcache2 for " << entry.blockIndex << std::endl;
1823                    addSubroutine(loopsit2, false);
1824                    cachedRdata = subroutinesCache.use(entry.blockIndex);
1825                }
1826            }
1827           
1828            if (cachedRdata != nullptr)
1829            {
1830                std::cout << "use cached subr " << entry.blockIndex << std::endl;
1831                std::cout << "procret2: " << entry.blockIndex << std::endl;
1832                joinLastSSAIdMap(rdata.lastSSAIdMap, rdata.curSSAIdMap, *cachedRdata);
1833                // get not given rdata curSSAIdMap ssaIds but present in cachedRdata
1834                // curSSAIdMap
1835                for (const auto& entry: cachedRdata->curSSAIdMap)
1836                    if (rdata.curSSAIdMap.find(entry.first) == rdata.curSSAIdMap.end())
1837                    {
1838                        auto cit = curSSAIdMap.find(entry.first);
1839                        size_t prevSSAId = (cit!=curSSAIdMap.end() ? cit->second : 1)-1;
1840                        rdata.curSSAIdMap.insert({ entry.first, { prevSSAId } });
1841                       
1842                        if (rdata.notFirstReturn)
1843                        {
1844                            rdata.lastSSAIdMap.insertSSAId(entry.first, prevSSAId);
1845                            for (auto& loopEnd: rdata.loopEnds)
1846                                loopEnd.second.ssaIdMap.
1847                                        insertSSAId(entry.first, prevSSAId);
1848                        }
1849                    }
1850               
1851                // join loopEnds
1852                for (const auto& loopEnd: cachedRdata->loopEnds)
1853                {
1854                    auto res = rdata.loopEnds.insert({ loopEnd.first, LoopSSAIdMap{} });
1855                    // true - do not add cached rdata loopend, because it was added
1856                    joinLastSSAIdMapInt(res.first->second.ssaIdMap, rdata.curSSAIdMap,
1857                                cachedRdata->curSSAIdMap, loopEnd.second.ssaIdMap, true);
1858                }
1859                std::cout << "procretend2" << std::endl;
1860                flowStackBlocks[entry.blockIndex] = !flowStackBlocks[entry.blockIndex];
1861                flowStack.pop_back();
1862                continue;
1863            }
1864            else if (!visited[entry.blockIndex])
1865            {
1866                // set up loops for which subroutine is present
1867                if (subroutToCache.count(entry.blockIndex)!=0 && !activeLoops.empty())
1868                {
1869                    subrLoopsMap.insert({ entry.blockIndex, activeLoops });
1870                    for (BlockIndex loop: activeLoops)
1871                    {
1872                        auto res = loopSubrsMap.insert({ loop, { entry.blockIndex } });
1873                        if (!res.second)
1874                            res.first->second.insertValue(entry.blockIndex);
1875                    }
1876                }
1877               
1878                if (loopBlocks.find(entry.blockIndex) != loopBlocks.end())
1879                    activeLoops.insertValue(entry.blockIndex);
1880                std::cout << "proc: " << entry.blockIndex << std::endl;
1881                visited[entry.blockIndex] = true;
1882               
1883                for (const auto& ssaEntry: cblock.ssaInfoMap)
1884                    if (ssaEntry.first.regVar != nullptr)
1885                    {
1886                        // put data to routine data
1887                        updateRoutineData(rdata, ssaEntry, curSSAIdMap[ssaEntry.first]-1);
1888                       
1889                        if (ssaEntry.second.ssaIdChange!=0)
1890                            curSSAIdMap[ssaEntry.first] = ssaEntry.second.ssaIdLast+1;
1891                    }
1892            }
1893            else
1894            {
1895                tryAddLoopEnd(entry, routineBlock, rdata, isLoop, noMainLoop);
1896                flowStackBlocks[entry.blockIndex] = !flowStackBlocks[entry.blockIndex];
1897                flowStack.pop_back();
1898                continue;
1899            }
1900        }
1901       
1902        // join and skip calls
1903        for (; entry.nextIndex < cblock.nexts.size() &&
1904                    cblock.nexts[entry.nextIndex].isCall; entry.nextIndex++)
1905            joinRoutineData(rdata, routineMap.find(
1906                            cblock.nexts[entry.nextIndex].block)->second);
1907       
1908        if (entry.nextIndex < cblock.nexts.size())
1909        {
1910            const BlockIndex nextBlock = { cblock.nexts[entry.nextIndex].block,
1911                        entry.blockIndex.pass };
1912            flowStack.push_back({ nextBlock, 0 });
1913            // negate - if true (already in flowstack, then popping keep this state)
1914            flowStackBlocks[nextBlock] = !flowStackBlocks[nextBlock];
1915            entry.nextIndex++;
1916        }
1917        else if (((entry.nextIndex==0 && cblock.nexts.empty()) ||
1918                // if have any call then go to next block
1919                (cblock.haveCalls && entry.nextIndex==cblock.nexts.size())) &&
1920                 !cblock.haveReturn && !cblock.haveEnd)
1921        {
1922            if (entry.nextIndex!=0) // if back from calls (just return from calls)
1923            {
1924                for (const NextBlock& next: cblock.nexts)
1925                    if (next.isCall)
1926                    {
1927                        //std::cout << "joincall:"<< next.block << std::endl;
1928                        auto it = routineMap.find(next.block); // must find
1929                        initializePrevRetSSAIds(cblock, curSSAIdMap, retSSAIdMap,
1930                                    it->second, entry);
1931                        joinRetSSAIdMap(retSSAIdMap, it->second.lastSSAIdMap, next.block);
1932                    }
1933            }
1934            const BlockIndex nextBlock = entry.blockIndex+1;
1935            flowStack.push_back({ nextBlock, 0 });
1936            // negate - if true (already in flowstack, then popping keep this state)
1937            flowStackBlocks[nextBlock] = !flowStackBlocks[nextBlock];
1938            entry.nextIndex++;
1939        }
1940        else
1941        {
1942            std::cout << "popstart: " << entry.blockIndex << std::endl;
1943            if (cblock.haveReturn)
1944            {
1945                std::cout << "procret: " << entry.blockIndex << std::endl;
1946                joinLastSSAIdMap(rdata.lastSSAIdMap, rdata.curSSAIdMap);
1947                std::cout << "procretend" << std::endl;
1948                rdata.notFirstReturn = true;
1949            }
1950           
1951            // revert retSSAIdMap
1952            revertRetSSAIdMap(curSSAIdMap, retSSAIdMap, entry, &rdata);
1953            //
1954           
1955            for (const auto& ssaEntry: cblock.ssaInfoMap)
1956            {
1957                if (ssaEntry.first.regVar == nullptr)
1958                    continue;
1959                size_t curSSAId = ssaEntry.second.ssaIdBefore+1;
1960                size_t nextSSAId = (ssaEntry.second.ssaIdLast != SIZE_MAX) ?
1961                    ssaEntry.second.ssaIdLast+1 : curSSAId;
1962                curSSAIdMap[ssaEntry.first] = curSSAId;
1963               
1964                std::cout << "popcurnext: " << ssaEntry.first.regVar <<
1965                            ":" << ssaEntry.first.index << ": " <<
1966                            nextSSAId << ", " << curSSAId << std::endl;
1967               
1968                updateRoutineCurSSAIdMap(&rdata, ssaEntry, entry, curSSAId, nextSSAId);
1969            }
1970           
1971            activeLoops.eraseValue(entry.blockIndex);
1972           
1973            auto loopsit2 = rdata.loopEnds.find(entry.blockIndex);
1974            if (loopBlocks.find(entry.blockIndex) != loopBlocks.end())
1975            {
1976                if (loopsit2 != rdata.loopEnds.end())
1977                {
1978                    std::cout << "   mark loopblocks passed: " <<
1979                                entry.blockIndex << std::endl;
1980                    // mark that loop has passed fully
1981                    loopsit2->second.passed = true;
1982                }
1983                else
1984                    std::cout << "   loopblocks nopassed: " <<
1985                                entry.blockIndex << std::endl;
1986            }
1987           
1988            if ((!noMainLoop || flowStack.size() > 1) &&
1989                subroutToCache.count(entry.blockIndex)!=0)
1990            { //put to cache
1991                std::cout << "-- subrcache for " << entry.blockIndex << std::endl;
1992                addSubroutine(loopsit2, true);
1993            }
1994           
1995            flowStackBlocks[entry.blockIndex] = false;
1996            std::cout << "pop: " << entry.blockIndex << std::endl;
1997            flowStack.pop_back();
1998        }
1999    }
2000    std::cout << "--------- createRoutineData end ------------\n";
2001}
2002
2003
2004void AsmRegAllocator::createSSAData(ISAUsageHandler& usageHandler)
2005{
2006    if (codeBlocks.empty())
2007        return;
2008    usageHandler.rewind();
2009    auto cbit = codeBlocks.begin();
2010    AsmRegVarUsage rvu;
2011    if (!usageHandler.hasNext())
2012        return; // do nothing if no regusages
2013    rvu = usageHandler.nextUsage();
2014   
2015    cxuint regRanges[MAX_REGTYPES_NUM*2];
2016    cxuint realRegsCount[MAX_REGTYPES_NUM];
2017    std::fill(realRegsCount, realRegsCount+MAX_REGTYPES_NUM, 0);
2018    size_t regTypesNum;
2019    assembler.isaAssembler->getRegisterRanges(regTypesNum, regRanges);
2020   
2021    while (true)
2022    {
2023        while (cbit != codeBlocks.end() && cbit->end <= rvu.offset)
2024        {
2025            cbit->usagePos = usageHandler.getReadPos();
2026            ++cbit;
2027        }
2028        if (cbit == codeBlocks.end())
2029            break;
2030        // skip rvu's before codeblock
2031        while (rvu.offset < cbit->start && usageHandler.hasNext())
2032            rvu = usageHandler.nextUsage();
2033        if (rvu.offset < cbit->start)
2034            break;
2035       
2036        cbit->usagePos = usageHandler.getReadPos();
2037        while (rvu.offset < cbit->end)
2038        {
2039            // process rvu
2040            // only if regVar
2041            for (uint16_t rindex = rvu.rstart; rindex < rvu.rend; rindex++)
2042            {
2043                auto res = cbit->ssaInfoMap.insert(
2044                        { AsmSingleVReg{ rvu.regVar, rindex }, SSAInfo() });
2045               
2046                SSAInfo& sinfo = res.first->second;
2047                if (res.second)
2048                    sinfo.firstPos = rvu.offset;
2049                if ((rvu.rwFlags & ASMRVU_READ) != 0 && (sinfo.ssaIdChange == 0 ||
2050                    // if first write RVU instead read RVU
2051                    (sinfo.ssaIdChange == 1 && sinfo.firstPos==rvu.offset)))
2052                    sinfo.readBeforeWrite = true;
2053                /* change SSA id only for write-only regvars -
2054                 *   read-write place can not have two different variables */
2055                if (rvu.rwFlags == ASMRVU_WRITE && rvu.regField!=ASMFIELD_NONE)
2056                    sinfo.ssaIdChange++;
2057                if (rvu.regVar==nullptr)
2058                    sinfo.ssaIdBefore = sinfo.ssaIdFirst =
2059                            sinfo.ssaId = sinfo.ssaIdLast = 0;
2060            }
2061            // get next rvusage
2062            if (!usageHandler.hasNext())
2063                break;
2064            rvu = usageHandler.nextUsage();
2065        }
2066        ++cbit;
2067    }
2068   
2069    size_t rbwCount = 0;
2070    size_t wrCount = 0;
2071   
2072    SimpleCache<BlockIndex, RoutineData> subroutinesCache(codeBlocks.size()<<3);
2073   
2074    std::deque<CallStackEntry> callStack;
2075    std::deque<FlowStackEntry> flowStack;
2076    // total SSA count
2077    std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t> totalSSACountMap;
2078    // last SSA ids map from returns
2079    RetSSAIdMap retSSAIdMap;
2080    // last SSA ids in current way in code flow
2081    std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t> curSSAIdMap;
2082    // routine map - routine datas map, value - last SSA ids map
2083    RoutineMap routineMap;
2084    // key - current res first key, value - previous first key and its flowStack pos
2085    PrevWaysIndexMap prevWaysIndexMap;
2086    // to track ways last block indices pair: block index, flowStackPos)
2087    std::pair<BlockIndex, size_t> lastCommonCacheWayPoint{ SIZE_MAX, SIZE_MAX };
2088    CBlockBitPool isRoutineGen(codeBlocks.size(), false);
2089   
2090    CBlockBitPool waysToCache(codeBlocks.size(), false);
2091    CBlockBitPool flowStackBlocks(codeBlocks.size(), false);
2092    // subroutToCache - true if given block begin subroutine to cache
2093    ResSecondPointsToCache cblocksToCache(codeBlocks.size());
2094    CBlockBitPool visited(codeBlocks.size(), false);
2095    flowStack.push_back({ 0, 0 });
2096    flowStackBlocks[0] = true;
2097    std::unordered_set<BlockIndex> callBlocks;
2098    std::unordered_set<BlockIndex> loopBlocks;
2099    std::unordered_set<size_t> recurseBlocks;
2100   
2101    std::unordered_map<size_t, std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t> >
2102            curSSAIdMapStateMap;
2103   
2104    while (!flowStack.empty())
2105    {
2106        FlowStackEntry& entry = flowStack.back();
2107        CodeBlock& cblock = codeBlocks[entry.blockIndex.index];
2108       
2109        if (entry.nextIndex == 0)
2110        {
2111            // process current block
2112            if (!visited[entry.blockIndex])
2113            {
2114                std::cout << "proc: " << entry.blockIndex << std::endl;
2115                visited[entry.blockIndex] = true;
2116               
2117                for (auto& ssaEntry: cblock.ssaInfoMap)
2118                {
2119                    // TODO: correct pass by second pass in recursion
2120                    SSAInfo& sinfo = ssaEntry.second;
2121                    if (ssaEntry.first.regVar==nullptr)
2122                    {
2123                        // TODO - pass registers through SSA marking and resolving
2124                        sinfo.ssaIdChange = 0; // zeroing SSA changes
2125                        continue; // no change for registers
2126                    }
2127                   
2128                    if (sinfo.ssaId != SIZE_MAX)
2129                    {
2130                        // already initialized
2131                        reduceSSAIds(curSSAIdMap, retSSAIdMap,
2132                                routineMap, ssaReplacesMap, entry, ssaEntry);
2133                        if (sinfo.ssaIdChange!=0)
2134                            curSSAIdMap[ssaEntry.first] = sinfo.ssaIdLast+1;
2135                       
2136                        // count read before writes (for cache weight)
2137                        if (sinfo.readBeforeWrite)
2138                            rbwCount++;
2139                        if (sinfo.ssaIdChange!=0)
2140                            wrCount++;
2141                        continue;
2142                    }
2143                   
2144                    bool reducedSSAId = reduceSSAIds(curSSAIdMap, retSSAIdMap,
2145                                routineMap, ssaReplacesMap, entry, ssaEntry);
2146                   
2147                    size_t& ssaId = curSSAIdMap[ssaEntry.first];
2148                   
2149                    size_t& totalSSACount = totalSSACountMap[ssaEntry.first];
2150                    if (totalSSACount == 0)
2151                    {
2152                        // first read before write at all, need change totalcount, ssaId
2153                        ssaId++;
2154                        totalSSACount++;
2155                    }
2156                   
2157                    sinfo.ssaId = totalSSACount;
2158                    sinfo.ssaIdFirst = sinfo.ssaIdChange!=0 ? totalSSACount : SIZE_MAX;
2159                    sinfo.ssaIdBefore = ssaId-1;
2160                   
2161                    totalSSACount += sinfo.ssaIdChange;
2162                    sinfo.ssaIdLast = sinfo.ssaIdChange!=0 ? totalSSACount-1 : SIZE_MAX;
2163                    //totalSSACount = std::max(totalSSACount, ssaId);
2164                    if (!reducedSSAId || sinfo.ssaIdChange!=0)
2165                        ssaId = totalSSACount;
2166                   
2167                    // count read before writes (for cache weight)
2168                    if (sinfo.readBeforeWrite)
2169                        rbwCount++;
2170                    if (sinfo.ssaIdChange!=0)
2171                        wrCount++;
2172                }
2173            }
2174            else
2175            {
2176                // handle caching for res second point
2177                cblocksToCache.increase(entry.blockIndex);
2178                std::cout << "cblockToCache: " << entry.blockIndex << "=" <<
2179                            cblocksToCache.count(entry.blockIndex) << std::endl;
2180                // back, already visited
2181                flowStackBlocks[entry.blockIndex] = !flowStackBlocks[entry.blockIndex];
2182                flowStack.pop_back();
2183               
2184                BlockIndex curWayBIndex = flowStack.back().blockIndex;
2185                if (lastCommonCacheWayPoint.first != SIZE_MAX)
2186                {
2187                    // mark point of way to cache (res first point)
2188                    waysToCache[lastCommonCacheWayPoint.first] = true;
2189                    std::cout << "mark to pfcache " <<
2190                            lastCommonCacheWayPoint.first << ", " <<
2191                            curWayBIndex << std::endl;
2192                    prevWaysIndexMap[curWayBIndex] = lastCommonCacheWayPoint;
2193                }
2194                lastCommonCacheWayPoint = { curWayBIndex, flowStack.size()-1 };
2195                std::cout << "lastCcwP: " << curWayBIndex << std::endl;
2196                continue;
2197            }
2198        }
2199       
2200        if (!callStack.empty() &&
2201            entry.blockIndex == callStack.back().callBlock &&
2202            entry.nextIndex-1 == callStack.back().callNextIndex)
2203        {
2204            std::cout << " ret: " << entry.blockIndex << std::endl;
2205            const BlockIndex routineBlock = callStack.back().routineBlock;
2206            RoutineData& prevRdata = routineMap.find(routineBlock)->second;
2207            if (!isRoutineGen[routineBlock])
2208            {
2209                createRoutineData(codeBlocks, curSSAIdMap, loopBlocks,
2210                            cblocksToCache, subroutinesCache, routineMap, prevRdata,
2211                            routineBlock);
2212                //prevRdata.compare(myRoutineData);
2213                isRoutineGen[routineBlock] = true;
2214            }
2215           
2216            callStack.pop_back(); // just return from call
2217            callBlocks.erase(routineBlock);
2218        }
2219       
2220        if (entry.nextIndex < cblock.nexts.size())
2221        {
2222            bool isCall = false;
2223            BlockIndex nextBlock = cblock.nexts[entry.nextIndex].block;
2224            nextBlock.pass = entry.blockIndex.pass;
2225            if (cblock.nexts[entry.nextIndex].isCall)
2226            {
2227                bool nextRecursion = false;
2228                if (!callBlocks.insert(nextBlock).second)
2229                {
2230                    // if already called (then it is recursion)
2231                    nextRecursion = recurseBlocks.insert(nextBlock.index).second;
2232                    if (nextRecursion)
2233                    {
2234                        std::cout << "   -- recursion: " << nextBlock << std::endl;
2235                        nextBlock.pass = 1;
2236                       
2237                        curSSAIdMapStateMap.insert({ nextBlock.index,  curSSAIdMap });
2238                    }
2239                    else
2240                    {
2241                        entry.nextIndex++;
2242                        std::cout << " NO call (rec): " << entry.blockIndex << std::endl;
2243                        continue;
2244                    }
2245                }
2246                else if (entry.blockIndex.pass==1 &&
2247                    recurseBlocks.find(nextBlock.index) != recurseBlocks.end())
2248                {
2249                    entry.nextIndex++;
2250                    std::cout << " NO call (rec)2: " << entry.blockIndex << std::endl;
2251                    continue;
2252                }
2253                std::cout << " call: " << entry.blockIndex << std::endl;
2254                               
2255                callStack.push_back({ entry.blockIndex, entry.nextIndex, nextBlock });
2256                routineMap.insert({ nextBlock, { } });
2257                isCall = true;
2258            }
2259           
2260            flowStack.push_back({ nextBlock, 0, isCall });
2261            if (flowStackBlocks[nextBlock])
2262            {
2263                if (!cblock.nexts[entry.nextIndex].isCall)
2264                    loopBlocks.insert(nextBlock);
2265                flowStackBlocks[nextBlock] = false; // keep to inserted in popping
2266            }
2267            else
2268                flowStackBlocks[nextBlock] = true;
2269            entry.nextIndex++;
2270        }
2271        else if (((entry.nextIndex==0 && cblock.nexts.empty()) ||
2272                // if have any call then go to next block
2273                (cblock.haveCalls && entry.nextIndex==cblock.nexts.size())) &&
2274                 !cblock.haveReturn && !cblock.haveEnd)
2275        {
2276            if (entry.nextIndex!=0) // if back from calls (just return from calls)
2277            {
2278                reduceSSAIdsForCalls(entry, codeBlocks, retSSAIdMap, routineMap,
2279                                     ssaReplacesMap);
2280                //
2281                for (const NextBlock& next: cblock.nexts)
2282                    if (next.isCall)
2283                    {
2284                        //std::cout << "joincall:"<< next.block << std::endl;
2285                        size_t pass = 0;
2286                        if (callBlocks.find(next.block) != callBlocks.end())
2287                        {
2288                            std::cout << " is secpass: " << entry.blockIndex << " : " <<
2289                                    next.block << std::endl;
2290                            pass = 1; // it ways second pass
2291                        }
2292                       
2293                        auto it = routineMap.find({ next.block, pass }); // must find
2294                        initializePrevRetSSAIds(cblock, curSSAIdMap, retSSAIdMap,
2295                                    it->second, entry);
2296                        joinRetSSAIdMap(retSSAIdMap, it->second.lastSSAIdMap, next.block);
2297                    }
2298            }
2299            flowStack.push_back({ entry.blockIndex+1, 0, false });
2300            if (flowStackBlocks[entry.blockIndex+1])
2301            {
2302                loopBlocks.insert(entry.blockIndex+1);
2303                 // keep to inserted in popping
2304                flowStackBlocks[entry.blockIndex+1] = false;
2305            }
2306            else
2307                flowStackBlocks[entry.blockIndex+1] = true;
2308            entry.nextIndex++;
2309        }
2310        else // back
2311        {
2312            RoutineData* rdata = nullptr;
2313            if (!callStack.empty())
2314                rdata = &(routineMap.find(callStack.back().routineBlock)->second);
2315           
2316            // revert retSSAIdMap
2317            revertRetSSAIdMap(curSSAIdMap, retSSAIdMap, entry, rdata);
2318            //
2319           
2320            for (const auto& ssaEntry: cblock.ssaInfoMap)
2321            {
2322                if (ssaEntry.first.regVar == nullptr)
2323                    continue;
2324               
2325                size_t& curSSAId = curSSAIdMap[ssaEntry.first];
2326                const size_t nextSSAId = curSSAId;
2327                curSSAId = ssaEntry.second.ssaIdBefore+1;
2328               
2329                std::cout << "popcurnext: " << ssaEntry.first.regVar <<
2330                            ":" << ssaEntry.first.index << ": " <<
2331                            nextSSAId << ", " << curSSAId << std::endl;
2332            }
2333           
2334            std::cout << "pop: " << entry.blockIndex << std::endl;
2335            flowStackBlocks[entry.blockIndex] = false;
2336           
2337            if (!flowStack.empty() && flowStack.back().isCall)
2338            {
2339                auto csimsmit = curSSAIdMapStateMap.find(entry.blockIndex.index);
2340                if (csimsmit != curSSAIdMapStateMap.end())
2341                {
2342                    std::cout << " get curSSAIdMap from back recur" << std::endl;
2343                    curSSAIdMap = csimsmit->second;
2344                }
2345            }
2346            flowStack.pop_back();
2347           
2348            if (!flowStack.empty() && lastCommonCacheWayPoint.first != SIZE_MAX &&
2349                    lastCommonCacheWayPoint.second >= flowStack.size())
2350            {
2351                lastCommonCacheWayPoint =
2352                        { flowStack.back().blockIndex, flowStack.size()-1 };
2353                std::cout << "POPlastCcwP: " << lastCommonCacheWayPoint.first << std::endl;
2354            }
2355        }
2356    }
2357   
2358    /**********
2359     * after that, we find points to resolve conflicts
2360     **********/
2361    flowStack.clear();
2362    std::deque<FlowStackEntry2> flowStack2;
2363   
2364    std::fill(visited.begin(), visited.end(), false);
2365    flowStack2.push_back({ 0, 0 });
2366   
2367    SimpleCache<BlockIndex, LastSSAIdMap> resFirstPointsCache(wrCount<<1);
2368    SimpleCache<BlockIndex, RBWSSAIdMap> resSecondPointsCache(rbwCount<<1);
2369   
2370    while (!flowStack2.empty())
2371    {
2372        FlowStackEntry2& entry = flowStack2.back();
2373        CodeBlock& cblock = codeBlocks[entry.blockIndex.index];
2374       
2375        if (entry.nextIndex == 0)
2376        {
2377            // process current block
2378            if (!visited[entry.blockIndex])
2379                visited[entry.blockIndex] = true;
2380            else
2381            {
2382                resolveSSAConflicts(flowStack2, routineMap, codeBlocks,
2383                            prevWaysIndexMap, waysToCache, cblocksToCache,
2384                            resFirstPointsCache, resSecondPointsCache, ssaReplacesMap);
2385               
2386                // back, already visited
2387                flowStack2.pop_back();
2388                continue;
2389            }
2390        }
2391       
2392        if (entry.nextIndex < cblock.nexts.size())
2393        {
2394            flowStack2.push_back({
2395                { cblock.nexts[entry.nextIndex].block, entry.blockIndex.pass }, 0 });
2396            entry.nextIndex++;
2397        }
2398        else if (((entry.nextIndex==0 && cblock.nexts.empty()) ||
2399                // if have any call then go to next block
2400                (cblock.haveCalls && entry.nextIndex==cblock.nexts.size())) &&
2401                 !cblock.haveReturn && !cblock.haveEnd)
2402        {
2403            flowStack2.push_back({ entry.blockIndex+1, 0 });
2404            entry.nextIndex++;
2405        }
2406        else // back
2407        {
2408            if (cblocksToCache.count(entry.blockIndex)==2 &&
2409                !resSecondPointsCache.hasKey(entry.blockIndex))
2410                // add to cache
2411                addResSecCacheEntry(routineMap, codeBlocks, resSecondPointsCache,
2412                            entry.blockIndex);
2413            flowStack2.pop_back();
2414        }
2415    }
2416}
2417
2418void AsmRegAllocator::applySSAReplaces()
2419{
2420    /* prepare SSA id replaces */
2421    struct MinSSAGraphNode
2422    {
2423        size_t minSSAId;
2424        bool visited;
2425        std::unordered_set<size_t> nexts;
2426        MinSSAGraphNode() : minSSAId(SIZE_MAX), visited(false) { }
2427    };
2428    struct MinSSAGraphStackEntry
2429    {
2430        std::unordered_map<size_t, MinSSAGraphNode>::iterator nodeIt;
2431        std::unordered_set<size_t>::const_iterator nextIt;
2432        size_t minSSAId;
2433    };
2434   
2435    for (auto& entry: ssaReplacesMap)
2436    {
2437        VectorSet<SSAReplace>& replaces = entry.second;
2438        std::sort(replaces.begin(), replaces.end());
2439        replaces.resize(std::unique(replaces.begin(), replaces.end()) - replaces.begin());
2440        VectorSet<SSAReplace> newReplaces;
2441       
2442        std::unordered_map<size_t, MinSSAGraphNode> ssaGraphNodes;
2443       
2444        auto it = replaces.begin();
2445        while (it != replaces.end())
2446        {
2447            auto itEnd = std::upper_bound(it, replaces.end(),
2448                            std::make_pair(it->first, size_t(SIZE_MAX)));
2449            {
2450                MinSSAGraphNode& node = ssaGraphNodes[it->first];
2451                node.minSSAId = std::min(node.minSSAId, it->second);
2452                for (auto it2 = it; it2 != itEnd; ++it2)
2453                    node.nexts.insert(it->second);
2454            }
2455            it = itEnd;
2456        }
2457        // propagate min value
2458        std::stack<MinSSAGraphStackEntry> minSSAStack;
2459        for (auto ssaGraphNodeIt = ssaGraphNodes.begin();
2460                 ssaGraphNodeIt!=ssaGraphNodes.end(); )
2461        {
2462            minSSAStack.push({ ssaGraphNodeIt, ssaGraphNodeIt->second.nexts.begin() });
2463            // traverse with minimalize SSA id
2464            while (!minSSAStack.empty())
2465            {
2466                MinSSAGraphStackEntry& entry = minSSAStack.top();
2467                MinSSAGraphNode& node = entry.nodeIt->second;
2468                bool toPop = false;
2469                if (entry.nextIt == node.nexts.begin())
2470                {
2471                    if (!node.visited)
2472                        node.visited = true;
2473                    else
2474                        toPop = true;
2475                }
2476                if (!toPop && entry.nextIt != node.nexts.end())
2477                {
2478                    auto nodeIt = ssaGraphNodes.find(*entry.nextIt);
2479                    if (nodeIt != ssaGraphNodes.end())
2480                    {
2481                        minSSAStack.push({ nodeIt, nodeIt->second.nexts.begin(),
2482                                nodeIt->second.minSSAId });
2483                    }
2484                    ++entry.nextIt;
2485                }
2486                else
2487                {
2488                    node.minSSAId = std::min(node.minSSAId, entry.minSSAId);
2489                    minSSAStack.pop();
2490                    if (!minSSAStack.empty())
2491                    {
2492                        MinSSAGraphStackEntry& pentry = minSSAStack.top();
2493                        pentry.minSSAId = std::min(pentry.minSSAId, node.minSSAId);
2494                    }
2495                }
2496            }
2497            // skip visited nodes
2498            while (ssaGraphNodeIt != ssaGraphNodes.end())
2499                if (!ssaGraphNodeIt->second.visited)
2500                    break;
2501        }
2502       
2503        for (const auto& entry: ssaGraphNodes)
2504            newReplaces.push_back({ entry.first, entry.second.minSSAId });
2505       
2506        std::sort(newReplaces.begin(), newReplaces.end());
2507        entry.second = newReplaces;
2508    }
2509   
2510    /* apply SSA id replaces */
2511    for (CodeBlock& cblock: codeBlocks)
2512        for (auto& ssaEntry: cblock.ssaInfoMap)
2513        {
2514            auto it = ssaReplacesMap.find(ssaEntry.first);
2515            if (it == ssaReplacesMap.end())
2516                continue;
2517            SSAInfo& sinfo = ssaEntry.second;
2518            VectorSet<SSAReplace>& replaces = it->second;
2519            if (sinfo.readBeforeWrite)
2520            {
2521                auto rit = binaryMapFind(replaces.begin(), replaces.end(),
2522                                 ssaEntry.second.ssaIdBefore);
2523                if (rit != replaces.end())
2524                    sinfo.ssaIdBefore = rit->second; // replace
2525            }
2526            if (sinfo.ssaIdFirst != SIZE_MAX)
2527            {
2528                auto rit = binaryMapFind(replaces.begin(), replaces.end(),
2529                                 ssaEntry.second.ssaIdFirst);
2530                if (rit != replaces.end())
2531                    sinfo.ssaIdFirst = rit->second; // replace
2532            }
2533            if (sinfo.ssaIdLast != SIZE_MAX)
2534            {
2535                auto rit = binaryMapFind(replaces.begin(), replaces.end(),
2536                                 ssaEntry.second.ssaIdLast);
2537                if (rit != replaces.end())
2538                    sinfo.ssaIdLast = rit->second; // replace
2539            }
2540        }
2541}
2542
2543struct Liveness
2544{
2545    std::map<size_t, size_t> l;
2546   
2547    Liveness() { }
2548   
2549    void clear()
2550    { l.clear(); }
2551   
2552    void expand(size_t k)
2553    {
2554        if (l.empty())
2555            l.insert(std::make_pair(k, k+1));
2556        else
2557        {
2558            auto it = l.end();
2559            --it;
2560            it->second = k+1;
2561        }
2562    }
2563    void newRegion(size_t k)
2564    {
2565        if (l.empty())
2566            l.insert(std::make_pair(k, k));
2567        else
2568        {
2569            auto it = l.end();
2570            --it;
2571            if (it->first != k && it->second != k)
2572                l.insert(std::make_pair(k, k));
2573        }
2574    }
2575   
2576    void insert(size_t k, size_t k2)
2577    {
2578        auto it1 = l.lower_bound(k);
2579        if (it1!=l.begin() && (it1==l.end() || it1->first>k))
2580            --it1;
2581        if (it1->second < k)
2582            ++it1;
2583        auto it2 = l.lower_bound(k2);
2584        if (it1!=it2)
2585        {
2586            k = std::min(k, it1->first);
2587            k2 = std::max(k2, (--it2)->second);
2588            l.erase(it1, it2);
2589        }
2590        l.insert(std::make_pair(k, k2));
2591    }
2592   
2593    bool contain(size_t t) const
2594    {
2595        auto it = l.lower_bound(t);
2596        if (it==l.begin() && it->first>t)
2597            return false;
2598        if (it==l.end() || it->first>t)
2599            --it;
2600        return it->first<=t && t<it->second;
2601    }
2602   
2603    bool common(const Liveness& b) const
2604    {
2605        auto i = l.begin();
2606        auto j = b.l.begin();
2607        for (; i != l.end() && j != b.l.end();)
2608        {
2609            if (i->first==i->second)
2610            {
2611                ++i;
2612                continue;
2613            }
2614            if (j->first==j->second)
2615            {
2616                ++j;
2617                continue;
2618            }
2619            if (i->first<j->first)
2620            {
2621                if (i->second > j->first)
2622                    return true; // common place
2623                ++i;
2624            }
2625            else
2626            {
2627                if (i->first < j->second)
2628                    return true; // common place
2629                ++j;
2630            }
2631        }
2632        return false;
2633    }
2634};
2635
2636typedef AsmRegAllocator::VarIndexMap VarIndexMap;
2637
2638static cxuint getRegType(size_t regTypesNum, const cxuint* regRanges,
2639            const AsmSingleVReg& svreg)
2640{
2641    cxuint regType; // regtype
2642    if (svreg.regVar!=nullptr)
2643        regType = svreg.regVar->type;
2644    else
2645        for (regType = 0; regType < regTypesNum; regType++)
2646            if (svreg.index >= regRanges[regType<<1] &&
2647                svreg.index < regRanges[(regType<<1)+1])
2648                break;
2649    return regType;
2650}
2651
2652static Liveness& getLiveness(const AsmSingleVReg& svreg, size_t ssaIdIdx,
2653        const AsmRegAllocator::SSAInfo& ssaInfo, std::vector<Liveness>* livenesses,
2654        const VarIndexMap* vregIndexMaps, size_t regTypesNum, const cxuint* regRanges)
2655{
2656    size_t ssaId;
2657    if (svreg.regVar==nullptr)
2658        ssaId = 0;
2659    else if (ssaIdIdx==0)
2660        ssaId = ssaInfo.ssaIdBefore;
2661    else if (ssaIdIdx==1)
2662        ssaId = ssaInfo.ssaIdFirst;
2663    else if (ssaIdIdx<ssaInfo.ssaIdChange)
2664        ssaId = ssaInfo.ssaId + ssaIdIdx-1;
2665    else // last
2666        ssaId = ssaInfo.ssaIdLast;
2667   
2668    cxuint regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, svreg); // regtype
2669    const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
2670    const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
2671                vregIndexMap.find(svreg)->second;
2672    return livenesses[regType][ssaIdIndices[ssaId]];
2673}
2674
2675typedef std::deque<FlowStackEntry3>::const_iterator FlowStackCIter;
2676
2677struct CLRX_INTERNAL VRegLastPos
2678{
2679    size_t ssaId; // last SSA id
2680    std::vector<FlowStackCIter> blockChain; // subsequent blocks that changes SSAId
2681};
2682
2683/* TODO: add handling calls
2684 * handle many start points in this code (for example many kernel's in same code)
2685 * replace sets by vector, and sort and remove same values on demand
2686 */
2687
2688typedef std::unordered_map<AsmSingleVReg, VRegLastPos> LastVRegMap;
2689
2690static void putCrossBlockLivenesses(const std::deque<FlowStackEntry3>& flowStack,
2691        const std::vector<CodeBlock>& codeBlocks,
2692        const Array<size_t>& codeBlockLiveTimes, const LastVRegMap& lastVRegMap,
2693        std::vector<Liveness>* livenesses, const VarIndexMap* vregIndexMaps,
2694        size_t regTypesNum, const cxuint* regRanges)
2695{
2696    const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flowStack.back().blockIndex];
2697    for (const auto& entry: cblock.ssaInfoMap)
2698        if (entry.second.readBeforeWrite)
2699        {
2700            // find last
2701            auto lvrit = lastVRegMap.find(entry.first);
2702            if (lvrit == lastVRegMap.end())
2703                continue; // not found
2704            const VRegLastPos& lastPos = lvrit->second;
2705            FlowStackCIter flit = lastPos.blockChain.back();
2706            cxuint regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, entry.first);
2707            const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
2708            const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
2709                        vregIndexMap.find(entry.first)->second;
2710            Liveness& lv = livenesses[regType][ssaIdIndices[entry.second.ssaIdBefore]];
2711            FlowStackCIter flitEnd = flowStack.end();
2712            --flitEnd; // before last element
2713            // insert live time to last seen position
2714            const CodeBlock& lastBlk = codeBlocks[flit->blockIndex];
2715            size_t toLiveCvt = codeBlockLiveTimes[flit->blockIndex] - lastBlk.start;
2716            lv.insert(lastBlk.ssaInfoMap.find(entry.first)->second.lastPos + toLiveCvt,
2717                    toLiveCvt + lastBlk.end);
2718            for (++flit; flit != flitEnd; ++flit)
2719            {
2720                const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit->blockIndex];
2721                size_t blockLiveTime = codeBlockLiveTimes[flit->blockIndex];
2722                lv.insert(blockLiveTime, cblock.end-cblock.start + blockLiveTime);
2723            }
2724        }
2725}
2726
2727static void putCrossBlockForLoop(const std::deque<FlowStackEntry3>& flowStack,
2728        const std::vector<CodeBlock>& codeBlocks,
2729        const Array<size_t>& codeBlockLiveTimes,
2730        std::vector<Liveness>* livenesses, const VarIndexMap* vregIndexMaps,
2731        size_t regTypesNum, const cxuint* regRanges)
2732{
2733    auto flitStart = flowStack.end();
2734    --flitStart;
2735    size_t curBlock = flitStart->blockIndex;
2736    // find step in way
2737    while (flitStart->blockIndex != curBlock) --flitStart;
2738    auto flitEnd = flowStack.end();
2739    --flitEnd;
2740    std::unordered_map<AsmSingleVReg, std::pair<size_t, size_t> > varMap;
2741   
2742    // collect var to check
2743    size_t flowPos = 0;
2744    for (auto flit = flitStart; flit != flitEnd; ++flit, flowPos++)
2745    {
2746        const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit->blockIndex];
2747        for (const auto& entry: cblock.ssaInfoMap)
2748        {
2749            const SSAInfo& sinfo = entry.second;
2750            size_t lastSSAId = (sinfo.ssaIdChange != 0) ? sinfo.ssaIdLast :
2751                    (sinfo.readBeforeWrite) ? sinfo.ssaIdBefore : 0;
2752            varMap[entry.first] = { lastSSAId, flowPos };
2753        }
2754    }
2755    // find connections
2756    flowPos = 0;
2757    for (auto flit = flitStart; flit != flitEnd; ++flit, flowPos++)
2758    {
2759        const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit->blockIndex];
2760        for (const auto& entry: cblock.ssaInfoMap)
2761        {
2762            const SSAInfo& sinfo = entry.second;
2763            auto varMapIt = varMap.find(entry.first);
2764            if (!sinfo.readBeforeWrite || varMapIt == varMap.end() ||
2765                flowPos > varMapIt->second.second ||
2766                sinfo.ssaIdBefore != varMapIt->second.first)
2767                continue;
2768            // just connect
2769           
2770            cxuint regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, entry.first);
2771            const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
2772            const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
2773                        vregIndexMap.find(entry.first)->second;
2774            Liveness& lv = livenesses[regType][ssaIdIndices[entry.second.ssaIdBefore]];
2775           
2776            if (flowPos == varMapIt->second.second)
2777            {
2778                // fill whole loop
2779                for (auto flit2 = flitStart; flit != flitEnd; ++flit)
2780                {
2781                    const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit2->blockIndex];
2782                    size_t blockLiveTime = codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex];
2783                    lv.insert(blockLiveTime, cblock.end-cblock.start + blockLiveTime);
2784                }
2785                continue;
2786            }
2787           
2788            size_t flowPos2 = 0;
2789            for (auto flit2 = flitStart; flowPos2 < flowPos; ++flit2, flowPos++)
2790            {
2791                const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit2->blockIndex];
2792                size_t blockLiveTime = codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex];
2793                lv.insert(blockLiveTime, cblock.end-cblock.start + blockLiveTime);
2794            }
2795            // insert liveness for last block in loop of last SSAId (prev round)
2796            auto flit2 = flitStart + flowPos;
2797            const CodeBlock& firstBlk = codeBlocks[flit2->blockIndex];
2798            size_t toLiveCvt = codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex] - firstBlk.start;
2799            lv.insert(codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex],
2800                    firstBlk.ssaInfoMap.find(entry.first)->second.firstPos + toLiveCvt);
2801            // insert liveness for first block in loop of last SSAId
2802            flit2 = flitStart + (varMapIt->second.second+1);
2803            const CodeBlock& lastBlk = codeBlocks[flit2->blockIndex];
2804            toLiveCvt = codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex] - lastBlk.start;
2805            lv.insert(lastBlk.ssaInfoMap.find(entry.first)->second.lastPos + toLiveCvt,
2806                    toLiveCvt + lastBlk.end);
2807            // fill up loop end
2808            for (++flit2; flit2 != flitEnd; ++flit2)
2809            {
2810                const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit2->blockIndex];
2811                size_t blockLiveTime = codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex];
2812                lv.insert(blockLiveTime, cblock.end-cblock.start + blockLiveTime);
2813            }
2814        }
2815    }
2816}
2817
2818struct LiveBlock
2819{
2820    size_t start;
2821    size_t end;
2822    size_t vidx;
2823   
2824    bool operator==(const LiveBlock& b) const
2825    { return start==b.start && end==b.end && vidx==b.vidx; }
2826   
2827    bool operator<(const LiveBlock& b) const
2828    { return start<b.start || (start==b.start &&
2829            (end<b.end || (end==b.end && vidx<b.vidx))); }
2830};
2831
2832typedef AsmRegAllocator::LinearDep LinearDep;
2833typedef AsmRegAllocator::EqualToDep EqualToDep;
2834typedef std::unordered_map<size_t, LinearDep> LinearDepMap;
2835typedef std::unordered_map<size_t, EqualToDep> EqualToDepMap;
2836
2837static void addUsageDeps(const cxbyte* ldeps, const cxbyte* edeps, cxuint rvusNum,
2838            const AsmRegVarUsage* rvus, LinearDepMap* ldepsOut,
2839            EqualToDepMap* edepsOut, const VarIndexMap* vregIndexMaps,
2840            std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t> ssaIdIdxMap,
2841            size_t regTypesNum, const cxuint* regRanges)
2842{
2843    // add linear deps
2844    cxuint count = ldeps[0];
2845    cxuint pos = 1;
2846    cxbyte rvuAdded = 0;
2847    for (cxuint i = 0; i < count; i++)
2848    {
2849        cxuint ccount = ldeps[pos++];
2850        std::vector<size_t> vidxes;
2851        cxuint regType = UINT_MAX;
2852        cxbyte align = rvus[ldeps[pos]].align;
2853        for (cxuint j = 0; j < ccount; j++)
2854        {
2855            rvuAdded |= 1U<<ldeps[pos];
2856            const AsmRegVarUsage& rvu = rvus[ldeps[pos++]];
2857            for (uint16_t k = rvu.rstart; k < rvu.rend; k++)
2858            {
2859                AsmSingleVReg svreg = {rvu.regVar, k};
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        }
2870        ldepsOut[regType][vidxes[0]].align = align;
2871        for (size_t k = 1; k < vidxes.size(); k++)
2872        {
2873            ldepsOut[regType][vidxes[k-1]].nextVidxes.push_back(vidxes[k]);
2874            ldepsOut[regType][vidxes[k]].prevVidxes.push_back(vidxes[k-1]);
2875        }
2876    }
2877    // add single arg linear dependencies
2878    for (cxuint i = 0; i < rvusNum; i++)
2879        if ((rvuAdded & (1U<<i)) == 0 && rvus[i].rstart+1<rvus[i].rend)
2880        {
2881            const AsmRegVarUsage& rvu = rvus[i];
2882            std::vector<size_t> vidxes;
2883            cxuint regType = UINT_MAX;
2884            for (uint16_t k = rvu.rstart; k < rvu.rend; k++)
2885            {
2886                AsmSingleVReg svreg = {rvu.regVar, k};
2887                auto sit = ssaIdIdxMap.find(svreg);
2888                if (regType==UINT_MAX)
2889                    regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, svreg);
2890                const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
2891                const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
2892                            vregIndexMap.find(svreg)->second;
2893                // push variable index
2894                vidxes.push_back(ssaIdIndices[sit->second]);
2895            }
2896            for (size_t j = 1; j < vidxes.size(); j++)
2897            {
2898                ldepsOut[regType][vidxes[j-1]].nextVidxes.push_back(vidxes[j]);
2899                ldepsOut[regType][vidxes[j]].prevVidxes.push_back(vidxes[j-1]);
2900            }
2901        }
2902       
2903    /* equalTo dependencies */
2904    count = edeps[0];
2905    pos = 1;
2906    for (cxuint i = 0; i < count; i++)
2907    {
2908        cxuint ccount = edeps[pos++];
2909        std::vector<size_t> vidxes;
2910        cxuint regType = UINT_MAX;
2911        for (cxuint j = 0; j < ccount; j++)
2912        {
2913            const AsmRegVarUsage& rvu = rvus[edeps[pos++]];
2914            // only one register should be set for equalTo depencencies
2915            // other registers in range will be resolved by linear dependencies
2916            AsmSingleVReg svreg = {rvu.regVar, rvu.rstart};
2917            auto sit = ssaIdIdxMap.find(svreg);
2918            if (regType==UINT_MAX)
2919                regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, svreg);
2920            const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
2921            const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
2922                        vregIndexMap.find(svreg)->second;
2923            // push variable index
2924            vidxes.push_back(ssaIdIndices[sit->second]);
2925        }
2926        for (size_t j = 1; j < vidxes.size(); j++)
2927        {
2928            edepsOut[regType][vidxes[j-1]].nextVidxes.push_back(vidxes[j]);
2929            edepsOut[regType][vidxes[j]].prevVidxes.push_back(vidxes[j-1]);
2930        }
2931    }
2932}
2933
2934typedef std::unordered_map<size_t, EqualToDep>::const_iterator EqualToDepMapCIter;
2935
2936struct EqualStackEntry
2937{
2938    EqualToDepMapCIter etoDepIt;
2939    size_t nextIdx; // over nextVidxes size, then prevVidxes[nextIdx-nextVidxes.size()]
2940};
2941
2942void AsmRegAllocator::createInterferenceGraph(ISAUsageHandler& usageHandler)
2943{
2944    // construct var index maps
2945    size_t graphVregsCounts[MAX_REGTYPES_NUM];
2946    std::fill(graphVregsCounts, graphVregsCounts+regTypesNum, 0);
2947    cxuint regRanges[MAX_REGTYPES_NUM*2];
2948    size_t regTypesNum;
2949    assembler.isaAssembler->getRegisterRanges(regTypesNum, regRanges);
2950   
2951    for (const CodeBlock& cblock: codeBlocks)
2952        for (const auto& entry: cblock.ssaInfoMap)
2953        {
2954            const SSAInfo& sinfo = entry.second;
2955            cxuint regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, entry.first);
2956            VarIndexMap& vregIndices = vregIndexMaps[regType];
2957            size_t& graphVregsCount = graphVregsCounts[regType];
2958            std::vector<size_t>& ssaIdIndices = vregIndices[entry.first];
2959            size_t ssaIdCount = 0;
2960            if (sinfo.readBeforeWrite)
2961                ssaIdCount = sinfo.ssaIdBefore+1;
2962            if (sinfo.ssaIdChange!=0)
2963            {
2964                ssaIdCount = std::max(ssaIdCount, sinfo.ssaIdLast+1);
2965                ssaIdCount = std::max(ssaIdCount, sinfo.ssaIdFirst+1);
2966            }
2967            if (ssaIdIndices.size() < ssaIdCount)
2968                ssaIdIndices.resize(ssaIdCount, SIZE_MAX);
2969           
2970            if (sinfo.readBeforeWrite)
2971                ssaIdIndices[sinfo.ssaIdBefore] = graphVregsCount++;
2972            if (sinfo.ssaIdChange!=0)
2973            {
2974                // fill up ssaIdIndices (with graph Ids)
2975                ssaIdIndices[sinfo.ssaIdFirst] = graphVregsCount++;
2976                for (size_t ssaId = sinfo.ssaId+1;
2977                        ssaId < sinfo.ssaId+sinfo.ssaIdChange-1; ssaId++)
2978                    ssaIdIndices[ssaId] = graphVregsCount++;
2979                ssaIdIndices[sinfo.ssaIdLast] = graphVregsCount++;
2980            }
2981        }
2982   
2983    // construct vreg liveness
2984    std::deque<FlowStackEntry3> flowStack;
2985    std::vector<bool> visited(codeBlocks.size(), false);
2986    // hold last vreg ssaId and position
2987    LastVRegMap lastVRegMap;
2988    // hold start live time position for every code block
2989    Array<size_t> codeBlockLiveTimes(codeBlocks.size());
2990    std::unordered_set<size_t> blockInWay;
2991   
2992    std::vector<Liveness> livenesses[MAX_REGTYPES_NUM];
2993   
2994    for (size_t i = 0; i < regTypesNum; i++)
2995        livenesses[i].resize(graphVregsCounts[i]);
2996   
2997    size_t curLiveTime = 0;
2998   
2999    while (!flowStack.empty())
3000    {
3001        FlowStackEntry3& entry = flowStack.back();
3002        CodeBlock& cblock = codeBlocks[entry.blockIndex];
3003       
3004        if (entry.nextIndex == 0)
3005        {
3006            // process current block
3007            if (!blockInWay.insert(entry.blockIndex).second)
3008            {
3009                // if loop
3010                putCrossBlockForLoop(flowStack, codeBlocks, codeBlockLiveTimes, 
3011                        livenesses, vregIndexMaps, regTypesNum, regRanges);
3012                flowStack.pop_back();
3013                continue;
3014            }
3015           
3016            codeBlockLiveTimes[entry.blockIndex] = curLiveTime;
3017            putCrossBlockLivenesses(flowStack, codeBlocks, codeBlockLiveTimes, 
3018                    lastVRegMap, livenesses, vregIndexMaps, regTypesNum, regRanges);
3019           
3020            for (const auto& sentry: cblock.ssaInfoMap)
3021            {
3022                const SSAInfo& sinfo = sentry.second;
3023                // update
3024                size_t lastSSAId =  (sinfo.ssaIdChange != 0) ? sinfo.ssaIdLast :
3025                        (sinfo.readBeforeWrite) ? sinfo.ssaIdBefore : 0;
3026                FlowStackCIter flit = flowStack.end();
3027                --flit; // to last position
3028                auto res = lastVRegMap.insert({ sentry.first, 
3029                            { lastSSAId, { flit } } });
3030                if (!res.second) // if not first seen, just update
3031                {
3032                    // update last
3033                    res.first->second.ssaId = lastSSAId;
3034                    res.first->second.blockChain.push_back(flit);
3035                }
3036            }
3037           
3038            size_t curBlockLiveEnd = cblock.end - cblock.start + curLiveTime;
3039            if (!visited[entry.blockIndex])
3040            {
3041                visited[entry.blockIndex] = true;
3042                std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t> ssaIdIdxMap;
3043                AsmRegVarUsage instrRVUs[8];
3044                cxuint instrRVUsCount = 0;
3045               
3046                size_t oldOffset = cblock.usagePos.readOffset;
3047                std::vector<AsmSingleVReg> readSVRegs;
3048                std::vector<AsmSingleVReg> writtenSVRegs;
3049               
3050                usageHandler.setReadPos(cblock.usagePos);
3051                // register in liveness
3052                while (true)
3053                {
3054                    AsmRegVarUsage rvu = { 0U, nullptr, 0U, 0U };
3055                    size_t liveTimeNext = curBlockLiveEnd;
3056                    if (usageHandler.hasNext())
3057                    {
3058                        rvu = usageHandler.nextUsage();
3059                        if (rvu.offset >= cblock.end)
3060                            break;
3061                        if (!rvu.useRegMode)
3062                            instrRVUs[instrRVUsCount++] = rvu;
3063                        liveTimeNext = std::min(rvu.offset, cblock.end) -
3064                                cblock.start + curLiveTime;
3065                    }
3066                    size_t liveTime = oldOffset - cblock.start + curLiveTime;
3067                    if (!usageHandler.hasNext() || rvu.offset >= oldOffset)
3068                    {
3069                        // apply to liveness
3070                        for (AsmSingleVReg svreg: readSVRegs)
3071                        {
3072                            Liveness& lv = getLiveness(svreg, ssaIdIdxMap[svreg],
3073                                    cblock.ssaInfoMap.find(svreg)->second,
3074                                    livenesses, vregIndexMaps, regTypesNum, regRanges);
3075                            if (!lv.l.empty() && (--lv.l.end())->first < curLiveTime)
3076                                lv.newRegion(curLiveTime); // begin region from this block
3077                            lv.expand(liveTime);
3078                        }
3079                        for (AsmSingleVReg svreg: writtenSVRegs)
3080                        {
3081                            size_t& ssaIdIdx = ssaIdIdxMap[svreg];
3082                            ssaIdIdx++;
3083                            SSAInfo& sinfo = cblock.ssaInfoMap.find(svreg)->second;
3084                            Liveness& lv = getLiveness(svreg, ssaIdIdx, sinfo,
3085                                    livenesses, vregIndexMaps, regTypesNum, regRanges);
3086                            if (liveTimeNext != curBlockLiveEnd)
3087                                // because live after this instr
3088                                lv.newRegion(liveTimeNext);
3089                            sinfo.lastPos = liveTimeNext - curLiveTime + cblock.start;
3090                        }
3091                        // get linear deps and equal to
3092                        cxbyte lDeps[16];
3093                        cxbyte eDeps[16];
3094                        usageHandler.getUsageDependencies(instrRVUsCount, instrRVUs,
3095                                        lDeps, eDeps);
3096                       
3097                        addUsageDeps(lDeps, eDeps, instrRVUsCount, instrRVUs,
3098                                linearDepMaps, equalToDepMaps, vregIndexMaps, ssaIdIdxMap,
3099                                regTypesNum, regRanges);
3100                       
3101                        readSVRegs.clear();
3102                        writtenSVRegs.clear();
3103                        if (!usageHandler.hasNext())
3104                            break; // end
3105                        oldOffset = rvu.offset;
3106                        instrRVUsCount = 0;
3107                    }
3108                    if (rvu.offset >= cblock.end)
3109                        break;
3110                   
3111                    for (uint16_t rindex = rvu.rstart; rindex < rvu.rend; rindex++)
3112                    {
3113                        // per register/singlvreg
3114                        AsmSingleVReg svreg{ rvu.regVar, rindex };
3115                        if (rvu.rwFlags == ASMRVU_WRITE && rvu.regField == ASMFIELD_NONE)
3116                            writtenSVRegs.push_back(svreg);
3117                        else // read or treat as reading // expand previous region
3118                            readSVRegs.push_back(svreg);
3119                    }
3120                }
3121                curLiveTime += cblock.end-cblock.start;
3122            }
3123            else
3124            {
3125                // back, already visited
3126                flowStack.pop_back();
3127                continue;
3128            }
3129        }
3130        if (entry.nextIndex < cblock.nexts.size())
3131        {
3132            flowStack.push_back({ cblock.nexts[entry.nextIndex].block, 0 });
3133            entry.nextIndex++;
3134        }
3135        else if (entry.nextIndex==0 && cblock.nexts.empty() && !cblock.haveEnd)
3136        {
3137            flowStack.push_back({ entry.blockIndex+1, 0 });
3138            entry.nextIndex++;
3139        }
3140        else // back
3141        {
3142            // revert lastSSAIdMap
3143            blockInWay.erase(entry.blockIndex);
3144            flowStack.pop_back();
3145            if (!flowStack.empty())
3146            {
3147                for (const auto& sentry: cblock.ssaInfoMap)
3148                {
3149                    auto lvrit = lastVRegMap.find(sentry.first);
3150                    if (lvrit != lastVRegMap.end())
3151                    {
3152                        VRegLastPos& lastPos = lvrit->second;
3153                        lastPos.ssaId = sentry.second.ssaIdBefore;
3154                        lastPos.blockChain.pop_back();
3155                        if (lastPos.blockChain.empty()) // just remove from lastVRegs
3156                            lastVRegMap.erase(lvrit);
3157                    }
3158                }
3159            }
3160        }
3161    }
3162   
3163    /// construct liveBlockMaps
3164    std::set<LiveBlock> liveBlockMaps[MAX_REGTYPES_NUM];
3165    for (size_t regType = 0; regType < regTypesNum; regType++)
3166    {
3167        std::set<LiveBlock>& liveBlockMap = liveBlockMaps[regType];
3168        std::vector<Liveness>& liveness = livenesses[regType];
3169        for (size_t li = 0; li < liveness.size(); li++)
3170        {
3171            Liveness& lv = liveness[li];
3172            for (const std::pair<size_t, size_t>& blk: lv.l)
3173                if (blk.first != blk.second)
3174                    liveBlockMap.insert({ blk.first, blk.second, li });
3175            lv.clear();
3176        }
3177        liveness.clear();
3178    }
3179   
3180    // create interference graphs
3181    for (size_t regType = 0; regType < regTypesNum; regType++)
3182    {
3183        InterGraph& interGraph = interGraphs[regType];
3184        interGraph.resize(graphVregsCounts[regType]);
3185        std::set<LiveBlock>& liveBlockMap = liveBlockMaps[regType];
3186       
3187        auto lit = liveBlockMap.begin();
3188        size_t rangeStart = 0;
3189        if (lit != liveBlockMap.end())
3190            rangeStart = lit->start;
3191        while (lit != liveBlockMap.end())
3192        {
3193            const size_t blkStart = lit->start;
3194            const size_t blkEnd = lit->end;
3195            size_t rangeEnd = blkEnd;
3196            auto liStart = liveBlockMap.lower_bound({ rangeStart, 0, 0 });
3197            auto liEnd = liveBlockMap.lower_bound({ rangeEnd, 0, 0 });
3198            // collect from this range, variable indices
3199            std::set<size_t> varIndices;
3200            for (auto lit2 = liStart; lit2 != liEnd; ++lit2)
3201                varIndices.insert(lit2->vidx);
3202            // push to intergraph as full subgGraph
3203            for (auto vit = varIndices.begin(); vit != varIndices.end(); ++vit)
3204                for (auto vit2 = varIndices.begin(); vit2 != varIndices.end(); ++vit2)
3205                    if (vit != vit2)
3206                        interGraph[*vit].insert(*vit2);
3207            // go to next live blocks
3208            rangeStart = rangeEnd;
3209            for (; lit != liveBlockMap.end(); ++lit)
3210                if (lit->start != blkStart && lit->end != blkEnd)
3211                    break;
3212            if (lit == liveBlockMap.end())
3213                break; //
3214            rangeStart = std::max(rangeStart, lit->start);
3215        }
3216    }
3217   
3218    /*
3219     * resolve equalSets
3220     */
3221    for (cxuint regType = 0; regType < regTypesNum; regType++)
3222    {
3223        InterGraph& interGraph = interGraphs[regType];
3224        const size_t nodesNum = interGraph.size();
3225        const std::unordered_map<size_t, EqualToDep>& etoDepMap = equalToDepMaps[regType];
3226        std::vector<bool> visited(nodesNum, false);
3227        std::vector<std::vector<size_t> >& equalSetList = equalSetLists[regType];
3228       
3229        for (size_t v = 0; v < nodesNum;)
3230        {
3231            auto it = etoDepMap.find(v);
3232            if (it == etoDepMap.end())
3233            {
3234                // is not regvar in equalTo dependencies
3235                v++;
3236                continue;
3237            }
3238           
3239            std::stack<EqualStackEntry> etoStack;
3240            etoStack.push(EqualStackEntry{ it, 0 });
3241           
3242            std::unordered_map<size_t, size_t>& equalSetMap =  equalSetMaps[regType];
3243            const size_t equalSetIndex = equalSetList.size();
3244            equalSetList.push_back(std::vector<size_t>());
3245            std::vector<size_t>& equalSet = equalSetList.back();
3246           
3247            // traverse by this
3248            while (!etoStack.empty())
3249            {
3250                EqualStackEntry& entry = etoStack.top();
3251                size_t vidx = entry.etoDepIt->first; // node index, vreg index
3252                const EqualToDep& eToDep = entry.etoDepIt->second;
3253                if (entry.nextIdx == 0)
3254                {
3255                    if (!visited[vidx])
3256                    {
3257                        // push to this equalSet
3258                        equalSetMap.insert({ vidx, equalSetIndex });
3259                        equalSet.push_back(vidx);
3260                    }
3261                    else
3262                    {
3263                        // already visited
3264                        etoStack.pop();
3265                        continue;
3266                    }
3267                }
3268               
3269                if (entry.nextIdx < eToDep.nextVidxes.size())
3270                {
3271                    auto nextIt = etoDepMap.find(eToDep.nextVidxes[entry.nextIdx]);
3272                    etoStack.push(EqualStackEntry{ nextIt, 0 });
3273                    entry.nextIdx++;
3274                }
3275                else if (entry.nextIdx < eToDep.nextVidxes.size()+eToDep.prevVidxes.size())
3276                {
3277                    auto nextIt = etoDepMap.find(eToDep.prevVidxes[
3278                                entry.nextIdx - eToDep.nextVidxes.size()]);
3279                    etoStack.push(EqualStackEntry{ nextIt, 0 });
3280                    entry.nextIdx++;
3281                }
3282                else
3283                    etoStack.pop();
3284            }
3285           
3286            // to first already added node (var)
3287            while (v < nodesNum && !visited[v]) v++;
3288        }
3289    }
3290}
3291
3292typedef AsmRegAllocator::InterGraph InterGraph;
3293
3294struct CLRX_INTERNAL SDOLDOCompare
3295{
3296    const InterGraph& interGraph;
3297    const Array<size_t>& sdoCounts;
3298   
3299    SDOLDOCompare(const InterGraph& _interGraph, const Array<size_t>&_sdoCounts)
3300        : interGraph(_interGraph), sdoCounts(_sdoCounts)
3301    { }
3302   
3303    bool operator()(size_t a, size_t b) const
3304    {
3305        if (sdoCounts[a] > sdoCounts[b])
3306            return true;
3307        return interGraph[a].size() > interGraph[b].size();
3308    }
3309};
3310
3311/* algorithm to allocate regranges:
3312 * from smallest regranges to greatest regranges:
3313 *   choosing free register: from smallest free regranges
3314 *      to greatest regranges:
3315 *         in this same regrange:
3316 *               try to find free regs in regranges
3317 *               try to link free ends of two distinct regranges
3318 */
3319
3320void AsmRegAllocator::colorInterferenceGraph()
3321{
3322    const GPUArchitecture arch = getGPUArchitectureFromDeviceType(
3323                    assembler.deviceType);
3324   
3325    for (size_t regType = 0; regType < regTypesNum; regType++)
3326    {
3327        const size_t maxColorsNum = getGPUMaxRegistersNum(arch, regType);
3328        InterGraph& interGraph = interGraphs[regType];
3329        const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
3330        Array<cxuint>& gcMap = graphColorMaps[regType];
3331        const std::vector<std::vector<size_t> >& equalSetList = equalSetLists[regType];
3332        const std::unordered_map<size_t, size_t>& equalSetMap =  equalSetMaps[regType];
3333       
3334        const size_t nodesNum = interGraph.size();
3335        gcMap.resize(nodesNum);
3336        std::fill(gcMap.begin(), gcMap.end(), cxuint(UINT_MAX));
3337        Array<size_t> sdoCounts(nodesNum);
3338        std::fill(sdoCounts.begin(), sdoCounts.end(), 0);
3339       
3340        SDOLDOCompare compare(interGraph, sdoCounts);
3341        std::set<size_t, SDOLDOCompare> nodeSet(compare);
3342        for (size_t i = 0; i < nodesNum; i++)
3343            nodeSet.insert(i);
3344       
3345        cxuint colorsNum = 0;
3346        // firstly, allocate real registers
3347        for (const auto& entry: vregIndexMap)
3348            if (entry.first.regVar == nullptr)
3349                gcMap[entry.second[0]] = colorsNum++;
3350       
3351        for (size_t colored = 0; colored < nodesNum; colored++)
3352        {
3353            size_t node = *nodeSet.begin();
3354            if (gcMap[node] != UINT_MAX)
3355                continue; // already colored
3356            size_t color = 0;
3357            std::vector<size_t> equalNodes;
3358            equalNodes.push_back(node); // only one node, if equalSet not found
3359            auto equalSetMapIt = equalSetMap.find(node);
3360            if (equalSetMapIt != equalSetMap.end())
3361                // found, get equal set from equalSetList
3362                equalNodes = equalSetList[equalSetMapIt->second];
3363           
3364            for (color = 0; color <= colorsNum; color++)
3365            {
3366                // find first usable color
3367                bool thisSame = false;
3368                for (size_t nb: interGraph[node])
3369                    if (gcMap[nb] == color)
3370                    {
3371                        thisSame = true;
3372                        break;
3373                    }
3374                if (!thisSame)
3375                    break;
3376            }
3377            if (color==colorsNum) // add new color if needed
3378            {
3379                if (colorsNum >= maxColorsNum)
3380                    throw AsmException("Too many register is needed");
3381                colorsNum++;
3382            }
3383           
3384            for (size_t nextNode: equalNodes)
3385                gcMap[nextNode] = color;
3386            // update SDO for node
3387            bool colorExists = false;
3388            for (size_t node: equalNodes)
3389            {
3390                for (size_t nb: interGraph[node])
3391                    if (gcMap[nb] == color)
3392                    {
3393                        colorExists = true;
3394                        break;
3395                    }
3396                if (!colorExists)
3397                    sdoCounts[node]++;
3398            }
3399            // update SDO for neighbors
3400            for (size_t node: equalNodes)
3401                for (size_t nb: interGraph[node])
3402                {
3403                    colorExists = false;
3404                    for (size_t nb2: interGraph[nb])
3405                        if (gcMap[nb2] == color)
3406                        {
3407                            colorExists = true;
3408                            break;
3409                        }
3410                    if (!colorExists)
3411                    {
3412                        if (gcMap[nb] == UINT_MAX)
3413                            nodeSet.erase(nb);  // before update we erase from nodeSet
3414                        sdoCounts[nb]++;
3415                        if (gcMap[nb] == UINT_MAX)
3416                            nodeSet.insert(nb); // after update, insert again
3417                    }
3418                }
3419           
3420            for (size_t nextNode: equalNodes)
3421                gcMap[nextNode] = color;
3422        }
3423    }
3424}
3425
3426void AsmRegAllocator::allocateRegisters(cxuint sectionId)
3427{
3428    // before any operation, clear all
3429    codeBlocks.clear();
3430    for (size_t i = 0; i < MAX_REGTYPES_NUM; i++)
3431    {
3432        vregIndexMaps[i].clear();
3433        interGraphs[i].clear();
3434        linearDepMaps[i].clear();
3435        equalToDepMaps[i].clear();
3436        graphColorMaps[i].clear();
3437        equalSetMaps[i].clear();
3438        equalSetLists[i].clear();
3439    }
3440    ssaReplacesMap.clear();
3441    cxuint maxRegs[MAX_REGTYPES_NUM];
3442    assembler.isaAssembler->getMaxRegistersNum(regTypesNum, maxRegs);
3443   
3444    // set up
3445    const AsmSection& section = assembler.sections[sectionId];
3446    createCodeStructure(section.codeFlow, section.content.size(), section.content.data());
3447    createSSAData(*section.usageHandler);
3448    applySSAReplaces();
3449    createInterferenceGraph(*section.usageHandler);
3450    colorInterferenceGraph();
3451}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.