src/compiler/life.lisp

   1 ;;;; This file contains the lifetime analysis phase in the compiler.
   2
   3 ;;;; This software is part of the SBCL system. See the README file for
   4 ;;;; more information.
   5 ;;;;
   6 ;;;; This software is derived from the CMU CL system, which was
   7 ;;;; written at Carnegie Mellon University and released into the
   8 ;;;; public domain. The software is in the public domain and is
   9 ;;;; provided with absolutely no warranty. See the COPYING and CREDITS
  10 ;;;; files for more information.
  11
  12 (in-package "SB!C")
  13 \f
  14 ;;;; utilities
  15
  16 ;;; Link in a global-conflicts structure for TN in Block with Number as the
  17 ;;; LTN number. The conflict is inserted in the per-TN Global-Conflicts thread
  18 ;;; after the TN's Current-Conflict. We change the Current-Conflict to point
  19 ;;; to the new conflict. Since we scan the blocks in reverse DFO, this list is
  20 ;;; automatically built in order. We have to actually scan the current
  21 ;;; Global-TNs for the block in order to keep that thread sorted.
  22 (defun add-global-conflict (kind tn block number)
  23   (declare (type (member :read :write :read-only :live) kind)
  24            (type tn tn) (type ir2-block block)
  25            (type (or local-tn-number null) number))
  26   (let ((new (make-global-conflicts kind tn block number)))
  27     (let ((last (tn-current-conflict tn)))
  28       (if last
  29           (shiftf (global-conflicts-tn-next new)
  30                   (global-conflicts-tn-next last)
  31                   new)
  32           (shiftf (global-conflicts-tn-next new)
  33                   (tn-global-conflicts tn)
  34                   new)))
  35     (setf (tn-current-conflict tn) new)
  36
  37     (insert-block-global-conflict new block))
  38   (values))
  39
  40 ;;; Do the actual insertion of the conflict New into Block's global conflicts.
  41 (defun insert-block-global-conflict (new block)
  42   (let ((global-num (tn-number (global-conflicts-tn new))))
  43     (do ((prev nil conf)
  44          (conf (ir2-block-global-tns block)
  45                (global-conflicts-next conf)))
  46         ((or (null conf)
  47              (> (tn-number (global-conflicts-tn conf)) global-num))
  48          (if prev
  49              (setf (global-conflicts-next prev) new)
  50              (setf (ir2-block-global-tns block) new))
  51          (setf (global-conflicts-next new) conf))))
  52   (values))
  53
  54 ;;; Reset the Current-Conflict slot in all packed TNs to point to the head
  55 ;;; of the Global-Conflicts thread.
  56 (defun reset-current-conflict (component)
  57   (do-packed-tns (tn component)
  58     (setf (tn-current-conflict tn) (tn-global-conflicts tn))))
  59 \f
  60 ;;;; pre-pass
  61
  62 ;;; Convert TN (currently local) to be a global TN, since we discovered that
  63 ;;; it is referenced in more than one block. We just add a global-conflicts
  64 ;;; structure with a kind derived from the Kill and Live sets.
  65 (defun convert-to-global (tn)
  66   (declare (type tn tn))
  67   (let ((block (tn-local tn))
  68         (num (tn-local-number tn)))
  69     (add-global-conflict
  70      (if (zerop (sbit (ir2-block-written block) num))
  71          :read-only
  72          (if (zerop (sbit (ir2-block-live-out block) num))
  73              :write
  74              :read))
  75      tn block num))
  76   (values))
  77
  78 ;;; Scan all references to packed TNs in block. We assign LTN numbers to
  79 ;;; each referenced TN, and also build the Kill and Live sets that summarize
  80 ;;; the references to each TN for purposes of lifetime analysis.
  81 ;;;
  82 ;;; It is possible that we will run out of LTN numbers. If this happens,
  83 ;;; then we return the VOP that we were processing at the time we ran out,
  84 ;;; otherwise we return NIL.
  85 ;;;
  86 ;;; If a TN is referenced in more than one block, then we must represent
  87 ;;; references using Global-Conflicts structures. When we first see a TN, we
  88 ;;; assume it will be local. If we see a reference later on in a different
  89 ;;; block, then we go back and fix the TN to global.
  90 ;;;
  91 ;;; We must globalize TNs that have a block other than the current one in
  92 ;;; their Local slot and have no Global-Conflicts. The latter condition is
  93 ;;; necessary because we always set Local and Local-Number when we process a
  94 ;;; reference to a TN, even when the TN is already known to be global.
  95 ;;;
  96 ;;; When we see reference to global TNs during the scan, we add the
  97 ;;; global-conflict as :Read-Only, since we don't know the correct kind until
  98 ;;; we are done scanning the block.
  99 (defun find-local-references (block)
 100   (declare (type ir2-block block))
 101   (let ((kill (ir2-block-written block))
 102         (live (ir2-block-live-out block))
 103         (tns (ir2-block-local-tns block)))
 104     (let ((ltn-num (ir2-block-local-tn-count block)))
 105       (do ((vop (ir2-block-last-vop block)
 106                 (vop-prev vop)))
 107           ((null vop))
 108         (do ((ref (vop-refs vop) (tn-ref-next-ref ref)))
 109             ((null ref))
 110           (let* ((tn (tn-ref-tn ref))
 111                  (local (tn-local tn))
 112                  (kind (tn-kind tn)))
 113             (unless (member kind '(:component :environment :constant))
 114               (unless (eq local block)
 115                 (when (= ltn-num local-tn-limit)
 116                   (return-from find-local-references vop))
 117                 (when local
 118                   (unless (tn-global-conflicts tn)
 119                     (convert-to-global tn))
 120                   (add-global-conflict :read-only tn block ltn-num))
 121
 122                 (setf (tn-local tn) block)
 123                 (setf (tn-local-number tn) ltn-num)
 124                 (setf (svref tns ltn-num) tn)
 125                 (incf ltn-num))
 126
 127               (let ((num (tn-local-number tn)))
 128                 (if (tn-ref-write-p ref)
 129                     (setf (sbit kill num) 1  (sbit live num) 0)
 130                     (setf (sbit live num) 1)))))))
 131
 132       (setf (ir2-block-local-tn-count block) ltn-num)))
 133   nil)
 134
 135 ;;; Finish up the global conflicts for TNs referenced in Block according to
 136 ;;; the local Kill and Live sets.
 137 ;;;
 138 ;;; We set the kind for TNs already in the global-TNs. If not written at
 139 ;;; all, then is :Read-Only, the default. Must have been referenced somehow,
 140 ;;; or we wouldn't have conflicts for it.
 141 ;;;
 142 ;;; We also iterate over all the local TNs, looking for TNs local to this
 143 ;;; block that are still live at the block beginning, and thus must be global.
 144 ;;; This case is only important when a TN is read in a block but not written in
 145 ;;; any other, since otherwise the write would promote the TN to global. But
 146 ;;; this does happen with various passing-location TNs that are magically
 147 ;;; written. This also serves to propagate the lives of erroneously
 148 ;;; uninitialized TNs so that consistency checks can detect them.
 149 (defun init-global-conflict-kind (block)
 150   (declare (type ir2-block block))
 151   (let ((live (ir2-block-live-out block)))
 152     (let ((kill (ir2-block-written block)))
 153       (do ((conf (ir2-block-global-tns block)
 154                  (global-conflicts-next conf)))
 155           ((null conf))
 156         (let ((num (global-conflicts-number conf)))
 157           (unless (zerop (sbit kill num))
 158             (setf (global-conflicts-kind conf)
 159                   (if (zerop (sbit live num))
 160                       :write
 161                       :read))))))
 162
 163     (let ((ltns (ir2-block-local-tns block)))
 164       (dotimes (i (ir2-block-local-tn-count block))
 165         (let ((tn (svref ltns i)))
 166           (unless (or (eq tn :more)
 167                       (tn-global-conflicts tn)
 168                       (zerop (sbit live i)))
 169             (convert-to-global tn))))))
 170
 171   (values))
 172
 173 (defevent split-ir2-block "Split an IR2 block to meet Local-TN-Limit.")
 174
 175 ;;; Move the code after the VOP Lose in 2block into its own block. The
 176 ;;; block is linked into the emit order following 2block. Number is the block
 177 ;;; number assigned to the new block. We return the new block.
 178 (defun split-ir2-blocks (2block lose number)
 179   (declare (type ir2-block 2block) (type vop lose)
 180            (type unsigned-byte number))
 181   (event split-ir2-block (vop-node lose))
 182   (let ((new (make-ir2-block (ir2-block-block 2block)))
 183         (new-start (vop-next lose)))
 184     (setf (ir2-block-number new) number)
 185     (add-to-emit-order new 2block)
 186
 187     (do ((vop new-start (vop-next vop)))
 188         ((null vop))
 189       (setf (vop-block vop) new))
 190
 191     (setf (ir2-block-start-vop new) new-start)
 192     (shiftf (ir2-block-last-vop new) (ir2-block-last-vop 2block) lose)
 193
 194     (setf (vop-next lose) nil)
 195     (setf (vop-prev new-start) nil)
 196
 197     new))
 198
 199 ;;; Clear the global and local conflict info in Block so that we can
 200 ;;; recompute it without any old cruft being retained. It is assumed that all
 201 ;;; LTN numbers are in use.
 202 ;;;
 203 ;;; First we delete all the global conflicts. The conflict we are deleting
 204 ;;; must be the last in the TN's global-conflicts, but we must scan for it in
 205 ;;; order to find the previous conflict.
 206 ;;;
 207 ;;; Next, we scan the local TNs, nulling out the Local slot in all TNs with
 208 ;;; no global conflicts. This allows these TNs to be treated as local when we
 209 ;;; scan the block again.
 210 ;;;
 211 ;;; If there are conflicts, then we set Local to one of the conflicting
 212 ;;; blocks. This ensures that Local doesn't hold over Block as its value,
 213 ;;; causing the subsequent reanalysis to think that the TN has already been
 214 ;;; seen in that block.
 215 ;;;
 216 ;;; This function must not be called on blocks that have :More TNs.
 217 (defun clear-lifetime-info (block)
 218   (declare (type ir2-block block))
 219   (setf (ir2-block-local-tn-count block) 0)
 220
 221   (do ((conf (ir2-block-global-tns block)
 222              (global-conflicts-next conf)))
 223       ((null conf)
 224        (setf (ir2-block-global-tns block) nil))
 225     (let ((tn (global-conflicts-tn conf)))
 226       (aver (eq (tn-current-conflict tn) conf))
 227       (aver (null (global-conflicts-tn-next conf)))
 228       (do ((current (tn-global-conflicts tn)
 229                     (global-conflicts-tn-next current))
 230            (prev nil current))
 231           ((eq current conf)
 232            (if prev
 233                (setf (global-conflicts-tn-next prev) nil)
 234                (setf (tn-global-conflicts tn) nil))
 235            (setf (tn-current-conflict tn) prev)))))
 236
 237   (fill (ir2-block-written block) 0)
 238   (let ((ltns (ir2-block-local-tns block)))
 239     (dotimes (i local-tn-limit)
 240       (let ((tn (svref ltns i)))
 241         (aver (not (eq tn :more)))
 242         (let ((conf (tn-global-conflicts tn)))
 243           (setf (tn-local tn)
 244                 (if conf
 245                     (global-conflicts-block conf)
 246                     nil))))))
 247
 248   (values))
 249
 250 ;;; This provides a panic mode for assigning LTN numbers when there is a VOP
 251 ;;; with so many more operands that they can't all be assigned distinct
 252 ;;; numbers. When this happens, we recover by assigning all the more operands
 253 ;;; the same LTN number. We can get away with this, since all more args (and
 254 ;;; results) are referenced simultaneously as far as conflict analysis is
 255 ;;; concerned.
 256 ;;;
 257 ;;; Block is the IR2-Block that the more VOP is at the end of. Ops is the
 258 ;;; full argument or result TN-Ref list. Fixed is the types of the fixed
 259 ;;; operands (used only to skip those operands.)
 260 ;;;
 261 ;;; What we do is grab a LTN number, then make a :Read-Only global conflict
 262 ;;; for each more operand TN. We require that there be no existing global
 263 ;;; conflict in Block for any of the operands. Since conflicts must be cleared
 264 ;;; before the first call, this only prohibits the same TN being used both as a
 265 ;;; more operand and as any other operand to the same VOP.
 266 ;;;
 267 ;;; We don't have to worry about getting the correct conflict kind, since
 268 ;;; Init-Global-Conflict-Kind will fix things up. Similarly,
 269 ;;; FIND-LOCAL-REFERENCES will set the local conflict bit corresponding to this
 270 ;;; call.
 271 ;;;
 272 ;;; We also set the Local and Local-Number slots in each TN. It is
 273 ;;; possible that there are no operands in any given call to this function, but
 274 ;;; there had better be either some more args or more results.
 275 (defun coalesce-more-ltn-numbers (block ops fixed)
 276   (declare (type ir2-block block) (type (or tn-ref null) ops) (list fixed))
 277   (let ((num (ir2-block-local-tn-count block)))
 278     (aver (< num local-tn-limit))
 279     (incf (ir2-block-local-tn-count block))
 280     (setf (svref (ir2-block-local-tns block) num) :more)
 281
 282     (do ((op (do ((op ops (tn-ref-across op))
 283                   (i 0 (1+ i)))
 284                  ((= i (length fixed)) op)
 285                (declare (type index i)))
 286              (tn-ref-across op)))
 287         ((null op))
 288       (let ((tn (tn-ref-tn op)))
 289         (assert
 290           (flet ((frob (refs)
 291                    (do ((ref refs (tn-ref-next ref)))
 292                        ((null ref) t)
 293                      (when (and (eq (vop-block (tn-ref-vop ref)) block)
 294                                 (not (eq ref op)))
 295                        (return nil)))))
 296             (and (frob (tn-reads tn)) (frob (tn-writes tn))))
 297           () "More operand ~S used more than once in its VOP." op)
 298         (aver (not (find-in #'global-conflicts-next tn
 299                             (ir2-block-global-tns block)
 300                             :key #'global-conflicts-tn)))
 301
 302         (add-global-conflict :read-only tn block num)
 303         (setf (tn-local tn) block)
 304         (setf (tn-local-number tn) num))))
 305   (values))
 306
 307 (defevent coalesce-more-ltn-numbers
 308   "Coalesced LTN numbers for a more operand to meet Local-TN-Limit.")
 309
 310 ;;; Loop over the blocks in Component, assigning LTN numbers and recording
 311 ;;; TN birth and death. The only interesting action is when we run out of
 312 ;;; local TN numbers while finding local references.
 313 ;;;
 314 ;;; If we run out of LTN numbers while processing a VOP within the block,
 315 ;;; then we just split off the VOPs we have successfully processed into their
 316 ;;; own block.
 317 ;;;
 318 ;;; If we run out of LTN numbers while processing the our first VOP (the
 319 ;;; last in the block), then it must be the case that this VOP has large more
 320 ;;; operands. We split the VOP into its own block, and then call
 321 ;;; Coalesce-More-Ltn-Numbers to assign all the more args/results the same LTN
 322 ;;; number(s).
 323 ;;;
 324 ;;; In either case, we clear the lifetime information that we computed so
 325 ;;; far, recomputing it after taking corrective action.
 326 ;;;
 327 ;;; Whenever we split a block, we finish the pre-pass on the split-off block
 328 ;;; by doing Find-Local-References and Init-Global-Conflict-Kind. This can't
 329 ;;; run out of LTN numbers.
 330 (defun lifetime-pre-pass (component)
 331   (declare (type component component))
 332   (let ((counter -1))
 333     (declare (type fixnum counter))
 334     (do-blocks-backwards (block component)
 335       (let ((2block (block-info block)))
 336         (do ((lose (find-local-references 2block)
 337                    (find-local-references 2block))
 338              (last-lose nil lose)
 339              (coalesced nil))
 340             ((not lose)
 341              (init-global-conflict-kind 2block)
 342              (setf (ir2-block-number 2block) (incf counter)))
 343
 344           (clear-lifetime-info 2block)
 345
 346           (cond
 347            ((vop-next lose)
 348             (aver (not (eq last-lose lose)))
 349             (let ((new (split-ir2-blocks 2block lose (incf counter))))
 350               (aver (not (find-local-references new)))
 351               (init-global-conflict-kind new)))
 352            (t
 353             (aver (not (eq lose coalesced)))
 354             (setq coalesced lose)
 355             (event coalesce-more-ltn-numbers (vop-node lose))
 356             (let ((info (vop-info lose))
 357                   (new (if (vop-prev lose)
 358                            (split-ir2-blocks 2block (vop-prev lose)
 359                                              (incf counter))
 360                            2block)))
 361               (coalesce-more-ltn-numbers new (vop-args lose)
 362                                          (vop-info-arg-types info))
 363               (coalesce-more-ltn-numbers new (vop-results lose)
 364                                          (vop-info-result-types info))
 365               (let ((lose (find-local-references new)))
 366                 (aver (not lose)))
 367               (init-global-conflict-kind new))))))))
 368
 369   (values))
 370 \f
 371 ;;;; environment TN stuff
 372
 373 ;;; Add a :LIVE global conflict for TN in 2block if there is none present.
 374 ;;; If Debug-P is false (a :ENVIRONMENT TN), then modify any existing conflict
 375 ;;; to be :LIVE.
 376 (defun setup-environment-tn-conflict (tn 2block debug-p)
 377   (declare (type tn tn) (type ir2-block 2block))
 378   (let ((block-num (ir2-block-number 2block)))
 379     (do ((conf (tn-current-conflict tn) (global-conflicts-tn-next conf))
 380          (prev nil conf))
 381         ((or (null conf)
 382              (> (ir2-block-number (global-conflicts-block conf)) block-num))
 383          (setf (tn-current-conflict tn) prev)
 384          (add-global-conflict :live tn 2block nil))
 385       (when (eq (global-conflicts-block conf) 2block)
 386         (unless (or debug-p
 387                     (eq (global-conflicts-kind conf) :live))
 388           (setf (global-conflicts-kind conf) :live)
 389           (setf (svref (ir2-block-local-tns 2block)
 390                        (global-conflicts-number conf))
 391                 nil)
 392           (setf (global-conflicts-number conf) nil))
 393         (setf (tn-current-conflict tn) conf)
 394         (return))))
 395   (values))
 396
 397 ;;; Iterate over all the blocks in ENV, setting up :LIVE conflicts for
 398 ;;; TN. We make the TN global if it isn't already. The TN must have at
 399 ;;; least one reference.
 400 (defun setup-environment-tn-conflicts (component tn env debug-p)
 401   (declare (type component component) (type tn tn) (type environment env))
 402   (when (and debug-p
 403              (not (tn-global-conflicts tn))
 404              (tn-local tn))
 405     (convert-to-global tn))
 406   (setf (tn-current-conflict tn) (tn-global-conflicts tn))
 407   (do-blocks-backwards (block component)
 408     (when (eq (block-environment block) env)
 409       (let* ((2block (block-info block))
 410              (last (do ((b (ir2-block-next 2block) (ir2-block-next b))
 411                         (prev 2block b))
 412                        ((not (eq (ir2-block-block b) block))
 413                         prev))))
 414         (do ((b last (ir2-block-prev b)))
 415             ((not (eq (ir2-block-block b) block)))
 416           (setup-environment-tn-conflict tn b debug-p)))))
 417   (values))
 418
 419 ;;; Iterate over all the environment TNs, adding always-live conflicts
 420 ;;; as appropriate.
 421 (defun setup-environment-live-conflicts (component)
 422   (declare (type component component))
 423   (dolist (fun (component-lambdas component))
 424     (let* ((env (lambda-environment fun))
 425            (2env (environment-info env)))
 426       (dolist (tn (ir2-environment-live-tns 2env))
 427         (setup-environment-tn-conflicts component tn env nil))
 428       (dolist (tn (ir2-environment-debug-live-tns 2env))
 429         (setup-environment-tn-conflicts component tn env t))))
 430   (values))
 431
 432 ;;; Convert a :NORMAL or :DEBUG-ENVIRONMENT TN to an :ENVIRONMENT TN. This
 433 ;;; requires adding :LIVE conflicts to all blocks in TN-ENV.
 434 (defun convert-to-environment-tn (tn tn-env)
 435   (declare (type tn tn) (type environment tn-env))
 436   (aver (member (tn-kind tn) '(:normal :debug-environment)))
 437   (when (eq (tn-kind tn) :debug-environment)
 438     (aver (eq (tn-environment tn) tn-env))
 439     (let ((2env (environment-info tn-env)))
 440       (setf (ir2-environment-debug-live-tns 2env)
 441             (delete tn (ir2-environment-debug-live-tns 2env)))))
 442   (setup-environment-tn-conflicts *component-being-compiled* tn tn-env nil)
 443   (setf (tn-local tn) nil)
 444   (setf (tn-local-number tn) nil)
 445   (setf (tn-kind tn) :environment)
 446   (setf (tn-environment tn) tn-env)
 447   (push tn (ir2-environment-live-tns (environment-info tn-env)))
 448   (values))
 449 \f
 450 ;;;; flow analysis
 451
 452 ;;; For each Global-TN in Block2 that is :Live, :Read or :Read-Only, ensure
 453 ;;; that there is a corresponding Global-Conflict in Block1. If there is none,
 454 ;;; make a :Live Global-Conflict. If there is a :Read-Only conflict, promote
 455 ;;; it to :Live.
 456 ;;;
 457 ;;; If we did added a new conflict, return true, otherwise false. We don't
 458 ;;; need to return true when we promote a :Read-Only conflict, since it doesn't
 459 ;;; reveal any new information to predecessors of Block1.
 460 ;;;
 461 ;;; We use the Tn-Current-Conflict to walk through the global
 462 ;;; conflicts. Since the global conflicts for a TN are ordered by block, we
 463 ;;; can be sure that the Current-Conflict always points at or before the block
 464 ;;; that we are looking at. This allows us to quickly determine if there is a
 465 ;;; global conflict for a given TN in Block1.
 466 ;;;
 467 ;;; When we scan down the conflicts, we know that there must be at least one
 468 ;;; conflict for TN, since we got our hands on TN by picking it out of a
 469 ;;; conflict in Block2.
 470 ;;;
 471 ;;; We leave the Current-Conflict pointing to the conflict for Block1. The
 472 ;;; Current-Conflict must be initialized to the head of the Global-Conflicts
 473 ;;; for the TN between each flow analysis iteration.
 474 (defun propagate-live-tns (block1 block2)
 475   (declare (type ir2-block block1 block2))
 476   (let ((live-in (ir2-block-live-in block1))
 477         (did-something nil))
 478     (do ((conf2 (ir2-block-global-tns block2)
 479                 (global-conflicts-next conf2)))
 480         ((null conf2))
 481       (ecase (global-conflicts-kind conf2)
 482         ((:live :read :read-only)
 483          (let* ((tn (global-conflicts-tn conf2))
 484                 (tn-conflicts (tn-current-conflict tn))
 485                 (number1 (ir2-block-number block1)))
 486            (aver tn-conflicts)
 487            (do ((current tn-conflicts (global-conflicts-tn-next current))
 488                 (prev nil current))
 489                ((or (null current)
 490                     (> (ir2-block-number (global-conflicts-block current))
 491                        number1))
 492                 (setf (tn-current-conflict tn) prev)
 493                 (add-global-conflict :live tn block1 nil)
 494                 (setq did-something t))
 495              (when (eq (global-conflicts-block current) block1)
 496                (case (global-conflicts-kind current)
 497                  (:live)
 498                  (:read-only
 499                   (setf (global-conflicts-kind current) :live)
 500                   (setf (svref (ir2-block-local-tns block1)
 501                                (global-conflicts-number current))
 502                         nil)
 503                   (setf (global-conflicts-number current) nil)
 504                   (setf (tn-current-conflict tn) current))
 505                  (t
 506                   (setf (sbit live-in (global-conflicts-number current)) 1)))
 507                (return)))))
 508         (:write)))
 509     did-something))
 510
 511 ;;; Do backward global flow analysis to find all TNs live at each block
 512 ;;; boundary.
 513 (defun lifetime-flow-analysis (component)
 514   (loop
 515     (reset-current-conflict component)
 516     (let ((did-something nil))
 517       (do-blocks-backwards (block component)
 518         (let* ((2block (block-info block))
 519                (last (do ((b (ir2-block-next 2block) (ir2-block-next b))
 520                           (prev 2block b))
 521                          ((not (eq (ir2-block-block b) block))
 522                           prev))))
 523
 524           (dolist (b (block-succ block))
 525             (when (and (block-start b)
 526                        (propagate-live-tns last (block-info b)))
 527               (setq did-something t)))
 528
 529           (do ((b (ir2-block-prev last) (ir2-block-prev b))
 530                (prev last b))
 531               ((not (eq (ir2-block-block b) block)))
 532             (when (propagate-live-tns b prev)
 533               (setq did-something t)))))
 534
 535       (unless did-something (return))))
 536
 537   (values))
 538 \f
 539 ;;;; post-pass
 540
 541 ;;; Note that TN conflicts with all current live TNs. Num is TN's LTN
 542 ;;; number. We bit-ior Live-Bits with TN's Local-Conflicts, and set TN's
 543 ;;; number in the conflicts of all TNs in Live-List.
 544 (defun note-conflicts (live-bits live-list tn num)
 545   (declare (type tn tn) (type (or tn null) live-list)
 546            (type local-tn-bit-vector live-bits)
 547            (type local-tn-number num))
 548   (let ((lconf (tn-local-conflicts tn)))
 549     (bit-ior live-bits lconf lconf))
 550   (do ((live live-list (tn-next* live)))
 551       ((null live))
 552     (setf (sbit (tn-local-conflicts live) num) 1))
 553   (values))
 554
 555 ;;; Compute a bit vector of the TNs live after VOP that aren't results.
 556 (defun compute-save-set (vop live-bits)
 557   (declare (type vop vop) (type local-tn-bit-vector live-bits))
 558   (let ((live (bit-vector-copy live-bits)))
 559     (do ((r (vop-results vop) (tn-ref-across r)))
 560         ((null r))
 561       (let ((tn (tn-ref-tn r)))
 562         (ecase (tn-kind tn)
 563           ((:normal :debug-environment)
 564            (setf (sbit live (tn-local-number tn)) 0))
 565           (:environment :component))))
 566     live))
 567
 568 ;;; Used to determine whether a :DEBUG-ENVIRONMENT TN should be considered
 569 ;;; live at block end. We return true if a VOP with non-null SAVE-P appears
 570 ;;; before the first read of TN (hence is seen first in our backward scan.)
 571 (defun saved-after-read (tn block)
 572   (do ((vop (ir2-block-last-vop block) (vop-prev vop)))
 573       ((null vop) t)
 574     (when (vop-info-save-p (vop-info vop)) (return t))
 575     (when (find-in #'tn-ref-across tn (vop-args vop) :key #'tn-ref-tn)
 576       (return nil))))
 577
 578 ;;; If the block has no successors, or its successor is the component tail,
 579 ;;; then all :DEBUG-ENVIRONMENT TNs are always added, regardless of whether
 580 ;;; they appeared to be live. This ensures that these TNs are considered to be
 581 ;;; live throughout blocks that read them, but don't have any interesting
 582 ;;; successors (such as a return or tail call.)  In this case, we set the
 583 ;;; corresponding bit in LIVE-IN as well.
 584 (defun make-debug-environment-tns-live (block live-bits live-list)
 585   (let* ((1block (ir2-block-block block))
 586          (live-in (ir2-block-live-in block))
 587          (succ (block-succ 1block))
 588          (next (ir2-block-next block)))
 589     (when (and next
 590                (not (eq (ir2-block-block next) 1block))
 591                (or (null succ)
 592                    (eq (first succ)
 593                        (component-tail (block-component 1block)))))
 594       (do ((conf (ir2-block-global-tns block)
 595                  (global-conflicts-next conf)))
 596           ((null conf))
 597         (let* ((tn (global-conflicts-tn conf))
 598                (num (global-conflicts-number conf)))
 599           (when (and num (zerop (sbit live-bits num))
 600                      (eq (tn-kind tn) :debug-environment)
 601                      (eq (tn-environment tn) (block-environment 1block))
 602                      (saved-after-read tn block))
 603             (note-conflicts live-bits live-list tn num)
 604             (setf (sbit live-bits num) 1)
 605             (push-in tn-next* tn live-list)
 606             (setf (sbit live-in num) 1))))))
 607
 608   (values live-bits live-list))
 609
 610 ;;; Return as values, a LTN bit-vector and a list (threaded by TN-Next*)
 611 ;;; representing the TNs live at the end of Block (exclusive of :Live TNs).
 612 ;;;
 613 ;;; We iterate over the TNs in the global conflicts that are live at the block
 614 ;;; end, setting up the TN-Local-Conflicts and TN-Local-Number, and adding the
 615 ;;; TN to the live list.
 616 ;;;
 617 ;;; If a :MORE result is not live, we effectively fake a read to it. This is
 618 ;;; part of the action described in ENSURE-RESULTS-LIVE.
 619 ;;;
 620 ;;; At the end, we call MAKE-DEBUG-ENVIRONEMNT-TNS-LIVE to make debug
 621 ;;; environment TNs appear live when appropriate, even when they aren't.
 622 ;;;
 623 ;;; ### Note: we alias the global-conflicts-conflicts here as the
 624 ;;; tn-local-conflicts.
 625 (defun compute-initial-conflicts (block)
 626   (declare (type ir2-block block))
 627   (let* ((live-in (ir2-block-live-in block))
 628          (ltns (ir2-block-local-tns block))
 629          (live-bits (bit-vector-copy live-in))
 630          (live-list nil))
 631
 632     (do ((conf (ir2-block-global-tns block)
 633                (global-conflicts-next conf)))
 634         ((null conf))
 635       (let ((bits (global-conflicts-conflicts conf))
 636             (tn (global-conflicts-tn conf))
 637             (num (global-conflicts-number conf))
 638             (kind (global-conflicts-kind conf)))
 639         (setf (tn-local-number tn) num)
 640         (unless (eq kind :live)
 641           (cond ((not (zerop (sbit live-bits num)))
 642                  (bit-vector-replace bits live-bits)
 643                  (setf (sbit bits num) 0)
 644                  (push-in tn-next* tn live-list))
 645                 ((and (eq (svref ltns num) :more)
 646                       (eq kind :write))
 647                  (note-conflicts live-bits live-list tn num)
 648                  (setf (sbit live-bits num) 1)
 649                  (push-in tn-next* tn live-list)
 650                  (setf (sbit live-in num) 1)))
 651
 652           (setf (tn-local-conflicts tn) bits))))
 653
 654     (make-debug-environment-tns-live block live-bits live-list)))
 655
 656 ;;; A function called in Conflict-Analyze-1-Block when we have a VOP with
 657 ;;; SAVE-P true. We compute the save-set, and if :FORCE-TO-STACK, force all
 658 ;;; the live TNs to be stack environment TNs.
 659 (defun do-save-p-stuff (vop block live-bits)
 660   (declare (type vop vop) (type ir2-block block)
 661            (type local-tn-bit-vector live-bits))
 662   (let ((ss (compute-save-set vop live-bits)))
 663     (setf (vop-save-set vop) ss)
 664     (when (eq (vop-info-save-p (vop-info vop)) :force-to-stack)
 665       (do-live-tns (tn ss block)
 666         (unless (eq (tn-kind tn) :component)
 667           (force-tn-to-stack tn)
 668           (unless (eq (tn-kind tn) :environment)
 669             (convert-to-environment-tn
 670              tn
 671              (block-environment (ir2-block-block block))))))))
 672   (values))
 673
 674 ;;; FIXME: The next 3 macros aren't needed in the target runtime.
 675 ;;; Figure out some way to make them only at build time. (Just
 676 ;;; (EVAL-WHEN (:COMPILE-TOPLEVEL :EXECUTE) (DEFMACRO ..)) isn't good enough,
 677 ;;; since we need CL:DEFMACRO at build-the-cross-compiler time and
 678 ;;; SB!XC:DEFMACRO at run-the-cross-compiler time.)
 679
 680 ;;; Used in SCAN-VOP-REFS to simultaneously do something to all of the TNs
 681 ;;; referenced by a big more arg. We have to treat these TNs specially, since
 682 ;;; when we set or clear the bit in the live TNs, the represents a change in
 683 ;;; the liveness of all the more TNs. If we iterated as normal, the next more
 684 ;;; ref would be thought to be not live when it was, etc. We update Ref to be
 685 ;;; the last :more ref we scanned, so that the main loop will step to the next
 686 ;;; non-more ref.
 687 (defmacro frob-more-tns (action)
 688   `(when (eq (svref ltns num) :more)
 689      (let ((prev ref))
 690        (do ((mref (tn-ref-next-ref ref) (tn-ref-next-ref mref)))
 691            ((null mref))
 692          (let ((mtn (tn-ref-tn mref)))
 693            (unless (eql (tn-local-number mtn) num)
 694              (return))
 695            ,action)
 696          (setq prev mref))
 697        (setq ref prev))))
 698
 699 ;;; Handle the part of CONFLICT-ANALYZE-1-BLOCK that scans the REFs for the
 700 ;;; current VOP. This macro shamelessly references free variables in C-A-1-B.
 701 (defmacro scan-vop-refs ()
 702   '(do ((ref (vop-refs vop) (tn-ref-next-ref ref)))
 703        ((null ref))
 704      (let* ((tn (tn-ref-tn ref))
 705             (num (tn-local-number tn)))
 706        (cond
 707         ((not num))
 708         ((not (zerop (sbit live-bits num)))
 709          (when (tn-ref-write-p ref)
 710            (setf (sbit live-bits num) 0)
 711            (deletef-in tn-next* live-list tn)
 712            (frob-more-tns (deletef-in tn-next* live-list mtn))))
 713         (t
 714          (aver (not (tn-ref-write-p ref)))
 715          (note-conflicts live-bits live-list tn num)
 716          (frob-more-tns (note-conflicts live-bits live-list mtn num))
 717          (setf (sbit live-bits num) 1)
 718          (push-in tn-next* tn live-list)
 719          (frob-more-tns (push-in tn-next* mtn live-list)))))))
 720
 721 ;;; This macro is called by CONFLICT-ANALYZE-1-BLOCK to scan the current
 722 ;;; VOP's results, and make any dead ones live. This is necessary, since even
 723 ;;; though a result is dead after the VOP, it may be in use for an extended
 724 ;;; period within the VOP (especially if it has :FROM specified.)  During this
 725 ;;; interval, temporaries must be noted to conflict with the result. More
 726 ;;; results are finessed in COMPUTE-INITIAL-CONFLICTS, so we ignore them here.
 727 (defmacro ensure-results-live ()
 728   '(do ((res (vop-results vop) (tn-ref-across res)))
 729        ((null res))
 730      (let* ((tn (tn-ref-tn res))
 731             (num (tn-local-number tn)))
 732        (when (and num (zerop (sbit live-bits num)))
 733          (unless (eq (svref ltns num) :more)
 734            (note-conflicts live-bits live-list tn num)
 735            (setf (sbit live-bits num) 1)
 736            (push-in tn-next* tn live-list))))))
 737
 738 ;;; Compute the block-local conflict information for Block. We iterate over
 739 ;;; all the TN-Refs in a block in reference order, maintaining the set of live
 740 ;;; TNs in both a list and a bit-vector representation.
 741 (defun conflict-analyze-1-block (block)
 742   (declare (type ir2-block block))
 743   (multiple-value-bind (live-bits live-list)
 744       (compute-initial-conflicts block)
 745     (let ((ltns (ir2-block-local-tns block)))
 746       (do ((vop (ir2-block-last-vop block)
 747                 (vop-prev vop)))
 748           ((null vop))
 749         (when (vop-info-save-p (vop-info vop))
 750           (do-save-p-stuff vop block live-bits))
 751         (ensure-results-live)
 752         (scan-vop-refs)))))
 753
 754 ;;; Conflict analyze each block, and also add it.
 755 (defun lifetime-post-pass (component)
 756   (declare (type component component))
 757   (do-ir2-blocks (block component)
 758     (conflict-analyze-1-block block)))
 759 \f
 760 ;;;; alias TN stuff
 761
 762 ;;; Destructively modify Oconf to include the conflict information in Conf.
 763 (defun merge-alias-block-conflicts (conf oconf)
 764   (declare (type global-conflicts conf oconf))
 765   (let* ((kind (global-conflicts-kind conf))
 766          (num (global-conflicts-number conf))
 767          (okind (global-conflicts-kind oconf))
 768          (onum (global-conflicts-number oconf))
 769          (block (global-conflicts-block oconf))
 770          (ltns (ir2-block-local-tns block)))
 771     (cond
 772      ((eq okind :live))
 773      ((eq kind :live)
 774       (setf (global-conflicts-kind oconf) :live)
 775       (setf (svref ltns onum) nil)
 776       (setf (global-conflicts-number oconf) nil))
 777      (t
 778       (unless (eq kind okind)
 779         (setf (global-conflicts-kind oconf) :read))
 780       ;; Make original conflict with all the local TNs the alias conflicted
 781       ;; with.
 782       (bit-ior (global-conflicts-conflicts oconf)
 783                (global-conflicts-conflicts conf)
 784                t)
 785       (flet ((frob (x)
 786                (unless (zerop (sbit x num))
 787                  (setf (sbit x onum) 1))))
 788         ;; Make all the local TNs that conflicted with the alias conflict
 789         ;; with the original.
 790         (dotimes (i (ir2-block-local-tn-count block))
 791           (let ((tn (svref ltns i)))
 792             (when (and tn (not (eq tn :more))
 793                        (null (tn-global-conflicts tn)))
 794               (frob (tn-local-conflicts tn)))))
 795         ;; Same for global TNs...
 796         (do ((current (ir2-block-global-tns block)
 797                       (global-conflicts-next current)))
 798             ((null current))
 799           (unless (eq (global-conflicts-kind current) :live)
 800             (frob (global-conflicts-conflicts current))))
 801         ;; Make the original TN live everywhere that the alias was live.
 802         (frob (ir2-block-written block))
 803         (frob (ir2-block-live-in block))
 804         (frob (ir2-block-live-out block))
 805         (do ((vop (ir2-block-start-vop block)
 806                   (vop-next vop)))
 807             ((null vop))
 808           (let ((sset (vop-save-set vop)))
 809             (when sset (frob sset)))))))
 810     ;; Delete the alias's conflict info.
 811     (when num
 812       (setf (svref ltns num) nil))
 813     (deletef-in global-conflicts-next (ir2-block-global-tns block) conf))
 814
 815   (values))
 816
 817 ;;; Co-opt Conf to be a conflict for TN.
 818 (defun change-global-conflicts-tn (conf new)
 819   (declare (type global-conflicts conf) (type tn new))
 820   (setf (global-conflicts-tn conf) new)
 821   (let ((ltn-num (global-conflicts-number conf))
 822         (block (global-conflicts-block conf)))
 823     (deletef-in global-conflicts-next (ir2-block-global-tns block) conf)
 824     (setf (global-conflicts-next conf) nil)
 825     (insert-block-global-conflict conf block)
 826     (when ltn-num
 827       (setf (svref (ir2-block-local-tns block) ltn-num) new)))
 828   (values))
 829
 830 ;;; Do CONVERT-TO-GLOBAL on TN if it has no global conflicts. Copy the
 831 ;;; local conflicts into the global bit vector.
 832 (defun ensure-global-tn (tn)
 833   (declare (type tn tn))
 834   (cond ((tn-global-conflicts tn))
 835         ((tn-local tn)
 836          (convert-to-global tn)
 837          (bit-ior (global-conflicts-conflicts (tn-global-conflicts tn))
 838                   (tn-local-conflicts tn)
 839                   t))
 840         (t
 841          (aver (and (null (tn-reads tn)) (null (tn-writes tn))))))
 842   (values))
 843
 844 ;;; For each :ALIAS TN, destructively merge the conflict info into the
 845 ;;; original TN and replace the uses of the alias.
 846 ;;;
 847 ;;; For any block that uses only the alias TN, just insert that
 848 ;;; conflict into the conflicts for the original TN, changing the LTN
 849 ;;; map to refer to the original TN. This gives a result
 850 ;;; indistinguishable from the what there would have been if the
 851 ;;; original TN had always been referenced. This leaves no sign that
 852 ;;; an alias TN was ever involved.
 853 ;;;
 854 ;;; If a block has references to both the alias and the original TN,
 855 ;;; then we call MERGE-ALIAS-BLOCK-CONFLICTS to combine the conflicts
 856 ;;; into the original conflict.
 857 (defun merge-alias-conflicts (component)
 858   (declare (type component component))
 859   (do ((tn (ir2-component-alias-tns (component-info component))
 860            (tn-next tn)))
 861       ((null tn))
 862     (let ((original (tn-save-tn tn)))
 863       (ensure-global-tn tn)
 864       (ensure-global-tn original)
 865       (let ((conf (tn-global-conflicts tn))
 866             (oconf (tn-global-conflicts original))
 867             (oprev nil))
 868         (loop
 869           (unless oconf
 870             (if oprev
 871                 (setf (global-conflicts-tn-next oprev) conf)
 872                 (setf (tn-global-conflicts original) conf))
 873             (do ((current conf (global-conflicts-tn-next current)))
 874                 ((null current))
 875               (change-global-conflicts-tn current original))
 876             (return))
 877           (let* ((block (global-conflicts-block conf))
 878                  (num (ir2-block-number block))
 879                  (onum (ir2-block-number (global-conflicts-block oconf))))
 880
 881             (cond ((< onum num)
 882                    (shiftf oprev oconf (global-conflicts-tn-next oconf)))
 883                   ((> onum num)
 884                    (if oprev
 885                        (setf (global-conflicts-tn-next oprev) conf)
 886                        (setf (tn-global-conflicts original) conf))
 887                    (change-global-conflicts-tn conf original)
 888                    (shiftf oprev conf (global-conflicts-tn-next conf) oconf))
 889                   (t
 890                    (merge-alias-block-conflicts conf oconf)
 891                    (shiftf oprev oconf (global-conflicts-tn-next oconf))
 892                    (setf conf (global-conflicts-tn-next conf)))))
 893           (unless conf (return))))
 894
 895       (flet ((frob (refs)
 896                (let ((ref refs)
 897                      (next nil))
 898                  (loop
 899                    (unless ref (return))
 900                    (setq next (tn-ref-next ref))
 901                    (change-tn-ref-tn ref original)
 902                    (setq ref next)))))
 903         (frob (tn-reads tn))
 904         (frob (tn-writes tn)))
 905       (setf (tn-global-conflicts tn) nil)))
 906
 907   (values))
 908 \f
 909 (defun lifetime-analyze (component)
 910   (lifetime-pre-pass component)
 911   (setup-environment-live-conflicts component)
 912   (lifetime-flow-analysis component)
 913   (lifetime-post-pass component)
 914   (merge-alias-conflicts component))
 915 \f
 916 ;;;; conflict testing
 917
 918 ;;; Test for a conflict between the local TN X and the global TN Y. We just
 919 ;;; look for a global conflict of Y in X's block, and then test for conflict in
 920 ;;; that block.
 921 ;;; [### Might be more efficient to scan Y's global conflicts. This depends on
 922 ;;; whether there are more global TNs than blocks.]
 923 (defun tns-conflict-local-global (x y)
 924   (let ((block (tn-local x)))
 925     (do ((conf (ir2-block-global-tns block)
 926                (global-conflicts-next conf)))
 927         ((null conf) nil)
 928       (when (eq (global-conflicts-tn conf) y)
 929         (let ((num (global-conflicts-number conf)))
 930           (return (or (not num)
 931                       (not (zerop (sbit (tn-local-conflicts x)
 932                                         num))))))))))
 933
 934 ;;; Test for conflict between two global TNs X and Y.
 935 (defun tns-conflict-global-global (x y)
 936   (declare (type tn x y))
 937   (let* ((x-conf (tn-global-conflicts x))
 938          (x-num (ir2-block-number (global-conflicts-block x-conf)))
 939          (y-conf (tn-global-conflicts y))
 940          (y-num (ir2-block-number (global-conflicts-block y-conf))))
 941
 942     (macrolet ((advance (n c)
 943                  `(progn
 944                     (setq ,c (global-conflicts-tn-next ,c))
 945                     (unless ,c (return-from tns-conflict-global-global nil))
 946                     (setq ,n (ir2-block-number (global-conflicts-block ,c)))))
 947                (scan (g l lc)
 948                  `(do ()
 949                       ((>= ,g ,l))
 950                     (advance ,l ,lc))))
 951
 952       (loop
 953         ;; x-conf, y-conf true, x-num, y-num corresponding block numbers.
 954         (scan x-num y-num y-conf)
 955         (scan y-num x-num x-conf)
 956         (when (= x-num y-num)
 957           (let ((ltn-num-x (global-conflicts-number x-conf)))
 958             (unless (and ltn-num-x
 959                          (global-conflicts-number y-conf)
 960                          (zerop (sbit (global-conflicts-conflicts y-conf)
 961                                       ltn-num-x)))
 962               (return t))
 963             (advance x-num x-conf)
 964             (advance y-num y-conf)))))))
 965
 966 ;;; Return true if X and Y are distinct and the lifetimes of X and Y overlap
 967 ;;; at any point.
 968 (defun tns-conflict (x y)
 969   (declare (type tn x y))
 970   (let ((x-kind (tn-kind x))
 971         (y-kind (tn-kind y)))
 972     (cond ((eq x y) nil)
 973           ((or (eq x-kind :component) (eq y-kind :component)) t)
 974           ((tn-global-conflicts x)
 975            (if (tn-global-conflicts y)
 976                (tns-conflict-global-global x y)
 977                (tns-conflict-local-global y x)))
 978           ((tn-global-conflicts y)
 979            (tns-conflict-local-global x y))
 980           (t
 981            (and (eq (tn-local x) (tn-local y))
 982                 (not (zerop (sbit (tn-local-conflicts x)
 983                                   (tn-local-number y)))))))))