Try and rewrite reloads to reg-reg moves in the spill cleaner
[ghc-hetmet.git] / compiler / nativeGen / GraphOps.hs
index 419cd38..414abe4 100644 (file)
@@ -1,13 +1,8 @@
-
 -- | Basic operations on graphs.
 --
+--     TODO: refine coalescing crieteria
 
-{-# OPTIONS_GHC -w #-}
--- The above warning supression flag is a temporary kludge.
--- While working on this module you are encouraged to remove it and fix
--- any warnings in the module. See
---     http://hackage.haskell.org/trac/ghc/wiki/WorkingConventions#Warnings
--- for details
+{-# OPTIONS -fno-warn-missing-signatures #-}
 
 module GraphOps (
        addNode,        delNode,        getNode,        lookupNode,     modNode,
@@ -17,8 +12,11 @@ module GraphOps (
        addCoalesce,    delCoalesce,    
        addExclusion,   
        addPreference,
+       coalesceNodes,  coalesceGraph,
+       freezeNode,     freezeOneInGraph, freezeAllInGraph,
+       scanGraph,
        setColor,
-       verify,
+       validateGraph,
        slurpNodeConflictCount
 )
 where
@@ -33,7 +31,6 @@ import UniqFM
 import Data.List       hiding (union)
 import Data.Maybe
 
-
 -- | Lookup a node from the graph.
 lookupNode 
        :: Uniquable k
@@ -81,42 +78,48 @@ addNode k node graph
        { graphMap      = addToUFM map_coalesce k node}
                
 
-
 -- | Delete a node and all its edges from the graph.
---     Throws an error if it's not there.
-delNode :: Uniquable k
-       => k -> Graph k cls color -> Graph k cls color
+delNode :: (Uniquable k, Outputable k)
+       => k -> Graph k cls color -> Maybe (Graph k cls color)
 
 delNode k graph
- = let Just node       = lookupNode graph k
-
-       -- delete conflict edges from other nodes to this one.
-       graph1          = foldl' (\g k1 -> delConflict k1 k g) graph 
+       | Just node     <- lookupNode graph k
+       = let   -- delete conflict edges from other nodes to this one.
+               graph1  = foldl' (\g k1 -> let Just g' = delConflict k1 k g in g') graph
                        $ uniqSetToList (nodeConflicts node)
        
-       -- delete coalesce edge from other nodes to this one.
-       graph2          = foldl' (\g k1 -> delCoalesce k1 k g) graph1 
+               -- delete coalesce edge from other nodes to this one.
+               graph2  = foldl' (\g k1 -> let Just g' = delCoalesce k1 k g in g') graph1
                        $ uniqSetToList (nodeCoalesce node)
        
-       -- delete the node
-       graph3          = graphMapModify (\fm -> delFromUFM fm k) graph2
+               -- delete the node
+               graph3  = graphMapModify (\fm -> delFromUFM fm k) graph2
        
-  in   graph3
+         in    Just graph3
                
+       | otherwise
+       = Nothing
 
--- | Modify a node in the graph
+
+-- | Modify a node in the graph.
+--     returns Nothing if the node isn't present.
+--
 modNode :: Uniquable k
        => (Node k cls color -> Node k cls color) 
-       -> k -> Graph k cls color -> Graph k cls color
+       -> k -> Graph k cls color -> Maybe (Graph k cls color)
 
 modNode f k graph
- = case getNode graph k of
-       Node{} -> graphMapModify
+ = case lookupNode graph k of
+       Just Node{}
+        -> Just
+        $  graphMapModify
                 (\fm   -> let  Just node       = lookupUFM fm k
                                node'           = f node
                           in   addToUFM fm k node') 
                graph
 
+       Nothing -> Nothing
+
 
 -- | Get the size of the graph, O(n)
 size   :: Uniquable k 
@@ -133,8 +136,6 @@ union       :: Uniquable k
 union  graph1 graph2
        = Graph 
        { graphMap              = plusUFM (graphMap graph1) (graphMap graph2) }
-        
-       
 
 
 -- | Add a conflict between nodes to the graph, creating the nodes required.
@@ -157,10 +158,11 @@ addConflict (u1, c1) (u2, c2)
 
  
 -- | Delete a conflict edge. k1 -> k2
+--     returns Nothing if the node isn't in the graph
 delConflict 
        :: Uniquable k
        => k -> k
-       -> Graph k cls color -> Graph k cls color
+       -> Graph k cls color -> Maybe (Graph k cls color)
        
 delConflict k1 k2
        = modNode
@@ -187,13 +189,13 @@ addConflicts conflicts getClass
 
        | otherwise
        = graphMapModify
-       $ (\fm -> foldr (\u -> addConflictSet1 u getClass conflicts) fm
+       $ (\fm -> foldl' (\g u  -> addConflictSet1 u getClass conflicts g) fm
                $ uniqSetToList conflicts)
 
 
 addConflictSet1 u getClass set 
- = let set'    = delOneFromUniqSet set u
-   in  adjustWithDefaultUFM 
+ = case delOneFromUniqSet set u of
+    set' -> adjustWithDefaultUFM
                (\node -> node                  { nodeConflicts = unionUniqSets set' (nodeConflicts node) } )
                (newNode u (getClass u))        { nodeConflicts = set' }
                u
@@ -237,7 +239,7 @@ addCoalesce (u1, c1) (u2, c2)
 delCoalesce
        :: Uniquable k
        => k -> k 
-       -> Graph k cls color    -> Graph k cls color
+       -> Graph k cls color    -> Maybe (Graph k cls color)
 
 delCoalesce k1 k2
        = modNode (\node -> node { nodeCoalesce = delOneFromUniqSet (nodeCoalesce node) k2 })
@@ -260,28 +262,267 @@ addPreference (u, c) color
                (newNode u c)  { nodePreference = [color] }
                u
 
-               
--- | Verify the internal structure of a graph
---     all its edges should point to valid nodes
+
+-- | Do agressive coalescing on this graph.
+--     returns the new graph and the list of pairs of nodes that got coaleced together.
+--     for each pair, the resulting node will have the least key and be second in the pair.
+--
+coalesceGraph
+       :: (Uniquable k, Ord k, Eq cls, Outputable k)
+       => Bool                 -- ^ If True, coalesce nodes even if this might make the graph
+                               --      less colorable (aggressive coalescing)
+       -> Triv k cls color
+       -> Graph k cls color
+       -> (Graph k cls color, [(k, k)])
+
+coalesceGraph aggressive triv graph
+       = coalesceGraph' aggressive triv graph []
+
+coalesceGraph' aggressive triv graph kkPairsAcc
+ = let
+       -- find all the nodes that have coalescence edges
+       cNodes  = filter (\node -> not $ isEmptyUniqSet (nodeCoalesce node))
+               $ eltsUFM $ graphMap graph
+
+       -- build a list of pairs of keys for node's we'll try and coalesce
+       --      every pair of nodes will appear twice in this list
+       --      ie [(k1, k2), (k2, k1) ... ]
+       --      This is ok, GrapOps.coalesceNodes handles this and it's convenient for
+       --      build a list of what nodes get coalesced together for later on.
+       --
+       cList   = [ (nodeId node1, k2)
+                       | node1 <- cNodes
+                       , k2    <- uniqSetToList $ nodeCoalesce node1 ]
+
+       -- do the coalescing, returning the new graph and a list of pairs of keys
+       --      that got coalesced together.
+       (graph', mPairs)
+               = mapAccumL (coalesceNodes aggressive triv) graph cList
+
+       -- keep running until there are no more coalesces can be found
+   in  case catMaybes mPairs of
+        []     -> (graph', kkPairsAcc)
+        pairs  -> coalesceGraph' aggressive triv graph' (pairs ++ kkPairsAcc)
+
+
+-- | Coalesce this pair of nodes unconditionally / agressively.
+--     The resulting node is the one with the least key.
+--
+--     returns: Just    the pair of keys if the nodes were coalesced
+--                      the second element of the pair being the least one
+--
+--              Nothing if either of the nodes weren't in the graph
+
+coalesceNodes
+       :: (Uniquable k, Ord k, Eq cls, Outputable k)
+       => Bool                 -- ^ If True, coalesce nodes even if this might make the graph
+                               --      less colorable (aggressive coalescing)
+       -> Triv  k cls color
+       -> Graph k cls color
+       -> (k, k)               -- ^ keys of the nodes to be coalesced
+       -> (Graph k cls color, Maybe (k, k))
+
+coalesceNodes aggressive triv graph (k1, k2)
+       | (kMin, kMax)  <- if k1 < k2
+                               then (k1, k2)
+                               else (k2, k1)
+
+       -- the nodes being coalesced must be in the graph
+       , Just nMin     <- lookupNode graph kMin
+       , Just nMax     <- lookupNode graph kMax
+
+       -- can't coalesce conflicting modes
+       , not $ elementOfUniqSet kMin (nodeConflicts nMax)
+       , not $ elementOfUniqSet kMax (nodeConflicts nMin)
+
+       = coalesceNodes_merge aggressive triv graph kMin kMax nMin nMax
+
+       -- don't do the coalescing after all
+       | otherwise
+       = (graph, Nothing)
+
+coalesceNodes_merge aggressive triv graph kMin kMax nMin nMax
+
+       -- sanity checks
+       | nodeClass nMin /= nodeClass nMax
+       = error "GraphOps.coalesceNodes: can't coalesce nodes of different classes."
+
+       | not (isNothing (nodeColor nMin) && isNothing (nodeColor nMax))
+       = error "GraphOps.coalesceNodes: can't coalesce colored nodes."
+
+       | nodeId nMin == nodeId nMax
+       = error "GraphOps.coalesceNodes: can't coalesce the same node."
+
+       ---
+       | otherwise
+       = let
+               -- the new node gets all the edges from its two components
+               node    =
+                Node   { nodeId                = kMin
+                       , nodeClass             = nodeClass nMin
+                       , nodeColor             = Nothing
+
+                       -- nodes don't conflict with themselves..
+                       , nodeConflicts
+                               = (unionUniqSets (nodeConflicts nMin) (nodeConflicts nMax))
+                                       `delOneFromUniqSet` kMin
+                                       `delOneFromUniqSet` kMax
+
+                       , nodeExclusions        = unionUniqSets (nodeExclusions nMin) (nodeExclusions nMax)
+                       , nodePreference        = nodePreference nMin ++ nodePreference nMax
+
+                       -- nodes don't coalesce with themselves..
+                       , nodeCoalesce
+                               = (unionUniqSets (nodeCoalesce nMin) (nodeCoalesce nMax))
+                                       `delOneFromUniqSet` kMin
+                                       `delOneFromUniqSet` kMax
+                       }
+
+         in    coalesceNodes_check aggressive triv graph kMin kMax node
+
+coalesceNodes_check aggressive triv graph kMin kMax node
+
+       -- Unless we're coalescing aggressively, if the result node is not trivially
+       --      colorable then don't do the coalescing.
+       | not aggressive
+       , not $ triv (nodeClass node) (nodeConflicts node) (nodeExclusions node)
+       = (graph, Nothing)
+
+       | otherwise
+       = let -- delete the old nodes from the graph and add the new one
+               Just graph1     = delNode kMax graph
+               Just graph2     = delNode kMin graph1
+               graph3          = addNode kMin node graph2
+
+         in    (graph3, Just (kMax, kMin))
+
+
+-- | Freeze a node
+--     This is for the iterative coalescer.
+--     By freezing a node we give up on ever coalescing it.
+--     Move all its coalesce edges into the frozen set - and update
+--     back edges from other nodes.
 --
-verify         :: Uniquable k 
+freezeNode
+       :: Uniquable k
+       => k                    -- ^ key of the node to freeze
+       -> Graph k cls color    -- ^ the graph
+       -> Graph k cls color    -- ^ graph with that node frozen
+
+freezeNode k
+  = graphMapModify
+  $ \fm ->
+    let
+       -- freeze all the edges in the node to be frozen
+       Just node = lookupUFM fm k
+       node'   = node
+               { nodeCoalesce          = emptyUniqSet }
+
+       fm1     = addToUFM fm k node'
+
+       -- update back edges pointing to this node
+       freezeEdge k node
+        = if elementOfUniqSet k (nodeCoalesce node)
+               then node
+                       { nodeCoalesce          = delOneFromUniqSet (nodeCoalesce node) k }
+               else    panic "GraphOps.freezeNode: edge to freeze wasn't in the coalesce set"
+
+       fm2     = foldUniqSet (adjustUFM (freezeEdge k)) fm1
+                       $ nodeCoalesce node
+
+    in fm2
+
+
+-- | Freeze one node in the graph
+--     This if for the iterative coalescer.
+--     Look for a move related node of low degree and freeze it.
+--
+--     We probably don't need to scan the whole graph looking for the node of absolute
+--     lowest degree. Just sample the first few and choose the one with the lowest 
+--     degree out of those. Also, we don't make any distinction between conflicts of different
+--     classes.. this is just a heuristic, after all.
+--
+--     IDEA:   freezing a node might free it up for Simplify.. would be good to check for triv
+--             right here, and add it to a worklist if known triv/non-move nodes.
+--
+freezeOneInGraph
+       :: (Uniquable k, Outputable k)
+       => Graph k cls color
+       -> ( Graph k cls color          -- the new graph
+          , Bool )                     -- whether we found a node to freeze
+
+freezeOneInGraph graph
+ = let compareNodeDegree n1 n2
+               = compare (sizeUniqSet $ nodeConflicts n1) (sizeUniqSet $ nodeConflicts n2)
+
+       candidates
+               = sortBy compareNodeDegree
+               $ take 5        -- 5 isn't special, it's just a small number.
+               $ scanGraph (\node -> not $ isEmptyUniqSet (nodeCoalesce node)) graph
+
+   in  case candidates of
+
+        -- there wasn't anything available to freeze
+        []     -> (graph, False)
+
+        -- we found something to freeze
+        (n : _)
+         -> ( freezeNode (nodeId n) graph
+            , True)
+
+
+-- | Freeze all the nodes in the graph
+--     for debugging the iterative allocator.
+--
+freezeAllInGraph
+       :: (Uniquable k, Outputable k)
        => Graph k cls color
-       -> Bool
-
-verify graph
- = let edges   = unionUniqSets
-                       (unionManyUniqSets
-                               (map nodeConflicts $ eltsUFM $ graphMap graph))
-                       (unionManyUniqSets
-                               (map nodeCoalesce  $ eltsUFM $ graphMap graph))
-                               
+       -> Graph k cls color
+
+freezeAllInGraph graph
+       = foldr freezeNode graph
+               $ map nodeId
+               $ eltsUFM $ graphMap graph
+
+
+-- | Find all the nodes in the graph that meet some criteria
+--
+scanGraph
+       :: Uniquable k
+       => (Node k cls color -> Bool)
+       -> Graph k cls color
+       -> [Node k cls color]
+
+scanGraph match graph
+       = filter match $ eltsUFM $ graphMap graph
+
+
+-- | validate the internal structure of a graph
+--     all its edges should point to valid nodes
+--     if they don't then throw an error
+--
+validateGraph
+       :: (Uniquable k, Outputable k)
+       => SDoc
+       -> Graph k cls color
+       -> Graph k cls color
+
+validateGraph doc graph
+ = let edges   = unionManyUniqSets
+                       (  (map nodeConflicts       $ eltsUFM $ graphMap graph)
+                       ++ (map nodeCoalesce        $ eltsUFM $ graphMap graph))
+
        nodes   = mkUniqSet $ map nodeId $ eltsUFM $ graphMap graph
        
        badEdges = minusUniqSet edges nodes
        
   in   if isEmptyUniqSet badEdges 
-        then   True
-        else   False
+        then   graph
+        else   pprPanic "GraphOps.validateGraph"
+               ( text  "-- bad edges"
+               $$ vcat (map ppr $ uniqSetToList badEdges)
+               $$ text "----------------------------"
+               $$ doc)
 
 
 -- | Slurp out a map of how many nodes had a certain number of conflict neighbours
@@ -293,7 +534,7 @@ slurpNodeConflictCount
 
 slurpNodeConflictCount graph
        = addListToUFM_C
-               (\(c1, n1) (c2, n2) -> (c1, n1 + n2))
+               (\(c1, n1) (_, n2) -> (c1, n1 + n2))
                emptyUFM
        $ map   (\node
                  -> let count  = sizeUniqSet $ nodeConflicts node
@@ -315,6 +556,7 @@ setColor u color
                u 
        
 
+{-# INLINE     adjustWithDefaultUFM #-}
 adjustWithDefaultUFM 
        :: Uniquable k 
        => (a -> a) -> a -> k 
@@ -322,11 +564,11 @@ adjustWithDefaultUFM
 
 adjustWithDefaultUFM f def k map
        = addToUFM_C 
-               (\old new -> f old)
+               (\old _ -> f old)
                map
                k def
                
-
+{-# INLINE adjustUFM #-}
 adjustUFM 
        :: Uniquable k
        => (a -> a)
@@ -336,5 +578,4 @@ adjustUFM f k map
  = case lookupUFM map k of
        Nothing -> map
        Just a  -> addToUFM map k (f a)
-