move generic graph-colouring code into util
[ghc-hetmet.git] / compiler / nativeGen / GraphOps.hs
diff --git a/compiler/nativeGen/GraphOps.hs b/compiler/nativeGen/GraphOps.hs
deleted file mode 100644 (file)
index 414abe4..0000000
+++ /dev/null
@@ -1,581 +0,0 @@
--- | Basic operations on graphs.
---
---     TODO: refine coalescing crieteria
-
-{-# OPTIONS -fno-warn-missing-signatures #-}
-
-module GraphOps (
-       addNode,        delNode,        getNode,        lookupNode,     modNode,
-       size,
-       union,
-       addConflict,    delConflict,    addConflicts,
-       addCoalesce,    delCoalesce,    
-       addExclusion,   
-       addPreference,
-       coalesceNodes,  coalesceGraph,
-       freezeNode,     freezeOneInGraph, freezeAllInGraph,
-       scanGraph,
-       setColor,
-       validateGraph,
-       slurpNodeConflictCount
-)
-where
-
-import GraphBase
-
-import Outputable
-import Unique
-import UniqSet
-import UniqFM
-
-import Data.List       hiding (union)
-import Data.Maybe
-
--- | Lookup a node from the graph.
-lookupNode 
-       :: Uniquable k
-       => Graph k cls color
-       -> k -> Maybe (Node  k cls color)
-
-lookupNode graph k     
-       = lookupUFM (graphMap graph) k
-
-
--- | Get a node from the graph, throwing an error if it's not there
-getNode
-       :: Uniquable k
-       => Graph k cls color
-       -> k -> Node k cls color
-
-getNode graph k
- = case lookupUFM (graphMap graph) k of
-       Just node       -> node
-       Nothing         -> panic "ColorOps.getNode: not found" 
-
-
--- | Add a node to the graph, linking up its edges
-addNode :: Uniquable k
-       => k -> Node k cls color 
-       -> Graph k cls color -> Graph k cls color
-       
-addNode k node graph
- = let 
-       -- add back conflict edges from other nodes to this one
-       map_conflict    
-               = foldUniqSet 
-                       (adjustUFM (\n -> n { nodeConflicts = addOneToUniqSet (nodeConflicts n) k}))
-                       (graphMap graph)
-                       (nodeConflicts node)
-                       
-       -- add back coalesce edges from other nodes to this one
-       map_coalesce
-               = foldUniqSet
-                       (adjustUFM (\n -> n { nodeCoalesce = addOneToUniqSet (nodeCoalesce n) k}))
-                       map_conflict
-                       (nodeCoalesce node)
-       
-  in   graph
-       { graphMap      = addToUFM map_coalesce k node}
-               
-
--- | Delete a node and all its edges from the graph.
-delNode :: (Uniquable k, Outputable k)
-       => k -> Graph k cls color -> Maybe (Graph k cls color)
-
-delNode k 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 -> let Just g' = delCoalesce k1 k g in g') graph1
-                       $ uniqSetToList (nodeCoalesce node)
-       
-               -- delete the node
-               graph3  = graphMapModify (\fm -> delFromUFM fm k) graph2
-       
-         in    Just graph3
-               
-       | otherwise
-       = Nothing
-
-
--- | 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 -> Maybe (Graph k cls color)
-
-modNode f k graph
- = 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 
-       => Graph k cls color -> Int
-       
-size graph     
-       = sizeUFM $ graphMap graph
-       
-
--- | Union two graphs together.
-union  :: Uniquable k
-       => Graph k cls color -> Graph k cls color -> Graph k cls color
-       
-union  graph1 graph2
-       = Graph 
-       { graphMap              = plusUFM (graphMap graph1) (graphMap graph2) }
-
-
--- | Add a conflict between nodes to the graph, creating the nodes required.
---     Conflicts are virtual regs which need to be colored differently.
-addConflict
-       :: Uniquable k
-       => (k, cls) -> (k, cls) 
-       -> Graph k cls color -> Graph k cls color
-
-addConflict (u1, c1) (u2, c2)
- = let addNeighbor u c u'
-               = adjustWithDefaultUFM
-                       (\node -> node { nodeConflicts = addOneToUniqSet (nodeConflicts node) u' })
-                       (newNode u c)  { nodeConflicts = unitUniqSet u' }
-                       u
-       
-   in  graphMapModify
-       ( addNeighbor u1 c1 u2 
-       . addNeighbor u2 c2 u1)
-
--- | 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 -> Maybe (Graph k cls color)
-       
-delConflict k1 k2
-       = modNode
-               (\node -> node { nodeConflicts = delOneFromUniqSet (nodeConflicts node) k2 })
-               k1
-
-
--- | Add some conflicts to the graph, creating nodes if required.
---     All the nodes in the set are taken to conflict with each other.
-addConflicts
-       :: Uniquable k
-       => UniqSet k -> (k -> cls)
-       -> Graph k cls color -> Graph k cls color
-       
-addConflicts conflicts getClass
-
-       -- just a single node, but no conflicts, create the node anyway.
-       | (u : [])      <- uniqSetToList conflicts
-       = graphMapModify 
-       $ adjustWithDefaultUFM 
-               id
-               (newNode u (getClass u)) 
-               u
-
-       | otherwise
-       = graphMapModify
-       $ (\fm -> foldl' (\g u  -> addConflictSet1 u getClass conflicts g) fm
-               $ uniqSetToList conflicts)
-
-
-addConflictSet1 u getClass set 
- = case delOneFromUniqSet set u of
-    set' -> adjustWithDefaultUFM
-               (\node -> node                  { nodeConflicts = unionUniqSets set' (nodeConflicts node) } )
-               (newNode u (getClass u))        { nodeConflicts = set' }
-               u
-
-
--- | Add an exclusion to the graph, creating nodes if required.
---     These are extra colors that the node cannot use.
-addExclusion
-       :: (Uniquable k, Uniquable color)
-       => k -> (k -> cls) -> color 
-       -> Graph k cls color -> Graph k cls color
-       
-addExclusion u getClass color 
-       = graphMapModify
-       $ adjustWithDefaultUFM 
-               (\node -> node                  { nodeExclusions = addOneToUniqSet (nodeExclusions node) color })
-               (newNode u (getClass u))        { nodeExclusions = unitUniqSet color }
-               u
-
-
--- | Add a coalescence edge to the graph, creating nodes if requried.
---     It is considered adventageous to assign the same color to nodes in a coalesence.
-addCoalesce 
-       :: Uniquable k
-       => (k, cls) -> (k, cls) 
-       -> Graph k cls color -> Graph k cls color
-       
-addCoalesce (u1, c1) (u2, c2) 
- = let addCoalesce u c u'
-        =      adjustWithDefaultUFM
-                       (\node -> node { nodeCoalesce = addOneToUniqSet (nodeCoalesce node) u' })
-                       (newNode u c)  { nodeCoalesce = unitUniqSet u' }
-                       u
-                       
-   in  graphMapModify
-       ( addCoalesce u1 c1 u2
-        . addCoalesce u2 c2 u1)
-
-
--- | Delete a coalescence edge (k1 -> k2) from the graph.
-delCoalesce
-       :: Uniquable k
-       => k -> k 
-       -> Graph k cls color    -> Maybe (Graph k cls color)
-
-delCoalesce k1 k2
-       = modNode (\node -> node { nodeCoalesce = delOneFromUniqSet (nodeCoalesce node) k2 })
-               k1
-
-
--- | Add a color preference to the graph, creating nodes if required.
---     The most recently added preference is the most prefered.
---     The algorithm tries to assign a node it's prefered color if possible.
---
-addPreference 
-       :: Uniquable k
-       => (k, cls) -> color
-       -> Graph k cls color -> Graph k cls color
-       
-addPreference (u, c) color 
-       = graphMapModify
-       $ adjustWithDefaultUFM 
-               (\node -> node { nodePreference = color : (nodePreference node) })
-               (newNode u c)  { nodePreference = [color] }
-               u
-
-
--- | 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.
---
-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
-       -> 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   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
-
-slurpNodeConflictCount
-       :: Uniquable k
-       => Graph k cls color
-       -> UniqFM (Int, Int)    -- ^ (conflict neighbours, num nodes with that many conflicts)
-
-slurpNodeConflictCount graph
-       = addListToUFM_C
-               (\(c1, n1) (_, n2) -> (c1, n1 + n2))
-               emptyUFM
-       $ map   (\node
-                 -> let count  = sizeUniqSet $ nodeConflicts node
-                    in  (count, (count, 1)))
-       $ eltsUFM
-       $ graphMap graph
-
-
--- | Set the color of a certain node
-setColor 
-       :: Uniquable k
-       => k -> color
-       -> Graph k cls color -> Graph k cls color
-       
-setColor u color
-       = graphMapModify
-       $ adjustUFM
-               (\n -> n { nodeColor = Just color })
-               u 
-       
-
-{-# INLINE     adjustWithDefaultUFM #-}
-adjustWithDefaultUFM 
-       :: Uniquable k 
-       => (a -> a) -> a -> k 
-       -> UniqFM a -> UniqFM a
-
-adjustWithDefaultUFM f def k map
-       = addToUFM_C 
-               (\old _ -> f old)
-               map
-               k def
-               
-{-# INLINE adjustUFM #-}
-adjustUFM 
-       :: Uniquable k
-       => (a -> a)
-       -> k -> UniqFM a -> UniqFM a
-
-adjustUFM f k map
- = case lookupUFM map k of
-       Nothing -> map
-       Just a  -> addToUFM map k (f a)
-