lib/Analysis/LoopPass.cpp

   1 //===- LoopPass.cpp - Loop Pass and Loop Pass Manager ---------------------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file implements LoopPass and LPPassManager. All loop optimization
  11 // and transformation passes are derived from LoopPass. LPPassManager is
  12 // responsible for managing LoopPasses.
  13 //
  14 //===----------------------------------------------------------------------===//
  15
  16 #include "llvm/Analysis/LoopPass.h"
  17 using namespace llvm;
  18
  19 //===----------------------------------------------------------------------===//
  20 // LPPassManager
  21 //
  22
  23 char LPPassManager::ID = 0;
  24
  25 LPPassManager::LPPassManager(int Depth)
  26   : FunctionPass(&ID), PMDataManager(Depth) {
  27   skipThisLoop = false;
  28   redoThisLoop = false;
  29   LI = NULL;
  30   CurrentLoop = NULL;
  31 }
  32
  33 /// Delete loop from the loop queue and loop hierarchy (LoopInfo).
  34 void LPPassManager::deleteLoopFromQueue(Loop *L) {
  35
  36   if (Loop *ParentLoop = L->getParentLoop()) { // Not a top-level loop.
  37     // Reparent all of the blocks in this loop.  Since BBLoop had a parent,
  38     // they are now all in it.
  39     for (Loop::block_iterator I = L->block_begin(), E = L->block_end();
  40          I != E; ++I)
  41       if (LI->getLoopFor(*I) == L)    // Don't change blocks in subloops.
  42         LI->changeLoopFor(*I, ParentLoop);
  43
  44     // Remove the loop from its parent loop.
  45     for (Loop::iterator I = ParentLoop->begin(), E = ParentLoop->end();;
  46          ++I) {
  47       assert(I != E && "Couldn't find loop");
  48       if (*I == L) {
  49         ParentLoop->removeChildLoop(I);
  50         break;
  51       }
  52     }
  53
  54     // Move all subloops into the parent loop.
  55     while (!L->empty())
  56       ParentLoop->addChildLoop(L->removeChildLoop(L->end()-1));
  57   } else {
  58     // Reparent all of the blocks in this loop.  Since BBLoop had no parent,
  59     // they no longer in a loop at all.
  60
  61     for (unsigned i = 0; i != L->getBlocks().size(); ++i) {
  62       // Don't change blocks in subloops.
  63       if (LI->getLoopFor(L->getBlocks()[i]) == L) {
  64         LI->removeBlock(L->getBlocks()[i]);
  65         --i;
  66       }
  67     }
  68
  69     // Remove the loop from the top-level LoopInfo object.
  70     for (LoopInfo::iterator I = LI->begin(), E = LI->end();; ++I) {
  71       assert(I != E && "Couldn't find loop");
  72       if (*I == L) {
  73         LI->removeLoop(I);
  74         break;
  75       }
  76     }
  77
  78     // Move all of the subloops to the top-level.
  79     while (!L->empty())
  80       LI->addTopLevelLoop(L->removeChildLoop(L->end()-1));
  81   }
  82
  83   delete L;
  84
  85   // If L is current loop then skip rest of the passes and let
  86   // runOnFunction remove L from LQ. Otherwise, remove L from LQ now
  87   // and continue applying other passes on CurrentLoop.
  88   if (CurrentLoop == L) {
  89     skipThisLoop = true;
  90     return;
  91   }
  92
  93   for (std::deque<Loop *>::iterator I = LQ.begin(),
  94          E = LQ.end(); I != E; ++I) {
  95     if (*I == L) {
  96       LQ.erase(I);
  97       break;
  98     }
  99   }
 100 }
 101
 102 // Inset loop into loop nest (LoopInfo) and loop queue (LQ).
 103 void LPPassManager::insertLoop(Loop *L, Loop *ParentLoop) {
 104
 105   assert (CurrentLoop != L && "Cannot insert CurrentLoop");
 106
 107   // Insert into loop nest
 108   if (ParentLoop)
 109     ParentLoop->addChildLoop(L);
 110   else
 111     LI->addTopLevelLoop(L);
 112
 113   insertLoopIntoQueue(L);
 114 }
 115
 116 void LPPassManager::insertLoopIntoQueue(Loop *L) {
 117   // Insert L into loop queue
 118   if (L == CurrentLoop)
 119     redoLoop(L);
 120   else if (!L->getParentLoop())
 121     // This is top level loop.
 122     LQ.push_front(L);
 123   else {
 124     // Insert L after the parent loop.
 125     for (std::deque<Loop *>::iterator I = LQ.begin(),
 126            E = LQ.end(); I != E; ++I) {
 127       if (*I == L->getParentLoop()) {
 128         // deque does not support insert after.
 129         ++I;
 130         LQ.insert(I, 1, L);
 131         break;
 132       }
 133     }
 134   }
 135 }
 136
 137 // Reoptimize this loop. LPPassManager will re-insert this loop into the
 138 // queue. This allows LoopPass to change loop nest for the loop. This
 139 // utility may send LPPassManager into infinite loops so use caution.
 140 void LPPassManager::redoLoop(Loop *L) {
 141   assert (CurrentLoop == L && "Can redo only CurrentLoop");
 142   redoThisLoop = true;
 143 }
 144
 145 /// cloneBasicBlockSimpleAnalysis - Invoke cloneBasicBlockAnalysis hook for
 146 /// all loop passes.
 147 void LPPassManager::cloneBasicBlockSimpleAnalysis(BasicBlock *From,
 148                                                   BasicBlock *To, Loop *L) {
 149   for (unsigned Index = 0; Index < getNumContainedPasses(); ++Index) {
 150     Pass *P = getContainedPass(Index);
 151     LoopPass *LP = dynamic_cast<LoopPass *>(P);
 152     LP->cloneBasicBlockAnalysis(From, To, L);
 153   }
 154 }
 155
 156 /// deleteSimpleAnalysisValue - Invoke deleteAnalysisValue hook for all passes.
 157 void LPPassManager::deleteSimpleAnalysisValue(Value *V, Loop *L) {
 158   if (BasicBlock *BB = dyn_cast<BasicBlock>(V)) {
 159     for (BasicBlock::iterator BI = BB->begin(), BE = BB->end(); BI != BE;
 160          ++BI) {
 161       Instruction &I = *BI;
 162       deleteSimpleAnalysisValue(&I, L);
 163     }
 164   }
 165   for (unsigned Index = 0; Index < getNumContainedPasses(); ++Index) {
 166     Pass *P = getContainedPass(Index);
 167     LoopPass *LP = dynamic_cast<LoopPass *>(P);
 168     LP->deleteAnalysisValue(V, L);
 169   }
 170 }
 171
 172
 173 // Recurse through all subloops and all loops  into LQ.
 174 static void addLoopIntoQueue(Loop *L, std::deque<Loop *> &LQ) {
 175   LQ.push_back(L);
 176   for (Loop::iterator I = L->begin(), E = L->end(); I != E; ++I)
 177     addLoopIntoQueue(*I, LQ);
 178 }
 179
 180 /// Pass Manager itself does not invalidate any analysis info.
 181 void LPPassManager::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &Info) const {
 182   // LPPassManager needs LoopInfo. In the long term LoopInfo class will
 183   // become part of LPPassManager.
 184   Info.addRequired<LoopInfo>();
 185   Info.setPreservesAll();
 186 }
 187
 188 /// run - Execute all of the passes scheduled for execution.  Keep track of
 189 /// whether any of the passes modifies the function, and if so, return true.
 190 bool LPPassManager::runOnFunction(Function &F) {
 191   LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
 192   bool Changed = false;
 193
 194   // Collect inherited analysis from Module level pass manager.
 195   populateInheritedAnalysis(TPM->activeStack);
 196
 197   // Populate Loop Queue
 198   for (LoopInfo::iterator I = LI->begin(), E = LI->end(); I != E; ++I)
 199     addLoopIntoQueue(*I, LQ);
 200
 201   if (LQ.empty()) // No loops, skip calling finalizers
 202     return false;
 203
 204   // Initialization
 205   for (std::deque<Loop *>::const_iterator I = LQ.begin(), E = LQ.end();
 206        I != E; ++I) {
 207     Loop *L = *I;
 208     for (unsigned Index = 0; Index < getNumContainedPasses(); ++Index) {
 209       Pass *P = getContainedPass(Index);
 210       LoopPass *LP = dynamic_cast<LoopPass *>(P);
 211       if (LP)
 212         Changed |= LP->doInitialization(L, *this);
 213     }
 214   }
 215
 216   // Walk Loops
 217   while (!LQ.empty()) {
 218
 219     CurrentLoop  = LQ.back();
 220     skipThisLoop = false;
 221     redoThisLoop = false;
 222
 223     // Run all passes on current SCC
 224     for (unsigned Index = 0; Index < getNumContainedPasses(); ++Index) {
 225       Pass *P = getContainedPass(Index);
 226
 227       dumpPassInfo(P, EXECUTION_MSG, ON_LOOP_MSG, "");
 228       dumpRequiredSet(P);
 229
 230       initializeAnalysisImpl(P);
 231
 232       LoopPass *LP = dynamic_cast<LoopPass *>(P);
 233       {
 234         PassManagerPrettyStackEntry X(LP, *CurrentLoop->getHeader());
 235         StartPassTimer(P);
 236         assert(LP && "Invalid LPPassManager member");
 237         Changed |= LP->runOnLoop(CurrentLoop, *this);
 238         StopPassTimer(P);
 239       }
 240
 241       if (Changed)
 242         dumpPassInfo(P, MODIFICATION_MSG, ON_LOOP_MSG, "");
 243       dumpPreservedSet(P);
 244
 245       if (!skipThisLoop)
 246         verifyPreservedAnalysis(LP);
 247
 248       removeNotPreservedAnalysis(P);
 249       recordAvailableAnalysis(P);
 250       removeDeadPasses(P, "", ON_LOOP_MSG);
 251
 252       // If dominator information is available then verify the info if requested.
 253       verifyDomInfo(*LP, F);
 254
 255       if (skipThisLoop)
 256         // Do not run other passes on this loop.
 257         break;
 258     }
 259
 260     // If the loop was deleted, release all the loop passes. This frees up
 261     // some memory, and avoids trouble with the pass manager trying to call
 262     // verifyAnalysis on them.
 263     if (skipThisLoop)
 264       for (unsigned Index = 0; Index < getNumContainedPasses(); ++Index) {
 265         Pass *P = getContainedPass(Index);
 266         freePass(P, "", ON_LOOP_MSG);
 267       }
 268
 269     // Pop the loop from queue after running all passes.
 270     LQ.pop_back();
 271
 272     if (redoThisLoop)
 273       LQ.push_back(CurrentLoop);
 274   }
 275
 276   // Finalization
 277   for (unsigned Index = 0; Index < getNumContainedPasses(); ++Index) {
 278     Pass *P = getContainedPass(Index);
 279     LoopPass *LP = dynamic_cast <LoopPass *>(P);
 280     if (LP)
 281       Changed |= LP->doFinalization();
 282   }
 283
 284   return Changed;
 285 }
 286
 287 /// Print passes managed by this manager
 288 void LPPassManager::dumpPassStructure(unsigned Offset) {
 289   errs().indent(Offset*2) << "Loop Pass Manager\n";
 290   for (unsigned Index = 0; Index < getNumContainedPasses(); ++Index) {
 291     Pass *P = getContainedPass(Index);
 292     P->dumpPassStructure(Offset + 1);
 293     dumpLastUses(P, Offset+1);
 294   }
 295 }
 296
 297
 298 //===----------------------------------------------------------------------===//
 299 // LoopPass
 300
 301 // Check if this pass is suitable for the current LPPassManager, if
 302 // available. This pass P is not suitable for a LPPassManager if P
 303 // is not preserving higher level analysis info used by other
 304 // LPPassManager passes. In such case, pop LPPassManager from the
 305 // stack. This will force assignPassManager() to create new
 306 // LPPassManger as expected.
 307 void LoopPass::preparePassManager(PMStack &PMS) {
 308
 309   // Find LPPassManager
 310   while (!PMS.empty() &&
 311          PMS.top()->getPassManagerType() > PMT_LoopPassManager)
 312     PMS.pop();
 313
 314   LPPassManager *LPPM = dynamic_cast<LPPassManager *>(PMS.top());
 315
 316   // If this pass is destroying high level information that is used
 317   // by other passes that are managed by LPM then do not insert
 318   // this pass in current LPM. Use new LPPassManager.
 319   if (LPPM && !LPPM->preserveHigherLevelAnalysis(this))
 320     PMS.pop();
 321 }
 322
 323 /// Assign pass manager to manage this pass.
 324 void LoopPass::assignPassManager(PMStack &PMS,
 325                                  PassManagerType PreferredType) {
 326   // Find LPPassManager
 327   while (!PMS.empty() &&
 328          PMS.top()->getPassManagerType() > PMT_LoopPassManager)
 329     PMS.pop();
 330
 331   LPPassManager *LPPM = dynamic_cast<LPPassManager *>(PMS.top());
 332
 333   // Create new Loop Pass Manager if it does not exist.
 334   if (!LPPM) {
 335
 336     assert (!PMS.empty() && "Unable to create Loop Pass Manager");
 337     PMDataManager *PMD = PMS.top();
 338
 339     // [1] Create new Call Graph Pass Manager
 340     LPPM = new LPPassManager(PMD->getDepth() + 1);
 341     LPPM->populateInheritedAnalysis(PMS);
 342
 343     // [2] Set up new manager's top level manager
 344     PMTopLevelManager *TPM = PMD->getTopLevelManager();
 345     TPM->addIndirectPassManager(LPPM);
 346
 347     // [3] Assign manager to manage this new manager. This may create
 348     // and push new managers into PMS
 349     Pass *P = dynamic_cast<Pass *>(LPPM);
 350     TPM->schedulePass(P);
 351
 352     // [4] Push new manager into PMS
 353     PMS.push(LPPM);
 354   }
 355
 356   LPPM->add(this);
 357 }