Avoid performing two identical lookups when one will suffice
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / LICM.cpp
1 //===-- LICM.cpp - Loop Invariant Code Motion Pass ------------------------===//
2 // 
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
7 // 
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This pass performs loop invariant code motion, attempting to remove as much
11 // code from the body of a loop as possible.  It does this by either hoisting
12 // code into the preheader block, or by sinking code to the exit blocks if it is
13 // safe.  This pass also promotes must-aliased memory locations in the loop to
14 // live in registers.
15 //
16 // This pass uses alias analysis for two purposes:
17 //
18 //  1. Moving loop invariant loads out of loops.  If we can determine that a
19 //     load inside of a loop never aliases anything stored to, we can hoist it
20 //     or sink it like any other instruction.
21 //  2. Scalar Promotion of Memory - If there is a store instruction inside of
22 //     the loop, we try to move the store to happen AFTER the loop instead of
23 //     inside of the loop.  This can only happen if a few conditions are true:
24 //       A. The pointer stored through is loop invariant
25 //       B. There are no stores or loads in the loop which _may_ alias the
26 //          pointer.  There are no calls in the loop which mod/ref the pointer.
27 //     If these conditions are true, we can promote the loads and stores in the
28 //     loop of the pointer to use a temporary alloca'd variable.  We then use
29 //     the mem2reg functionality to construct the appropriate SSA form for the
30 //     variable.
31 //
32 //===----------------------------------------------------------------------===//
33
34 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
35 #include "llvm/Transforms/Utils/PromoteMemToReg.h"
36 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
37 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
38 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
39 #include "llvm/Analysis/AliasSetTracker.h"
40 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
41 #include "llvm/Instructions.h"
42 #include "llvm/DerivedTypes.h"
43 #include "llvm/Target/TargetData.h"
44 #include "llvm/Support/CFG.h"
45 #include "Support/CommandLine.h"
46 #include "Support/Debug.h"
47 #include "Support/Statistic.h"
48 #include "llvm/Assembly/Writer.h"
49 #include <algorithm>
50 using namespace llvm;
51
52 namespace {
53   cl::opt<bool>
54   DisablePromotion("disable-licm-promotion", cl::Hidden,
55                    cl::desc("Disable memory promotion in LICM pass"));
56
57   Statistic<> NumSunk("licm", "Number of instructions sunk out of loop");
58   Statistic<> NumHoisted("licm", "Number of instructions hoisted out of loop");
59   Statistic<> NumMovedLoads("licm", "Number of load insts hoisted or sunk");
60   Statistic<> NumPromoted("licm",
61                           "Number of memory locations promoted to registers");
62
63   struct LICM : public FunctionPass {
64     virtual bool runOnFunction(Function &F);
65
66     /// This transformation requires natural loop information & requires that
67     /// loop preheaders be inserted into the CFG...
68     ///
69     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
70       AU.setPreservesCFG();
71       AU.addRequiredID(LoopSimplifyID);
72       AU.addRequired<LoopInfo>();
73       AU.addRequired<DominatorTree>();
74       AU.addRequired<DominanceFrontier>();  // For scalar promotion (mem2reg)
75       AU.addRequired<AliasAnalysis>();
76     }
77
78   private:
79     // Various analyses that we use...
80     AliasAnalysis *AA;       // Current AliasAnalysis information
81     LoopInfo      *LI;       // Current LoopInfo
82     DominatorTree *DT;       // Dominator Tree for the current Loop...
83     DominanceFrontier *DF;   // Current Dominance Frontier
84
85     // State that is updated as we process loops
86     bool Changed;            // Set to true when we change anything.
87     BasicBlock *Preheader;   // The preheader block of the current loop...
88     Loop *CurLoop;           // The current loop we are working on...
89     AliasSetTracker *CurAST; // AliasSet information for the current loop...
90
91     /// visitLoop - Hoist expressions out of the specified loop...    
92     ///
93     void visitLoop(Loop *L, AliasSetTracker &AST);
94
95     /// HoistRegion - Walk the specified region of the CFG (defined by all
96     /// blocks dominated by the specified block, and that are in the current
97     /// loop) in depth first order w.r.t the DominatorTree.  This allows us to
98     /// visit definitions before uses, allowing us to hoist a loop body in one
99     /// pass without iteration.
100     ///
101     void HoistRegion(DominatorTree::Node *N);
102
103     /// inSubLoop - Little predicate that returns true if the specified basic
104     /// block is in a subloop of the current one, not the current one itself.
105     ///
106     bool inSubLoop(BasicBlock *BB) {
107       assert(CurLoop->contains(BB) && "Only valid if BB is IN the loop");
108       for (unsigned i = 0, e = CurLoop->getSubLoops().size(); i != e; ++i)
109         if (CurLoop->getSubLoops()[i]->contains(BB))
110           return true;  // A subloop actually contains this block!
111       return false;
112     }
113
114     /// isExitBlockDominatedByBlockInLoop - This method checks to see if the
115     /// specified exit block of the loop is dominated by the specified block
116     /// that is in the body of the loop.  We use these constraints to
117     /// dramatically limit the amount of the dominator tree that needs to be
118     /// searched.
119     bool isExitBlockDominatedByBlockInLoop(BasicBlock *ExitBlock,
120                                            BasicBlock *BlockInLoop) const {
121       // If the block in the loop is the loop header, it must be dominated!
122       BasicBlock *LoopHeader = CurLoop->getHeader();
123       if (BlockInLoop == LoopHeader)
124         return true;
125       
126       DominatorTree::Node *BlockInLoopNode = DT->getNode(BlockInLoop);
127       DominatorTree::Node *IDom            = DT->getNode(ExitBlock);
128     
129       // Because the exit block is not in the loop, we know we have to get _at
130       // least_ it's immediate dominator.
131       do {
132         // Get next Immediate Dominator.
133         IDom = IDom->getIDom();
134         
135         // If we have got to the header of the loop, then the instructions block
136         // did not dominate the exit node, so we can't hoist it.
137         if (IDom->getBlock() == LoopHeader)
138           return false;
139         
140       } while (IDom != BlockInLoopNode);
141
142       return true;
143     }
144
145     /// sink - When an instruction is found to only be used outside of the loop,
146     /// this function moves it to the exit blocks and patches up SSA form as
147     /// needed.
148     ///
149     void sink(Instruction &I);
150
151     /// hoist - When an instruction is found to only use loop invariant operands
152     /// that is safe to hoist, this instruction is called to do the dirty work.
153     ///
154     void hoist(Instruction &I);
155
156     /// isSafeToExecuteUnconditionally - Only sink or hoist an instruction if it
157     /// is not a trapping instruction or if it is a trapping instruction and is
158     /// guaranteed to execute.
159     ///
160     bool isSafeToExecuteUnconditionally(Instruction &I);
161
162     /// pointerInvalidatedByLoop - Return true if the body of this loop may
163     /// store into the memory location pointed to by V.
164     /// 
165     bool pointerInvalidatedByLoop(Value *V) {
166       // Check to see if any of the basic blocks in CurLoop invalidate *V.
167       return CurAST->getAliasSetForPointer(V, 0).isMod();
168     }
169
170     /// isLoopInvariant - Return true if the specified value is loop invariant
171     ///
172     inline bool isLoopInvariant(Value *V) {
173       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
174         return !CurLoop->contains(I->getParent());
175       return true;  // All non-instructions are loop invariant
176     }
177
178     bool canSinkOrHoistInst(Instruction &I);
179     bool isLoopInvariantInst(Instruction &I);
180     bool isNotUsedInLoop(Instruction &I);
181
182     /// PromoteValuesInLoop - Look at the stores in the loop and promote as many
183     /// to scalars as we can.
184     ///
185     void PromoteValuesInLoop();
186
187     /// findPromotableValuesInLoop - Check the current loop for stores to
188     /// definite pointers, which are not loaded and stored through may aliases.
189     /// If these are found, create an alloca for the value, add it to the
190     /// PromotedValues list, and keep track of the mapping from value to
191     /// alloca...
192     ///
193     void findPromotableValuesInLoop(
194                    std::vector<std::pair<AllocaInst*, Value*> > &PromotedValues,
195                                     std::map<Value*, AllocaInst*> &Val2AlMap);
196   };
197
198   RegisterOpt<LICM> X("licm", "Loop Invariant Code Motion");
199 }
200
201 FunctionPass *llvm::createLICMPass() { return new LICM(); }
202
203 /// runOnFunction - For LICM, this simply traverses the loop structure of the
204 /// function, hoisting expressions out of loops if possible.
205 ///
206 bool LICM::runOnFunction(Function &) {
207   Changed = false;
208
209   // Get our Loop and Alias Analysis information...
210   LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
211   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
212   DF = &getAnalysis<DominanceFrontier>();
213   DT = &getAnalysis<DominatorTree>();
214
215   // Hoist expressions out of all of the top-level loops.
216   const std::vector<Loop*> &TopLevelLoops = LI->getTopLevelLoops();
217   for (std::vector<Loop*>::const_iterator I = TopLevelLoops.begin(),
218          E = TopLevelLoops.end(); I != E; ++I) {
219     AliasSetTracker AST(*AA);
220     visitLoop(*I, AST);
221   }
222   return Changed;
223 }
224
225
226 /// visitLoop - Hoist expressions out of the specified loop...    
227 ///
228 void LICM::visitLoop(Loop *L, AliasSetTracker &AST) {
229   // Recurse through all subloops before we process this loop...
230   for (std::vector<Loop*>::const_iterator I = L->getSubLoops().begin(),
231          E = L->getSubLoops().end(); I != E; ++I) {
232     AliasSetTracker SubAST(*AA);
233     visitLoop(*I, SubAST);
234
235     // Incorporate information about the subloops into this loop...
236     AST.add(SubAST);
237   }
238   CurLoop = L;
239   CurAST = &AST;
240
241   // Get the preheader block to move instructions into...
242   Preheader = L->getLoopPreheader();
243   assert(Preheader&&"Preheader insertion pass guarantees we have a preheader!");
244
245   // Loop over the body of this loop, looking for calls, invokes, and stores.
246   // Because subloops have already been incorporated into AST, we skip blocks in
247   // subloops.
248   //
249   for (std::vector<BasicBlock*>::const_iterator I = L->getBlocks().begin(),
250          E = L->getBlocks().end(); I != E; ++I)
251     if (LI->getLoopFor(*I) == L)        // Ignore blocks in subloops...
252       AST.add(**I);                     // Incorporate the specified basic block
253
254   // We want to visit all of the instructions in this loop... that are not parts
255   // of our subloops (they have already had their invariants hoisted out of
256   // their loop, into this loop, so there is no need to process the BODIES of
257   // the subloops).
258   //
259   // Traverse the body of the loop in depth first order on the dominator tree so
260   // that we are guaranteed to see definitions before we see uses.  This allows
261   // us to perform the LICM transformation in one pass, without iteration.
262   //
263   HoistRegion(DT->getNode(L->getHeader()));
264
265   // Now that all loop invariants have been removed from the loop, promote any
266   // memory references to scalars that we can...
267   if (!DisablePromotion)
268     PromoteValuesInLoop();
269
270   // Clear out loops state information for the next iteration
271   CurLoop = 0;
272   Preheader = 0;
273 }
274
275 /// HoistRegion - Walk the specified region of the CFG (defined by all blocks
276 /// dominated by the specified block, and that are in the current loop) in depth
277 /// first order w.r.t the DominatorTree.  This allows us to visit definitions
278 /// before uses, allowing us to hoist a loop body in one pass without iteration.
279 ///
280 void LICM::HoistRegion(DominatorTree::Node *N) {
281   assert(N != 0 && "Null dominator tree node?");
282   BasicBlock *BB = N->getBlock();
283
284   // If this subregion is not in the top level loop at all, exit.
285   if (!CurLoop->contains(BB)) return;
286
287   // Only need to process the contents of this block if it is not part of a
288   // subloop (which would already have been processed).
289   if (!inSubLoop(BB))
290     for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), E = BB->end(); II != E; ) {
291       Instruction &I = *II++;
292
293       // We can only handle simple expressions and loads with this code.
294       if (canSinkOrHoistInst(I)) {
295         // First check to see if we can sink this instruction to the exit blocks
296         // of the loop.  We can do this if the only users of the instruction are
297         // outside of the loop.  In this case, it doesn't even matter if the
298         // operands of the instruction are loop invariant.
299         //
300         if (isNotUsedInLoop(I))
301           sink(I);
302         
303         // If we can't sink the instruction, try hoisting it out to the
304         // preheader.  We can only do this if all of the operands of the
305         // instruction are loop invariant and if it is safe to hoist the
306         // instruction.
307         //
308         else if (isLoopInvariantInst(I) && isSafeToExecuteUnconditionally(I))
309           hoist(I);
310       }
311     }
312
313   const std::vector<DominatorTree::Node*> &Children = N->getChildren();
314   for (unsigned i = 0, e = Children.size(); i != e; ++i)
315     HoistRegion(Children[i]);
316 }
317
318 /// canSinkOrHoistInst - Return true if the hoister and sinker can handle this
319 /// instruction.
320 ///
321 bool LICM::canSinkOrHoistInst(Instruction &I) {
322   // Loads have extra constraints we have to verify before we can hoist them.
323   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(&I)) {
324     if (LI->isVolatile())
325       return false;        // Don't hoist volatile loads!
326
327     // Don't hoist loads which have may-aliased stores in loop.
328     return !pointerInvalidatedByLoop(LI->getOperand(0));
329   }
330
331   return isa<BinaryOperator>(I) || isa<ShiftInst>(I) || isa<CastInst>(I) || 
332          isa<GetElementPtrInst>(I) || isa<VANextInst>(I) || isa<VAArgInst>(I);
333 }
334
335 /// isNotUsedInLoop - Return true if the only users of this instruction are
336 /// outside of the loop.  If this is true, we can sink the instruction to the
337 /// exit blocks of the loop.
338 ///
339 bool LICM::isNotUsedInLoop(Instruction &I) {
340   for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), E = I.use_end(); UI != E; ++UI)
341     if (CurLoop->contains(cast<Instruction>(*UI)->getParent()))
342       return false;
343   return true;
344 }
345
346
347 /// isLoopInvariantInst - Return true if all operands of this instruction are
348 /// loop invariant.  We also filter out non-hoistable instructions here just for
349 /// efficiency.
350 ///
351 bool LICM::isLoopInvariantInst(Instruction &I) {
352   // The instruction is loop invariant if all of its operands are loop-invariant
353   for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
354     if (!isLoopInvariant(I.getOperand(i)))
355       return false;
356
357   // If we got this far, the instruction is loop invariant!
358   return true;
359 }
360
361 /// sink - When an instruction is found to only be used outside of the loop,
362 /// this function moves it to the exit blocks and patches up SSA form as
363 /// needed.
364 ///
365 void LICM::sink(Instruction &I) {
366   DEBUG(std::cerr << "LICM sinking instruction: " << I);
367
368   const std::vector<BasicBlock*> &ExitBlocks = CurLoop->getExitBlocks();
369   
370   // The case where there is only a single exit node of this loop is common
371   // enough that we handle it as a special (more efficient) case.  It is more
372   // efficient to handle because there are no PHI nodes that need to be placed.
373   if (ExitBlocks.size() == 1) {
374     if (!isExitBlockDominatedByBlockInLoop(ExitBlocks[0], I.getParent())) {
375       // Instruction is not used, just delete it.
376       I.getParent()->getInstList().erase(&I);
377     } else {
378       // Move the instruction to the start of the exit block, after any PHI
379       // nodes in it.
380       I.getParent()->getInstList().remove(&I);
381       
382       BasicBlock::iterator InsertPt = ExitBlocks[0]->begin();
383       while (isa<PHINode>(InsertPt)) ++InsertPt;
384       ExitBlocks[0]->getInstList().insert(InsertPt, &I);
385     }
386   } else if (ExitBlocks.size() == 0) {
387     // The instruction is actually dead if there ARE NO exit blocks.
388     I.getParent()->getInstList().erase(&I);
389     return;   // Don't count this as a sunk instruction, don't check operands.
390   } else {
391     // Otherwise, if we have multiple exits, use the PromoteMem2Reg function to
392     // do all of the hard work of inserting PHI nodes as necessary.  We convert
393     // the value into a stack object to get it to do this.
394
395     // Firstly, we create a stack object to hold the value...
396     AllocaInst *AI = new AllocaInst(I.getType(), 0, I.getName(),
397                                    I.getParent()->getParent()->front().begin());
398
399     // Secondly, insert load instructions for each use of the instruction
400     // outside of the loop.
401     while (!I.use_empty()) {
402       Instruction *U = cast<Instruction>(I.use_back());
403
404       // If the user is a PHI Node, we actually have to insert load instructions
405       // in all predecessor blocks, not in the PHI block itself!
406       if (PHINode *UPN = dyn_cast<PHINode>(U)) {
407         // Only insert into each predecessor once, so that we don't have
408         // different incoming values from the same block!
409         std::map<BasicBlock*, Value*> InsertedBlocks;
410         for (unsigned i = 0, e = UPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
411           if (UPN->getIncomingValue(i) == &I) {
412             BasicBlock *Pred = UPN->getIncomingBlock(i);
413             Value *&PredVal = InsertedBlocks[Pred];
414             if (!PredVal) {
415               // Insert a new load instruction right before the terminator in
416               // the predecessor block.
417               PredVal = new LoadInst(AI, "", Pred->getTerminator());
418             }
419
420             UPN->setIncomingValue(i, PredVal);
421           }
422
423       } else {
424         LoadInst *L = new LoadInst(AI, "", U);
425         U->replaceUsesOfWith(&I, L);
426       }
427     }
428
429     // Thirdly, insert a copy of the instruction in each exit block of the loop
430     // that is dominated by the instruction, storing the result into the memory
431     // location.  Be careful not to insert the instruction into any particular
432     // basic block more than once.
433     std::set<BasicBlock*> InsertedBlocks;
434     BasicBlock *InstOrigBB = I.getParent();
435
436     for (unsigned i = 0, e = ExitBlocks.size(); i != e; ++i) {
437       BasicBlock *ExitBlock = ExitBlocks[i];
438
439       if (isExitBlockDominatedByBlockInLoop(ExitBlock, InstOrigBB)) {
440         std::set<BasicBlock*>::iterator SI =
441           InsertedBlocks.lower_bound(ExitBlock);
442         // If we haven't already processed this exit block, do so now.
443         if (SI == InsertedBlocks.end() || *SI != ExitBlock) {
444           // Insert the code after the last PHI node...
445           BasicBlock::iterator InsertPt = ExitBlock->begin();
446           while (isa<PHINode>(InsertPt)) ++InsertPt;
447           
448           // If this is the first exit block processed, just move the original
449           // instruction, otherwise clone the original instruction and insert
450           // the copy.
451           Instruction *New;
452           if (InsertedBlocks.empty()) {
453             I.getParent()->getInstList().remove(&I);
454             ExitBlock->getInstList().insert(InsertPt, &I);
455             New = &I;
456           } else {
457             New = I.clone();
458             New->setName(I.getName()+".le");
459             ExitBlock->getInstList().insert(InsertPt, New);
460           }
461           
462           // Now that we have inserted the instruction, store it into the alloca
463           new StoreInst(New, AI, InsertPt);
464           
465           // Remember we processed this block
466           InsertedBlocks.insert(SI, ExitBlock);
467         }
468       }
469     }
470       
471     // Finally, promote the fine value to SSA form.
472     std::vector<AllocaInst*> Allocas;
473     Allocas.push_back(AI);
474     PromoteMemToReg(Allocas, *DT, *DF, AA->getTargetData());
475   }
476   
477   if (isa<LoadInst>(I)) ++NumMovedLoads;
478   ++NumSunk;
479   Changed = true;
480
481   // Since we just sunk an instruction, check to see if any other instructions
482   // used by this instruction are now sinkable.  If so, sink them too.
483   for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
484     if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i)))
485       if (CurLoop->contains(OpI->getParent()) && canSinkOrHoistInst(*OpI) &&
486           isNotUsedInLoop(*OpI) &&
487           isSafeToExecuteUnconditionally(*OpI))
488         sink(*OpI);
489 }
490
491 /// hoist - When an instruction is found to only use loop invariant operands
492 /// that is safe to hoist, this instruction is called to do the dirty work.
493 ///
494 void LICM::hoist(Instruction &I) {
495   DEBUG(std::cerr << "LICM hoisting to";
496         WriteAsOperand(std::cerr, Preheader, false);
497         std::cerr << ": " << I);
498
499   // Remove the instruction from its current basic block... but don't delete the
500   // instruction.
501   I.getParent()->getInstList().remove(&I);
502
503   // Insert the new node in Preheader, before the terminator.
504   Preheader->getInstList().insert(Preheader->getTerminator(), &I);
505   
506   if (isa<LoadInst>(I)) ++NumMovedLoads;
507   ++NumHoisted;
508   Changed = true;
509 }
510
511 /// isSafeToExecuteUnconditionally - Only sink or hoist an instruction if it is
512 /// not a trapping instruction or if it is a trapping instruction and is
513 /// guaranteed to execute.
514 ///
515 bool LICM::isSafeToExecuteUnconditionally(Instruction &Inst) {
516   // If it is not a trapping instruction, it is always safe to hoist.
517   if (!Inst.isTrapping()) return true;
518   
519   // Otherwise we have to check to make sure that the instruction dominates all
520   // of the exit blocks.  If it doesn't, then there is a path out of the loop
521   // which does not execute this instruction, so we can't hoist it.
522
523   // If the instruction is in the header block for the loop (which is very
524   // common), it is always guaranteed to dominate the exit blocks.  Since this
525   // is a common case, and can save some work, check it now.
526   if (Inst.getParent() == CurLoop->getHeader())
527     return true;
528
529   // Get the exit blocks for the current loop.
530   const std::vector<BasicBlock*> &ExitBlocks = CurLoop->getExitBlocks();
531
532   // For each exit block, get the DT node and walk up the DT until the
533   // instruction's basic block is found or we exit the loop.
534   for (unsigned i = 0, e = ExitBlocks.size(); i != e; ++i)
535     if (!isExitBlockDominatedByBlockInLoop(ExitBlocks[i], Inst.getParent()))
536       return false;
537   
538   return true;
539 }
540
541
542 /// PromoteValuesInLoop - Try to promote memory values to scalars by sinking
543 /// stores out of the loop and moving loads to before the loop.  We do this by
544 /// looping over the stores in the loop, looking for stores to Must pointers
545 /// which are loop invariant.  We promote these memory locations to use allocas
546 /// instead.  These allocas can easily be raised to register values by the
547 /// PromoteMem2Reg functionality.
548 ///
549 void LICM::PromoteValuesInLoop() {
550   // PromotedValues - List of values that are promoted out of the loop.  Each
551   // value has an alloca instruction for it, and a canonical version of the
552   // pointer.
553   std::vector<std::pair<AllocaInst*, Value*> > PromotedValues;
554   std::map<Value*, AllocaInst*> ValueToAllocaMap; // Map of ptr to alloca
555
556   findPromotableValuesInLoop(PromotedValues, ValueToAllocaMap);
557   if (ValueToAllocaMap.empty()) return;   // If there are values to promote...
558
559   Changed = true;
560   NumPromoted += PromotedValues.size();
561
562   // Emit a copy from the value into the alloca'd value in the loop preheader
563   TerminatorInst *LoopPredInst = Preheader->getTerminator();
564   for (unsigned i = 0, e = PromotedValues.size(); i != e; ++i) {
565     // Load from the memory we are promoting...
566     LoadInst *LI = new LoadInst(PromotedValues[i].second, 
567                                 PromotedValues[i].second->getName()+".promoted",
568                                 LoopPredInst);
569     // Store into the temporary alloca...
570     new StoreInst(LI, PromotedValues[i].first, LoopPredInst);
571   }
572   
573   // Scan the basic blocks in the loop, replacing uses of our pointers with
574   // uses of the allocas in question.
575   //
576   const std::vector<BasicBlock*> &LoopBBs = CurLoop->getBlocks();
577   for (std::vector<BasicBlock*>::const_iterator I = LoopBBs.begin(),
578          E = LoopBBs.end(); I != E; ++I) {
579     // Rewrite all loads and stores in the block of the pointer...
580     for (BasicBlock::iterator II = (*I)->begin(), E = (*I)->end();
581          II != E; ++II) {
582       if (LoadInst *L = dyn_cast<LoadInst>(II)) {
583         std::map<Value*, AllocaInst*>::iterator
584           I = ValueToAllocaMap.find(L->getOperand(0));
585         if (I != ValueToAllocaMap.end())
586           L->setOperand(0, I->second);    // Rewrite load instruction...
587       } else if (StoreInst *S = dyn_cast<StoreInst>(II)) {
588         std::map<Value*, AllocaInst*>::iterator
589           I = ValueToAllocaMap.find(S->getOperand(1));
590         if (I != ValueToAllocaMap.end())
591           S->setOperand(1, I->second);    // Rewrite store instruction...
592       }
593     }
594   }
595
596   // Now that the body of the loop uses the allocas instead of the original
597   // memory locations, insert code to copy the alloca value back into the
598   // original memory location on all exits from the loop.  Note that we only
599   // want to insert one copy of the code in each exit block, though the loop may
600   // exit to the same block more than once.
601   //
602   std::set<BasicBlock*> ProcessedBlocks;
603
604   const std::vector<BasicBlock*> &ExitBlocks = CurLoop->getExitBlocks();
605   for (unsigned i = 0, e = ExitBlocks.size(); i != e; ++i)
606     if (ProcessedBlocks.insert(ExitBlocks[i]).second) {
607       // Copy all of the allocas into their memory locations...
608       BasicBlock::iterator BI = ExitBlocks[i]->begin();
609       while (isa<PHINode>(*BI))
610         ++BI;             // Skip over all of the phi nodes in the block...
611       Instruction *InsertPos = BI;
612       for (unsigned i = 0, e = PromotedValues.size(); i != e; ++i) {
613         // Load from the alloca...
614         LoadInst *LI = new LoadInst(PromotedValues[i].first, "", InsertPos);
615         // Store into the memory we promoted...
616         new StoreInst(LI, PromotedValues[i].second, InsertPos);
617       }
618     }
619
620   // Now that we have done the deed, use the mem2reg functionality to promote
621   // all of the new allocas we just created into real SSA registers...
622   //
623   std::vector<AllocaInst*> PromotedAllocas;
624   PromotedAllocas.reserve(PromotedValues.size());
625   for (unsigned i = 0, e = PromotedValues.size(); i != e; ++i)
626     PromotedAllocas.push_back(PromotedValues[i].first);
627   PromoteMemToReg(PromotedAllocas, *DT, *DF, AA->getTargetData());
628 }
629
630 /// findPromotableValuesInLoop - Check the current loop for stores to definite
631 /// pointers, which are not loaded and stored through may aliases.  If these are
632 /// found, create an alloca for the value, add it to the PromotedValues list,
633 /// and keep track of the mapping from value to alloca...
634 ///
635 void LICM::findPromotableValuesInLoop(
636                    std::vector<std::pair<AllocaInst*, Value*> > &PromotedValues,
637                              std::map<Value*, AllocaInst*> &ValueToAllocaMap) {
638   Instruction *FnStart = CurLoop->getHeader()->getParent()->begin()->begin();
639
640   // Loop over all of the alias sets in the tracker object...
641   for (AliasSetTracker::iterator I = CurAST->begin(), E = CurAST->end();
642        I != E; ++I) {
643     AliasSet &AS = *I;
644     // We can promote this alias set if it has a store, if it is a "Must" alias
645     // set, and if the pointer is loop invariant.
646     if (!AS.isForwardingAliasSet() && AS.isMod() && AS.isMustAlias() &&
647         isLoopInvariant(AS.begin()->first)) {
648       assert(AS.begin() != AS.end() &&
649              "Must alias set should have at least one pointer element in it!");
650       Value *V = AS.begin()->first;
651
652       // Check that all of the pointers in the alias set have the same type.  We
653       // cannot (yet) promote a memory location that is loaded and stored in
654       // different sizes.
655       bool PointerOk = true;
656       for (AliasSet::iterator I = AS.begin(), E = AS.end(); I != E; ++I)
657         if (V->getType() != I->first->getType()) {
658           PointerOk = false;
659           break;
660         }
661
662       if (PointerOk) {
663         const Type *Ty = cast<PointerType>(V->getType())->getElementType();
664         AllocaInst *AI = new AllocaInst(Ty, 0, V->getName()+".tmp", FnStart);
665         PromotedValues.push_back(std::make_pair(AI, V));
666         
667         for (AliasSet::iterator I = AS.begin(), E = AS.end(); I != E; ++I)
668           ValueToAllocaMap.insert(std::make_pair(I->first, AI));
669         
670         DEBUG(std::cerr << "LICM: Promoting value: " << *V << "\n");
671       }
672     }
673   }
674 }