c7fff548bca73f01d66db25217e27e0512fd9e45
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / Local.cpp
1 //===-- Local.cpp - Functions to perform local transformations ------------===//
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 family of functions perform various local transformations to the
11 // program.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
16 #include "llvm/Constants.h"
17 #include "llvm/GlobalAlias.h"
18 #include "llvm/GlobalVariable.h"
19 #include "llvm/DerivedTypes.h"
20 #include "llvm/Instructions.h"
21 #include "llvm/Intrinsics.h"
22 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
23 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
24 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
25 #include "llvm/Analysis/DebugInfo.h"
26 #include "llvm/Target/TargetData.h"
27 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
28 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
29 using namespace llvm;
30
31 //===----------------------------------------------------------------------===//
32 //  Local analysis.
33 //
34
35 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
36 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
37 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
38 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
39 bool llvm::isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
40   // If it is an alloca it is always safe to load from.
41   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
42
43   // If it is a global variable it is mostly safe to load from.
44   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
45     // Don't try to evaluate aliases.  External weak GV can be null.
46     return !isa<GlobalAlias>(GV) && !GV->hasExternalWeakLinkage();
47
48   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
49   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
50   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
51   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
52   // the load entirely).
53   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
54
55   while (BBI != E) {
56     --BBI;
57
58     // If we see a free or a call which may write to memory (i.e. which might do
59     // a free) the pointer could be marked invalid.
60     if (isa<FreeInst>(BBI) || 
61         (isa<CallInst>(BBI) && BBI->mayWriteToMemory() &&
62          !isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI)))
63       return false;
64
65     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
66       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
67     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
68       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
69     }
70   }
71   return false;
72 }
73
74
75 //===----------------------------------------------------------------------===//
76 //  Local constant propagation.
77 //
78
79 // ConstantFoldTerminator - If a terminator instruction is predicated on a
80 // constant value, convert it into an unconditional branch to the constant
81 // destination.
82 //
83 bool llvm::ConstantFoldTerminator(BasicBlock *BB) {
84   TerminatorInst *T = BB->getTerminator();
85
86   // Branch - See if we are conditional jumping on constant
87   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(T)) {
88     if (BI->isUnconditional()) return false;  // Can't optimize uncond branch
89     BasicBlock *Dest1 = BI->getSuccessor(0);
90     BasicBlock *Dest2 = BI->getSuccessor(1);
91
92     if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
93       // Are we branching on constant?
94       // YES.  Change to unconditional branch...
95       BasicBlock *Destination = Cond->getZExtValue() ? Dest1 : Dest2;
96       BasicBlock *OldDest     = Cond->getZExtValue() ? Dest2 : Dest1;
97
98       //cerr << "Function: " << T->getParent()->getParent()
99       //     << "\nRemoving branch from " << T->getParent()
100       //     << "\n\nTo: " << OldDest << endl;
101
102       // Let the basic block know that we are letting go of it.  Based on this,
103       // it will adjust it's PHI nodes.
104       assert(BI->getParent() && "Terminator not inserted in block!");
105       OldDest->removePredecessor(BI->getParent());
106
107       // Set the unconditional destination, and change the insn to be an
108       // unconditional branch.
109       BI->setUnconditionalDest(Destination);
110       return true;
111     } else if (Dest2 == Dest1) {       // Conditional branch to same location?
112       // This branch matches something like this:
113       //     br bool %cond, label %Dest, label %Dest
114       // and changes it into:  br label %Dest
115
116       // Let the basic block know that we are letting go of one copy of it.
117       assert(BI->getParent() && "Terminator not inserted in block!");
118       Dest1->removePredecessor(BI->getParent());
119
120       // Change a conditional branch to unconditional.
121       BI->setUnconditionalDest(Dest1);
122       return true;
123     }
124   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(T)) {
125     // If we are switching on a constant, we can convert the switch into a
126     // single branch instruction!
127     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition());
128     BasicBlock *TheOnlyDest = SI->getSuccessor(0);  // The default dest
129     BasicBlock *DefaultDest = TheOnlyDest;
130     assert(TheOnlyDest == SI->getDefaultDest() &&
131            "Default destination is not successor #0?");
132
133     // Figure out which case it goes to...
134     for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
135       // Found case matching a constant operand?
136       if (SI->getSuccessorValue(i) == CI) {
137         TheOnlyDest = SI->getSuccessor(i);
138         break;
139       }
140
141       // Check to see if this branch is going to the same place as the default
142       // dest.  If so, eliminate it as an explicit compare.
143       if (SI->getSuccessor(i) == DefaultDest) {
144         // Remove this entry...
145         DefaultDest->removePredecessor(SI->getParent());
146         SI->removeCase(i);
147         --i; --e;  // Don't skip an entry...
148         continue;
149       }
150
151       // Otherwise, check to see if the switch only branches to one destination.
152       // We do this by reseting "TheOnlyDest" to null when we find two non-equal
153       // destinations.
154       if (SI->getSuccessor(i) != TheOnlyDest) TheOnlyDest = 0;
155     }
156
157     if (CI && !TheOnlyDest) {
158       // Branching on a constant, but not any of the cases, go to the default
159       // successor.
160       TheOnlyDest = SI->getDefaultDest();
161     }
162
163     // If we found a single destination that we can fold the switch into, do so
164     // now.
165     if (TheOnlyDest) {
166       // Insert the new branch..
167       BranchInst::Create(TheOnlyDest, SI);
168       BasicBlock *BB = SI->getParent();
169
170       // Remove entries from PHI nodes which we no longer branch to...
171       for (unsigned i = 0, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
172         // Found case matching a constant operand?
173         BasicBlock *Succ = SI->getSuccessor(i);
174         if (Succ == TheOnlyDest)
175           TheOnlyDest = 0;  // Don't modify the first branch to TheOnlyDest
176         else
177           Succ->removePredecessor(BB);
178       }
179
180       // Delete the old switch...
181       BB->getInstList().erase(SI);
182       return true;
183     } else if (SI->getNumSuccessors() == 2) {
184       // Otherwise, we can fold this switch into a conditional branch
185       // instruction if it has only one non-default destination.
186       Value *Cond = new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, SI->getCondition(),
187                                  SI->getSuccessorValue(1), "cond", SI);
188       // Insert the new branch...
189       BranchInst::Create(SI->getSuccessor(1), SI->getSuccessor(0), Cond, SI);
190
191       // Delete the old switch...
192       SI->eraseFromParent();
193       return true;
194     }
195   }
196   return false;
197 }
198
199
200 //===----------------------------------------------------------------------===//
201 //  Local dead code elimination...
202 //
203
204 /// isInstructionTriviallyDead - Return true if the result produced by the
205 /// instruction is not used, and the instruction has no side effects.
206 ///
207 bool llvm::isInstructionTriviallyDead(Instruction *I) {
208   if (!I->use_empty() || isa<TerminatorInst>(I)) return false;
209
210   // We don't want debug info removed by anything this general.
211   if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) return false;
212
213   if (!I->mayHaveSideEffects()) return true;
214
215   // Special case intrinsics that "may have side effects" but can be deleted
216   // when dead.
217   if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I))
218     // Safe to delete llvm.stacksave if dead.
219     if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave)
220       return true;
221   return false;
222 }
223
224 /// RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions - If the specified value is a
225 /// trivially dead instruction, delete it.  If that makes any of its operands
226 /// trivially dead, delete them too, recursively.
227 void llvm::RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Value *V) {
228   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
229   if (!I || !I->use_empty() || !isInstructionTriviallyDead(I))
230     return;
231   
232   SmallVector<Instruction*, 16> DeadInsts;
233   DeadInsts.push_back(I);
234   
235   while (!DeadInsts.empty()) {
236     I = DeadInsts.pop_back_val();
237
238     // Null out all of the instruction's operands to see if any operand becomes
239     // dead as we go.
240     for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i) {
241       Value *OpV = I->getOperand(i);
242       I->setOperand(i, 0);
243       
244       if (!OpV->use_empty()) continue;
245     
246       // If the operand is an instruction that became dead as we nulled out the
247       // operand, and if it is 'trivially' dead, delete it in a future loop
248       // iteration.
249       if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(OpV))
250         if (isInstructionTriviallyDead(OpI))
251           DeadInsts.push_back(OpI);
252     }
253     
254     I->eraseFromParent();
255   }
256 }
257
258 /// RecursivelyDeleteDeadPHINode - If the specified value is an effectively
259 /// dead PHI node, due to being a def-use chain of single-use nodes that
260 /// either forms a cycle or is terminated by a trivially dead instruction,
261 /// delete it.  If that makes any of its operands trivially dead, delete them
262 /// too, recursively.
263 void
264 llvm::RecursivelyDeleteDeadPHINode(PHINode *PN) {
265
266   // We can remove a PHI if it is on a cycle in the def-use graph
267   // where each node in the cycle has degree one, i.e. only one use,
268   // and is an instruction with no side effects.
269   if (!PN->hasOneUse())
270     return;
271
272   SmallPtrSet<PHINode *, 4> PHIs;
273   PHIs.insert(PN);
274   for (Instruction *J = cast<Instruction>(*PN->use_begin());
275        J->hasOneUse() && !J->mayHaveSideEffects();
276        J = cast<Instruction>(*J->use_begin()))
277     // If we find a PHI more than once, we're on a cycle that
278     // won't prove fruitful.
279     if (PHINode *JP = dyn_cast<PHINode>(J))
280       if (!PHIs.insert(cast<PHINode>(JP))) {
281         // Break the cycle and delete the PHI and its operands.
282         JP->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(JP->getType()));
283         RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(JP);
284         break;
285       }
286 }
287
288 //===----------------------------------------------------------------------===//
289 //  Control Flow Graph Restructuring...
290 //
291
292 /// MergeBasicBlockIntoOnlyPred - DestBB is a block with one predecessor and its
293 /// predecessor is known to have one successor (DestBB!).  Eliminate the edge
294 /// between them, moving the instructions in the predecessor into DestBB and
295 /// deleting the predecessor block.
296 ///
297 void llvm::MergeBasicBlockIntoOnlyPred(BasicBlock *DestBB) {
298   // If BB has single-entry PHI nodes, fold them.
299   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(DestBB->begin())) {
300     Value *NewVal = PN->getIncomingValue(0);
301     // Replace self referencing PHI with undef, it must be dead.
302     if (NewVal == PN) NewVal = UndefValue::get(PN->getType());
303     PN->replaceAllUsesWith(NewVal);
304     PN->eraseFromParent();
305   }
306   
307   BasicBlock *PredBB = DestBB->getSinglePredecessor();
308   assert(PredBB && "Block doesn't have a single predecessor!");
309   
310   // Splice all the instructions from PredBB to DestBB.
311   PredBB->getTerminator()->eraseFromParent();
312   DestBB->getInstList().splice(DestBB->begin(), PredBB->getInstList());
313   
314   // Anything that branched to PredBB now branches to DestBB.
315   PredBB->replaceAllUsesWith(DestBB);
316   
317   // Nuke BB.
318   PredBB->eraseFromParent();
319 }
320
321 /// OnlyUsedByDbgIntrinsics - Return true if the instruction I is only used
322 /// by DbgIntrinsics. If DbgInUses is specified then the vector is filled 
323 /// with the DbgInfoIntrinsic that use the instruction I.
324 bool llvm::OnlyUsedByDbgInfoIntrinsics(Instruction *I, 
325                                SmallVectorImpl<DbgInfoIntrinsic *> *DbgInUses) {
326   if (DbgInUses)
327     DbgInUses->clear();
328
329   for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), UE = I->use_end(); UI != UE; 
330        ++UI) {
331     if (DbgInfoIntrinsic *DI = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(*UI)) {
332       if (DbgInUses)
333         DbgInUses->push_back(DI);
334     } else {
335       if (DbgInUses)
336         DbgInUses->clear();
337       return false;
338     }
339   }
340   return true;
341 }
342
343 /// UserIsDebugInfo - Return true if U is a constant expr used by 
344 /// llvm.dbg.variable or llvm.dbg.global_variable
345 bool llvm::UserIsDebugInfo(User *U) {
346   ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(U);
347
348   if (!CE || CE->getNumUses() != 1)
349     return false;
350
351   Constant *Init = dyn_cast<Constant>(CE->use_back());
352   if (!Init || Init->getNumUses() != 1)
353     return false;
354
355   GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Init->use_back());
356   if (!GV || !GV->hasInitializer() || GV->getInitializer() != Init)
357     return false;
358
359   DIVariable DV(GV);
360   if (!DV.isNull()) 
361     return true; // User is llvm.dbg.variable
362
363   DIGlobalVariable DGV(GV);
364   if (!DGV.isNull())
365     return true; // User is llvm.dbg.global_variable
366
367   return false;
368 }
369
370 /// RemoveDbgInfoUser - Remove an User which is representing debug info.
371 void llvm::RemoveDbgInfoUser(User *U) {
372   assert (UserIsDebugInfo(U) && "Unexpected User!");
373   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(U);
374   while (!CE->use_empty()) {
375     Constant *C = cast<Constant>(CE->use_back());
376     while (!C->use_empty()) {
377       GlobalVariable *GV = cast<GlobalVariable>(C->use_back());
378       GV->eraseFromParent();
379     }
380     C->destroyConstant();
381   }
382   CE->destroyConstant();
383 }