cfdfcb0f73ac4d3f6928c3e75b07bbc70f357a94
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / LoopSimplify.cpp
1 //===- LoopSimplify.cpp - Loop Canonicalization Pass ----------------------===//
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 pass performs several transformations to transform natural loops into a
11 // simpler form, which makes subsequent analyses and transformations simpler and
12 // more effective.
13 //
14 // Loop pre-header insertion guarantees that there is a single, non-critical
15 // entry edge from outside of the loop to the loop header.  This simplifies a
16 // number of analyses and transformations, such as LICM.
17 //
18 // Loop exit-block insertion guarantees that all exit blocks from the loop
19 // (blocks which are outside of the loop that have predecessors inside of the
20 // loop) only have predecessors from inside of the loop (and are thus dominated
21 // by the loop header).  This simplifies transformations such as store-sinking
22 // that are built into LICM.
23 //
24 // This pass also guarantees that loops will have exactly one backedge.
25 //
26 // Note that the simplifycfg pass will clean up blocks which are split out but
27 // end up being unnecessary, so usage of this pass should not pessimize
28 // generated code.
29 //
30 // This pass obviously modifies the CFG, but updates loop information and
31 // dominator information.
32 //
33 //===----------------------------------------------------------------------===//
34
35 #define DEBUG_TYPE "loopsimplify"
36 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
37 #include "llvm/Constants.h"
38 #include "llvm/Instructions.h"
39 #include "llvm/Function.h"
40 #include "llvm/LLVMContext.h"
41 #include "llvm/Type.h"
42 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
43 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
44 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
46 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
47 #include "llvm/Support/CFG.h"
48 #include "llvm/Support/Compiler.h"
49 #include "llvm/ADT/SetOperations.h"
50 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
51 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
52 #include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
53 using namespace llvm;
54
55 STATISTIC(NumInserted, "Number of pre-header or exit blocks inserted");
56 STATISTIC(NumNested  , "Number of nested loops split out");
57
58 namespace {
59   struct VISIBILITY_HIDDEN LoopSimplify : public FunctionPass {
60     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
61     LoopSimplify() : FunctionPass(&ID) {}
62
63     // AA - If we have an alias analysis object to update, this is it, otherwise
64     // this is null.
65     AliasAnalysis *AA;
66     LoopInfo *LI;
67     DominatorTree *DT;
68     virtual bool runOnFunction(Function &F);
69
70     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
71       // We need loop information to identify the loops...
72       AU.addRequired<LoopInfo>();
73       AU.addRequired<DominatorTree>();
74
75       AU.addPreserved<LoopInfo>();
76       AU.addPreserved<DominatorTree>();
77       AU.addPreserved<DominanceFrontier>();
78       AU.addPreserved<AliasAnalysis>();
79       AU.addPreservedID(BreakCriticalEdgesID);  // No critical edges added.
80     }
81
82     /// verifyAnalysis() - Verify loop nest.
83     void verifyAnalysis() const {
84 #ifndef NDEBUG
85       LoopInfo *NLI = &getAnalysis<LoopInfo>();
86       for (LoopInfo::iterator I = NLI->begin(), E = NLI->end(); I != E; ++I) 
87         (*I)->verifyLoop();
88 #endif  
89     }
90
91   private:
92     bool ProcessLoop(Loop *L);
93     BasicBlock *RewriteLoopExitBlock(Loop *L, BasicBlock *Exit);
94     BasicBlock *InsertPreheaderForLoop(Loop *L);
95     Loop *SeparateNestedLoop(Loop *L);
96     void InsertUniqueBackedgeBlock(Loop *L);
97     void PlaceSplitBlockCarefully(BasicBlock *NewBB,
98                                   SmallVectorImpl<BasicBlock*> &SplitPreds,
99                                   Loop *L);
100   };
101 }
102
103 char LoopSimplify::ID = 0;
104 static RegisterPass<LoopSimplify>
105 X("loopsimplify", "Canonicalize natural loops", true);
106
107 // Publically exposed interface to pass...
108 const PassInfo *const llvm::LoopSimplifyID = &X;
109 FunctionPass *llvm::createLoopSimplifyPass() { return new LoopSimplify(); }
110
111 /// runOnFunction - Run down all loops in the CFG (recursively, but we could do
112 /// it in any convenient order) inserting preheaders...
113 ///
114 bool LoopSimplify::runOnFunction(Function &F) {
115   bool Changed = false;
116   LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
117   AA = getAnalysisIfAvailable<AliasAnalysis>();
118   DT = &getAnalysis<DominatorTree>();
119
120   // Check to see that no blocks (other than the header) in loops have
121   // predecessors that are not in loops.  This is not valid for natural loops,
122   // but can occur if the blocks are unreachable.  Since they are unreachable we
123   // can just shamelessly destroy their terminators to make them not branch into
124   // the loop!
125   for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB) {
126     // This case can only occur for unreachable blocks.  Blocks that are
127     // unreachable can't be in loops, so filter those blocks out.
128     if (LI->getLoopFor(BB)) continue;
129     
130     bool BlockUnreachable = false;
131     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
132
133     // Check to see if any successors of this block are non-loop-header loops
134     // that are not the header.
135     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
136       // If this successor is not in a loop, BB is clearly ok.
137       Loop *L = LI->getLoopFor(TI->getSuccessor(i));
138       if (!L) continue;
139       
140       // If the succ is the loop header, and if L is a top-level loop, then this
141       // is an entrance into a loop through the header, which is also ok.
142       if (L->getHeader() == TI->getSuccessor(i) && L->getParentLoop() == 0)
143         continue;
144       
145       // Otherwise, this is an entrance into a loop from some place invalid.
146       // Either the loop structure is invalid and this is not a natural loop (in
147       // which case the compiler is buggy somewhere else) or BB is unreachable.
148       BlockUnreachable = true;
149       break;
150     }
151     
152     // If this block is ok, check the next one.
153     if (!BlockUnreachable) continue;
154     
155     // Otherwise, this block is dead.  To clean up the CFG and to allow later
156     // loop transformations to ignore this case, we delete the edges into the
157     // loop by replacing the terminator.
158     
159     // Remove PHI entries from the successors.
160     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
161       TI->getSuccessor(i)->removePredecessor(BB);
162    
163     // Add a new unreachable instruction before the old terminator.
164     new UnreachableInst(TI);
165     
166     // Delete the dead terminator.
167     if (AA) AA->deleteValue(TI);
168     if (!TI->use_empty())
169       TI->replaceAllUsesWith(Context->getUndef(TI->getType()));
170     TI->eraseFromParent();
171     Changed |= true;
172   }
173   
174   for (LoopInfo::iterator I = LI->begin(), E = LI->end(); I != E; ++I)
175     Changed |= ProcessLoop(*I);
176
177   return Changed;
178 }
179
180 /// ProcessLoop - Walk the loop structure in depth first order, ensuring that
181 /// all loops have preheaders.
182 ///
183 bool LoopSimplify::ProcessLoop(Loop *L) {
184   bool Changed = false;
185 ReprocessLoop:
186   
187   // Canonicalize inner loops before outer loops.  Inner loop canonicalization
188   // can provide work for the outer loop to canonicalize.
189   for (Loop::iterator I = L->begin(), E = L->end(); I != E; ++I)
190     Changed |= ProcessLoop(*I);
191   
192   assert(L->getBlocks()[0] == L->getHeader() &&
193          "Header isn't first block in loop?");
194
195   // Does the loop already have a preheader?  If so, don't insert one.
196   BasicBlock *Preheader = L->getLoopPreheader();
197   if (!Preheader) {
198     Preheader = InsertPreheaderForLoop(L);
199     NumInserted++;
200     Changed = true;
201   }
202
203   // Next, check to make sure that all exit nodes of the loop only have
204   // predecessors that are inside of the loop.  This check guarantees that the
205   // loop preheader/header will dominate the exit blocks.  If the exit block has
206   // predecessors from outside of the loop, split the edge now.
207   SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitBlocks;
208   L->getExitBlocks(ExitBlocks);
209     
210   SetVector<BasicBlock*> ExitBlockSet(ExitBlocks.begin(), ExitBlocks.end());
211   for (SetVector<BasicBlock*>::iterator I = ExitBlockSet.begin(),
212          E = ExitBlockSet.end(); I != E; ++I) {
213     BasicBlock *ExitBlock = *I;
214     for (pred_iterator PI = pred_begin(ExitBlock), PE = pred_end(ExitBlock);
215          PI != PE; ++PI)
216       // Must be exactly this loop: no subloops, parent loops, or non-loop preds
217       // allowed.
218       if (!L->contains(*PI)) {
219         RewriteLoopExitBlock(L, ExitBlock);
220         NumInserted++;
221         Changed = true;
222         break;
223       }
224   }
225
226   // If the header has more than two predecessors at this point (from the
227   // preheader and from multiple backedges), we must adjust the loop.
228   unsigned NumBackedges = L->getNumBackEdges();
229   if (NumBackedges != 1) {
230     // If this is really a nested loop, rip it out into a child loop.  Don't do
231     // this for loops with a giant number of backedges, just factor them into a
232     // common backedge instead.
233     if (NumBackedges < 8) {
234       if (Loop *NL = SeparateNestedLoop(L)) {
235         ++NumNested;
236         // This is a big restructuring change, reprocess the whole loop.
237         ProcessLoop(NL);
238         Changed = true;
239         // GCC doesn't tail recursion eliminate this.
240         goto ReprocessLoop;
241       }
242     }
243
244     // If we either couldn't, or didn't want to, identify nesting of the loops,
245     // insert a new block that all backedges target, then make it jump to the
246     // loop header.
247     InsertUniqueBackedgeBlock(L);
248     NumInserted++;
249     Changed = true;
250   }
251
252   // Scan over the PHI nodes in the loop header.  Since they now have only two
253   // incoming values (the loop is canonicalized), we may have simplified the PHI
254   // down to 'X = phi [X, Y]', which should be replaced with 'Y'.
255   PHINode *PN;
256   for (BasicBlock::iterator I = L->getHeader()->begin();
257        (PN = dyn_cast<PHINode>(I++)); )
258     if (Value *V = PN->hasConstantValue()) {
259       if (AA) AA->deleteValue(PN);
260       PN->replaceAllUsesWith(V);
261       PN->eraseFromParent();
262     }
263
264   // If this loop has muliple exits and the exits all go to the same
265   // block, attempt to merge the exits. This helps several passes, such
266   // as LoopRotation, which do not support loops with multiple exits.
267   // SimplifyCFG also does this (and this code uses the same utility
268   // function), however this code is loop-aware, where SimplifyCFG is
269   // not. That gives it the advantage of being able to hoist
270   // loop-invariant instructions out of the way to open up more
271   // opportunities, and the disadvantage of having the responsibility
272   // to preserve dominator information.
273   if (ExitBlocks.size() > 1 && L->getUniqueExitBlock()) {
274     SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitingBlocks;
275     L->getExitingBlocks(ExitingBlocks);
276     for (unsigned i = 0, e = ExitingBlocks.size(); i != e; ++i) {
277       BasicBlock *ExitingBlock = ExitingBlocks[i];
278       if (!ExitingBlock->getSinglePredecessor()) continue;
279       BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(ExitingBlock->getTerminator());
280       if (!BI || !BI->isConditional()) continue;
281       CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(BI->getCondition());
282       if (!CI || CI->getParent() != ExitingBlock) continue;
283
284       // Attempt to hoist out all instructions except for the
285       // comparison and the branch.
286       bool AllInvariant = true;
287       for (BasicBlock::iterator I = ExitingBlock->begin(); &*I != BI; ) {
288         Instruction *Inst = I++;
289         if (Inst == CI)
290           continue;
291         if (!L->makeLoopInvariant(Inst, Preheader->getTerminator())) {
292           AllInvariant = false;
293           Changed = true;
294           break;
295         }
296       }
297       if (!AllInvariant) continue;
298
299       // The block has now been cleared of all instructions except for
300       // a comparison and a conditional branch. SimplifyCFG may be able
301       // to fold it now.
302       if (!FoldBranchToCommonDest(BI)) continue;
303
304       // Success. The block is now dead, so remove it from the loop,
305       // update the dominator tree and dominance frontier, and delete it.
306       assert(pred_begin(ExitingBlock) == pred_end(ExitingBlock));
307       Changed = true;
308       LI->removeBlock(ExitingBlock);
309
310       DominanceFrontier *DF = getAnalysisIfAvailable<DominanceFrontier>();
311       DomTreeNode *Node = DT->getNode(ExitingBlock);
312       const std::vector<DomTreeNodeBase<BasicBlock> *> &Children =
313         Node->getChildren();
314       for (unsigned k = 0, g = Children.size(); k != g; ++k) {
315         DT->changeImmediateDominator(Children[k], Node->getIDom());
316         if (DF) DF->changeImmediateDominator(Children[k]->getBlock(),
317                                              Node->getIDom()->getBlock(),
318                                              DT);
319       }
320       DT->eraseNode(ExitingBlock);
321       if (DF) DF->removeBlock(ExitingBlock);
322
323       BI->getSuccessor(0)->removePredecessor(ExitingBlock);
324       BI->getSuccessor(1)->removePredecessor(ExitingBlock);
325       ExitingBlock->eraseFromParent();
326     }
327   }
328
329   return Changed;
330 }
331
332 /// InsertPreheaderForLoop - Once we discover that a loop doesn't have a
333 /// preheader, this method is called to insert one.  This method has two phases:
334 /// preheader insertion and analysis updating.
335 ///
336 BasicBlock *LoopSimplify::InsertPreheaderForLoop(Loop *L) {
337   BasicBlock *Header = L->getHeader();
338
339   // Compute the set of predecessors of the loop that are not in the loop.
340   SmallVector<BasicBlock*, 8> OutsideBlocks;
341   for (pred_iterator PI = pred_begin(Header), PE = pred_end(Header);
342        PI != PE; ++PI)
343     if (!L->contains(*PI))           // Coming in from outside the loop?
344       OutsideBlocks.push_back(*PI);  // Keep track of it...
345
346   // Split out the loop pre-header.
347   BasicBlock *NewBB =
348     SplitBlockPredecessors(Header, &OutsideBlocks[0], OutsideBlocks.size(),
349                            ".preheader", this);
350   
351
352   //===--------------------------------------------------------------------===//
353   //  Update analysis results now that we have performed the transformation
354   //
355
356   // We know that we have loop information to update... update it now.
357   if (Loop *Parent = L->getParentLoop())
358     Parent->addBasicBlockToLoop(NewBB, LI->getBase());
359
360   // Make sure that NewBB is put someplace intelligent, which doesn't mess up
361   // code layout too horribly.
362   PlaceSplitBlockCarefully(NewBB, OutsideBlocks, L);
363
364   return NewBB;
365 }
366
367 /// RewriteLoopExitBlock - Ensure that the loop preheader dominates all exit
368 /// blocks.  This method is used to split exit blocks that have predecessors
369 /// outside of the loop.
370 BasicBlock *LoopSimplify::RewriteLoopExitBlock(Loop *L, BasicBlock *Exit) {
371   SmallVector<BasicBlock*, 8> LoopBlocks;
372   for (pred_iterator I = pred_begin(Exit), E = pred_end(Exit); I != E; ++I)
373     if (L->contains(*I))
374       LoopBlocks.push_back(*I);
375
376   assert(!LoopBlocks.empty() && "No edges coming in from outside the loop?");
377   BasicBlock *NewBB = SplitBlockPredecessors(Exit, &LoopBlocks[0], 
378                                              LoopBlocks.size(), ".loopexit",
379                                              this);
380
381   // Update Loop Information - we know that the new block will be in whichever
382   // loop the Exit block is in.  Note that it may not be in that immediate loop,
383   // if the successor is some other loop header.  In that case, we continue 
384   // walking up the loop tree to find a loop that contains both the successor
385   // block and the predecessor block.
386   Loop *SuccLoop = LI->getLoopFor(Exit);
387   while (SuccLoop && !SuccLoop->contains(L->getHeader()))
388     SuccLoop = SuccLoop->getParentLoop();
389   if (SuccLoop)
390     SuccLoop->addBasicBlockToLoop(NewBB, LI->getBase());
391
392   return NewBB;
393 }
394
395 /// AddBlockAndPredsToSet - Add the specified block, and all of its
396 /// predecessors, to the specified set, if it's not already in there.  Stop
397 /// predecessor traversal when we reach StopBlock.
398 static void AddBlockAndPredsToSet(BasicBlock *InputBB, BasicBlock *StopBlock,
399                                   std::set<BasicBlock*> &Blocks) {
400   std::vector<BasicBlock *> WorkList;
401   WorkList.push_back(InputBB);
402   do {
403     BasicBlock *BB = WorkList.back(); WorkList.pop_back();
404     if (Blocks.insert(BB).second && BB != StopBlock)
405       // If BB is not already processed and it is not a stop block then
406       // insert its predecessor in the work list
407       for (pred_iterator I = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); I != E; ++I) {
408         BasicBlock *WBB = *I;
409         WorkList.push_back(WBB);
410       }
411   } while(!WorkList.empty());
412 }
413
414 /// FindPHIToPartitionLoops - The first part of loop-nestification is to find a
415 /// PHI node that tells us how to partition the loops.
416 static PHINode *FindPHIToPartitionLoops(Loop *L, DominatorTree *DT,
417                                         AliasAnalysis *AA) {
418   for (BasicBlock::iterator I = L->getHeader()->begin(); isa<PHINode>(I); ) {
419     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
420     ++I;
421     if (Value *V = PN->hasConstantValue())
422       if (!isa<Instruction>(V) || DT->dominates(cast<Instruction>(V), PN)) {
423         // This is a degenerate PHI already, don't modify it!
424         PN->replaceAllUsesWith(V);
425         if (AA) AA->deleteValue(PN);
426         PN->eraseFromParent();
427         continue;
428       }
429
430     // Scan this PHI node looking for a use of the PHI node by itself.
431     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
432       if (PN->getIncomingValue(i) == PN &&
433           L->contains(PN->getIncomingBlock(i)))
434         // We found something tasty to remove.
435         return PN;
436   }
437   return 0;
438 }
439
440 // PlaceSplitBlockCarefully - If the block isn't already, move the new block to
441 // right after some 'outside block' block.  This prevents the preheader from
442 // being placed inside the loop body, e.g. when the loop hasn't been rotated.
443 void LoopSimplify::PlaceSplitBlockCarefully(BasicBlock *NewBB,
444                                        SmallVectorImpl<BasicBlock*> &SplitPreds,
445                                             Loop *L) {
446   // Check to see if NewBB is already well placed.
447   Function::iterator BBI = NewBB; --BBI;
448   for (unsigned i = 0, e = SplitPreds.size(); i != e; ++i) {
449     if (&*BBI == SplitPreds[i])
450       return;
451   }
452   
453   // If it isn't already after an outside block, move it after one.  This is
454   // always good as it makes the uncond branch from the outside block into a
455   // fall-through.
456   
457   // Figure out *which* outside block to put this after.  Prefer an outside
458   // block that neighbors a BB actually in the loop.
459   BasicBlock *FoundBB = 0;
460   for (unsigned i = 0, e = SplitPreds.size(); i != e; ++i) {
461     Function::iterator BBI = SplitPreds[i];
462     if (++BBI != NewBB->getParent()->end() && 
463         L->contains(BBI)) {
464       FoundBB = SplitPreds[i];
465       break;
466     }
467   }
468   
469   // If our heuristic for a *good* bb to place this after doesn't find
470   // anything, just pick something.  It's likely better than leaving it within
471   // the loop.
472   if (!FoundBB)
473     FoundBB = SplitPreds[0];
474   NewBB->moveAfter(FoundBB);
475 }
476
477
478 /// SeparateNestedLoop - If this loop has multiple backedges, try to pull one of
479 /// them out into a nested loop.  This is important for code that looks like
480 /// this:
481 ///
482 ///  Loop:
483 ///     ...
484 ///     br cond, Loop, Next
485 ///     ...
486 ///     br cond2, Loop, Out
487 ///
488 /// To identify this common case, we look at the PHI nodes in the header of the
489 /// loop.  PHI nodes with unchanging values on one backedge correspond to values
490 /// that change in the "outer" loop, but not in the "inner" loop.
491 ///
492 /// If we are able to separate out a loop, return the new outer loop that was
493 /// created.
494 ///
495 Loop *LoopSimplify::SeparateNestedLoop(Loop *L) {
496   PHINode *PN = FindPHIToPartitionLoops(L, DT, AA);
497   if (PN == 0) return 0;  // No known way to partition.
498
499   // Pull out all predecessors that have varying values in the loop.  This
500   // handles the case when a PHI node has multiple instances of itself as
501   // arguments.
502   SmallVector<BasicBlock*, 8> OuterLoopPreds;
503   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
504     if (PN->getIncomingValue(i) != PN ||
505         !L->contains(PN->getIncomingBlock(i)))
506       OuterLoopPreds.push_back(PN->getIncomingBlock(i));
507
508   BasicBlock *Header = L->getHeader();
509   BasicBlock *NewBB = SplitBlockPredecessors(Header, &OuterLoopPreds[0],
510                                              OuterLoopPreds.size(),
511                                              ".outer", this);
512
513   // Make sure that NewBB is put someplace intelligent, which doesn't mess up
514   // code layout too horribly.
515   PlaceSplitBlockCarefully(NewBB, OuterLoopPreds, L);
516   
517   // Create the new outer loop.
518   Loop *NewOuter = new Loop();
519
520   // Change the parent loop to use the outer loop as its child now.
521   if (Loop *Parent = L->getParentLoop())
522     Parent->replaceChildLoopWith(L, NewOuter);
523   else
524     LI->changeTopLevelLoop(L, NewOuter);
525
526   // This block is going to be our new header block: add it to this loop and all
527   // parent loops.
528   NewOuter->addBasicBlockToLoop(NewBB, LI->getBase());
529
530   // L is now a subloop of our outer loop.
531   NewOuter->addChildLoop(L);
532
533   for (Loop::block_iterator I = L->block_begin(), E = L->block_end();
534        I != E; ++I)
535     NewOuter->addBlockEntry(*I);
536
537   // Determine which blocks should stay in L and which should be moved out to
538   // the Outer loop now.
539   std::set<BasicBlock*> BlocksInL;
540   for (pred_iterator PI = pred_begin(Header), E = pred_end(Header); PI!=E; ++PI)
541     if (DT->dominates(Header, *PI))
542       AddBlockAndPredsToSet(*PI, Header, BlocksInL);
543
544
545   // Scan all of the loop children of L, moving them to OuterLoop if they are
546   // not part of the inner loop.
547   const std::vector<Loop*> &SubLoops = L->getSubLoops();
548   for (size_t I = 0; I != SubLoops.size(); )
549     if (BlocksInL.count(SubLoops[I]->getHeader()))
550       ++I;   // Loop remains in L
551     else
552       NewOuter->addChildLoop(L->removeChildLoop(SubLoops.begin() + I));
553
554   // Now that we know which blocks are in L and which need to be moved to
555   // OuterLoop, move any blocks that need it.
556   for (unsigned i = 0; i != L->getBlocks().size(); ++i) {
557     BasicBlock *BB = L->getBlocks()[i];
558     if (!BlocksInL.count(BB)) {
559       // Move this block to the parent, updating the exit blocks sets
560       L->removeBlockFromLoop(BB);
561       if ((*LI)[BB] == L)
562         LI->changeLoopFor(BB, NewOuter);
563       --i;
564     }
565   }
566
567   return NewOuter;
568 }
569
570
571
572 /// InsertUniqueBackedgeBlock - This method is called when the specified loop
573 /// has more than one backedge in it.  If this occurs, revector all of these
574 /// backedges to target a new basic block and have that block branch to the loop
575 /// header.  This ensures that loops have exactly one backedge.
576 ///
577 void LoopSimplify::InsertUniqueBackedgeBlock(Loop *L) {
578   assert(L->getNumBackEdges() > 1 && "Must have > 1 backedge!");
579
580   // Get information about the loop
581   BasicBlock *Preheader = L->getLoopPreheader();
582   BasicBlock *Header = L->getHeader();
583   Function *F = Header->getParent();
584
585   // Figure out which basic blocks contain back-edges to the loop header.
586   std::vector<BasicBlock*> BackedgeBlocks;
587   for (pred_iterator I = pred_begin(Header), E = pred_end(Header); I != E; ++I)
588     if (*I != Preheader) BackedgeBlocks.push_back(*I);
589
590   // Create and insert the new backedge block...
591   BasicBlock *BEBlock = BasicBlock::Create(Header->getName()+".backedge", F);
592   BranchInst *BETerminator = BranchInst::Create(Header, BEBlock);
593
594   // Move the new backedge block to right after the last backedge block.
595   Function::iterator InsertPos = BackedgeBlocks.back(); ++InsertPos;
596   F->getBasicBlockList().splice(InsertPos, F->getBasicBlockList(), BEBlock);
597
598   // Now that the block has been inserted into the function, create PHI nodes in
599   // the backedge block which correspond to any PHI nodes in the header block.
600   for (BasicBlock::iterator I = Header->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
601     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
602     PHINode *NewPN = PHINode::Create(PN->getType(), PN->getName()+".be",
603                                      BETerminator);
604     NewPN->reserveOperandSpace(BackedgeBlocks.size());
605     if (AA) AA->copyValue(PN, NewPN);
606
607     // Loop over the PHI node, moving all entries except the one for the
608     // preheader over to the new PHI node.
609     unsigned PreheaderIdx = ~0U;
610     bool HasUniqueIncomingValue = true;
611     Value *UniqueValue = 0;
612     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
613       BasicBlock *IBB = PN->getIncomingBlock(i);
614       Value *IV = PN->getIncomingValue(i);
615       if (IBB == Preheader) {
616         PreheaderIdx = i;
617       } else {
618         NewPN->addIncoming(IV, IBB);
619         if (HasUniqueIncomingValue) {
620           if (UniqueValue == 0)
621             UniqueValue = IV;
622           else if (UniqueValue != IV)
623             HasUniqueIncomingValue = false;
624         }
625       }
626     }
627
628     // Delete all of the incoming values from the old PN except the preheader's
629     assert(PreheaderIdx != ~0U && "PHI has no preheader entry??");
630     if (PreheaderIdx != 0) {
631       PN->setIncomingValue(0, PN->getIncomingValue(PreheaderIdx));
632       PN->setIncomingBlock(0, PN->getIncomingBlock(PreheaderIdx));
633     }
634     // Nuke all entries except the zero'th.
635     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues()-1; i != e; ++i)
636       PN->removeIncomingValue(e-i, false);
637
638     // Finally, add the newly constructed PHI node as the entry for the BEBlock.
639     PN->addIncoming(NewPN, BEBlock);
640
641     // As an optimization, if all incoming values in the new PhiNode (which is a
642     // subset of the incoming values of the old PHI node) have the same value,
643     // eliminate the PHI Node.
644     if (HasUniqueIncomingValue) {
645       NewPN->replaceAllUsesWith(UniqueValue);
646       if (AA) AA->deleteValue(NewPN);
647       BEBlock->getInstList().erase(NewPN);
648     }
649   }
650
651   // Now that all of the PHI nodes have been inserted and adjusted, modify the
652   // backedge blocks to just to the BEBlock instead of the header.
653   for (unsigned i = 0, e = BackedgeBlocks.size(); i != e; ++i) {
654     TerminatorInst *TI = BackedgeBlocks[i]->getTerminator();
655     for (unsigned Op = 0, e = TI->getNumSuccessors(); Op != e; ++Op)
656       if (TI->getSuccessor(Op) == Header)
657         TI->setSuccessor(Op, BEBlock);
658   }
659
660   //===--- Update all analyses which we must preserve now -----------------===//
661
662   // Update Loop Information - we know that this block is now in the current
663   // loop and all parent loops.
664   L->addBasicBlockToLoop(BEBlock, LI->getBase());
665
666   // Update dominator information
667   DT->splitBlock(BEBlock);
668   if (DominanceFrontier *DF = getAnalysisIfAvailable<DominanceFrontier>())
669     DF->splitBlock(BEBlock);
670 }