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