[Modules] Move ValueHandle into the IR library where Value itself lives.
[oota-llvm.git] / lib / Analysis / IVUsers.cpp
index d9bdf5cbb09b53d9691c4b6bf3ff44b1409651ca..9f77c95aad21725608fee832696ff8e66700d63f 100644 (file)
 
 #define DEBUG_TYPE "iv-users"
 #include "llvm/Analysis/IVUsers.h"
-#include "llvm/Constants.h"
-#include "llvm/Instructions.h"
-#include "llvm/Type.h"
-#include "llvm/DerivedTypes.h"
-#include "llvm/Analysis/Dominators.h"
+#include "llvm/ADT/STLExtras.h"
 #include "llvm/Analysis/LoopPass.h"
 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpressions.h"
-#include "llvm/Assembly/AsmAnnotationWriter.h"
-#include "llvm/ADT/STLExtras.h"
+#include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
+#include "llvm/IR/Constants.h"
+#include "llvm/IR/DataLayout.h"
+#include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
+#include "llvm/IR/Dominators.h"
+#include "llvm/IR/Instructions.h"
+#include "llvm/IR/Type.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
 #include <algorithm>
 using namespace llvm;
 
 char IVUsers::ID = 0;
-INITIALIZE_PASS(IVUsers, "iv-users", "Induction Variable Users", false, true);
+INITIALIZE_PASS_BEGIN(IVUsers, "iv-users",
+                      "Induction Variable Users", false, true)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopInfo)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTreeWrapperPass)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ScalarEvolution)
+INITIALIZE_PASS_END(IVUsers, "iv-users",
+                      "Induction Variable Users", false, true)
 
 Pass *llvm::createIVUsersPass() {
   return new IVUsers();
 }
 
-/// findInterestingAddRec - Test whether the given expression is interesting.
-/// Return the addrec with the current loop which makes it interesting, or
-/// null if it is not interesting.
-const SCEVAddRecExpr *IVUsers::findInterestingAddRec(const SCEV *S) const {
+/// isInteresting - Test whether the given expression is "interesting" when
+/// used by the given expression, within the context of analyzing the
+/// given loop.
+static bool isInteresting(const SCEV *S, const Instruction *I, const Loop *L,
+                          ScalarEvolution *SE, LoopInfo *LI) {
   // An addrec is interesting if it's affine or if it has an interesting start.
   if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S)) {
-    // Keep things simple. Don't touch loop-variant strides.
+    // Keep things simple. Don't touch loop-variant strides unless they're
+    // only used outside the loop and we can simplify them.
     if (AR->getLoop() == L)
-      return AR;
-    // We don't yet know how to do effective SCEV expansions for addrecs
-    // with interesting steps.
-    if (findInterestingAddRec(AR->getStepRecurrence(*SE)))
-      return 0;
-    // Otherwise recurse to see if the start value is interesting.
-    return findInterestingAddRec(AR->getStart());
+      return AR->isAffine() ||
+             (!L->contains(I) &&
+              SE->getSCEVAtScope(AR, LI->getLoopFor(I->getParent())) != AR);
+    // Otherwise recurse to see if the start value is interesting, and that
+    // the step value is not interesting, since we don't yet know how to
+    // do effective SCEV expansions for addrecs with interesting steps.
+    return isInteresting(AR->getStart(), I, L, SE, LI) &&
+          !isInteresting(AR->getStepRecurrence(*SE), I, L, SE, LI);
   }
 
   // An add is interesting if exactly one of its operands is interesting.
   if (const SCEVAddExpr *Add = dyn_cast<SCEVAddExpr>(S)) {
+    bool AnyInterestingYet = false;
     for (SCEVAddExpr::op_iterator OI = Add->op_begin(), OE = Add->op_end();
          OI != OE; ++OI)
-      if (const SCEVAddRecExpr *AR = findInterestingAddRec(*OI))
-        return AR;
-    return 0;
+      if (isInteresting(*OI, I, L, SE, LI)) {
+        if (AnyInterestingYet)
+          return false;
+        AnyInterestingYet = true;
+      }
+    return AnyInterestingYet;
   }
 
   // Nothing else is interesting here.
-  return 0;
+  return false;
 }
 
-bool IVUsers::isInterestingUser(const Instruction *User) const {
-  // Void and FP expressions cannot be reduced.
-  if (!SE->isSCEVable(User->getType()))
-    return false;
-
-  // LSR is not APInt clean, do not touch integers bigger than 64-bits.
-  if (SE->getTypeSizeInBits(User->getType()) > 64)
-    return false;
-
-  // Don't descend into PHI nodes outside the current loop.
-  if (LI->getLoopFor(User->getParent()) != L &&
-      isa<PHINode>(User))
-    return false;
-
-  // Otherwise, it may be interesting.
+/// Return true if all loop headers that dominate this block are in simplified
+/// form.
+static bool isSimplifiedLoopNest(BasicBlock *BB, const DominatorTree *DT,
+                                 const LoopInfo *LI,
+                                 SmallPtrSet<Loop*,16> &SimpleLoopNests) {
+  Loop *NearestLoop = 0;
+  for (DomTreeNode *Rung = DT->getNode(BB);
+       Rung; Rung = Rung->getIDom()) {
+    BasicBlock *DomBB = Rung->getBlock();
+    Loop *DomLoop = LI->getLoopFor(DomBB);
+    if (DomLoop && DomLoop->getHeader() == DomBB) {
+      // If the domtree walk reaches a loop with no preheader, return false.
+      if (!DomLoop->isLoopSimplifyForm())
+        return false;
+      // If we have already checked this loop nest, stop checking.
+      if (SimpleLoopNests.count(DomLoop))
+        break;
+      // If we have not already checked this loop nest, remember the loop
+      // header nearest to BB. The nearest loop may not contain BB.
+      if (!NearestLoop)
+        NearestLoop = DomLoop;
+    }
+  }
+  if (NearestLoop)
+    SimpleLoopNests.insert(NearestLoop);
   return true;
 }
 
-/// AddUsersIfInteresting - Inspect the specified instruction.  If it is a
+/// AddUsersImpl - Inspect the specified instruction.  If it is a
 /// reducible SCEV, recursively add its users to the IVUsesByStride set and
 /// return true.  Otherwise, return false.
-void IVUsers::AddUsersIfInteresting(Instruction *I) {
-  // Stop if we've seen this before.
+bool IVUsers::AddUsersImpl(Instruction *I,
+                           SmallPtrSet<Loop*,16> &SimpleLoopNests) {
+  // Add this IV user to the Processed set before returning false to ensure that
+  // all IV users are members of the set. See IVUsers::isIVUserOrOperand.
   if (!Processed.insert(I))
-    return;
+    return true;    // Instruction already handled.
 
-  // If this PHI node is not SCEVable, ignore it.
   if (!SE->isSCEVable(I->getType()))
-    return;
-
-  // If this PHI node is not an addrec for this loop, ignore it.
-  const SCEVAddRecExpr *Expr = findInterestingAddRec(SE->getSCEV(I));
-  if (!Expr)
-    return;
-
-  // Walk the def-use graph.
-  SmallVector<std::pair<Instruction *, const SCEVAddRecExpr *>, 16> Worklist;
-  Worklist.push_back(std::make_pair(I, Expr));
-  do {
-    std::pair<Instruction *, const SCEVAddRecExpr *> P =
-      Worklist.pop_back_val();
-    Instruction *Op = P.first;
-    const SCEVAddRecExpr *OpAR = P.second;
-
-    // Visit Op's users.
-    SmallPtrSet<Instruction *, 8> VisitedUsers;
-    for (Value::use_iterator UI = Op->use_begin(), E = Op->use_end();
-         UI != E; ++UI) {
-      // Don't visit any individual user more than once.
-      Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
-      if (!VisitedUsers.insert(User))
-        continue;
-
-      // If it's an affine addrec (which we can pretty safely re-expand) inside
-      // the loop, or a potentially non-affine addrec outside the loop (which
-      // we can evaluate outside of the loop), follow it.
-      if (OpAR->isAffine() || !L->contains(User)) {
-        if (isInterestingUser(User)) {
-          const SCEV *UserExpr = SE->getSCEV(User);
-
-          if (const SCEVAddRecExpr *AR = findInterestingAddRec(UserExpr)) {
-            // Interesting. Keep searching.
-            if (Processed.insert(User))
-              Worklist.push_back(std::make_pair(User, AR));
-            continue;
-          }
-        }
+    return false;   // Void and FP expressions cannot be reduced.
+
+  // IVUsers is used by LSR which assumes that all SCEV expressions are safe to
+  // pass to SCEVExpander. Expressions are not safe to expand if they represent
+  // operations that are not safe to speculate, namely integer division.
+  if (!isa<PHINode>(I) && !isSafeToSpeculativelyExecute(I, DL))
+    return false;
+
+  // LSR is not APInt clean, do not touch integers bigger than 64-bits.
+  // Also avoid creating IVs of non-native types. For example, we don't want a
+  // 64-bit IV in 32-bit code just because the loop has one 64-bit cast.
+  uint64_t Width = SE->getTypeSizeInBits(I->getType());
+  if (Width > 64 || (DL && !DL->isLegalInteger(Width)))
+    return false;
+
+  // Get the symbolic expression for this instruction.
+  const SCEV *ISE = SE->getSCEV(I);
+
+  // If we've come to an uninteresting expression, stop the traversal and
+  // call this a user.
+  if (!isInteresting(ISE, I, L, SE, LI))
+    return false;
+
+  SmallPtrSet<Instruction *, 4> UniqueUsers;
+  for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end();
+       UI != E; ++UI) {
+    Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
+    if (!UniqueUsers.insert(User))
+      continue;
+
+    // Do not infinitely recurse on PHI nodes.
+    if (isa<PHINode>(User) && Processed.count(User))
+      continue;
+
+    // Only consider IVUsers that are dominated by simplified loop
+    // headers. Otherwise, SCEVExpander will crash.
+    BasicBlock *UseBB = User->getParent();
+    // A phi's use is live out of its predecessor block.
+    if (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(User)) {
+      unsigned OperandNo = UI.getOperandNo();
+      unsigned ValNo = PHINode::getIncomingValueNumForOperand(OperandNo);
+      UseBB = PHI->getIncomingBlock(ValNo);
+    }
+    if (!isSimplifiedLoopNest(UseBB, DT, LI, SimpleLoopNests))
+      return false;
+
+    // Descend recursively, but not into PHI nodes outside the current loop.
+    // It's important to see the entire expression outside the loop to get
+    // choices that depend on addressing mode use right, although we won't
+    // consider references outside the loop in all cases.
+    // If User is already in Processed, we don't want to recurse into it again,
+    // but do want to record a second reference in the same instruction.
+    bool AddUserToIVUsers = false;
+    if (LI->getLoopFor(User->getParent()) != L) {
+      if (isa<PHINode>(User) || Processed.count(User) ||
+          !AddUsersImpl(User, SimpleLoopNests)) {
+        DEBUG(dbgs() << "FOUND USER in other loop: " << *User << '\n'
+                     << "   OF SCEV: " << *ISE << '\n');
+        AddUserToIVUsers = true;
       }
+    } else if (Processed.count(User) || !AddUsersImpl(User, SimpleLoopNests)) {
+      DEBUG(dbgs() << "FOUND USER: " << *User << '\n'
+                   << "   OF SCEV: " << *ISE << '\n');
+      AddUserToIVUsers = true;
+    }
 
-      // Otherwise, this is the point where the def-use chain
-      // becomes uninteresting. Call it an IV User.
-      AddUser(User, Op);
+    if (AddUserToIVUsers) {
+      // Okay, we found a user that we cannot reduce.
+      IVUses.push_back(new IVStrideUse(this, User, I));
+      IVStrideUse &NewUse = IVUses.back();
+      // Autodetect the post-inc loop set, populating NewUse.PostIncLoops.
+      // The regular return value here is discarded; instead of recording
+      // it, we just recompute it when we need it.
+      ISE = TransformForPostIncUse(NormalizeAutodetect,
+                                   ISE, User, I,
+                                   NewUse.PostIncLoops,
+                                   *SE, *DT);
+      DEBUG(if (SE->getSCEV(I) != ISE)
+              dbgs() << "   NORMALIZED TO: " << *ISE << '\n');
     }
-  } while (!Worklist.empty());
+  }
+  return true;
+}
+
+bool IVUsers::AddUsersIfInteresting(Instruction *I) {
+  // SCEVExpander can only handle users that are dominated by simplified loop
+  // entries. Keep track of all loops that are only dominated by other simple
+  // loops so we don't traverse the domtree for each user.
+  SmallPtrSet<Loop*,16> SimpleLoopNests;
+
+  return AddUsersImpl(I, SimpleLoopNests);
 }
 
 IVStrideUse &IVUsers::AddUser(Instruction *User, Value *Operand) {
   IVUses.push_back(new IVStrideUse(this, User, Operand));
-  IVStrideUse &NewUse = IVUses.back();
-
-  // Auto-detect and remember post-inc loops for this expression.
-  const SCEV *S = SE->getSCEV(Operand);
-  (void)TransformForPostIncUse(NormalizeAutodetect,
-                               S, User, Operand,
-                               NewUse.PostIncLoops,
-                               *SE, *DT);
-  return NewUse;
+  return IVUses.back();
 }
 
 IVUsers::IVUsers()
- : LoopPass(ID) {
+    : LoopPass(ID) {
+  initializeIVUsersPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
 }
 
 void IVUsers::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
   AU.addRequired<LoopInfo>();
-  AU.addRequired<DominatorTree>();
+  AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
   AU.addRequired<ScalarEvolution>();
   AU.setPreservesAll();
 }
@@ -169,51 +232,52 @@ bool IVUsers::runOnLoop(Loop *l, LPPassManager &LPM) {
 
   L = l;
   LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
-  DT = &getAnalysis<DominatorTree>();
+  DT = &getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
   SE = &getAnalysis<ScalarEvolution>();
+  DataLayoutPass *DLP = getAnalysisIfAvailable<DataLayoutPass>();
+  DL = DLP ? &DLP->getDataLayout() : 0;
 
   // Find all uses of induction variables in this loop, and categorize
   // them by stride.  Start by finding all of the PHI nodes in the header for
   // this loop.  If they are induction variables, inspect their uses.
   for (BasicBlock::iterator I = L->getHeader()->begin(); isa<PHINode>(I); ++I)
-    AddUsersIfInteresting(I);
+    (void)AddUsersIfInteresting(I);
 
   return false;
 }
 
 void IVUsers::print(raw_ostream &OS, const Module *M) const {
   OS << "IV Users for loop ";
-  WriteAsOperand(OS, L->getHeader(), false);
+  L->getHeader()->printAsOperand(OS, false);
   if (SE->hasLoopInvariantBackedgeTakenCount(L)) {
     OS << " with backedge-taken count "
        << *SE->getBackedgeTakenCount(L);
   }
   OS << ":\n";
 
-  // Use a default AssemblyAnnotationWriter to suppress the default info
-  // comments, which aren't relevant here.
-  AssemblyAnnotationWriter Annotator;
   for (ilist<IVStrideUse>::const_iterator UI = IVUses.begin(),
        E = IVUses.end(); UI != E; ++UI) {
     OS << "  ";
-    WriteAsOperand(OS, UI->getOperandValToReplace(), false);
+    UI->getOperandValToReplace()->printAsOperand(OS, false);
     OS << " = " << *getReplacementExpr(*UI);
     for (PostIncLoopSet::const_iterator
          I = UI->PostIncLoops.begin(),
          E = UI->PostIncLoops.end(); I != E; ++I) {
       OS << " (post-inc with loop ";
-      WriteAsOperand(OS, (*I)->getHeader(), false);
+      (*I)->getHeader()->printAsOperand(OS, false);
       OS << ")";
     }
     OS << " in  ";
-    UI->getUser()->print(OS, &Annotator);
+    UI->getUser()->print(OS);
     OS << '\n';
   }
 }
 
+#if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
 void IVUsers::dump() const {
   print(dbgs());
 }
+#endif
 
 void IVUsers::releaseMemory() {
   Processed.clear();
@@ -265,6 +329,7 @@ void IVStrideUse::transformToPostInc(const Loop *L) {
 
 void IVStrideUse::deleted() {
   // Remove this user from the list.
+  Parent->Processed.erase(this->getUser());
   Parent->IVUses.erase(this);
   // this now dangles!
 }