Rework post dominator information so that we do not have to
[oota-llvm.git] / lib / Analysis / PostDominators.cpp
index ca0b64a064cc03b0604c2904571b2740a6388e02..6be8f3dd2319d66cfc9ce316494a76b2bbe542eb 100644 (file)
-//===- DominatorSet.cpp - Dominator Set Calculation --------------*- C++ -*--=//
+//===- PostDominators.cpp - Post-Dominator Calculation --------------------===//
 //
-// This file provides a simple class to calculate the dominator set of a
-// function.
+// This file implements the post-dominator construction algorithms.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#include "llvm/Analysis/Dominators.h"
-#include "llvm/Transforms/Utils/UnifyFunctionExitNodes.h"
+#include "llvm/Analysis/PostDominators.h"
+#include "llvm/iTerminators.h"
 #include "llvm/Support/CFG.h"
 #include "Support/DepthFirstIterator.h"
-#include "Support/STLExtras.h"
 #include "Support/SetOperations.h"
-#include <algorithm>
-using std::set;
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
-//  DominatorSet Implementation
+//  PostDominatorSet Implementation
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-AnalysisID DominatorSet::ID(AnalysisID::create<DominatorSet>(), true);
-AnalysisID DominatorSet::PostDomID(AnalysisID::create<DominatorSet>(), true);
+static RegisterAnalysis<PostDominatorSet>
+B("postdomset", "Post-Dominator Set Construction", true);
 
-bool DominatorSet::runOnFunction(Function *F) {
-  Doms.clear();   // Reset from the last time we were run...
-
-  if (isPostDominator())
-    calcPostDominatorSet(F);
-  else
-    calcForwardDominatorSet(F);
-  return false;
-}
-
-// dominates - Return true if A dominates B.  This performs the special checks
-// neccesary if A and B are in the same basic block.
-//
-bool DominatorSet::dominates(Instruction *A, Instruction *B) const {
-  BasicBlock *BBA = A->getParent(), *BBB = B->getParent();
-  if (BBA != BBB) return dominates(BBA, BBB);
-  
-  // Loop through the basic block until we find A or B.
-  BasicBlock::iterator I = BBA->begin();
-  for (; *I != A && *I != B; ++I) /*empty*/;
-  
-  // A dominates B if it is found first in the basic block...
-  return *I == A;
-}
-
-// calcForwardDominatorSet - This method calculates the forward dominator sets
-// for the specified function.
+// Postdominator set construction.  This converts the specified function to only
+// have a single exit node (return stmt), then calculates the post dominance
+// sets for the function.
 //
-void DominatorSet::calcForwardDominatorSet(Function *M) {
-  Root = M->getEntryNode();
-  assert(pred_begin(Root) == pred_end(Root) &&
-        "Root node has predecessors in function!");
-
-  bool Changed;
-  do {
-    Changed = false;
-
-    DomSetType WorkingSet;
-    df_iterator<Function*> It = df_begin(M), End = df_end(M);
-    for ( ; It != End; ++It) {
-      BasicBlock *BB = *It;
-      pred_iterator PI = pred_begin(BB), PEnd = pred_end(BB);
-      if (PI != PEnd) {                // Is there SOME predecessor?
-       // Loop until we get to a predecessor that has had it's dom set filled
-       // in at least once.  We are guaranteed to have this because we are
-       // traversing the graph in DFO and have handled start nodes specially.
-       //
-       while (Doms[*PI].size() == 0) ++PI;
-       WorkingSet = Doms[*PI];
+bool PostDominatorSet::runOnFunction(Function &F) {
+  Doms.clear();   // Reset from the last time we were run...
 
-       for (++PI; PI != PEnd; ++PI) { // Intersect all of the predecessor sets
-         DomSetType &PredSet = Doms[*PI];
-         if (PredSet.size())
-           set_intersect(WorkingSet, PredSet);
-       }
-      }
-       
-      WorkingSet.insert(BB);           // A block always dominates itself
-      DomSetType &BBSet = Doms[BB];
-      if (BBSet != WorkingSet) {
-       BBSet.swap(WorkingSet);        // Constant time operation!
-       Changed = true;                // The sets changed.
-      }
-      WorkingSet.clear();              // Clear out the set for next iteration
-    }
-  } while (Changed);
-}
+  // Scan the function looking for the root nodes of the post-dominance
+  // relationships.  These blocks end with return and unwind instructions.
+  // While we are iterating over the function, we also initialize all of the
+  // domsets to empty.
+  Roots.clear();
+  for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E; ++I) {
+    Doms[I];  // Initialize to empty
+
+    if (isa<ReturnInst>(I->getTerminator()) ||
+        isa<UnwindInst>(I->getTerminator()))
+      Roots.push_back(I);
+  }
 
-// Postdominator set constructor.  This ctor converts the specified function to
-// only have a single exit node (return stmt), then calculates the post
-// dominance sets for the function.
-//
-void DominatorSet::calcPostDominatorSet(Function *F) {
-  // Since we require that the unify all exit nodes pass has been run, we know
-  // that there can be at most one return instruction in the function left.
-  // Get it.
-  //
-  Root = getAnalysis<UnifyFunctionExitNodes>().getExitNode();
+  // If there are no exit nodes for the function, postdomsets are all empty.
+  // This can happen if the function just contains an infinite loop, for
+  // example.
+  if (Roots.empty()) return false;
 
-  if (Root == 0) {  // No exit node for the function?  Postdomsets are all empty
-    for (Function::iterator FI = F->begin(), FE = F->end(); FI != FE; ++FI)
-      Doms[*FI] = DomSetType();
-    return;
-  }
+  // If we have more than one root, we insert an artificial "null" exit, which
+  // has "virtual edges" to each of the real exit nodes.
+  if (Roots.size() > 1)
+    Doms[0].insert(0);
 
   bool Changed;
   do {
     Changed = false;
 
-    set<const BasicBlock*> Visited;
+    std::set<const BasicBlock*> Visited;
     DomSetType WorkingSet;
-    idf_iterator<BasicBlock*> It = idf_begin(Root), End = idf_end(Root);
-    for ( ; It != End; ++It) {
-      BasicBlock *BB = *It;
-      succ_iterator PI = succ_begin(BB), PEnd = succ_end(BB);
-      if (PI != PEnd) {                // Is there SOME predecessor?
-       // Loop until we get to a successor that has had it's dom set filled
-       // in at least once.  We are guaranteed to have this because we are
-       // traversing the graph in DFO and have handled start nodes specially.
-       //
-       while (Doms[*PI].size() == 0) ++PI;
-       WorkingSet = Doms[*PI];
 
-       for (++PI; PI != PEnd; ++PI) { // Intersect all of the successor sets
-         DomSetType &PredSet = Doms[*PI];
-         if (PredSet.size())
-           set_intersect(WorkingSet, PredSet);
-       }
-      }
+    for (unsigned i = 0, e = Roots.size(); i != e; ++i)
+      for (idf_iterator<BasicBlock*> It = idf_begin(Roots[i]),
+             E = idf_end(Roots[i]); It != E; ++It) {
+        BasicBlock *BB = *It;
+        succ_iterator SI = succ_begin(BB), SE = succ_end(BB);
+        if (SI != SE) {                // Is there SOME successor?
+          // Loop until we get to a successor that has had it's dom set filled
+          // in at least once.  We are guaranteed to have this because we are
+          // traversing the graph in DFO and have handled start nodes specially.
+          //
+          while (Doms[*SI].size() == 0) ++SI;
+          WorkingSet = Doms[*SI];
+          
+          for (++SI; SI != SE; ++SI) { // Intersect all of the successor sets
+            DomSetType &SuccSet = Doms[*SI];
+            if (SuccSet.size())
+              set_intersect(WorkingSet, SuccSet);
+          }
+        } else {
+          // If this node has no successors, it must be one of the root nodes.
+          // We will already take care of the notion that the node
+          // post-dominates itself.  The only thing we have to add is that if
+          // there are multiple root nodes, we want to insert a special "null"
+          // exit node which dominates the roots as well.
+          if (Roots.size() > 1)
+            WorkingSet.insert(0);
+        }
        
-      WorkingSet.insert(BB);           // A block always dominates itself
-      DomSetType &BBSet = Doms[BB];
-      if (BBSet != WorkingSet) {
-       BBSet.swap(WorkingSet);        // Constant time operation!
-       Changed = true;                // The sets changed.
+        WorkingSet.insert(BB);           // A block always dominates itself
+        DomSetType &BBSet = Doms[BB];
+        if (BBSet != WorkingSet) {
+          BBSet.swap(WorkingSet);        // Constant time operation!
+          Changed = true;                // The sets changed.
+        }
+        WorkingSet.clear();              // Clear out the set for next iteration
       }
-      WorkingSet.clear();              // Clear out the set for next iteration
-    }
   } while (Changed);
+  return false;
 }
 
-// getAnalysisUsage - This obviously provides a dominator set, but it also
-// uses the UnifyFunctionExitNodes pass if building post-dominators
-//
-void DominatorSet::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
-  AU.setPreservesAll();
-  if (isPostDominator()) {
-    AU.addProvided(PostDomID);
-    AU.addRequired(UnifyFunctionExitNodes::ID);
-  } else {
-    AU.addProvided(ID);
-  }
-}
-
-
 //===----------------------------------------------------------------------===//
-//  ImmediateDominators Implementation
+//  ImmediatePostDominators Implementation
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-AnalysisID ImmediateDominators::ID(AnalysisID::create<ImmediateDominators>(), true);
-AnalysisID ImmediateDominators::PostDomID(AnalysisID::create<ImmediateDominators>(), true);
-
-// calcIDoms - Calculate the immediate dominator mapping, given a set of
-// dominators for every basic block.
-void ImmediateDominators::calcIDoms(const DominatorSet &DS) {
-  // Loop over all of the nodes that have dominators... figuring out the IDOM
-  // for each node...
-  //
-  for (DominatorSet::const_iterator DI = DS.begin(), DEnd = DS.end(); 
-       DI != DEnd; ++DI) {
-    BasicBlock *BB = DI->first;
-    const DominatorSet::DomSetType &Dominators = DI->second;
-    unsigned DomSetSize = Dominators.size();
-    if (DomSetSize == 1) continue;  // Root node... IDom = null
-
-    // Loop over all dominators of this node.  This corresponds to looping over
-    // nodes in the dominator chain, looking for a node whose dominator set is
-    // equal to the current nodes, except that the current node does not exist
-    // in it.  This means that it is one level higher in the dom chain than the
-    // current node, and it is our idom!
-    //
-    DominatorSet::DomSetType::const_iterator I = Dominators.begin();
-    DominatorSet::DomSetType::const_iterator End = Dominators.end();
-    for (; I != End; ++I) {   // Iterate over dominators...
-      // All of our dominators should form a chain, where the number of elements
-      // in the dominator set indicates what level the node is at in the chain.
-      // We want the node immediately above us, so it will have an identical 
-      // dominator set, except that BB will not dominate it... therefore it's
-      // dominator set size will be one less than BB's...
-      //
-      if (DS.getDominators(*I).size() == DomSetSize - 1) {
-       IDoms[BB] = *I;
-       break;
-      }
-    }
-  }
-}
-
+static RegisterAnalysis<ImmediatePostDominators>
+D("postidom", "Immediate Post-Dominators Construction", true);
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
-//  DominatorTree Implementation
+//  PostDominatorTree Implementation
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-AnalysisID DominatorTree::ID(AnalysisID::create<DominatorTree>(), true);
-AnalysisID DominatorTree::PostDomID(AnalysisID::create<DominatorTree>(), true);
-
-// DominatorTree::reset - Free all of the tree node memory.
-//
-void DominatorTree::reset() { 
-  for (NodeMapType::iterator I = Nodes.begin(), E = Nodes.end(); I != E; ++I)
-    delete I->second;
-  Nodes.clear();
-}
-
+static RegisterAnalysis<PostDominatorTree>
+F("postdomtree", "Post-Dominator Tree Construction", true);
 
-#if 0
-// Given immediate dominators, we can also calculate the dominator tree
-DominatorTree::DominatorTree(const ImmediateDominators &IDoms) 
-  : DominatorBase(IDoms.getRoot()) {
-  const Function *M = Root->getParent();
+void PostDominatorTree::calculate(const PostDominatorSet &DS) {
+  if (Roots.empty()) return;
+  BasicBlock *Root = Roots.size() == 1 ? Roots[0] : 0;
 
-  Nodes[Root] = new Node(Root, 0);   // Add a node for the root...
+  Nodes[Root] = RootNode = new Node(Root, 0);   // Add a node for the root...
 
   // Iterate over all nodes in depth first order...
-  for (df_iterator<const Function*> I = df_begin(M), E = df_end(M); I!=E; ++I) {
-    const BasicBlock *BB = *I, *IDom = IDoms[*I];
-
-    if (IDom != 0) {   // Ignore the root node and other nasty nodes
-      // We know that the immediate dominator should already have a node, 
-      // because we are traversing the CFG in depth first order!
-      //
-      assert(Nodes[IDom] && "No node for IDOM?");
-      Node *IDomNode = Nodes[IDom];
-
-      // Add a new tree node for this BasicBlock, and link it as a child of
-      // IDomNode
-      Nodes[BB] = IDomNode->addChild(new Node(BB, IDomNode));
-    }
-  }
-}
-#endif
-
-void DominatorTree::calculate(const DominatorSet &DS) {
-  Nodes[Root] = new Node(Root, 0);   // Add a node for the root...
-
-  if (!isPostDominator()) {
-    // Iterate over all nodes in depth first order...
-    for (df_iterator<BasicBlock*> I = df_begin(Root), E = df_end(Root);
-         I != E; ++I) {
+  for (unsigned i = 0, e = Roots.size(); i != e; ++i)
+    for (idf_iterator<BasicBlock*> I = idf_begin(Roots[i]),
+           E = idf_end(Roots[i]); I != E; ++I) {
       BasicBlock *BB = *I;
       const DominatorSet::DomSetType &Dominators = DS.getDominators(BB);
       unsigned DomSetSize = Dominators.size();
       if (DomSetSize == 1) continue;  // Root node... IDom = null
-      
-      // Loop over all dominators of this node. This corresponds to looping over
-      // nodes in the dominator chain, looking for a node whose dominator set is
-      // equal to the current nodes, except that the current node does not exist
-      // in it. This means that it is one level higher in the dom chain than the
-      // current node, and it is our idom!  We know that we have already added
-      // a DominatorTree node for our idom, because the idom must be a
-      // predecessor in the depth first order that we are iterating through the
-      // function.
-      //
-      DominatorSet::DomSetType::const_iterator I = Dominators.begin();
-      DominatorSet::DomSetType::const_iterator End = Dominators.end();
-      for (; I != End; ++I) {   // Iterate over dominators...
-       // All of our dominators should form a chain, where the number of
-       // elements in the dominator set indicates what level the node is at in
-       // the chain.  We want the node immediately above us, so it will have
-       // an identical dominator set, except that BB will not dominate it...
-       // therefore it's dominator set size will be one less than BB's...
-       //
-       if (DS.getDominators(*I).size() == DomSetSize - 1) {
-         // We know that the immediate dominator should already have a node, 
-         // because we are traversing the CFG in depth first order!
-         //
-         Node *IDomNode = Nodes[*I];
-         assert(IDomNode && "No node for IDOM?");
-         
-         // Add a new tree node for this BasicBlock, and link it as a child of
-         // IDomNode
-         Nodes[BB] = IDomNode->addChild(new Node(BB, IDomNode));
-         break;
-       }
-      }
-    }
-  } else if (Root) {
-    // Iterate over all nodes in depth first order...
-    for (idf_iterator<BasicBlock*> I = idf_begin(Root), E = idf_end(Root);
-         I != E; ++I) {
-      BasicBlock *BB = *I;
-      const DominatorSet::DomSetType &Dominators = DS.getDominators(BB);
-      unsigned DomSetSize = Dominators.size();
-      if (DomSetSize == 1) continue;  // Root node... IDom = null
-      
+
+      // If we have already computed the immediate dominator for this node,
+      // don't revisit.  This can happen due to nodes reachable from multiple
+      // roots, but which the idf_iterator doesn't know about.
+      if (Nodes.find(BB) != Nodes.end()) continue;
+
       // Loop over all dominators of this node.  This corresponds to looping
       // over nodes in the dominator chain, looking for a node whose dominator
       // set is equal to the current nodes, except that the current node does
@@ -308,61 +140,59 @@ void DominatorTree::calculate(const DominatorSet &DS) {
       DominatorSet::DomSetType::const_iterator I = Dominators.begin();
       DominatorSet::DomSetType::const_iterator End = Dominators.end();
       for (; I != End; ++I) {   // Iterate over dominators...
-       // All of our dominators should form a chain, where the number
-       // of elements in the dominator set indicates what level the
-       // node is at in the chain.  We want the node immediately
-       // above us, so it will have an identical dominator set,
-       // except that BB will not dominate it... therefore it's
-       // dominator set size will be one less than BB's...
-       //
-       if (DS.getDominators(*I).size() == DomSetSize - 1) {
-         // We know that the immediate dominator should already have a node, 
-         // because we are traversing the CFG in depth first order!
-         //
-         Node *IDomNode = Nodes[*I];
-         assert(IDomNode && "No node for IDOM?");
+        // All of our dominators should form a chain, where the number
+        // of elements in the dominator set indicates what level the
+        // node is at in the chain.  We want the node immediately
+        // above us, so it will have an identical dominator set,
+        // except that BB will not dominate it... therefore it's
+        // dominator set size will be one less than BB's...
+        //
+        if (DS.getDominators(*I).size() == DomSetSize - 1) {
+          // We know that the immediate dominator should already have a node, 
+          // because we are traversing the CFG in depth first order!
+          //
+          Node *IDomNode = Nodes[*I];
+          assert(IDomNode && "No node for IDOM?");
          
-         // Add a new tree node for this BasicBlock, and link it as a child of
-         // IDomNode
-         Nodes[BB] = IDomNode->addChild(new Node(BB, IDomNode));
-         break;
-       }
+          // Add a new tree node for this BasicBlock, and link it as a child of
+          // IDomNode
+          Nodes[BB] = IDomNode->addChild(new Node(BB, IDomNode));
+          break;
+        }
       }
     }
-  }
 }
 
-
-
 //===----------------------------------------------------------------------===//
-//  DominanceFrontier Implementation
+//  PostDominanceFrontier Implementation
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-AnalysisID DominanceFrontier::ID(AnalysisID::create<DominanceFrontier>(), true);
-AnalysisID DominanceFrontier::PostDomID(AnalysisID::create<DominanceFrontier>(), true);
+static RegisterAnalysis<PostDominanceFrontier>
+H("postdomfrontier", "Post-Dominance Frontier Construction", true);
 
 const DominanceFrontier::DomSetType &
-DominanceFrontier::calcDomFrontier(const DominatorTree &DT, 
-                                   const DominatorTree::Node *Node) {
+PostDominanceFrontier::calculate(const PostDominatorTree &DT, 
+                                 const DominatorTree::Node *Node) {
   // Loop over CFG successors to calculate DFlocal[Node]
   BasicBlock *BB = Node->getNode();
   DomSetType &S = Frontiers[BB];       // The new set to fill in...
+  if (getRoots().empty()) return S;
 
-  for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), SE = succ_end(BB);
-       SI != SE; ++SI) {
-    // Does Node immediately dominate this successor?
-    if (DT[*SI]->getIDom() != Node)
-      S.insert(*SI);
-  }
+  if (BB)
+    for (pred_iterator SI = pred_begin(BB), SE = pred_end(BB);
+         SI != SE; ++SI)
+      // Does Node immediately dominate this predeccessor?
+      if (DT[*SI]->getIDom() != Node)
+        S.insert(*SI);
 
   // At this point, S is DFlocal.  Now we union in DFup's of our children...
   // Loop through and visit the nodes that Node immediately dominates (Node's
   // children in the IDomTree)
   //
-  for (DominatorTree::Node::const_iterator NI = Node->begin(), NE = Node->end();
-       NI != NE; ++NI) {
+  for (PostDominatorTree::Node::const_iterator
+         NI = Node->begin(), NE = Node->end(); NI != NE; ++NI) {
     DominatorTree::Node *IDominee = *NI;
-    const DomSetType &ChildDF = calcDomFrontier(DT, IDominee);
+    const DomSetType &ChildDF = calculate(DT, IDominee);
 
     DomSetType::const_iterator CDFI = ChildDF.begin(), CDFE = ChildDF.end();
     for (; CDFI != CDFE; ++CDFI) {
@@ -374,36 +204,6 @@ DominanceFrontier::calcDomFrontier(const DominatorTree &DT,
   return S;
 }
 
-const DominanceFrontier::DomSetType &
-DominanceFrontier::calcPostDomFrontier(const DominatorTree &DT, 
-                                       const DominatorTree::Node *Node) {
-  // Loop over CFG successors to calculate DFlocal[Node]
-  BasicBlock *BB = Node->getNode();
-  DomSetType &S = Frontiers[BB];       // The new set to fill in...
-  if (!Root) return S;
-
-  for (pred_iterator SI = pred_begin(BB), SE = pred_end(BB);
-       SI != SE; ++SI) {
-    // Does Node immediately dominate this predeccessor?
-    if (DT[*SI]->getIDom() != Node)
-      S.insert(*SI);
-  }
-
-  // At this point, S is DFlocal.  Now we union in DFup's of our children...
-  // Loop through and visit the nodes that Node immediately dominates (Node's
-  // children in the IDomTree)
-  //
-  for (DominatorTree::Node::const_iterator NI = Node->begin(), NE = Node->end();
-       NI != NE; ++NI) {
-    DominatorTree::Node *IDominee = *NI;
-    const DomSetType &ChildDF = calcPostDomFrontier(DT, IDominee);
-
-    DomSetType::const_iterator CDFI = ChildDF.begin(), CDFE = ChildDF.end();
-    for (; CDFI != CDFE; ++CDFI) {
-      if (!Node->dominates(DT[*CDFI]))
-       S.insert(*CDFI);
-    }
-  }
-
-  return S;
+// stub - a dummy function to make linking work ok.
+void PostDominanceFrontier::stub() {
 }