Replace the old ADCE implementation with a new one that more simply solves
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / ADCE.cpp
index 062b52ff50c0e090e688854084d937fc684596a4..5c3b833452b5a911a932e32cd75f7ee0e38626c2 100644 (file)
-//===- ADCE.cpp - Code to perform aggressive dead code elimination --------===//
+//===- DCE.cpp - Code to perform dead code elimination --------------------===//
 //
-// This file implements "aggressive" dead code elimination.  ADCE is DCe where
-// values are assumed to be dead until proven otherwise.  This is similar to 
-// SCCP, except applied to the liveness of values.
+//                     The LLVM Compiler Infrastructure
+//
+// This file is distributed under the University of Illinois Open Source
+// License. See LICENSE.TXT for details.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
-
-#include "llvm/Transforms/Scalar.h"
-#include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
-#include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
-#include "llvm/Type.h"
-#include "llvm/Analysis/Dominators.h"
-#include "llvm/iTerminators.h"
-#include "llvm/iPHINode.h"
-#include "llvm/Constant.h"
-#include "llvm/Support/CFG.h"
-#include "Support/STLExtras.h"
-#include "Support/DepthFirstIterator.h"
-#include "Support/StatisticReporter.h"
-#include <algorithm>
-#include <iostream>
-using std::cerr;
-using std::vector;
-
-static Statistic<> NumBlockRemoved("adce\t\t- Number of basic blocks removed");
-static Statistic<> NumInstRemoved ("adce\t\t- Number of instructions removed");
-
-namespace {
-
-//===----------------------------------------------------------------------===//
-// ADCE Class
 //
-// This class does all of the work of Aggressive Dead Code Elimination.
-// It's public interface consists of a constructor and a doADCE() method.
+// This file implements the Aggressive Dead Code Elimination pass.  This pass
+// optimistically assumes that all instructions are dead until proven otherwise,
+// allowing it to eliminate dead computations that other DCE passes do not 
+// catch, particularly involving loop computations.
 //
-class ADCE : public FunctionPass {
-  Function *Func;                       // The function that we are working on
-  std::vector<Instruction*> WorkList;   // Instructions that just became live
-  std::set<Instruction*>    LiveSet;    // The set of live instructions
-
-  //===--------------------------------------------------------------------===//
-  // The public interface for this class
-  //
-public:
-  // Execute the Aggressive Dead Code Elimination Algorithm
-  //
-  virtual bool runOnFunction(Function &F) {
-    Func = &F;
-    bool Changed = doADCE();
-    assert(WorkList.empty());
-    LiveSet.clear();
-    return Changed;
-  }
-  // getAnalysisUsage - We require post dominance frontiers (aka Control
-  // Dependence Graph)
-  virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
-    AU.addRequired<PostDominatorTree>();
-    AU.addRequired<PostDominanceFrontier>();
-  }
-
-
-  //===--------------------------------------------------------------------===//
-  // The implementation of this class
-  //
-private:
-  // doADCE() - Run the Aggressive Dead Code Elimination algorithm, returning
-  // true if the function was modified.
-  //
-  bool doADCE();
-
-  void markBlockAlive(BasicBlock *BB);
-
-
-  // dropReferencesOfDeadInstructionsInLiveBlock - Loop over all of the
-  // instructions in the specified basic block, dropping references on
-  // instructions that are dead according to LiveSet.
-  bool dropReferencesOfDeadInstructionsInLiveBlock(BasicBlock *BB);
-
-  inline void markInstructionLive(Instruction *I) {
-    if (LiveSet.count(I)) return;
-    DEBUG(cerr << "Insn Live: " << I);
-    LiveSet.insert(I);
-    WorkList.push_back(I);
-  }
-
-  inline void markTerminatorLive(const BasicBlock *BB) {
-    DEBUG(cerr << "Terminat Live: " << BB->getTerminator());
-    markInstructionLive((Instruction*)BB->getTerminator());
-  }
-};
-
-  RegisterOpt<ADCE> X("adce", "Aggressive Dead Code Elimination");
-} // End of anonymous namespace
+//===----------------------------------------------------------------------===//
 
-Pass *createAggressiveDCEPass() { return new ADCE(); }
+#define DEBUG_TYPE "adce"
+#include "llvm/Transforms/Scalar.h"
+#include "llvm/Instructions.h"
+#include "llvm/Pass.h"
+#include "llvm/Support/Compiler.h"
+#include "llvm/Support/InstIterator.h"
+#include "llvm/ADT/Statistic.h"
+#include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
 
-void ADCE::markBlockAlive(BasicBlock *BB) {
-  // Mark the basic block as being newly ALIVE... and mark all branches that
-  // this block is control dependant on as being alive also...
-  //
-  PostDominanceFrontier &CDG = getAnalysis<PostDominanceFrontier>();
+using namespace llvm;
 
-  PostDominanceFrontier::const_iterator It = CDG.find(BB);
-  if (It != CDG.end()) {
-    // Get the blocks that this node is control dependant on...
-    const PostDominanceFrontier::DomSetType &CDB = It->second;
-    for_each(CDB.begin(), CDB.end(),   // Mark all their terminators as live
-             bind_obj(this, &ADCE::markTerminatorLive));
-  }
-  
-  // If this basic block is live, then the terminator must be as well!
-  markTerminatorLive(BB);
-}
+STATISTIC(NumRemoved, "Number of instructions removed");
 
-// dropReferencesOfDeadInstructionsInLiveBlock - Loop over all of the
-// instructions in the specified basic block, dropping references on
-// instructions that are dead according to LiveSet.
-bool ADCE::dropReferencesOfDeadInstructionsInLiveBlock(BasicBlock *BB) {
-  bool Changed = false;
-  for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = --BB->end(); I != E; )
-    if (!LiveSet.count(I)) {              // Is this instruction alive?
-      I->dropAllReferences();             // Nope, drop references... 
-      if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&*I)) {
-        // We don't want to leave PHI nodes in the program that have
-        // #arguments != #predecessors, so we remove them now.
-        //
-        PN->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(PN->getType()));
-        
-        // Delete the instruction...
-        I = BB->getInstList().erase(I);
-        Changed = true;
-      } else {
-        ++I;
-      }
-    } else {
-      ++I;
+namespace {
+  struct VISIBILITY_HIDDEN ADCE : public FunctionPass {
+    static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
+    ADCE() : FunctionPass((intptr_t)&ID) {}
+    
+    virtual bool runOnFunction(Function& F);
+    
+    virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage& AU) const {
+      AU.setPreservesCFG();
     }
-  return Changed;
+    
+  };
 }
 
+char ADCE::ID = 0;
+static RegisterPass<ADCE> X("adce", "Aggressive Dead Code Elimination");
 
-// doADCE() - Run the Aggressive Dead Code Elimination algorithm, returning
-// true if the function was modified.
-//
-bool ADCE::doADCE() {
-  bool MadeChanges = false;
-
-  // Iterate over all of the instructions in the function, eliminating trivially
-  // dead instructions, and marking instructions live that are known to be 
-  // needed.  Perform the walk in depth first order so that we avoid marking any
-  // instructions live in basic blocks that are unreachable.  These blocks will
-  // be eliminated later, along with the instructions inside.
-  //
-  for (df_iterator<Function*> BBI = df_begin(Func), BBE = df_end(Func);
-       BBI != BBE; ++BBI) {
-    BasicBlock *BB = *BBI;
-    for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), EI = BB->end(); II != EI; ) {
-      if (II->hasSideEffects() || II->getOpcode() == Instruction::Ret) {
-       markInstructionLive(II);
-        ++II;  // Increment the inst iterator if the inst wasn't deleted
-      } else if (isInstructionTriviallyDead(II)) {
-        // Remove the instruction from it's basic block...
-        II = BB->getInstList().erase(II);
-        ++NumInstRemoved;
-        MadeChanges = true;
-      } else {
-        ++II;  // Increment the inst iterator if the inst wasn't deleted
-      }
-    }
-  }
-
-  DEBUG(cerr << "Processing work list\n");
-
-  // AliveBlocks - Set of basic blocks that we know have instructions that are
-  // alive in them...
-  //
-  std::set<BasicBlock*> AliveBlocks;
-
-  // Process the work list of instructions that just became live... if they
-  // became live, then that means that all of their operands are neccesary as
-  // well... make them live as well.
-  //
-  while (!WorkList.empty()) {
-    Instruction *I = WorkList.back(); // Get an instruction that became live...
-    WorkList.pop_back();
-
-    BasicBlock *BB = I->getParent();
-    if (!AliveBlocks.count(BB)) {     // Basic block not alive yet...
-      AliveBlocks.insert(BB);         // Block is now ALIVE!
-      markBlockAlive(BB);             // Make it so now!
+bool ADCE::runOnFunction(Function& F) {
+  SmallPtrSet<Instruction*, 32> alive;
+  std::vector<Instruction*> worklist;
+  
+  // Collect the set of "root" instructions that are known live.
+  for (inst_iterator I = inst_begin(F), E = inst_end(F); I != E; ++I)
+    if (isa<TerminatorInst>(I.getInstructionIterator()) ||
+        I->mayWriteToMemory()) {
+      alive.insert(I.getInstructionIterator());
+      worklist.push_back(I.getInstructionIterator());
     }
-
-    // PHI nodes are a special case, because the incoming values are actually
-    // defined in the predecessor nodes of this block, meaning that the PHI
-    // makes the predecessors alive.
-    //
-    if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I))
-      for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB); PI != PE; ++PI)
-        if (!AliveBlocks.count(*PI)) {
-          AliveBlocks.insert(BB);         // Block is now ALIVE!
-          markBlockAlive(*PI);
-        }
-
-    // Loop over all of the operands of the live instruction, making sure that
-    // they are known to be alive as well...
-    //
-    for (unsigned op = 0, End = I->getNumOperands(); op != End; ++op)
-      if (Instruction *Operand = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(op)))
-       markInstructionLive(Operand);
-  }
-
-  if (DebugFlag) {
-    cerr << "Current Function: X = Live\n";
-    for (Function::iterator I = Func->begin(), E = Func->end(); I != E; ++I)
-      for (BasicBlock::iterator BI = I->begin(), BE = I->end(); BI != BE; ++BI){
-        if (LiveSet.count(BI)) cerr << "X ";
-        cerr << *BI;
-      }
-  }
-
-  // Find the first postdominator of the entry node that is alive.  Make it the
-  // new entry node...
-  //
-  PostDominatorTree &DT = getAnalysis<PostDominatorTree>();
-
-
-  if (AliveBlocks.size() == Func->size()) {  // No dead blocks?
-    for (Function::iterator I = Func->begin(), E = Func->end(); I != E; ++I)
-      // Loop over all of the instructions in the function, telling dead
-      // instructions to drop their references.  This is so that the next sweep
-      // over the program can safely delete dead instructions without other dead
-      // instructions still refering to them.
-      //
-      dropReferencesOfDeadInstructionsInLiveBlock(I);
-    
-  } else {                                   // If there are some blocks dead...
-    // Insert a new entry node to eliminate the entry node as a special case.
-    BasicBlock *NewEntry = new BasicBlock();
-    NewEntry->getInstList().push_back(new BranchInst(&Func->front()));
-    Func->getBasicBlockList().push_front(NewEntry);
-    AliveBlocks.insert(NewEntry);    // This block is always alive!
+  
+  // Propagate liveness backwards to operands.
+  while (!worklist.empty()) {
+    Instruction* curr = worklist.back();
+    worklist.pop_back();
     
-    // Loop over all of the alive blocks in the function.  If any successor
-    // blocks are not alive, we adjust the outgoing branches to branch to the
-    // first live postdominator of the live block, adjusting any PHI nodes in
-    // the block to reflect this.
-    //
-    for (Function::iterator I = Func->begin(), E = Func->end(); I != E; ++I)
-      if (AliveBlocks.count(I)) {
-        BasicBlock *BB = I;
-        TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
-      
-        // Loop over all of the successors, looking for ones that are not alive.
-        // We cannot save the number of successors in the terminator instruction
-        // here because we may remove them if we don't have a postdominator...
-        //
-        for (unsigned i = 0; i != TI->getNumSuccessors(); ++i)
-          if (!AliveBlocks.count(TI->getSuccessor(i))) {
-            // Scan up the postdominator tree, looking for the first
-            // postdominator that is alive, and the last postdominator that is
-            // dead...
-            //
-            PostDominatorTree::Node *LastNode = DT[TI->getSuccessor(i)];
-
-            // There is a special case here... if there IS no post-dominator for
-            // the block we have no owhere to point our branch to.  Instead,
-            // convert it to a return.  This can only happen if the code
-            // branched into an infinite loop.  Note that this may not be
-            // desirable, because we _are_ altering the behavior of the code.
-            // This is a well known drawback of ADCE, so in the future if we
-            // choose to revisit the decision, this is where it should be.
-            //
-            if (LastNode == 0) {        // No postdominator!
-              // Call RemoveSuccessor to transmogrify the terminator instruction
-              // to not contain the outgoing branch, or to create a new
-              // terminator if the form fundementally changes (ie unconditional
-              // branch to return).  Note that this will change a branch into an
-              // infinite loop into a return instruction!
-              //
-              RemoveSuccessor(TI, i);
-
-              // RemoveSuccessor may replace TI... make sure we have a fresh
-              // pointer... and e variable.
-              //
-              TI = BB->getTerminator();
-
-              // Rescan this successor...
-              --i;
-            } else {
-              PostDominatorTree::Node *NextNode = LastNode->getIDom();
-
-              while (!AliveBlocks.count(NextNode->getNode())) {
-                LastNode = NextNode;
-                NextNode = NextNode->getIDom();
-              }
-            
-              // Get the basic blocks that we need...
-              BasicBlock *LastDead = LastNode->getNode();
-              BasicBlock *NextAlive = NextNode->getNode();
-
-              // Make the conditional branch now go to the next alive block...
-              TI->getSuccessor(i)->removePredecessor(BB);
-              TI->setSuccessor(i, NextAlive);
-
-              // If there are PHI nodes in NextAlive, we need to add entries to
-              // the PHI nodes for the new incoming edge.  The incoming values
-              // should be identical to the incoming values for LastDead.
-              //
-              for (BasicBlock::iterator II = NextAlive->begin();
-                   PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&*II); ++II) {
-                // Get the incoming value for LastDead...
-                int OldIdx = PN->getBasicBlockIndex(LastDead);
-                assert(OldIdx != -1 && "LastDead is not a pred of NextAlive!");
-                Value *InVal = PN->getIncomingValue(OldIdx);
-                
-                // Add an incoming value for BB now...
-                PN->addIncoming(InVal, BB);
-              }
-            }
-          }
-
-        // Now loop over all of the instructions in the basic block, telling
-        // dead instructions to drop their references.  This is so that the next
-        // sweep over the program can safely delete dead instructions without
-        // other dead instructions still refering to them.
-        //
-        dropReferencesOfDeadInstructionsInLiveBlock(BB);
-      }
+    for (Instruction::op_iterator OI = curr->op_begin(), OE = curr->op_end();
+         OI != OE; ++OI)
+      if (Instruction* Inst = dyn_cast<Instruction>(OI))
+        if (alive.insert(Inst))
+          worklist.push_back(Inst);
   }
-
-  // Loop over all of the basic blocks in the function, dropping references of
-  // the dead basic blocks
-  //
-  for (Function::iterator BB = Func->begin(), E = Func->end(); BB != E; ++BB) {
-    if (!AliveBlocks.count(BB)) {
-      // Remove all outgoing edges from this basic block and convert the
-      // terminator into a return instruction.
-      vector<BasicBlock*> Succs(succ_begin(BB), succ_end(BB));
-      
-      if (!Succs.empty()) {
-        // Loop over all of the successors, removing this block from PHI node
-        // entries that might be in the block...
-        while (!Succs.empty()) {
-          Succs.back()->removePredecessor(BB);
-          Succs.pop_back();
-        }
-        
-        // Delete the old terminator instruction...
-        BB->getInstList().pop_back();
-        const Type *RetTy = Func->getReturnType();
-        Instruction *New = new ReturnInst(RetTy != Type::VoidTy ?
-                                          Constant::getNullValue(RetTy) : 0);
-        BB->getInstList().push_back(New);
-      }
-
-      BB->dropAllReferences();
-      ++NumBlockRemoved;
-      MadeChanges = true;
+  
+  // The inverse of the live set is the dead set.  These are those instructions
+  // which have no side effects and do not influence the control flow or return
+  // value of the function, and may therefore be deleted safely.
+  SmallPtrSet<Instruction*, 32> dead;
+  for (inst_iterator I = inst_begin(F), E = inst_end(F); I != E; ++I)
+    if (!alive.count(I.getInstructionIterator())) {
+      dead.insert(I.getInstructionIterator());
+      I->dropAllReferences();
     }
+  
+  for (SmallPtrSet<Instruction*, 32>::iterator I = dead.begin(),
+       E = dead.end(); I != E; ++I) {
+    NumRemoved++;
+    (*I)->eraseFromParent();
   }
-
-  // Now loop through all of the blocks and delete the dead ones.  We can safely
-  // do this now because we know that there are no references to dead blocks
-  // (because they have dropped all of their references...  we also remove dead
-  // instructions from alive blocks.
-  //
-  for (Function::iterator BI = Func->begin(); BI != Func->end(); )
-    if (!AliveBlocks.count(BI)) {                // Delete dead blocks...
-      BI = Func->getBasicBlockList().erase(BI);
-    } else {                                     // Scan alive blocks...
-      for (BasicBlock::iterator II = BI->begin(); II != --BI->end(); )
-        if (!LiveSet.count(II)) {             // Is this instruction alive?
-          // Nope... remove the instruction from it's basic block...
-          II = BI->getInstList().erase(II);
-          ++NumInstRemoved;
-          MadeChanges = true;
-        } else {
-          ++II;
-        }
-
-      ++BI;                                           // Increment iterator...
-    }
-
-  return MadeChanges;
+    
+  return !dead.empty();
 }
+
+FunctionPass *llvm::createAggressiveDCEPass() {
+  return new ADCE();
+}
\ No newline at end of file