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[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / LICM.cpp
index acd17e7fe1b2c59266fe5829baf94c7387417c25..1ed490d294db74114e717b3c75413a97227d0081 100644 (file)
 
 #define DEBUG_TYPE "licm"
 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
+#include "llvm/Constants.h"
 #include "llvm/DerivedTypes.h"
 #include "llvm/Instructions.h"
 #include "llvm/Target/TargetData.h"
 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
+#include "llvm/Analysis/LoopPass.h"
 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
 #include "llvm/Analysis/AliasSetTracker.h"
 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
-#include "llvm/Support/CFG.h"
 #include "llvm/Transforms/Utils/PromoteMemToReg.h"
-#include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
+#include "llvm/Support/CFG.h"
+#include "llvm/Support/Compiler.h"
 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
 #include <algorithm>
 using namespace llvm;
 
+STATISTIC(NumSunk      , "Number of instructions sunk out of loop");
+STATISTIC(NumHoisted   , "Number of instructions hoisted out of loop");
+STATISTIC(NumMovedLoads, "Number of load insts hoisted or sunk");
+STATISTIC(NumMovedCalls, "Number of call insts hoisted or sunk");
+STATISTIC(NumPromoted  , "Number of memory locations promoted to registers");
+
 namespace {
   cl::opt<bool>
   DisablePromotion("disable-licm-promotion", cl::Hidden,
                    cl::desc("Disable memory promotion in LICM pass"));
 
-  Statistic<> NumSunk("licm", "Number of instructions sunk out of loop");
-  Statistic<> NumHoisted("licm", "Number of instructions hoisted out of loop");
-  Statistic<> NumMovedLoads("licm", "Number of load insts hoisted or sunk");
-  Statistic<> NumMovedCalls("licm", "Number of call insts hoisted or sunk");
-  Statistic<> NumPromoted("licm",
-                          "Number of memory locations promoted to registers");
-
-  struct LICM : public FunctionPass {
-    virtual bool runOnFunction(Function &F);
+  struct VISIBILITY_HIDDEN LICM : public LoopPass {
+    virtual bool runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM);
 
     /// This transformation requires natural loop information & requires that
     /// loop preheaders be inserted into the CFG...
@@ -71,16 +72,21 @@ namespace {
       AU.setPreservesCFG();
       AU.addRequiredID(LoopSimplifyID);
       AU.addRequired<LoopInfo>();
-      AU.addRequired<DominatorTree>();
+      AU.addRequired<ETForest>();
       AU.addRequired<DominanceFrontier>();  // For scalar promotion (mem2reg)
       AU.addRequired<AliasAnalysis>();
     }
 
+    bool doFinalization() {
+      LoopToAliasMap.clear();
+      return false;
+    }
+
   private:
     // Various analyses that we use...
     AliasAnalysis *AA;       // Current AliasAnalysis information
     LoopInfo      *LI;       // Current LoopInfo
-    DominatorTree *DT;       // Dominator Tree for the current Loop...
+    ETForest *ET;       // ETForest for the current Loop...
     DominanceFrontier *DF;   // Current Dominance Frontier
 
     // State that is updated as we process loops
@@ -88,26 +94,23 @@ namespace {
     BasicBlock *Preheader;   // The preheader block of the current loop...
     Loop *CurLoop;           // The current loop we are working on...
     AliasSetTracker *CurAST; // AliasSet information for the current loop...
-
-    /// visitLoop - Hoist expressions out of the specified loop...
-    ///
-    void visitLoop(Loop *L, AliasSetTracker &AST);
+    std::map<Loop *, AliasSetTracker *> LoopToAliasMap;
 
     /// SinkRegion - Walk the specified region of the CFG (defined by all blocks
     /// dominated by the specified block, and that are in the current loop) in
-    /// reverse depth first order w.r.t the DominatorTree.  This allows us to
+    /// reverse depth first order w.r.t the ETForest.  This allows us to
     /// visit uses before definitions, allowing us to sink a loop body in one
     /// pass without iteration.
     ///
-    void SinkRegion(DominatorTree::Node *N);
+    void SinkRegion(BasicBlock *BB);
 
     /// HoistRegion - Walk the specified region of the CFG (defined by all
     /// blocks dominated by the specified block, and that are in the current
-    /// loop) in depth first order w.r.t the DominatorTree.  This allows us to
+    /// loop) in depth first order w.r.t the ETForest.  This allows us to
     /// visit definitions before uses, allowing us to hoist a loop body in one
     /// pass without iteration.
     ///
-    void HoistRegion(DominatorTree::Node *N);
+    void HoistRegion(BasicBlock *BB);
 
     /// inSubLoop - Little predicate that returns true if the specified basic
     /// block is in a subloop of the current one, not the current one itself.
@@ -132,21 +135,20 @@ namespace {
       if (BlockInLoop == LoopHeader)
         return true;
 
-      DominatorTree::Node *BlockInLoopNode = DT->getNode(BlockInLoop);
-      DominatorTree::Node *IDom            = DT->getNode(ExitBlock);
+      BasicBlock *IDom = ExitBlock;
 
       // Because the exit block is not in the loop, we know we have to get _at
       // least_ its immediate dominator.
       do {
         // Get next Immediate Dominator.
-        IDom = IDom->getIDom();
+        IDom = ET->getIDom(IDom);
 
         // If we have got to the header of the loop, then the instructions block
         // did not dominate the exit node, so we can't hoist it.
-        if (IDom->getBlock() == LoopHeader)
+        if (IDom == LoopHeader)
           return false;
 
-      } while (IDom != BlockInLoopNode);
+      } while (IDom != BlockInLoop);
 
       return true;
     }
@@ -196,45 +198,35 @@ namespace {
                                     std::map<Value*, AllocaInst*> &Val2AlMap);
   };
 
-  RegisterOpt<LICM> X("licm", "Loop Invariant Code Motion");
+  RegisterPass<LICM> X("licm", "Loop Invariant Code Motion");
 }
 
-FunctionPass *llvm::createLICMPass() { return new LICM(); }
+LoopPass *llvm::createLICMPass() { return new LICM(); }
 
-/// runOnFunction - For LICM, this simply traverses the loop structure of the
-/// function, hoisting expressions out of loops if possible.
+/// Hoist expressions out of the specified loop...
 ///
-bool LICM::runOnFunction(Function &) {
+bool LICM::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
   Changed = false;
 
   // Get our Loop and Alias Analysis information...
   LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
   DF = &getAnalysis<DominanceFrontier>();
-  DT = &getAnalysis<DominatorTree>();
-
-  // Hoist expressions out of all of the top-level loops.
-  for (LoopInfo::iterator I = LI->begin(), E = LI->end(); I != E; ++I) {
-    AliasSetTracker AST(*AA);
-    visitLoop(*I, AST);
-  }
-  return Changed;
-}
-
-
-/// visitLoop - Hoist expressions out of the specified loop...
-///
-void LICM::visitLoop(Loop *L, AliasSetTracker &AST) {
-  // Recurse through all subloops before we process this loop...
-  for (Loop::iterator I = L->begin(), E = L->end(); I != E; ++I) {
-    AliasSetTracker SubAST(*AA);
-    visitLoop(*I, SubAST);
-
-    // Incorporate information about the subloops into this loop...
-    AST.add(SubAST);
+  ET = &getAnalysis<ETForest>();
+
+  CurAST = new AliasSetTracker(*AA);
+  // Collect Alias info frmo subloops
+  for (Loop::iterator LoopItr = L->begin(), LoopItrE = L->end();
+       LoopItr != LoopItrE; ++LoopItr) {
+    Loop *InnerL = *LoopItr;
+    AliasSetTracker *InnerAST = LoopToAliasMap[InnerL];
+    assert (InnerAST && "Where is my AST?");
+
+    // What if InnerLoop was modified by other passes ?
+    CurAST->add(*InnerAST);
   }
+  
   CurLoop = L;
-  CurAST = &AST;
 
   // Get the preheader block to move instructions into...
   Preheader = L->getLoopPreheader();
@@ -247,7 +239,7 @@ void LICM::visitLoop(Loop *L, AliasSetTracker &AST) {
   for (std::vector<BasicBlock*>::const_iterator I = L->getBlocks().begin(),
          E = L->getBlocks().end(); I != E; ++I)
     if (LI->getLoopFor(*I) == L)        // Ignore blocks in subloops...
-      AST.add(**I);                     // Incorporate the specified basic block
+      CurAST->add(**I);                 // Incorporate the specified basic block
 
   // We want to visit all of the instructions in this loop... that are not parts
   // of our subloops (they have already had their invariants hoisted out of
@@ -259,8 +251,8 @@ void LICM::visitLoop(Loop *L, AliasSetTracker &AST) {
   // us to sink instructions in one pass, without iteration.  AFter sinking
   // instructions, we perform another pass to hoist them out of the loop.
   //
-  SinkRegion(DT->getNode(L->getHeader()));
-  HoistRegion(DT->getNode(L->getHeader()));
+  SinkRegion(L->getHeader());
+  HoistRegion(L->getHeader());
 
   // Now that all loop invariants have been removed from the loop, promote any
   // memory references to scalars that we can...
@@ -270,23 +262,26 @@ void LICM::visitLoop(Loop *L, AliasSetTracker &AST) {
   // Clear out loops state information for the next iteration
   CurLoop = 0;
   Preheader = 0;
+
+  LoopToAliasMap[L] = CurAST;
+  return Changed;
 }
 
 /// SinkRegion - Walk the specified region of the CFG (defined by all blocks
 /// dominated by the specified block, and that are in the current loop) in
-/// reverse depth first order w.r.t the DominatorTree.  This allows us to visit
+/// reverse depth first order w.r.t the ETForest.  This allows us to visit
 /// uses before definitions, allowing us to sink a loop body in one pass without
 /// iteration.
 ///
-void LICM::SinkRegion(DominatorTree::Node *N) {
-  assert(N != 0 && "Null dominator tree node?");
-  BasicBlock *BB = N->getBlock();
+void LICM::SinkRegion(BasicBlock *BB) {
+  assert(BB != 0 && "Null sink block?");
 
   // If this subregion is not in the top level loop at all, exit.
   if (!CurLoop->contains(BB)) return;
 
   // We are processing blocks in reverse dfo, so process children first...
-  const std::vector<DominatorTree::Node*> &Children = N->getChildren();
+  std::vector<BasicBlock*> Children;
+  ET->getChildren(BB, Children);
   for (unsigned i = 0, e = Children.size(); i != e; ++i)
     SinkRegion(Children[i]);
 
@@ -312,12 +307,11 @@ void LICM::SinkRegion(DominatorTree::Node *N) {
 
 /// HoistRegion - Walk the specified region of the CFG (defined by all blocks
 /// dominated by the specified block, and that are in the current loop) in depth
-/// first order w.r.t the DominatorTree.  This allows us to visit definitions
+/// first order w.r.t the ETForest.  This allows us to visit definitions
 /// before uses, allowing us to hoist a loop body in one pass without iteration.
 ///
-void LICM::HoistRegion(DominatorTree::Node *N) {
-  assert(N != 0 && "Null dominator tree node?");
-  BasicBlock *BB = N->getBlock();
+void LICM::HoistRegion(BasicBlock *BB) {
+  assert(BB != 0 && "Null hoist block?");
 
   // If this subregion is not in the top level loop at all, exit.
   if (!CurLoop->contains(BB)) return;
@@ -334,10 +328,11 @@ void LICM::HoistRegion(DominatorTree::Node *N) {
       //
       if (isLoopInvariantInst(I) && canSinkOrHoistInst(I) &&
           isSafeToExecuteUnconditionally(I))
-          hoist(I);
+        hoist(I);
       }
 
-  const std::vector<DominatorTree::Node*> &Children = N->getChildren();
+  std::vector<BasicBlock*> Children;
+  ET->getChildren(BB, Children);    
   for (unsigned i = 0, e = Children.size(); i != e; ++i)
     HoistRegion(Children[i]);
 }
@@ -384,9 +379,9 @@ bool LICM::canSinkOrHoistInst(Instruction &I) {
     return false;
   }
 
-  return isa<BinaryOperator>(I) || isa<ShiftInst>(I) || isa<CastInst>(I) ||
-         isa<SelectInst>(I) ||
-         isa<GetElementPtrInst>(I) || isa<VAArgInst>(I);
+  // Otherwise these instructions are hoistable/sinkable
+  return isa<BinaryOperator>(I) || isa<CastInst>(I) ||
+         isa<SelectInst>(I) || isa<GetElementPtrInst>(I) || isa<CmpInst>(I);
 }
 
 /// isNotUsedInLoop - Return true if the only users of this instruction are
@@ -430,7 +425,7 @@ bool LICM::isLoopInvariantInst(Instruction &I) {
 /// position, and may either delete it or move it to outside of the loop.
 ///
 void LICM::sink(Instruction &I) {
-  DEBUG(std::cerr << "LICM sinking instruction: " << I);
+  DOUT << "LICM sinking instruction: " << I;
 
   std::vector<BasicBlock*> ExitBlocks;
   CurLoop->getExitBlocks(ExitBlocks);
@@ -447,11 +442,13 @@ void LICM::sink(Instruction &I) {
     if (!isExitBlockDominatedByBlockInLoop(ExitBlocks[0], I.getParent())) {
       // Instruction is not used, just delete it.
       CurAST->deleteValue(&I);
-      I.getParent()->getInstList().erase(&I);
+      if (!I.use_empty())  // If I has users in unreachable blocks, eliminate.
+        I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
+      I.eraseFromParent();
     } else {
       // Move the instruction to the start of the exit block, after any PHI
       // nodes in it.
-      I.getParent()->getInstList().remove(&I);
+      I.removeFromParent();
 
       BasicBlock::iterator InsertPt = ExitBlocks[0]->begin();
       while (isa<PHINode>(InsertPt)) ++InsertPt;
@@ -460,7 +457,9 @@ void LICM::sink(Instruction &I) {
   } else if (ExitBlocks.size() == 0) {
     // The instruction is actually dead if there ARE NO exit blocks.
     CurAST->deleteValue(&I);
-    I.getParent()->getInstList().erase(&I);
+    if (!I.use_empty())  // If I has users in unreachable blocks, eliminate.
+      I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
+    I.eraseFromParent();
   } else {
     // Otherwise, if we have multiple exits, use the PromoteMem2Reg function to
     // do all of the hard work of inserting PHI nodes as necessary.  We convert
@@ -471,7 +470,7 @@ void LICM::sink(Instruction &I) {
 
     if (I.getType() != Type::VoidTy)
       AI = new AllocaInst(I.getType(), 0, I.getName(),
-                          I.getParent()->getParent()->front().begin());
+                          I.getParent()->getParent()->getEntryBlock().begin());
 
     // Secondly, insert load instructions for each use of the instruction
     // outside of the loop.
@@ -525,7 +524,7 @@ void LICM::sink(Instruction &I) {
           // the copy.
           Instruction *New;
           if (InsertedBlocks.size() == 1) {
-            I.getParent()->getInstList().remove(&I);
+            I.removeFromParent();
             ExitBlock->getInstList().insert(InsertPt, &I);
             New = &I;
           } else {
@@ -545,14 +544,14 @@ void LICM::sink(Instruction &I) {
     // If the instruction doesn't dominate any exit blocks, it must be dead.
     if (InsertedBlocks.empty()) {
       CurAST->deleteValue(&I);
-      I.getParent()->getInstList().erase(&I);
+      I.eraseFromParent();
     }
 
     // Finally, promote the fine value to SSA form.
     if (AI) {
       std::vector<AllocaInst*> Allocas;
       Allocas.push_back(AI);
-      PromoteMemToReg(Allocas, *DT, *DF, AA->getTargetData(), CurAST);
+      PromoteMemToReg(Allocas, *ET, *DF, AA->getTargetData(), CurAST);
     }
   }
 }
@@ -561,12 +560,11 @@ void LICM::sink(Instruction &I) {
 /// that is safe to hoist, this instruction is called to do the dirty work.
 ///
 void LICM::hoist(Instruction &I) {
-  DEBUG(std::cerr << "LICM hoisting to " << Preheader->getName()
-                  << ": " << I);
+  DOUT << "LICM hoisting to " << Preheader->getName() << ": " << I;
 
   // Remove the instruction from its current basic block... but don't delete the
   // instruction.
-  I.getParent()->getInstList().remove(&I);
+  I.removeFromParent();
 
   // Insert the new node in Preheader, before the terminator.
   Preheader->getInstList().insert(Preheader->getTerminator(), &I);
@@ -605,7 +603,7 @@ bool LICM::isSafeToExecuteUnconditionally(Instruction &Inst) {
   std::vector<BasicBlock*> ExitBlocks;
   CurLoop->getExitBlocks(ExitBlocks);
 
-  // For each exit block, get the DT node and walk up the DT until the
+  // For each exit block, walk up the ET until the
   // instruction's basic block is found or we exit the loop.
   for (unsigned i = 0, e = ExitBlocks.size(); i != e; ++i)
     if (!isExitBlockDominatedByBlockInLoop(ExitBlocks[i], Inst.getParent()))
@@ -734,7 +732,7 @@ void LICM::PromoteValuesInLoop() {
   PromotedAllocas.reserve(PromotedValues.size());
   for (unsigned i = 0, e = PromotedValues.size(); i != e; ++i)
     PromotedAllocas.push_back(PromotedValues[i].first);
-  PromoteMemToReg(PromotedAllocas, *DT, *DF, AA->getTargetData(), CurAST);
+  PromoteMemToReg(PromotedAllocas, *ET, *DF, AA->getTargetData(), CurAST);
 }
 
 /// FindPromotableValuesInLoop - Check the current loop for stores to definite
@@ -781,7 +779,7 @@ void LICM::FindPromotableValuesInLoop(
         for (AliasSet::iterator I = AS.begin(), E = AS.end(); I != E; ++I)
           ValueToAllocaMap.insert(std::make_pair(I->first, AI));
 
-        DEBUG(std::cerr << "LICM: Promoting value: " << *V << "\n");
+        DOUT << "LICM: Promoting value: " << *V << "\n";
       }
     }
   }