Use 'continue' to reduce nesting in this loop. No functionality change.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / LICM.cpp
index 0d8a848cc0d76444992bf7af8904c86f7577ba50..8ebe2b6812f0f3668fa1a0de4d7599babb38b19f 100644 (file)
@@ -1,23 +1,23 @@
 //===-- LICM.cpp - Loop Invariant Code Motion Pass ------------------------===//
-// 
+//
 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
-// This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
-// the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
-// 
+// This file is distributed under the University of Illinois Open Source
+// License. See LICENSE.TXT for details.
+//
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
 // This pass performs loop invariant code motion, attempting to remove as much
 // code from the body of a loop as possible.  It does this by either hoisting
 // code into the preheader block, or by sinking code to the exit blocks if it is
 // safe.  This pass also promotes must-aliased memory locations in the loop to
-// live in registers.
+// live in registers, thus hoisting and sinking "invariant" loads and stores.
 //
 // This pass uses alias analysis for two purposes:
 //
-//  1. Moving loop invariant loads out of loops.  If we can determine that a
-//     load inside of a loop never aliases anything stored to, we can hoist it
-//     or sink it like any other instruction.
+//  1. Moving loop invariant loads and calls out of loops.  If we can determine
+//     that a load or call inside of a loop never aliases anything stored to,
+//     we can hoist it or sink it like any other instruction.
 //  2. Scalar Promotion of Memory - If there is a store instruction inside of
 //     the loop, we try to move the store to happen AFTER the loop instead of
 //     inside of the loop.  This can only happen if a few conditions are true:
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
+#define DEBUG_TYPE "licm"
 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
-#include "llvm/Transforms/Utils/PromoteMemToReg.h"
-#include "llvm/Transforms/Utils/Local.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/Instructions.h"
-#include "llvm/DerivedTypes.h"
-#include "llvm/Target/TargetData.h"
+#include "llvm/Analysis/ScalarEvolution.h"
+#include "llvm/Transforms/Utils/PromoteMemToReg.h"
 #include "llvm/Support/CFG.h"
-#include "Support/CommandLine.h"
-#include "Support/Debug.h"
-#include "Support/Statistic.h"
-#include "llvm/Assembly/Writer.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;
 
-namespace {
-  cl::opt<bool>
-  DisablePromotion("disable-licm-promotion", cl::Hidden,
-                   cl::desc("Disable memory promotion in LICM pass"));
+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");
 
-  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<> NumPromoted("licm",
-                          "Number of memory locations promoted to registers");
+static cl::opt<bool>
+DisablePromotion("disable-licm-promotion", cl::Hidden,
+                 cl::desc("Disable memory promotion in LICM pass"));
 
-  struct LICM : public FunctionPass {
-    virtual bool runOnFunction(Function &F);
+namespace {
+  struct VISIBILITY_HIDDEN LICM : public LoopPass {
+    static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
+    LICM() : LoopPass((intptr_t)&ID) {}
+
+    virtual bool runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM);
 
     /// This transformation requires natural loop information & requires that
     /// loop preheaders be inserted into the CFG...
@@ -73,6 +79,18 @@ namespace {
       AU.addRequired<DominatorTree>();
       AU.addRequired<DominanceFrontier>();  // For scalar promotion (mem2reg)
       AU.addRequired<AliasAnalysis>();
+      AU.addPreserved<ScalarEvolution>();
+      AU.addPreserved<DominanceFrontier>();
+    }
+
+    bool doFinalization() {
+      // Free the values stored in the map
+      for (std::map<Loop *, AliasSetTracker *>::iterator
+             I = LoopToAliasMap.begin(), E = LoopToAliasMap.end(); I != E; ++I)
+        delete I->second;
+
+      LoopToAliasMap.clear();
+      return false;
     }
 
   private:
@@ -87,10 +105,22 @@ 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...
+    std::map<Loop *, AliasSetTracker *> LoopToAliasMap;
+
+    /// cloneBasicBlockAnalysis - Simple Analysis hook. Clone alias set info.
+    void cloneBasicBlockAnalysis(BasicBlock *From, BasicBlock *To, Loop *L);
+
+    /// deleteAnalysisValue - Simple Analysis hook. Delete value V from alias
+    /// set.
+    void deleteAnalysisValue(Value *V, Loop *L);
 
-    /// visitLoop - Hoist expressions out of the specified loop...    
+    /// 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 uses before definitions, allowing us to sink a loop body in one
+    /// pass without iteration.
     ///
-    void visitLoop(Loop *L, AliasSetTracker &AST);
+    void SinkRegion(DomTreeNode *N);
 
     /// HoistRegion - Walk the specified region of the CFG (defined by all
     /// blocks dominated by the specified block, and that are in the current
@@ -98,15 +128,15 @@ namespace {
     /// visit definitions before uses, allowing us to hoist a loop body in one
     /// pass without iteration.
     ///
-    void HoistRegion(DominatorTree::Node *N);
+    void HoistRegion(DomTreeNode *N);
 
     /// inSubLoop - Little predicate that returns true if the specified basic
     /// block is in a subloop of the current one, not the current one itself.
     ///
     bool inSubLoop(BasicBlock *BB) {
       assert(CurLoop->contains(BB) && "Only valid if BB is IN the loop");
-      for (unsigned i = 0, e = CurLoop->getSubLoops().size(); i != e; ++i)
-        if (CurLoop->getSubLoops()[i]->contains(BB))
+      for (Loop::iterator I = CurLoop->begin(), E = CurLoop->end(); I != E; ++I)
+        if ((*I)->contains(BB))
           return true;  // A subloop actually contains this block!
       return false;
     }
@@ -122,21 +152,21 @@ namespace {
       BasicBlock *LoopHeader = CurLoop->getHeader();
       if (BlockInLoop == LoopHeader)
         return true;
-      
-      DominatorTree::Node *BlockInLoopNode = DT->getNode(BlockInLoop);
-      DominatorTree::Node *IDom            = DT->getNode(ExitBlock);
-    
+
+      DomTreeNode *BlockInLoopNode = DT->getNode(BlockInLoop);
+      DomTreeNode *IDom            = DT->getNode(ExitBlock);
+
       // Because the exit block is not in the loop, we know we have to get _at
-      // least_ it's immediate dominator.
+      // least_ its immediate dominator.
       do {
         // Get next Immediate Dominator.
         IDom = IDom->getIDom();
-        
+
         // 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)
           return false;
-        
+
       } while (IDom != BlockInLoopNode);
 
       return true;
@@ -161,18 +191,10 @@ namespace {
 
     /// pointerInvalidatedByLoop - Return true if the body of this loop may
     /// store into the memory location pointed to by V.
-    /// 
-    bool pointerInvalidatedByLoop(Value *V) {
-      // Check to see if any of the basic blocks in CurLoop invalidate *V.
-      return CurAST->getAliasSetForPointer(V, 0).isMod();
-    }
-
-    /// isLoopInvariant - Return true if the specified value is loop invariant
     ///
-    inline bool isLoopInvariant(Value *V) {
-      if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
-        return !CurLoop->contains(I->getParent());
-      return true;  // All non-instructions are loop invariant
+    bool pointerInvalidatedByLoop(Value *V, unsigned Size) {
+      // Check to see if any of the basic blocks in CurLoop invalidate *V.
+      return CurAST->getAliasSetForPointer(V, Size).isMod();
     }
 
     bool canSinkOrHoistInst(Instruction &I);
@@ -184,26 +206,28 @@ namespace {
     ///
     void PromoteValuesInLoop();
 
-    /// findPromotableValuesInLoop - Check the current loop for stores to
+    /// FindPromotableValuesInLoop - Check the current loop for stores to
     /// definite pointers, which are not loaded and stored through may aliases.
     /// If these are found, create an alloca for the value, add it to the
     /// PromotedValues list, and keep track of the mapping from value to
     /// alloca...
     ///
-    void findPromotableValuesInLoop(
+    void FindPromotableValuesInLoop(
                    std::vector<std::pair<AllocaInst*, Value*> > &PromotedValues,
                                     std::map<Value*, AllocaInst*> &Val2AlMap);
   };
-
-  RegisterOpt<LICM> X("licm", "Loop Invariant Code Motion");
 }
 
-FunctionPass *llvm::createLICMPass() { return new LICM(); }
+char LICM::ID = 0;
+static RegisterPass<LICM> X("licm", "Loop Invariant Code Motion");
+
+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. Note, alias info for inner
+/// loop is not preserved so it is not a good idea to run LICM multiple 
+/// times on one loop.
 ///
-bool LICM::runOnFunction(Function &) {
+bool LICM::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
   Changed = false;
 
   // Get our Loop and Alias Analysis information...
@@ -212,31 +236,19 @@ bool LICM::runOnFunction(Function &) {
   DF = &getAnalysis<DominanceFrontier>();
   DT = &getAnalysis<DominatorTree>();
 
-  // Hoist expressions out of all of the top-level loops.
-  const std::vector<Loop*> &TopLevelLoops = LI->getTopLevelLoops();
-  for (std::vector<Loop*>::const_iterator I = TopLevelLoops.begin(),
-         E = TopLevelLoops.end(); I != E; ++I) {
-    AliasSetTracker AST(*AA);
-    visitLoop(*I, AST);
-  }
-  return Changed;
-}
-
+  CurAST = new AliasSetTracker(*AA);
+  // Collect Alias info from 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?");
 
-/// 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 (std::vector<Loop*>::const_iterator I = L->getSubLoops().begin(),
-         E = L->getSubLoops().end(); I != E; ++I) {
-    AliasSetTracker SubAST(*AA);
-    visitLoop(*I, SubAST);
-
-    // Incorporate information about the subloops into this loop...
-    AST.add(SubAST);
+    // 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();
@@ -249,7 +261,7 @@ 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
@@ -258,8 +270,10 @@ void LICM::visitLoop(Loop *L, AliasSetTracker &AST) {
   //
   // Traverse the body of the loop in depth first order on the dominator tree so
   // that we are guaranteed to see definitions before we see uses.  This allows
-  // us to perform the LICM transformation in one pass, without iteration.
+  // 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()));
 
   // Now that all loop invariants have been removed from the loop, promote any
@@ -270,14 +284,55 @@ 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
+/// uses before definitions, allowing us to sink a loop body in one pass without
+/// iteration.
+///
+void LICM::SinkRegion(DomTreeNode *N) {
+  assert(N != 0 && "Null dominator tree node?");
+  BasicBlock *BB = N->getBlock();
+
+  // 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<DomTreeNode*> &Children = N->getChildren();
+  for (unsigned i = 0, e = Children.size(); i != e; ++i)
+    SinkRegion(Children[i]);
+
+  // Only need to process the contents of this block if it is not part of a
+  // subloop (which would already have been processed).
+  if (inSubLoop(BB)) return;
+
+  for (BasicBlock::iterator II = BB->end(); II != BB->begin(); ) {
+    Instruction &I = *--II;
+
+    // Check to see if we can sink this instruction to the exit blocks
+    // of the loop.  We can do this if the all users of the instruction are
+    // outside of the loop.  In this case, it doesn't even matter if the
+    // operands of the instruction are loop invariant.
+    //
+    if (isNotUsedInLoop(I) && canSinkOrHoistInst(I)) {
+      ++II;
+      sink(I);
+    }
+  }
+}
+
+
 /// 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
 /// before uses, allowing us to hoist a loop body in one pass without iteration.
 ///
-void LICM::HoistRegion(DominatorTree::Node *N) {
+void LICM::HoistRegion(DomTreeNode *N) {
   assert(N != 0 && "Null dominator tree node?");
   BasicBlock *BB = N->getBlock();
 
@@ -290,27 +345,16 @@ void LICM::HoistRegion(DominatorTree::Node *N) {
     for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), E = BB->end(); II != E; ) {
       Instruction &I = *II++;
 
-      // We can only handle simple expressions and loads with this code.
-      if (canSinkOrHoistInst(I)) {
-        // First check to see if we can sink this instruction to the exit blocks
-        // of the loop.  We can do this if the only users of the instruction are
-        // outside of the loop.  In this case, it doesn't even matter if the
-        // operands of the instruction are loop invariant.
-        //
-        if (isNotUsedInLoop(I))
-          sink(I);
-        
-        // If we can't sink the instruction, try hoisting it out to the
-        // preheader.  We can only do this if all of the operands of the
-        // instruction are loop invariant and if it is safe to hoist the
-        // instruction.
-        //
-        else if (isLoopInvariantInst(I) && isSafeToExecuteUnconditionally(I))
-          hoist(I);
+      // Try hoisting the instruction out to the preheader.  We can only do this
+      // if all of the operands of the instruction are loop invariant and if it
+      // is safe to hoist the instruction.
+      //
+      if (isLoopInvariantInst(I) && canSinkOrHoistInst(I) &&
+          isSafeToExecuteUnconditionally(I))
+        hoist(I);
       }
-    }
 
-  const std::vector<DominatorTree::Node*> &Children = N->getChildren();
+  const std::vector<DomTreeNode*> &Children = N->getChildren();
   for (unsigned i = 0, e = Children.size(); i != e; ++i)
     HoistRegion(Children[i]);
 }
@@ -325,11 +369,41 @@ bool LICM::canSinkOrHoistInst(Instruction &I) {
       return false;        // Don't hoist volatile loads!
 
     // Don't hoist loads which have may-aliased stores in loop.
-    return !pointerInvalidatedByLoop(LI->getOperand(0));
+    unsigned Size = 0;
+    if (LI->getType()->isSized())
+      Size = AA->getTargetData().getTypeStoreSize(LI->getType());
+    return !pointerInvalidatedByLoop(LI->getOperand(0), Size);
+  } else if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(&I)) {
+    // Handle obvious cases efficiently.
+    AliasAnalysis::ModRefBehavior Behavior = AA->getModRefBehavior(CI);
+    if (Behavior == AliasAnalysis::DoesNotAccessMemory)
+      return true;
+    else if (Behavior == AliasAnalysis::OnlyReadsMemory) {
+      // If this call only reads from memory and there are no writes to memory
+      // in the loop, we can hoist or sink the call as appropriate.
+      bool FoundMod = false;
+      for (AliasSetTracker::iterator I = CurAST->begin(), E = CurAST->end();
+           I != E; ++I) {
+        AliasSet &AS = *I;
+        if (!AS.isForwardingAliasSet() && AS.isMod()) {
+          FoundMod = true;
+          break;
+        }
+      }
+      if (!FoundMod) return true;
+    }
+
+    // FIXME: This should use mod/ref information to see if we can hoist or sink
+    // the call.
+
+    return false;
   }
 
-  return isa<BinaryOperator>(I) || isa<ShiftInst>(I) || isa<CastInst>(I) || 
-         isa<GetElementPtrInst>(I) || isa<VANextInst>(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) ||
+         isa<InsertElementInst>(I) || isa<ExtractElementInst>(I) ||
+         isa<ShuffleVectorInst>(I);
 }
 
 /// isNotUsedInLoop - Return true if the only users of this instruction are
@@ -337,9 +411,18 @@ bool LICM::canSinkOrHoistInst(Instruction &I) {
 /// exit blocks of the loop.
 ///
 bool LICM::isNotUsedInLoop(Instruction &I) {
-  for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), E = I.use_end(); UI != E; ++UI)
-    if (CurLoop->contains(cast<Instruction>(*UI)->getParent()))
+  for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), E = I.use_end(); UI != E; ++UI) {
+    Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
+    if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
+      // PHI node uses occur in predecessor blocks!
+      for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
+        if (PN->getIncomingValue(i) == &I)
+          if (CurLoop->contains(PN->getIncomingBlock(i)))
+            return false;
+    } else if (CurLoop->contains(User->getParent())) {
       return false;
+    }
+  }
   return true;
 }
 
@@ -351,7 +434,7 @@ bool LICM::isNotUsedInLoop(Instruction &I) {
 bool LICM::isLoopInvariantInst(Instruction &I) {
   // The instruction is loop invariant if all of its operands are loop-invariant
   for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
-    if (!isLoopInvariant(I.getOperand(i)))
+    if (!CurLoop->isLoopInvariant(I.getOperand(i)))
       return false;
 
   // If we got this far, the instruction is loop invariant!
@@ -359,16 +442,18 @@ bool LICM::isLoopInvariantInst(Instruction &I) {
 }
 
 /// sink - When an instruction is found to only be used outside of the loop,
-/// this function moves it to the exit blocks and patches up SSA form as
-/// needed.
+/// this function moves it to the exit blocks and patches up SSA form as needed.
+/// This method is guaranteed to remove the original instruction from its
+/// 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;
 
-  const std::vector<BasicBlock*> &ExitBlocks = CurLoop->getExitBlocks();
-  std::vector<Value*> Operands(I.op_begin(), I.op_end());
+  SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitBlocks;
+  CurLoop->getExitBlocks(ExitBlocks);
 
   if (isa<LoadInst>(I)) ++NumMovedLoads;
+  else if (isa<CallInst>(I)) ++NumMovedCalls;
   ++NumSunk;
   Changed = true;
 
@@ -378,27 +463,38 @@ void LICM::sink(Instruction &I) {
   if (ExitBlocks.size() == 1) {
     if (!isExitBlockDominatedByBlockInLoop(ExitBlocks[0], I.getParent())) {
       // Instruction is not used, just delete it.
-      I.getParent()->getInstList().erase(&I);
+      CurAST->deleteValue(&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;
       ExitBlocks[0]->getInstList().insert(InsertPt, &I);
     }
-  } else if (ExitBlocks.size() == 0) {
+  } else if (ExitBlocks.empty()) {
     // The instruction is actually dead if there ARE NO exit blocks.
-    I.getParent()->getInstList().erase(&I);
+    CurAST->deleteValue(&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
     // the value into a stack object to get it to do this.
 
     // Firstly, we create a stack object to hold the value...
-    AllocaInst *AI = new AllocaInst(I.getType(), 0, I.getName(),
-                                   I.getParent()->getParent()->front().begin());
+    AllocaInst *AI = 0;
+
+    if (I.getType() != Type::VoidTy) {
+      AI = new AllocaInst(I.getType(), 0, I.getName(),
+                          I.getParent()->getParent()->getEntryBlock().begin());
+      CurAST->add(AI);
+    }
 
     // Secondly, insert load instructions for each use of the instruction
     // outside of the loop.
@@ -419,6 +515,7 @@ void LICM::sink(Instruction &I) {
               // Insert a new load instruction right before the terminator in
               // the predecessor block.
               PredVal = new LoadInst(AI, "", Pred->getTerminator());
+              CurAST->add(cast<LoadInst>(PredVal));
             }
 
             UPN->setIncomingValue(i, PredVal);
@@ -427,6 +524,7 @@ void LICM::sink(Instruction &I) {
       } else {
         LoadInst *L = new LoadInst(AI, "", U);
         U->replaceUsesOfWith(&I, L);
+        CurAST->add(L);
       }
     }
 
@@ -446,58 +544,59 @@ void LICM::sink(Instruction &I) {
           // Insert the code after the last PHI node...
           BasicBlock::iterator InsertPt = ExitBlock->begin();
           while (isa<PHINode>(InsertPt)) ++InsertPt;
-          
+
           // If this is the first exit block processed, just move the original
           // instruction, otherwise clone the original instruction and insert
           // the copy.
           Instruction *New;
           if (InsertedBlocks.size() == 1) {
-            I.getParent()->getInstList().remove(&I);
+            I.removeFromParent();
             ExitBlock->getInstList().insert(InsertPt, &I);
             New = &I;
           } else {
             New = I.clone();
-            New->setName(I.getName()+".le");
+            CurAST->copyValue(&I, New);
+            if (!I.getName().empty())
+              New->setName(I.getName()+".le");
             ExitBlock->getInstList().insert(InsertPt, New);
           }
-          
+
           // Now that we have inserted the instruction, store it into the alloca
-          new StoreInst(New, AI, InsertPt);
+          if (AI) new StoreInst(New, AI, InsertPt);
         }
       }
     }
-      
+
+    // If the instruction doesn't dominate any exit blocks, it must be dead.
+    if (InsertedBlocks.empty()) {
+      CurAST->deleteValue(&I);
+      I.eraseFromParent();
+    }
+
     // Finally, promote the fine value to SSA form.
-    std::vector<AllocaInst*> Allocas;
-    Allocas.push_back(AI);
-    PromoteMemToReg(Allocas, *DT, *DF, AA->getTargetData());
+    if (AI) {
+      std::vector<AllocaInst*> Allocas;
+      Allocas.push_back(AI);
+      PromoteMemToReg(Allocas, *DT, *DF, CurAST);
+    }
   }
-  
-  // Since we just sunk an instruction, check to see if any other instructions
-  // used by this instruction are now sinkable.  If so, sink them too.
-  for (unsigned i = 0, e = Operands.size(); i != e; ++i)
-    if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(Operands[i]))
-      if (CurLoop->contains(OpI->getParent()) && canSinkOrHoistInst(*OpI) &&
-          isNotUsedInLoop(*OpI) && isSafeToExecuteUnconditionally(*OpI))
-        sink(*OpI);
 }
 
 /// hoist - When an instruction is found to only use loop invariant operands
 /// 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";
-        WriteAsOperand(std::cerr, Preheader, false);
-        std::cerr << ": " << 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);
-  
+
   if (isa<LoadInst>(I)) ++NumMovedLoads;
+  else if (isa<CallInst>(I)) ++NumMovedCalls;
   ++NumHoisted;
   Changed = true;
 }
@@ -509,7 +608,7 @@ void LICM::hoist(Instruction &I) {
 bool LICM::isSafeToExecuteUnconditionally(Instruction &Inst) {
   // If it is not a trapping instruction, it is always safe to hoist.
   if (!Inst.isTrapping()) return true;
-  
+
   // Otherwise we have to check to make sure that the instruction dominates all
   // of the exit blocks.  If it doesn't, then there is a path out of the loop
   // which does not execute this instruction, so we can't hoist it.
@@ -520,15 +619,22 @@ bool LICM::isSafeToExecuteUnconditionally(Instruction &Inst) {
   if (Inst.getParent() == CurLoop->getHeader())
     return true;
 
+  // It's always safe to load from a global or alloca.
+  if (isa<LoadInst>(Inst))
+    if (isa<AllocationInst>(Inst.getOperand(0)) ||
+        isa<GlobalVariable>(Inst.getOperand(0)))
+      return true;
+
   // Get the exit blocks for the current loop.
-  const std::vector<BasicBlock*> &ExitBlocks = CurLoop->getExitBlocks();
+  SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitBlocks;
+  CurLoop->getExitBlocks(ExitBlocks);
 
   // For each exit block, get the DT node and walk up the DT 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()))
       return false;
-  
+
   return true;
 }
 
@@ -547,23 +653,50 @@ void LICM::PromoteValuesInLoop() {
   std::vector<std::pair<AllocaInst*, Value*> > PromotedValues;
   std::map<Value*, AllocaInst*> ValueToAllocaMap; // Map of ptr to alloca
 
-  findPromotableValuesInLoop(PromotedValues, ValueToAllocaMap);
-  if (ValueToAllocaMap.empty()) return;   // If there are values to promote...
+  FindPromotableValuesInLoop(PromotedValues, ValueToAllocaMap);
+  if (ValueToAllocaMap.empty()) return;   // If there are values to promote.
 
   Changed = true;
   NumPromoted += PromotedValues.size();
 
+  std::vector<Value*> PointerValueNumbers;
+
   // Emit a copy from the value into the alloca'd value in the loop preheader
   TerminatorInst *LoopPredInst = Preheader->getTerminator();
   for (unsigned i = 0, e = PromotedValues.size(); i != e; ++i) {
-    // Load from the memory we are promoting...
-    LoadInst *LI = new LoadInst(PromotedValues[i].second, 
-                                PromotedValues[i].second->getName()+".promoted",
-                                LoopPredInst);
-    // Store into the temporary alloca...
+    Value *Ptr = PromotedValues[i].second;
+
+    // If we are promoting a pointer value, update alias information for the
+    // inserted load.
+    Value *LoadValue = 0;
+    if (isa<PointerType>(cast<PointerType>(Ptr->getType())->getElementType())) {
+      // Locate a load or store through the pointer, and assign the same value
+      // to LI as we are loading or storing.  Since we know that the value is
+      // stored in this loop, this will always succeed.
+      for (Value::use_iterator UI = Ptr->use_begin(), E = Ptr->use_end();
+           UI != E; ++UI)
+        if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*UI)) {
+          LoadValue = LI;
+          break;
+        } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
+          if (SI->getOperand(1) == Ptr) {
+            LoadValue = SI->getOperand(0);
+            break;
+          }
+        }
+      assert(LoadValue && "No store through the pointer found!");
+      PointerValueNumbers.push_back(LoadValue);  // Remember this for later.
+    }
+
+    // Load from the memory we are promoting.
+    LoadInst *LI = new LoadInst(Ptr, Ptr->getName()+".promoted", LoopPredInst);
+
+    if (LoadValue) CurAST->copyValue(LoadValue, LI);
+
+    // Store into the temporary alloca.
     new StoreInst(LI, PromotedValues[i].first, LoopPredInst);
   }
-  
+
   // Scan the basic blocks in the loop, replacing uses of our pointers with
   // uses of the allocas in question.
   //
@@ -595,74 +728,146 @@ void LICM::PromoteValuesInLoop() {
   //
   std::set<BasicBlock*> ProcessedBlocks;
 
-  const std::vector<BasicBlock*> &ExitBlocks = CurLoop->getExitBlocks();
+  SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitBlocks;
+  CurLoop->getExitBlocks(ExitBlocks);
   for (unsigned i = 0, e = ExitBlocks.size(); i != e; ++i)
     if (ProcessedBlocks.insert(ExitBlocks[i]).second) {
-      // Copy all of the allocas into their memory locations...
+      // Copy all of the allocas into their memory locations.
       BasicBlock::iterator BI = ExitBlocks[i]->begin();
       while (isa<PHINode>(*BI))
-        ++BI;             // Skip over all of the phi nodes in the block...
+        ++BI;             // Skip over all of the phi nodes in the block.
       Instruction *InsertPos = BI;
+      unsigned PVN = 0;
       for (unsigned i = 0, e = PromotedValues.size(); i != e; ++i) {
-        // Load from the alloca...
+        // Load from the alloca.
         LoadInst *LI = new LoadInst(PromotedValues[i].first, "", InsertPos);
-        // Store into the memory we promoted...
+
+        // If this is a pointer type, update alias info appropriately.
+        if (isa<PointerType>(LI->getType()))
+          CurAST->copyValue(PointerValueNumbers[PVN++], LI);
+
+        // Store into the memory we promoted.
         new StoreInst(LI, PromotedValues[i].second, InsertPos);
       }
     }
 
   // Now that we have done the deed, use the mem2reg functionality to promote
-  // all of the new allocas we just created into real SSA registers...
+  // all of the new allocas we just created into real SSA registers.
   //
   std::vector<AllocaInst*> PromotedAllocas;
   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());
+  PromoteMemToReg(PromotedAllocas, *DT, *DF, CurAST);
 }
 
-/// findPromotableValuesInLoop - Check the current loop for stores to definite
-/// pointers, which are not loaded and stored through may aliases.  If these are
-/// found, create an alloca for the value, add it to the PromotedValues list,
-/// and keep track of the mapping from value to alloca...
-///
-void LICM::findPromotableValuesInLoop(
+/// FindPromotableValuesInLoop - Check the current loop for stores to definite
+/// pointers, which are not loaded and stored through may aliases and are safe
+/// for promotion.  If these are found, create an alloca for the value, add it 
+/// to the PromotedValues list, and keep track of the mapping from value to 
+/// alloca. 
+void LICM::FindPromotableValuesInLoop(
                    std::vector<std::pair<AllocaInst*, Value*> > &PromotedValues,
                              std::map<Value*, AllocaInst*> &ValueToAllocaMap) {
   Instruction *FnStart = CurLoop->getHeader()->getParent()->begin()->begin();
 
-  // Loop over all of the alias sets in the tracker object...
+  SmallVector<Instruction *, 4> LoopExits;
+  SmallVector<BasicBlock *, 4> Blocks;
+  CurLoop->getExitingBlocks(Blocks);
+  for (SmallVector<BasicBlock *, 4>::iterator BI = Blocks.begin(),
+         BE = Blocks.end(); BI != BE; ++BI) {
+    BasicBlock *BB = *BI;
+    LoopExits.push_back(BB->getTerminator());
+  }
+
+  // Loop over all of the alias sets in the tracker object.
   for (AliasSetTracker::iterator I = CurAST->begin(), E = CurAST->end();
        I != E; ++I) {
     AliasSet &AS = *I;
     // We can promote this alias set if it has a store, if it is a "Must" alias
-    // set, and if the pointer is loop invariant.
-    if (!AS.isForwardingAliasSet() && AS.isMod() && AS.isMustAlias() &&
-        isLoopInvariant(AS.begin()->first)) {
-      assert(AS.begin() != AS.end() &&
-             "Must alias set should have at least one pointer element in it!");
-      Value *V = AS.begin()->first;
-
-      // Check that all of the pointers in the alias set have the same type.  We
-      // cannot (yet) promote a memory location that is loaded and stored in
-      // different sizes.
+    // set, if the pointer is loop invariant, and if we are not eliminating any
+    // volatile loads or stores.
+    if (AS.isForwardingAliasSet() || !AS.isMod() || !AS.isMustAlias() ||
+        AS.isVolatile() || !CurLoop->isLoopInvariant(AS.begin()->first))
+      continue;
+    
+    assert(!AS.empty() &&
+           "Must alias set should have at least one pointer element in it!");
+    Value *V = AS.begin()->first;
+
+    // Check that all of the pointers in the alias set have the same type.  We
+    // cannot (yet) promote a memory location that is loaded and stored in
+    // different sizes.
+    {
       bool PointerOk = true;
       for (AliasSet::iterator I = AS.begin(), E = AS.end(); I != E; ++I)
         if (V->getType() != I->first->getType()) {
           PointerOk = false;
           break;
         }
+      if (!PointerOk)
+        continue;
+    }
 
-      if (PointerOk) {
-        const Type *Ty = cast<PointerType>(V->getType())->getElementType();
-        AllocaInst *AI = new AllocaInst(Ty, 0, V->getName()+".tmp", FnStart);
-        PromotedValues.push_back(std::make_pair(AI, V));
-        
-        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");
+    // If one use of value V inside the loop is safe then it is OK to promote 
+    // this value. On the otherside if there is not any unsafe use inside the
+    // loop then also it is OK to promote this value. Otherwise it is
+    // unsafe to promote this value.
+    bool oneSafeUse = false;
+    bool oneUnsafeUse = false;
+    for(Value::use_iterator UI = V->use_begin(), UE = V->use_end();
+        UI != UE; ++UI) {
+      Instruction *Use = dyn_cast<Instruction>(*UI);
+      if (!Use || !CurLoop->contains(Use->getParent()))
+        continue;
+      
+      for (SmallVector<Instruction *, 4>::iterator 
+             ExitI = LoopExits.begin(), ExitE = LoopExits.end();
+           ExitI != ExitE; ++ExitI) {
+        Instruction *Ex = *ExitI;
+        if (!isa<PHINode>(Use) && DT->dominates(Use, Ex)) {
+          oneSafeUse = true;
+          break;
+        } else 
+          oneUnsafeUse = true;
       }
+
+      if (oneSafeUse)
+        break;
     }
+
+    if (!oneSafeUse && oneUnsafeUse)
+      continue;
+    
+    const Type *Ty = cast<PointerType>(V->getType())->getElementType();
+    AllocaInst *AI = new AllocaInst(Ty, 0, V->getName()+".tmp", FnStart);
+    PromotedValues.push_back(std::make_pair(AI, V));
+
+    // Update the AST and alias analysis.
+    CurAST->copyValue(V, AI);
+
+    for (AliasSet::iterator I = AS.begin(), E = AS.end(); I != E; ++I)
+      ValueToAllocaMap.insert(std::make_pair(I->first, AI));
+
+    DOUT << "LICM: Promoting value: " << *V << "\n";
   }
 }
+
+/// cloneBasicBlockAnalysis - Simple Analysis hook. Clone alias set info.
+void LICM::cloneBasicBlockAnalysis(BasicBlock *From, BasicBlock *To, Loop *L) {
+  AliasSetTracker *AST = LoopToAliasMap[L];
+  if (!AST)
+    return;
+
+  AST->copyValue(From, To);
+}
+
+/// deleteAnalysisValue - Simple Analysis hook. Delete value V from alias
+/// set.
+void LICM::deleteAnalysisValue(Value *V, Loop *L) {
+  AliasSetTracker *AST = LoopToAliasMap[L];
+  if (!AST)
+    return;
+
+  AST->deleteValue(V);
+}