Use 'continue' to reduce nesting in this loop. No functionality change.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / LICM.cpp
index 7ac318a345d7828e2cd7d0ef1c0f70621ccd405f..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/Support/InstVisitor.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");
+
+static cl::opt<bool>
+DisablePromotion("disable-licm-promotion", cl::Hidden,
+                 cl::desc("Disable memory promotion in LICM pass"));
 
-  Statistic<> NumHoisted("licm", "Number of instructions hoisted out of loop");
-  Statistic<> NumHoistedLoads("licm", "Number of load insts hoisted");
-  Statistic<> NumPromoted("licm",
-                          "Number of memory locations promoted to registers");
+namespace {
+  struct VISIBILITY_HIDDEN LICM : public LoopPass {
+    static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
+    LICM() : LoopPass((intptr_t)&ID) {}
 
-  struct LICM : public FunctionPass, public InstVisitor<LICM> {
-    virtual bool runOnFunction(Function &F);
+    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);
 
-    /// visitLoop - Hoist expressions out of the specified loop...    
+    /// deleteAnalysisValue - Simple Analysis hook. Delete value V from alias
+    /// set.
+    void deleteAnalysisValue(Value *V, Loop *L);
+
+    /// 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
@@ -98,97 +128,106 @@ 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;
     }
 
+    /// isExitBlockDominatedByBlockInLoop - This method checks to see if the
+    /// specified exit block of the loop is dominated by the specified block
+    /// that is in the body of the loop.  We use these constraints to
+    /// dramatically limit the amount of the dominator tree that needs to be
+    /// searched.
+    bool isExitBlockDominatedByBlockInLoop(BasicBlock *ExitBlock,
+                                           BasicBlock *BlockInLoop) const {
+      // If the block in the loop is the loop header, it must be dominated!
+      BasicBlock *LoopHeader = CurLoop->getHeader();
+      if (BlockInLoop == LoopHeader)
+        return true;
+
+      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_ 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;
+    }
+
+    /// 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.
+    ///
+    void sink(Instruction &I);
+
     /// 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 hoist(Instruction &I);
 
-    /// SafeToHoist - Only hoist an instruction if it is not a trapping
-    /// instruction or if it is a trapping instruction and is guaranteed to
-    /// execute.
+    /// isSafeToExecuteUnconditionally - Only sink or hoist an instruction if it
+    /// is not a trapping instruction or if it is a trapping instruction and is
+    /// guaranteed to execute.
     ///
-    bool SafeToHoist(Instruction &I);
+    bool isSafeToExecuteUnconditionally(Instruction &I);
 
     /// pointerInvalidatedByLoop - Return true if the body of this loop may
     /// store into the memory location pointed to by V.
-    /// 
-    bool pointerInvalidatedByLoop(Value *V) {
+    ///
+    bool pointerInvalidatedByLoop(Value *V, unsigned Size) {
       // Check to see if any of the basic blocks in CurLoop invalidate *V.
-      return CurAST->getAliasSetForPointer(V, 0).isMod();
+      return CurAST->getAliasSetForPointer(V, Size).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 canSinkOrHoistInst(Instruction &I);
+    bool isLoopInvariantInst(Instruction &I);
+    bool isNotUsedInLoop(Instruction &I);
 
     /// PromoteValuesInLoop - Look at the stores in the loop and promote as many
     /// to scalars as we can.
     ///
     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);
-    
-
-    /// Instruction visitation handlers... these basically control whether or
-    /// not the specified instruction types are hoisted.
-    ///
-    friend class InstVisitor<LICM>;
-    void visitBinaryOperator(Instruction &I) {
-      if (isLoopInvariant(I.getOperand(0)) &&
-          isLoopInvariant(I.getOperand(1)) && SafeToHoist(I))
-        hoist(I);
-    }
-    void visitCastInst(CastInst &CI) {
-      Instruction &I = (Instruction&)CI;
-      if (isLoopInvariant(I.getOperand(0)) && SafeToHoist(CI)) hoist(I);
-    }
-    void visitShiftInst(ShiftInst &I) { visitBinaryOperator((Instruction&)I); }
-
-    void visitLoadInst(LoadInst &LI);
-
-    void visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEPI) {
-      Instruction &I = (Instruction&)GEPI;
-      for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
-        if (!isLoopInvariant(I.getOperand(i))) return;
-      if(SafeToHoist(GEPI))
-        hoist(I);
-    }
   };
-
-  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");
 
-/// runOnFunction - For LICM, this simply traverses the loop structure of the
-/// function, hoisting expressions out of loops if possible.
+LoopPass *llvm::createLICMPass() { return new LICM(); }
+
+/// 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...
@@ -197,31 +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);
-    LICM::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);
-    LICM::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();
@@ -231,11 +258,10 @@ void LICM::visitLoop(Loop *L, AliasSetTracker &AST) {
   // Because subloops have already been incorporated into AST, we skip blocks in
   // subloops.
   //
-  const std::vector<BasicBlock*> &LoopBBs = L->getBlocks();
-  for (std::vector<BasicBlock*>::const_iterator I = LoopBBs.begin(),
-         E = LoopBBs.end(); I != E; ++I)
+  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
@@ -244,8 +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
@@ -256,56 +284,331 @@ 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();
 
   // If this subregion is not in the top level loop at all, exit.
-  if (!CurLoop->contains(N->getBlock())) return;
-
-  // Only need to hoist the contents of this block if it is not part of a
-  // subloop (which would already have been hoisted)
-  if (!inSubLoop(N->getBlock()))
-    visit(*N->getBlock());
+  if (!CurLoop->contains(BB)) return;
+
+  // 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))
+    for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), E = BB->end(); II != E; ) {
+      Instruction &I = *II++;
+
+      // 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]);
 }
 
+/// canSinkOrHoistInst - Return true if the hoister and sinker can handle this
+/// instruction.
+///
+bool LICM::canSinkOrHoistInst(Instruction &I) {
+  // Loads have extra constraints we have to verify before we can hoist them.
+  if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(&I)) {
+    if (LI->isVolatile())
+      return false;        // Don't hoist volatile loads!
+
+    // Don't hoist loads which have may-aliased stores in loop.
+    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;
+  }
+
+  // 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
+/// outside of the loop.  If this is true, we can sink the instruction to the
+/// 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) {
+    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;
+}
+
+
+/// isLoopInvariantInst - Return true if all operands of this instruction are
+/// loop invariant.  We also filter out non-hoistable instructions here just for
+/// efficiency.
+///
+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 (!CurLoop->isLoopInvariant(I.getOperand(i)))
+      return false;
+
+  // If we got this far, the instruction is loop invariant!
+  return true;
+}
+
+/// 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 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) {
+  DOUT << "LICM sinking instruction: " << I;
+
+  SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitBlocks;
+  CurLoop->getExitBlocks(ExitBlocks);
+
+  if (isa<LoadInst>(I)) ++NumMovedLoads;
+  else if (isa<CallInst>(I)) ++NumMovedCalls;
+  ++NumSunk;
+  Changed = true;
+
+  // The case where there is only a single exit node of this loop is common
+  // enough that we handle it as a special (more efficient) case.  It is more
+  // efficient to handle because there are no PHI nodes that need to be placed.
+  if (ExitBlocks.size() == 1) {
+    if (!isExitBlockDominatedByBlockInLoop(ExitBlocks[0], I.getParent())) {
+      // Instruction is not used, just delete it.
+      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.removeFromParent();
+
+      BasicBlock::iterator InsertPt = ExitBlocks[0]->begin();
+      while (isa<PHINode>(InsertPt)) ++InsertPt;
+      ExitBlocks[0]->getInstList().insert(InsertPt, &I);
+    }
+  } else if (ExitBlocks.empty()) {
+    // The instruction is actually dead if there ARE NO exit blocks.
+    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 = 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.
+    while (!I.use_empty()) {
+      Instruction *U = cast<Instruction>(I.use_back());
+
+      // If the user is a PHI Node, we actually have to insert load instructions
+      // in all predecessor blocks, not in the PHI block itself!
+      if (PHINode *UPN = dyn_cast<PHINode>(U)) {
+        // Only insert into each predecessor once, so that we don't have
+        // different incoming values from the same block!
+        std::map<BasicBlock*, Value*> InsertedBlocks;
+        for (unsigned i = 0, e = UPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
+          if (UPN->getIncomingValue(i) == &I) {
+            BasicBlock *Pred = UPN->getIncomingBlock(i);
+            Value *&PredVal = InsertedBlocks[Pred];
+            if (!PredVal) {
+              // 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);
+          }
+
+      } else {
+        LoadInst *L = new LoadInst(AI, "", U);
+        U->replaceUsesOfWith(&I, L);
+        CurAST->add(L);
+      }
+    }
+
+    // Thirdly, insert a copy of the instruction in each exit block of the loop
+    // that is dominated by the instruction, storing the result into the memory
+    // location.  Be careful not to insert the instruction into any particular
+    // basic block more than once.
+    std::set<BasicBlock*> InsertedBlocks;
+    BasicBlock *InstOrigBB = I.getParent();
+
+    for (unsigned i = 0, e = ExitBlocks.size(); i != e; ++i) {
+      BasicBlock *ExitBlock = ExitBlocks[i];
+
+      if (isExitBlockDominatedByBlockInLoop(ExitBlock, InstOrigBB)) {
+        // If we haven't already processed this exit block, do so now.
+        if (InsertedBlocks.insert(ExitBlock).second) {
+          // 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.removeFromParent();
+            ExitBlock->getInstList().insert(InsertPt, &I);
+            New = &I;
+          } else {
+            New = I.clone();
+            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
+          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.
+    if (AI) {
+      std::vector<AllocaInst*> Allocas;
+      Allocas.push_back(AI);
+      PromoteMemToReg(Allocas, *DT, *DF, CurAST);
+    }
+  }
+}
 
 /// 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 &Inst) {
-  DEBUG(std::cerr << "LICM hoisting to";
-        WriteAsOperand(std::cerr, Preheader, false);
-        std::cerr << ": " << Inst);
+void LICM::hoist(Instruction &I) {
+  DOUT << "LICM hoisting to " << Preheader->getName() << ": " << I;
 
   // Remove the instruction from its current basic block... but don't delete the
   // instruction.
-  Inst.getParent()->getInstList().remove(&Inst);
+  I.removeFromParent();
 
   // Insert the new node in Preheader, before the terminator.
-  Preheader->getInstList().insert(Preheader->getTerminator(), &Inst);
-  
+  Preheader->getInstList().insert(Preheader->getTerminator(), &I);
+
+  if (isa<LoadInst>(I)) ++NumMovedLoads;
+  else if (isa<CallInst>(I)) ++NumMovedCalls;
   ++NumHoisted;
   Changed = true;
 }
 
-/// SafeToHoist - Only hoist an instruction if it is not a trapping instruction
-/// or if it is a trapping instruction and is guaranteed to execute
+/// isSafeToExecuteUnconditionally - Only sink or hoist an instruction if it is
+/// not a trapping instruction or if it is a trapping instruction and is
+/// guaranteed to execute.
 ///
-bool LICM::SafeToHoist(Instruction &Inst) {
+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.
@@ -313,45 +616,29 @@ bool LICM::SafeToHoist(Instruction &Inst) {
   // If the instruction is in the header block for the loop (which is very
   // common), it is always guaranteed to dominate the exit blocks.  Since this
   // is a common case, and can save some work, check it now.
-  BasicBlock *LoopHeader = CurLoop->getHeader();
-  if (Inst.getParent() == LoopHeader)
+  if (Inst.getParent() == CurLoop->getHeader())
     return true;
 
-  // Get the Dominator Tree Node for the instruction's basic block.
-  DominatorTree::Node *InstDTNode = DT->getNode(Inst.getParent());
-  
+  // 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) {
-    DominatorTree::Node *IDom = DT->getNode(ExitBlocks[i]);
-    
-    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;
+  for (unsigned i = 0, e = ExitBlocks.size(); i != e; ++i)
+    if (!isExitBlockDominatedByBlockInLoop(ExitBlocks[i], Inst.getParent()))
+      return false;
 
-    } while(IDom != InstDTNode);
-  }
-  
   return true;
 }
 
 
-void LICM::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
-  if (isLoopInvariant(LI.getOperand(0)) && !LI.isVolatile() &&
-      !pointerInvalidatedByLoop(LI.getOperand(0)) && SafeToHoist(LI)) {
-    hoist(LI);
-    ++NumHoistedLoads;
-  }
-}
-
 /// PromoteValuesInLoop - Try to promote memory values to scalars by sinking
 /// stores out of the loop and moving loads to before the loop.  We do this by
 /// looping over the stores in the loop, looking for stores to Must pointers
@@ -366,27 +653,52 @@ 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.  If we find a branch that exits the
-  // loop, make sure to put reload code into all of the successors of the
-  // loop.
+  // uses of the allocas in question.
   //
   const std::vector<BasicBlock*> &LoopBBs = CurLoop->getBlocks();
   for (std::vector<BasicBlock*>::const_iterator I = LoopBBs.begin(),
@@ -406,79 +718,156 @@ void LICM::PromoteValuesInLoop() {
           S->setOperand(1, I->second);    // Rewrite store instruction...
       }
     }
+  }
 
-    // Check to see if any successors of this block are outside of the loop.
-    // If so, we need to copy the value from the alloca back into the memory
-    // location...
-    //
-    for (succ_iterator SI = succ_begin(*I), SE = succ_end(*I); SI != SE; ++SI)
-      if (!CurLoop->contains(*SI)) {
-        // Copy all of the allocas into their memory locations...
-        BasicBlock::iterator BI = (*SI)->begin();
-        while (isa<PHINode>(*BI))
-          ++BI;             // Skip over all of the phi nodes in the block...
-        Instruction *InsertPos = BI;
-        for (unsigned i = 0, e = PromotedValues.size(); i != e; ++i) {
-          // Load from the alloca...
-          LoadInst *LI = new LoadInst(PromotedValues[i].first, "", InsertPos);
-          // Store into the memory we promoted...
-          new StoreInst(LI, PromotedValues[i].second, InsertPos);
-        }
+  // Now that the body of the loop uses the allocas instead of the original
+  // memory locations, insert code to copy the alloca value back into the
+  // original memory location on all exits from the loop.  Note that we only
+  // want to insert one copy of the code in each exit block, though the loop may
+  // exit to the same block more than once.
+  //
+  std::set<BasicBlock*> ProcessedBlocks;
+
+  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.
+      BasicBlock::iterator BI = ExitBlocks[i]->begin();
+      while (isa<PHINode>(*BI))
+        ++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.
+        LoadInst *LI = new LoadInst(PromotedValues[i].first, "", InsertPos);
+
+        // 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);
+}