Fix PR5262: when folding select into PHI, make sure all operands are available
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / TailRecursionElimination.cpp
index 61f00f13da5da9378281065d055daa96cfc75543..b56e17040db27e1cf2faa5a94596775a0638d5e6 100644 (file)
@@ -2,8 +2,8 @@
 //
 //                     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.
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 //===----------------------------------------------------------------------===//
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 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
+#define DEBUG_TYPE "tailcallelim"
 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
+#include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
+#include "llvm/Constants.h"
 #include "llvm/DerivedTypes.h"
 #include "llvm/Function.h"
 #include "llvm/Instructions.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
 using namespace llvm;
 
-namespace {
-  Statistic<> NumEliminated("tailcallelim", "Number of tail calls removed");
-  Statistic<> NumAccumAdded("tailcallelim","Number of accumulators introduced");
+STATISTIC(NumEliminated, "Number of tail calls removed");
+STATISTIC(NumAccumAdded, "Number of accumulators introduced");
 
+namespace {
   struct TailCallElim : public FunctionPass {
+    static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
+    TailCallElim() : FunctionPass(&ID) {}
+
     virtual bool runOnFunction(Function &F);
 
   private:
     bool ProcessReturningBlock(ReturnInst *RI, BasicBlock *&OldEntry,
-                               std::vector<PHINode*> &ArgumentPHIs);
+                               bool &TailCallsAreMarkedTail,
+                               std::vector<PHINode*> &ArgumentPHIs,
+                               bool CannotTailCallElimCallsMarkedTail);
     bool CanMoveAboveCall(Instruction *I, CallInst *CI);
     Value *CanTransformAccumulatorRecursion(Instruction *I, CallInst *CI);
   };
-  RegisterOpt<TailCallElim> X("tailcallelim", "Tail Call Elimination");
 }
 
+char TailCallElim::ID = 0;
+static RegisterPass<TailCallElim> X("tailcallelim", "Tail Call Elimination");
+
 // Public interface to the TailCallElimination pass
 FunctionPass *llvm::createTailCallEliminationPass() {
   return new TailCallElim();
@@ -93,12 +103,21 @@ static bool AllocaMightEscapeToCalls(AllocaInst *AI) {
 /// FunctionContainsAllocas - Scan the specified basic block for alloca
 /// instructions.  If it contains any that might be accessed by calls, return
 /// true.
-static bool CheckForEscapingAllocas(BasicBlock *BB) {
+static bool CheckForEscapingAllocas(BasicBlock *BB,
+                                    bool &CannotTCETailMarkedCall) {
+  bool RetVal = false;
   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
-    if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(I))
-      if (AllocaMightEscapeToCalls(AI))
-        return true;
-  return false;
+    if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(I)) {
+      RetVal |= AllocaMightEscapeToCalls(AI);
+
+      // If this alloca is in the body of the function, or if it is a variable
+      // sized allocation, we cannot tail call eliminate calls marked 'tail'
+      // with this mechanism.
+      if (BB != &BB->getParent()->getEntryBlock() ||
+          !isa<ConstantInt>(AI->getArraySize()))
+        CannotTCETailMarkedCall = true;
+    }
+  return RetVal;
 }
 
 bool TailCallElim::runOnFunction(Function &F) {
@@ -107,20 +126,41 @@ bool TailCallElim::runOnFunction(Function &F) {
   if (F.getFunctionType()->isVarArg()) return false;
 
   BasicBlock *OldEntry = 0;
+  bool TailCallsAreMarkedTail = false;
   std::vector<PHINode*> ArgumentPHIs;
   bool MadeChange = false;
 
   bool FunctionContainsEscapingAllocas = false;
 
+  // CannotTCETailMarkedCall - If true, we cannot perform TCE on tail calls
+  // marked with the 'tail' attribute, because doing so would cause the stack
+  // size to increase (real TCE would deallocate variable sized allocas, TCE
+  // doesn't).
+  bool CannotTCETailMarkedCall = false;
+
   // Loop over the function, looking for any returning blocks, and keeping track
   // of whether this function has any non-trivially used allocas.
   for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB) {
-    if (!FunctionContainsEscapingAllocas)
-      FunctionContainsEscapingAllocas = CheckForEscapingAllocas(BB);
+    if (FunctionContainsEscapingAllocas && CannotTCETailMarkedCall)
+      break;
 
-    if (ReturnInst *Ret = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator()))
-      MadeChange |= ProcessReturningBlock(Ret, OldEntry, ArgumentPHIs);
+    FunctionContainsEscapingAllocas |=
+      CheckForEscapingAllocas(BB, CannotTCETailMarkedCall);
   }
+  
+  /// FIXME: The code generator produces really bad code when an 'escaping
+  /// alloca' is changed from being a static alloca to being a dynamic alloca.
+  /// Until this is resolved, disable this transformation if that would ever
+  /// happen.  This bug is PR962.
+  if (FunctionContainsEscapingAllocas)
+    return false;
+  
+
+  // Second pass, change any tail calls to loops.
+  for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
+    if (ReturnInst *Ret = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator()))
+      MadeChange |= ProcessReturningBlock(Ret, OldEntry, TailCallsAreMarkedTail,
+                                          ArgumentPHIs,CannotTCETailMarkedCall);
 
   // If we eliminated any tail recursions, it's possible that we inserted some
   // silly PHI nodes which just merge an initial value (the incoming operand)
@@ -128,26 +168,13 @@ bool TailCallElim::runOnFunction(Function &F) {
   // occurs when a function passes an argument straight through to its tail
   // call.
   if (!ArgumentPHIs.empty()) {
-    unsigned NumIncoming = ArgumentPHIs[0]->getNumIncomingValues();
     for (unsigned i = 0, e = ArgumentPHIs.size(); i != e; ++i) {
       PHINode *PN = ArgumentPHIs[i];
-      Value *V = 0;
-      for (unsigned op = 0, e = NumIncoming; op != e; ++op) {
-        Value *Op = PN->getIncomingValue(op);
-        if (Op != PN) {
-          if (V == 0) {
-            V = Op;     // First value seen?
-          } else if (V != Op) {
-            V = 0;
-            break;
-          }
-        }
-      }
 
       // If the PHI Node is a dynamic constant, replace it with the value it is.
-      if (V) {
-        PN->replaceAllUsesWith(V);
-        PN->getParent()->getInstList().erase(PN);
+      if (Value *PNV = PN->hasConstantValue()) {
+        PN->replaceAllUsesWith(PNV);
+        PN->eraseFromParent();
       }
     }
   }
@@ -158,8 +185,10 @@ bool TailCallElim::runOnFunction(Function &F) {
   if (!FunctionContainsEscapingAllocas)
     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
       for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
-        if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
+        if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I)) {
           CI->setTailCall();
+          MadeChange = true;
+        }
 
   return MadeChange;
 }
@@ -172,8 +201,21 @@ bool TailCallElim::runOnFunction(Function &F) {
 bool TailCallElim::CanMoveAboveCall(Instruction *I, CallInst *CI) {
   // FIXME: We can move load/store/call/free instructions above the call if the
   // call does not mod/ref the memory location being processed.
-  if (I->mayWriteToMemory() || isa<LoadInst>(I))
+  if (I->mayHaveSideEffects())  // This also handles volatile loads.
     return false;
+  
+  if (LoadInst* L = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
+    // Loads may always be moved above calls without side effects.
+    if (CI->mayHaveSideEffects()) {
+      // Non-volatile loads may be moved above a call with side effects if it
+      // does not write to memory and the load provably won't trap.
+      // FIXME: Writes to memory only matter if they may alias the pointer
+      // being loaded from.
+      if (CI->mayWriteToMemory() ||
+          !isSafeToLoadUnconditionally(L->getPointerOperand(), L))
+        return false;
+    }
+  }
 
   // Otherwise, if this is a side-effect free instruction, check to make sure
   // that it does not use the return value of the call.  If it doesn't use the
@@ -223,6 +265,10 @@ static Value *getCommonReturnValue(ReturnInst *TheRI, CallInst *CI) {
   Function *F = TheRI->getParent()->getParent();
   Value *ReturnedValue = 0;
 
+  // TODO: Handle multiple value ret instructions;
+  if (isa<StructType>(F->getReturnType()))
+      return 0;
+
   for (Function::iterator BBI = F->begin(), E = F->end(); BBI != E; ++BBI)
     if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BBI->getTerminator()))
       if (RI != TheRI) {
@@ -253,8 +299,8 @@ Value *TailCallElim::CanTransformAccumulatorRecursion(Instruction *I,
          "Associative operations should have 2 args!");
 
   // Exactly one operand should be the result of the call instruction...
-  if (I->getOperand(0) == CI && I->getOperand(1) == CI ||
-      I->getOperand(0) != CI && I->getOperand(1) != CI)
+  if ((I->getOperand(0) == CI && I->getOperand(1) == CI) ||
+      (I->getOperand(0) != CI && I->getOperand(1) != CI))
     return 0;
 
   // The only user of this instruction we allow is a single return instruction.
@@ -268,12 +314,23 @@ Value *TailCallElim::CanTransformAccumulatorRecursion(Instruction *I,
 }
 
 bool TailCallElim::ProcessReturningBlock(ReturnInst *Ret, BasicBlock *&OldEntry,
-                                         std::vector<PHINode*> &ArgumentPHIs) {
+                                         bool &TailCallsAreMarkedTail,
+                                         std::vector<PHINode*> &ArgumentPHIs,
+                                       bool CannotTailCallElimCallsMarkedTail) {
   BasicBlock *BB = Ret->getParent();
   Function *F = BB->getParent();
 
   if (&BB->front() == Ret) // Make sure there is something before the ret...
     return false;
+  
+  // If the return is in the entry block, then making this transformation would
+  // turn infinite recursion into an infinite loop.  This transformation is ok
+  // in theory, but breaks some code like:
+  //   double fabs(double f) { return __builtin_fabs(f); } // a 'fabs' call
+  // disable this xform in this case, because the code generator will lower the
+  // call to fabs into inline code.
+  if (BB == &F->getEntryBlock())
+    return false;
 
   // Scan backwards from the return, checking to see if there is a tail call in
   // this block.  If so, set CI to it.
@@ -289,6 +346,11 @@ bool TailCallElim::ProcessReturningBlock(ReturnInst *Ret, BasicBlock *&OldEntry,
     --BBI;
   }
 
+  // If this call is marked as a tail call, and if there are dynamic allocas in
+  // the function, we cannot perform this optimization.
+  if (CI->isTailCall() && CannotTailCallElimCallsMarkedTail)
+    return false;
+
   // If we are introducing accumulator recursion to eliminate associative
   // operations after the call instruction, this variable contains the initial
   // value for the accumulator.  If this value is set, we actually perform
@@ -321,7 +383,8 @@ bool TailCallElim::ProcessReturningBlock(ReturnInst *Ret, BasicBlock *&OldEntry,
   // of the call and return void, ignore the value of the call and return a
   // constant, return the value returned by the tail call, or that are being
   // accumulator recursion variable eliminated.
-  if (Ret->getNumOperands() != 0 && Ret->getReturnValue() != CI &&
+  if (Ret->getNumOperands() == 1 && Ret->getReturnValue() != CI &&
+      !isa<UndefValue>(Ret->getReturnValue()) &&
       AccumulatorRecursionEliminationInitVal == 0 &&
       !getCommonReturnValue(Ret, CI))
     return false;
@@ -330,9 +393,21 @@ bool TailCallElim::ProcessReturningBlock(ReturnInst *Ret, BasicBlock *&OldEntry,
   // create the new entry block, allowing us to branch back to the old entry.
   if (OldEntry == 0) {
     OldEntry = &F->getEntryBlock();
-    std::string OldName = OldEntry->getName(); OldEntry->setName("tailrecurse");
-    BasicBlock *NewEntry = new BasicBlock(OldName, F, OldEntry);
-    new BranchInst(OldEntry, NewEntry);
+    BasicBlock *NewEntry = BasicBlock::Create(F->getContext(), "", F, OldEntry);
+    NewEntry->takeName(OldEntry);
+    OldEntry->setName("tailrecurse");
+    BranchInst::Create(OldEntry, NewEntry);
+
+    // If this tail call is marked 'tail' and if there are any allocas in the
+    // entry block, move them up to the new entry block.
+    TailCallsAreMarkedTail = CI->isTailCall();
+    if (TailCallsAreMarkedTail)
+      // Move all fixed sized allocas from OldEntry to NewEntry.
+      for (BasicBlock::iterator OEBI = OldEntry->begin(), E = OldEntry->end(),
+             NEBI = NewEntry->begin(); OEBI != E; )
+        if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(OEBI++))
+          if (isa<ConstantInt>(AI->getArraySize()))
+            AI->moveBefore(NEBI);
 
     // Now that we have created a new block, which jumps to the entry
     // block, insert a PHI node for each argument of the function.
@@ -341,13 +416,23 @@ bool TailCallElim::ProcessReturningBlock(ReturnInst *Ret, BasicBlock *&OldEntry,
     Instruction *InsertPos = OldEntry->begin();
     for (Function::arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end();
          I != E; ++I) {
-      PHINode *PN = new PHINode(I->getType(), I->getName()+".tr", InsertPos);
+      PHINode *PN = PHINode::Create(I->getType(),
+                                    I->getName() + ".tr", InsertPos);
       I->replaceAllUsesWith(PN); // Everyone use the PHI node now!
       PN->addIncoming(I, NewEntry);
       ArgumentPHIs.push_back(PN);
     }
   }
 
+  // If this function has self recursive calls in the tail position where some
+  // are marked tail and some are not, only transform one flavor or another.  We
+  // have to choose whether we move allocas in the entry block to the new entry
+  // block or not, so we can't make a good choice for both.  NOTE: We could do
+  // slightly better here in the case that the function has no entry block
+  // allocas.
+  if (TailCallsAreMarkedTail && !CI->isTailCall())
+    return false;
+
   // Ok, now that we know we have a pseudo-entry block WITH all of the
   // required PHI nodes, add entries into the PHI node for the actual
   // parameters passed into the tail-recursive call.
@@ -362,8 +447,8 @@ bool TailCallElim::ProcessReturningBlock(ReturnInst *Ret, BasicBlock *&OldEntry,
   if (AccumulatorRecursionEliminationInitVal) {
     Instruction *AccRecInstr = AccumulatorRecursionInstr;
     // Start by inserting a new PHI node for the accumulator.
-    PHINode *AccPN = new PHINode(AccRecInstr->getType(), "accumulator.tr",
-                                 OldEntry->begin());
+    PHINode *AccPN = PHINode::Create(AccRecInstr->getType(), "accumulator.tr",
+                                     OldEntry->begin());
 
     // Loop over all of the predecessors of the tail recursion block.  For the
     // real entry into the function we seed the PHI with the initial value,
@@ -399,7 +484,7 @@ bool TailCallElim::ProcessReturningBlock(ReturnInst *Ret, BasicBlock *&OldEntry,
 
   // Now that all of the PHI nodes are in place, remove the call and
   // ret instructions, replacing them with an unconditional branch.
-  new BranchInst(OldEntry, Ret);
+  BranchInst::Create(OldEntry, Ret);
   BB->getInstList().erase(Ret);  // Remove return.
   BB->getInstList().erase(CI);   // Remove call.
   ++NumEliminated;