Use the getUniquePredecessor() utility function, instead of doing
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / BasicBlockUtils.cpp
index f9bcd39e41c55f4dff3bdb1a38cc2061b4884307..c28b02755677b2d80a61e14e57bd256b7b78f6f8 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.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
 #include "llvm/Function.h"
 #include "llvm/Instructions.h"
+#include "llvm/IntrinsicInst.h"
 #include "llvm/Constant.h"
 #include "llvm/Type.h"
+#include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
+#include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
+#include "llvm/Analysis/Dominators.h"
+#include "llvm/Target/TargetData.h"
+#include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
+#include "llvm/Transforms/Scalar.h"
+#include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
+#include "llvm/Support/ValueHandle.h"
 #include <algorithm>
 using namespace llvm;
 
+/// DeleteDeadBlock - Delete the specified block, which must have no
+/// predecessors.
+void llvm::DeleteDeadBlock(BasicBlock *BB) {
+  assert((pred_begin(BB) == pred_end(BB) ||
+         // Can delete self loop.
+         BB->getSinglePredecessor() == BB) && "Block is not dead!");
+  TerminatorInst *BBTerm = BB->getTerminator();
+  
+  // Loop through all of our successors and make sure they know that one
+  // of their predecessors is going away.
+  for (unsigned i = 0, e = BBTerm->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
+    BBTerm->getSuccessor(i)->removePredecessor(BB);
+  
+  // Zap all the instructions in the block.
+  while (!BB->empty()) {
+    Instruction &I = BB->back();
+    // If this instruction is used, replace uses with an arbitrary value.
+    // Because control flow can't get here, we don't care what we replace the
+    // value with.  Note that since this block is unreachable, and all values
+    // contained within it must dominate their uses, that all uses will
+    // eventually be removed (they are themselves dead).
+    if (!I.use_empty())
+      I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
+    BB->getInstList().pop_back();
+  }
+  
+  // Zap the block!
+  BB->eraseFromParent();
+}
+
+/// FoldSingleEntryPHINodes - We know that BB has one predecessor.  If there are
+/// any single-entry PHI nodes in it, fold them away.  This handles the case
+/// when all entries to the PHI nodes in a block are guaranteed equal, such as
+/// when the block has exactly one predecessor.
+void llvm::FoldSingleEntryPHINodes(BasicBlock *BB) {
+  while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
+    if (PN->getIncomingValue(0) != PN)
+      PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
+    else
+      PN->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(PN->getType()));
+    PN->eraseFromParent();
+  }
+}
+
+
+/// DeleteDeadPHIs - Examine each PHI in the given block and delete it if it
+/// is dead. Also recursively delete any operands that become dead as
+/// a result. This includes tracing the def-use list from the PHI to see if
+/// it is ultimately unused or if it reaches an unused cycle.
+bool llvm::DeleteDeadPHIs(BasicBlock *BB) {
+  // Recursively deleting a PHI may cause multiple PHIs to be deleted
+  // or RAUW'd undef, so use an array of WeakVH for the PHIs to delete.
+  SmallVector<WeakVH, 8> PHIs;
+  for (BasicBlock::iterator I = BB->begin();
+       PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I)
+    PHIs.push_back(PN);
+
+  bool Changed = false;
+  for (unsigned i = 0, e = PHIs.size(); i != e; ++i)
+    if (PHINode *PN = dyn_cast_or_null<PHINode>(PHIs[i].operator Value*()))
+      Changed |= RecursivelyDeleteDeadPHINode(PN);
+
+  return Changed;
+}
+
+/// MergeBlockIntoPredecessor - Attempts to merge a block into its predecessor,
+/// if possible.  The return value indicates success or failure.
+bool llvm::MergeBlockIntoPredecessor(BasicBlock *BB, Pass *P) {
+  // Don't merge away blocks who have their address taken.
+  if (BB->hasAddressTaken()) return false;
+  
+  // Can't merge if there are multiple predecessors, or no predecessors.
+  BasicBlock *PredBB = BB->getUniquePredecessor();
+  if (!PredBB) return false;
+
+  // Don't break self-loops.
+  if (PredBB == BB) return false;
+  // Don't break invokes.
+  if (isa<InvokeInst>(PredBB->getTerminator())) return false;
+  
+  succ_iterator SI(succ_begin(PredBB)), SE(succ_end(PredBB));
+  BasicBlock* OnlySucc = BB;
+  for (; SI != SE; ++SI)
+    if (*SI != OnlySucc) {
+      OnlySucc = 0;     // There are multiple distinct successors!
+      break;
+    }
+  
+  // Can't merge if there are multiple successors.
+  if (!OnlySucc) return false;
+
+  // Can't merge if there is PHI loop.
+  for (BasicBlock::iterator BI = BB->begin(), BE = BB->end(); BI != BE; ++BI) {
+    if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI)) {
+      for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
+        if (PN->getIncomingValue(i) == PN)
+          return false;
+    } else
+      break;
+  }
+
+  // Begin by getting rid of unneeded PHIs.
+  while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&BB->front())) {
+    PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
+    BB->getInstList().pop_front();  // Delete the phi node...
+  }
+  
+  // Delete the unconditional branch from the predecessor...
+  PredBB->getInstList().pop_back();
+  
+  // Move all definitions in the successor to the predecessor...
+  PredBB->getInstList().splice(PredBB->end(), BB->getInstList());
+  
+  // Make all PHI nodes that referred to BB now refer to Pred as their
+  // source...
+  BB->replaceAllUsesWith(PredBB);
+  
+  // Inherit predecessors name if it exists.
+  if (!PredBB->hasName())
+    PredBB->takeName(BB);
+  
+  // Finally, erase the old block and update dominator info.
+  if (P) {
+    if (DominatorTree* DT = P->getAnalysisIfAvailable<DominatorTree>()) {
+      DomTreeNode* DTN = DT->getNode(BB);
+      DomTreeNode* PredDTN = DT->getNode(PredBB);
+  
+      if (DTN) {
+        SmallPtrSet<DomTreeNode*, 8> Children(DTN->begin(), DTN->end());
+        for (SmallPtrSet<DomTreeNode*, 8>::iterator DI = Children.begin(),
+             DE = Children.end(); DI != DE; ++DI)
+          DT->changeImmediateDominator(*DI, PredDTN);
+
+        DT->eraseNode(BB);
+      }
+    }
+  }
+  
+  BB->eraseFromParent();
+  
+  
+  return true;
+}
+
 /// ReplaceInstWithValue - Replace all uses of an instruction (specified by BI)
 /// with a value, then remove and delete the original instruction.
 ///
@@ -92,11 +245,11 @@ void llvm::RemoveSuccessor(TerminatorInst *TI, unsigned SuccNum) {
       Value *RetVal = 0;
 
       // Create a value to return... if the function doesn't return null...
-      if (BB->getParent()->getReturnType() != Type::VoidTy)
+      if (!BB->getParent()->getReturnType()->isVoidTy())
         RetVal = Constant::getNullValue(BB->getParent()->getReturnType());
 
       // Create the return...
-      NewTI = new ReturnInst(RetVal);
+      NewTI = ReturnInst::Create(TI->getContext(), RetVal);
     }
     break;
 
@@ -104,11 +257,294 @@ void llvm::RemoveSuccessor(TerminatorInst *TI, unsigned SuccNum) {
   case Instruction::Switch:    // Should remove entry
   default:
   case Instruction::Ret:       // Cannot happen, has no successors!
-    assert(0 && "Unhandled terminator instruction type in RemoveSuccessor!");
-    abort();
+    llvm_unreachable("Unhandled terminator instruction type in RemoveSuccessor!");
   }
 
   if (NewTI)   // If it's a different instruction, replace.
     ReplaceInstWithInst(TI, NewTI);
 }
 
+/// GetSuccessorNumber - Search for the specified successor of basic block BB
+/// and return its position in the terminator instruction's list of
+/// successors.  It is an error to call this with a block that is not a
+/// successor.
+unsigned llvm::GetSuccessorNumber(BasicBlock *BB, BasicBlock *Succ) {
+  TerminatorInst *Term = BB->getTerminator();
+#ifndef NDEBUG
+  unsigned e = Term->getNumSuccessors();
+#endif
+  for (unsigned i = 0; ; ++i) {
+    assert(i != e && "Didn't find edge?");
+    if (Term->getSuccessor(i) == Succ)
+      return i;
+  }
+  return 0;
+}
+
+/// SplitEdge -  Split the edge connecting specified block. Pass P must 
+/// not be NULL. 
+BasicBlock *llvm::SplitEdge(BasicBlock *BB, BasicBlock *Succ, Pass *P) {
+  unsigned SuccNum = GetSuccessorNumber(BB, Succ);
+  
+  // If this is a critical edge, let SplitCriticalEdge do it.
+  TerminatorInst *LatchTerm = BB->getTerminator();
+  if (SplitCriticalEdge(LatchTerm, SuccNum, P))
+    return LatchTerm->getSuccessor(SuccNum);
+
+  // If the edge isn't critical, then BB has a single successor or Succ has a
+  // single pred.  Split the block.
+  BasicBlock::iterator SplitPoint;
+  if (BasicBlock *SP = Succ->getSinglePredecessor()) {
+    // If the successor only has a single pred, split the top of the successor
+    // block.
+    assert(SP == BB && "CFG broken");
+    SP = NULL;
+    return SplitBlock(Succ, Succ->begin(), P);
+  } else {
+    // Otherwise, if BB has a single successor, split it at the bottom of the
+    // block.
+    assert(BB->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1 &&
+           "Should have a single succ!"); 
+    return SplitBlock(BB, BB->getTerminator(), P);
+  }
+}
+
+/// SplitBlock - Split the specified block at the specified instruction - every
+/// thing before SplitPt stays in Old and everything starting with SplitPt moves
+/// to a new block.  The two blocks are joined by an unconditional branch and
+/// the loop info is updated.
+///
+BasicBlock *llvm::SplitBlock(BasicBlock *Old, Instruction *SplitPt, Pass *P) {
+  BasicBlock::iterator SplitIt = SplitPt;
+  while (isa<PHINode>(SplitIt))
+    ++SplitIt;
+  BasicBlock *New = Old->splitBasicBlock(SplitIt, Old->getName()+".split");
+
+  // The new block lives in whichever loop the old one did. This preserves
+  // LCSSA as well, because we force the split point to be after any PHI nodes.
+  if (LoopInfo* LI = P->getAnalysisIfAvailable<LoopInfo>())
+    if (Loop *L = LI->getLoopFor(Old))
+      L->addBasicBlockToLoop(New, LI->getBase());
+
+  if (DominatorTree *DT = P->getAnalysisIfAvailable<DominatorTree>()) {
+    // Old dominates New. New node domiantes all other nodes dominated by Old.
+    DomTreeNode *OldNode = DT->getNode(Old);
+    std::vector<DomTreeNode *> Children;
+    for (DomTreeNode::iterator I = OldNode->begin(), E = OldNode->end();
+         I != E; ++I) 
+      Children.push_back(*I);
+
+      DomTreeNode *NewNode = DT->addNewBlock(New,Old);
+      for (std::vector<DomTreeNode *>::iterator I = Children.begin(),
+             E = Children.end(); I != E; ++I) 
+        DT->changeImmediateDominator(*I, NewNode);
+  }
+
+  if (DominanceFrontier *DF = P->getAnalysisIfAvailable<DominanceFrontier>())
+    DF->splitBlock(Old);
+    
+  return New;
+}
+
+
+/// SplitBlockPredecessors - This method transforms BB by introducing a new
+/// basic block into the function, and moving some of the predecessors of BB to
+/// be predecessors of the new block.  The new predecessors are indicated by the
+/// Preds array, which has NumPreds elements in it.  The new block is given a
+/// suffix of 'Suffix'.
+///
+/// This currently updates the LLVM IR, AliasAnalysis, DominatorTree,
+/// DominanceFrontier, LoopInfo, and LCCSA but no other analyses.
+/// In particular, it does not preserve LoopSimplify (because it's
+/// complicated to handle the case where one of the edges being split
+/// is an exit of a loop with other exits).
+///
+BasicBlock *llvm::SplitBlockPredecessors(BasicBlock *BB, 
+                                         BasicBlock *const *Preds,
+                                         unsigned NumPreds, const char *Suffix,
+                                         Pass *P) {
+  // Create new basic block, insert right before the original block.
+  BasicBlock *NewBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(), BB->getName()+Suffix,
+                                         BB->getParent(), BB);
+  
+  // The new block unconditionally branches to the old block.
+  BranchInst *BI = BranchInst::Create(BB, NewBB);
+  
+  LoopInfo *LI = P ? P->getAnalysisIfAvailable<LoopInfo>() : 0;
+  Loop *L = LI ? LI->getLoopFor(BB) : 0;
+  bool PreserveLCSSA = P->mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
+
+  // Move the edges from Preds to point to NewBB instead of BB.
+  // While here, if we need to preserve loop analyses, collect
+  // some information about how this split will affect loops.
+  bool HasLoopExit = false;
+  bool IsLoopEntry = !!L;
+  bool SplitMakesNewLoopHeader = false;
+  for (unsigned i = 0; i != NumPreds; ++i) {
+    // This is slightly more strict than necessary; the minimum requirement
+    // is that there be no more than one indirectbr branching to BB. And
+    // all BlockAddress uses would need to be updated.
+    assert(!isa<IndirectBrInst>(Preds[i]->getTerminator()) &&
+           "Cannot split an edge from an IndirectBrInst");
+
+    Preds[i]->getTerminator()->replaceUsesOfWith(BB, NewBB);
+
+    if (LI) {
+      // If we need to preserve LCSSA, determine if any of
+      // the preds is a loop exit.
+      if (PreserveLCSSA)
+        if (Loop *PL = LI->getLoopFor(Preds[i]))
+          if (!PL->contains(BB))
+            HasLoopExit = true;
+      // If we need to preserve LoopInfo, note whether any of the
+      // preds crosses an interesting loop boundary.
+      if (L) {
+        if (L->contains(Preds[i]))
+          IsLoopEntry = false;
+        else
+          SplitMakesNewLoopHeader = true;
+      }
+    }
+  }
+
+  // Update dominator tree and dominator frontier if available.
+  DominatorTree *DT = P ? P->getAnalysisIfAvailable<DominatorTree>() : 0;
+  if (DT)
+    DT->splitBlock(NewBB);
+  if (DominanceFrontier *DF = P ? P->getAnalysisIfAvailable<DominanceFrontier>():0)
+    DF->splitBlock(NewBB);
+
+  // Insert a new PHI node into NewBB for every PHI node in BB and that new PHI
+  // node becomes an incoming value for BB's phi node.  However, if the Preds
+  // list is empty, we need to insert dummy entries into the PHI nodes in BB to
+  // account for the newly created predecessor.
+  if (NumPreds == 0) {
+    // Insert dummy values as the incoming value.
+    for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++I)
+      cast<PHINode>(I)->addIncoming(UndefValue::get(I->getType()), NewBB);
+    return NewBB;
+  }
+
+  AliasAnalysis *AA = P ? P->getAnalysisIfAvailable<AliasAnalysis>() : 0;
+
+  if (L) {
+    if (IsLoopEntry) {
+      // Add the new block to the nearest enclosing loop (and not an
+      // adjacent loop). To find this, examine each of the predecessors and
+      // determine which loops enclose them, and select the most-nested loop
+      // which contains the loop containing the block being split.
+      Loop *InnermostPredLoop = 0;
+      for (unsigned i = 0; i != NumPreds; ++i)
+        if (Loop *PredLoop = LI->getLoopFor(Preds[i])) {
+          // Seek a loop which actually contains the block being split (to
+          // avoid adjacent loops).
+          while (PredLoop && !PredLoop->contains(BB))
+            PredLoop = PredLoop->getParentLoop();
+          // Select the most-nested of these loops which contains the block.
+          if (PredLoop &&
+              PredLoop->contains(BB) &&
+              (!InnermostPredLoop ||
+               InnermostPredLoop->getLoopDepth() < PredLoop->getLoopDepth()))
+            InnermostPredLoop = PredLoop;
+        }
+      if (InnermostPredLoop)
+        InnermostPredLoop->addBasicBlockToLoop(NewBB, LI->getBase());
+    } else {
+      L->addBasicBlockToLoop(NewBB, LI->getBase());
+      if (SplitMakesNewLoopHeader)
+        L->moveToHeader(NewBB);
+    }
+  }
+  
+  // Otherwise, create a new PHI node in NewBB for each PHI node in BB.
+  for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ) {
+    PHINode *PN = cast<PHINode>(I++);
+    
+    // Check to see if all of the values coming in are the same.  If so, we
+    // don't need to create a new PHI node, unless it's needed for LCSSA.
+    Value *InVal = 0;
+    if (!HasLoopExit) {
+      InVal = PN->getIncomingValueForBlock(Preds[0]);
+      for (unsigned i = 1; i != NumPreds; ++i)
+        if (InVal != PN->getIncomingValueForBlock(Preds[i])) {
+          InVal = 0;
+          break;
+        }
+    }
+
+    if (InVal) {
+      // If all incoming values for the new PHI would be the same, just don't
+      // make a new PHI.  Instead, just remove the incoming values from the old
+      // PHI.
+      for (unsigned i = 0; i != NumPreds; ++i)
+        PN->removeIncomingValue(Preds[i], false);
+    } else {
+      // If the values coming into the block are not the same, we need a PHI.
+      // Create the new PHI node, insert it into NewBB at the end of the block
+      PHINode *NewPHI =
+        PHINode::Create(PN->getType(), PN->getName()+".ph", BI);
+      if (AA) AA->copyValue(PN, NewPHI);
+      
+      // Move all of the PHI values for 'Preds' to the new PHI.
+      for (unsigned i = 0; i != NumPreds; ++i) {
+        Value *V = PN->removeIncomingValue(Preds[i], false);
+        NewPHI->addIncoming(V, Preds[i]);
+      }
+      InVal = NewPHI;
+    }
+    
+    // Add an incoming value to the PHI node in the loop for the preheader
+    // edge.
+    PN->addIncoming(InVal, NewBB);
+  }
+  
+  return NewBB;
+}
+
+/// FindFunctionBackedges - Analyze the specified function to find all of the
+/// loop backedges in the function and return them.  This is a relatively cheap
+/// (compared to computing dominators and loop info) analysis.
+///
+/// The output is added to Result, as pairs of <from,to> edge info.
+void llvm::FindFunctionBackedges(const Function &F,
+     SmallVectorImpl<std::pair<const BasicBlock*,const BasicBlock*> > &Result) {
+  const BasicBlock *BB = &F.getEntryBlock();
+  if (succ_begin(BB) == succ_end(BB))
+    return;
+  
+  SmallPtrSet<const BasicBlock*, 8> Visited;
+  SmallVector<std::pair<const BasicBlock*, succ_const_iterator>, 8> VisitStack;
+  SmallPtrSet<const BasicBlock*, 8> InStack;
+  
+  Visited.insert(BB);
+  VisitStack.push_back(std::make_pair(BB, succ_begin(BB)));
+  InStack.insert(BB);
+  do {
+    std::pair<const BasicBlock*, succ_const_iterator> &Top = VisitStack.back();
+    const BasicBlock *ParentBB = Top.first;
+    succ_const_iterator &I = Top.second;
+    
+    bool FoundNew = false;
+    while (I != succ_end(ParentBB)) {
+      BB = *I++;
+      if (Visited.insert(BB)) {
+        FoundNew = true;
+        break;
+      }
+      // Successor is in VisitStack, it's a back edge.
+      if (InStack.count(BB))
+        Result.push_back(std::make_pair(ParentBB, BB));
+    }
+    
+    if (FoundNew) {
+      // Go down one level if there is a unvisited successor.
+      InStack.insert(BB);
+      VisitStack.push_back(std::make_pair(BB, succ_begin(BB)));
+    } else {
+      // Go up one level.
+      InStack.erase(VisitStack.pop_back_val().first);
+    }
+  } while (!VisitStack.empty());
+  
+  
+}