Add arg_begin() and arg_end() to CallInst and InvokeInst; NFCI
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / BreakCriticalEdges.cpp
index f45f24ccfc0ddc2a06fa9703cd398d0b2d1d9635..95825991cee96ef54113a21d7903fd2664db8f4a 100644 (file)
 // inserting a dummy basic block.  This pass may be "required" by passes that
 // cannot deal with critical edges.  For this usage, the structure type is
 // forward declared.  This pass obviously invalidates the CFG, but can update
-// forward dominator (set, immediate dominators, tree, and frontier)
-// information.
+// dominator trees.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#define DEBUG_TYPE "break-crit-edges"
 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
-#include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
-#include "llvm/Analysis/Dominators.h"
-#include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
-#include "llvm/Function.h"
-#include "llvm/Instructions.h"
-#include "llvm/Type.h"
-#include "llvm/Support/CFG.h"
-#include "llvm/Support/Compiler.h"
-#include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
+#include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
+#include "llvm/Analysis/CFG.h"
+#include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
+#include "llvm/IR/CFG.h"
+#include "llvm/IR/Dominators.h"
+#include "llvm/IR/Function.h"
+#include "llvm/IR/Instructions.h"
+#include "llvm/IR/Type.h"
+#include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
+#include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
 using namespace llvm;
 
+#define DEBUG_TYPE "break-crit-edges"
+
 STATISTIC(NumBroken, "Number of blocks inserted");
 
 namespace {
-  struct VISIBILITY_HIDDEN BreakCriticalEdges : public FunctionPass {
+  struct BreakCriticalEdges : public FunctionPass {
     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
-    BreakCriticalEdges() : FunctionPass(&ID) {}
+    BreakCriticalEdges() : FunctionPass(ID) {
+      initializeBreakCriticalEdgesPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+    }
 
-    virtual bool runOnFunction(Function &F);
+    bool runOnFunction(Function &F) override {
+      auto *DTWP = getAnalysisIfAvailable<DominatorTreeWrapperPass>();
+      auto *DT = DTWP ? &DTWP->getDomTree() : nullptr;
+      auto *LIWP = getAnalysisIfAvailable<LoopInfoWrapperPass>();
+      auto *LI = LIWP ? &LIWP->getLoopInfo() : nullptr;
+      unsigned N =
+          SplitAllCriticalEdges(F, CriticalEdgeSplittingOptions(DT, LI));
+      NumBroken += N;
+      return N > 0;
+    }
 
-    virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
-      AU.addPreserved<DominatorTree>();
-      AU.addPreserved<DominanceFrontier>();
-      AU.addPreserved<LoopInfo>();
+    void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
+      AU.addPreserved<DominatorTreeWrapperPass>();
+      AU.addPreserved<LoopInfoWrapperPass>();
 
       // No loop canonicalization guarantees are broken by this pass.
       AU.addPreservedID(LoopSimplifyID);
@@ -52,127 +63,143 @@ namespace {
 }
 
 char BreakCriticalEdges::ID = 0;
-static RegisterPass<BreakCriticalEdges>
-X("break-crit-edges", "Break critical edges in CFG");
+INITIALIZE_PASS(BreakCriticalEdges, "break-crit-edges",
+                "Break critical edges in CFG", false, false)
 
-// Publically exposed interface to pass...
-const PassInfo *const llvm::BreakCriticalEdgesID = &X;
+// Publicly exposed interface to pass...
+char &llvm::BreakCriticalEdgesID = BreakCriticalEdges::ID;
 FunctionPass *llvm::createBreakCriticalEdgesPass() {
   return new BreakCriticalEdges();
 }
 
-// runOnFunction - Loop over all of the edges in the CFG, breaking critical
-// edges as they are found.
-//
-bool BreakCriticalEdges::runOnFunction(Function &F) {
-  bool Changed = false;
-  for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E; ++I) {
-    TerminatorInst *TI = I->getTerminator();
-    if (TI->getNumSuccessors() > 1)
-      for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
-        if (SplitCriticalEdge(TI, i, this)) {
-          ++NumBroken;
-          Changed = true;
-        }
-  }
-
-  return Changed;
-}
-
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //    Implementation of the external critical edge manipulation functions
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-// isCriticalEdge - Return true if the specified edge is a critical edge.
-// Critical edges are edges from a block with multiple successors to a block
-// with multiple predecessors.
-//
-bool llvm::isCriticalEdge(const TerminatorInst *TI, unsigned SuccNum,
-                          bool AllowIdenticalEdges) {
-  assert(SuccNum < TI->getNumSuccessors() && "Illegal edge specification!");
-  if (TI->getNumSuccessors() == 1) return false;
-
-  const BasicBlock *Dest = TI->getSuccessor(SuccNum);
-  pred_const_iterator I = pred_begin(Dest), E = pred_end(Dest);
-
-  // If there is more than one predecessor, this is a critical edge...
-  assert(I != E && "No preds, but we have an edge to the block?");
-  const BasicBlock *FirstPred = *I;
-  ++I;        // Skip one edge due to the incoming arc from TI.
-  if (!AllowIdenticalEdges)
-    return I != E;
-  
-  // If AllowIdenticalEdges is true, then we allow this edge to be considered
-  // non-critical iff all preds come from TI's block.
-  while (I != E) {
-    if (*I != FirstPred)
-      return true;
-    // Note: leave this as is until no one ever compiles with either gcc 4.0.1
-    // or Xcode 2. This seems to work around the pred_iterator assert in PR 2207
-    E = pred_end(*I);
-    ++I;
+/// createPHIsForSplitLoopExit - When a loop exit edge is split, LCSSA form
+/// may require new PHIs in the new exit block. This function inserts the
+/// new PHIs, as needed. Preds is a list of preds inside the loop, SplitBB
+/// is the new loop exit block, and DestBB is the old loop exit, now the
+/// successor of SplitBB.
+static void createPHIsForSplitLoopExit(ArrayRef<BasicBlock *> Preds,
+                                       BasicBlock *SplitBB,
+                                       BasicBlock *DestBB) {
+  // SplitBB shouldn't have anything non-trivial in it yet.
+  assert((SplitBB->getFirstNonPHI() == SplitBB->getTerminator() ||
+          SplitBB->isLandingPad()) && "SplitBB has non-PHI nodes!");
+
+  // For each PHI in the destination block.
+  for (BasicBlock::iterator I = DestBB->begin();
+       PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
+    unsigned Idx = PN->getBasicBlockIndex(SplitBB);
+    Value *V = PN->getIncomingValue(Idx);
+
+    // If the input is a PHI which already satisfies LCSSA, don't create
+    // a new one.
+    if (const PHINode *VP = dyn_cast<PHINode>(V))
+      if (VP->getParent() == SplitBB)
+        continue;
+
+    // Otherwise a new PHI is needed. Create one and populate it.
+    PHINode *NewPN = PHINode::Create(
+        PN->getType(), Preds.size(), "split",
+        SplitBB->isLandingPad() ? &SplitBB->front() : SplitBB->getTerminator());
+    for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i)
+      NewPN->addIncoming(V, Preds[i]);
+
+    // Update the original PHI.
+    PN->setIncomingValue(Idx, NewPN);
   }
-  return false;
 }
 
 /// SplitCriticalEdge - If this edge is a critical edge, insert a new node to
-/// split the critical edge.  This will update DominatorTree and
-/// DominatorFrontier  information if it is available, thus calling this pass
-/// will not invalidate  any of them.  This returns true if the edge was split,
-/// false otherwise.  This ensures that all edges to that dest go to one block
-/// instead of each going to a different block.
-//
-bool llvm::SplitCriticalEdge(TerminatorInst *TI, unsigned SuccNum, Pass *P,
-                             bool MergeIdenticalEdges) {
-  if (!isCriticalEdge(TI, SuccNum, MergeIdenticalEdges)) return false;
+/// split the critical edge.  This will update DominatorTree information if it
+/// is available, thus calling this pass will not invalidate either of them.
+/// This returns the new block if the edge was split, null otherwise.
+///
+/// If MergeIdenticalEdges is true (not the default), *all* edges from TI to the
+/// specified successor will be merged into the same critical edge block.
+/// This is most commonly interesting with switch instructions, which may
+/// have many edges to any one destination.  This ensures that all edges to that
+/// dest go to one block instead of each going to a different block, but isn't
+/// the standard definition of a "critical edge".
+///
+/// It is invalid to call this function on a critical edge that starts at an
+/// IndirectBrInst.  Splitting these edges will almost always create an invalid
+/// program because the address of the new block won't be the one that is jumped
+/// to.
+///
+BasicBlock *llvm::SplitCriticalEdge(TerminatorInst *TI, unsigned SuccNum,
+                                    const CriticalEdgeSplittingOptions &Options) {
+  if (!isCriticalEdge(TI, SuccNum, Options.MergeIdenticalEdges))
+    return nullptr;
+
+  assert(!isa<IndirectBrInst>(TI) &&
+         "Cannot split critical edge from IndirectBrInst");
+
   BasicBlock *TIBB = TI->getParent();
   BasicBlock *DestBB = TI->getSuccessor(SuccNum);
 
+  // Splitting the critical edge to a pad block is non-trivial. Don't do
+  // it in this generic function.
+  if (DestBB->isEHPad()) return nullptr;
+
   // Create a new basic block, linking it into the CFG.
-  BasicBlock *NewBB = BasicBlock::Create(TIBB->getName() + "." +
-                                         DestBB->getName() + "_crit_edge");
-  // Create our unconditional branch...
-  BranchInst::Create(DestBB, NewBB);
+  BasicBlock *NewBB = BasicBlock::Create(TI->getContext(),
+                      TIBB->getName() + "." + DestBB->getName() + "_crit_edge");
+  // Create our unconditional branch.
+  BranchInst *NewBI = BranchInst::Create(DestBB, NewBB);
+  NewBI->setDebugLoc(TI->getDebugLoc());
 
   // Branch to the new block, breaking the edge.
   TI->setSuccessor(SuccNum, NewBB);
 
   // Insert the block into the function... right after the block TI lives in.
   Function &F = *TIBB->getParent();
-  Function::iterator FBBI = TIBB;
+  Function::iterator FBBI = TIBB->getIterator();
   F.getBasicBlockList().insert(++FBBI, NewBB);
-  
+
   // If there are any PHI nodes in DestBB, we need to update them so that they
   // merge incoming values from NewBB instead of from TIBB.
-  //
-  for (BasicBlock::iterator I = DestBB->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
-    PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
-    // We no longer enter through TIBB, now we come in through NewBB.  Revector
-    // exactly one entry in the PHI node that used to come from TIBB to come
-    // from NewBB.
-    int BBIdx = PN->getBasicBlockIndex(TIBB);
-    PN->setIncomingBlock(BBIdx, NewBB);
+  {
+    unsigned BBIdx = 0;
+    for (BasicBlock::iterator I = DestBB->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
+      // We no longer enter through TIBB, now we come in through NewBB.
+      // Revector exactly one entry in the PHI node that used to come from
+      // TIBB to come from NewBB.
+      PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
+
+      // Reuse the previous value of BBIdx if it lines up.  In cases where we
+      // have multiple phi nodes with *lots* of predecessors, this is a speed
+      // win because we don't have to scan the PHI looking for TIBB.  This
+      // happens because the BB list of PHI nodes are usually in the same
+      // order.
+      if (PN->getIncomingBlock(BBIdx) != TIBB)
+        BBIdx = PN->getBasicBlockIndex(TIBB);
+      PN->setIncomingBlock(BBIdx, NewBB);
+    }
   }
-  
+
   // If there are any other edges from TIBB to DestBB, update those to go
   // through the split block, making those edges non-critical as well (and
   // reducing the number of phi entries in the DestBB if relevant).
-  if (MergeIdenticalEdges) {
+  if (Options.MergeIdenticalEdges) {
     for (unsigned i = SuccNum+1, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
       if (TI->getSuccessor(i) != DestBB) continue;
-      
+
       // Remove an entry for TIBB from DestBB phi nodes.
-      DestBB->removePredecessor(TIBB);
-      
+      DestBB->removePredecessor(TIBB, Options.DontDeleteUselessPHIs);
+
       // We found another edge to DestBB, go to NewBB instead.
       TI->setSuccessor(i, NewBB);
     }
   }
-  
-  
 
-  // If we don't have a pass object, we can't update anything...
-  if (P == 0) return true;
+  // If we have nothing to update, just return.
+  auto *DT = Options.DT;
+  auto *LI = Options.LI;
+  if (!DT && !LI)
+    return NewBB;
 
   // Now update analysis information.  Since the only predecessor of NewBB is
   // the TIBB, TIBB clearly dominates NewBB.  TIBB usually doesn't dominate
@@ -181,14 +208,25 @@ bool llvm::SplitCriticalEdge(TerminatorInst *TI, unsigned SuccNum, Pass *P,
   // loop header) then NewBB dominates DestBB.
   SmallVector<BasicBlock*, 8> OtherPreds;
 
-  for (pred_iterator I = pred_begin(DestBB), E = pred_end(DestBB); I != E; ++I)
-    if (*I != NewBB)
-      OtherPreds.push_back(*I);
-  
+  // If there is a PHI in the block, loop over predecessors with it, which is
+  // faster than iterating pred_begin/end.
+  if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(DestBB->begin())) {
+    for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
+      if (PN->getIncomingBlock(i) != NewBB)
+        OtherPreds.push_back(PN->getIncomingBlock(i));
+  } else {
+    for (pred_iterator I = pred_begin(DestBB), E = pred_end(DestBB);
+         I != E; ++I) {
+      BasicBlock *P = *I;
+      if (P != NewBB)
+        OtherPreds.push_back(P);
+    }
+  }
+
   bool NewBBDominatesDestBB = true;
-  
+
   // Should we update DominatorTree information?
-  if (DominatorTree *DT = P->getAnalysisIfAvailable<DominatorTree>()) {
+  if (DT) {
     DomTreeNode *TINode = DT->getNode(TIBB);
 
     // The new block is not the immediate dominator for any other nodes, but
@@ -196,8 +234,8 @@ bool llvm::SplitCriticalEdge(TerminatorInst *TI, unsigned SuccNum, Pass *P,
     //
     if (TINode) {       // Don't break unreachable code!
       DomTreeNode *NewBBNode = DT->addNewBlock(NewBB, TIBB);
-      DomTreeNode *DestBBNode = 0;
-     
+      DomTreeNode *DestBBNode = nullptr;
+
       // If NewBBDominatesDestBB hasn't been computed yet, do so with DT.
       if (!OtherPreds.empty()) {
         DestBBNode = DT->getNode(DestBB);
@@ -208,7 +246,7 @@ bool llvm::SplitCriticalEdge(TerminatorInst *TI, unsigned SuccNum, Pass *P,
         }
         OtherPreds.clear();
       }
-      
+
       // If NewBBDominatesDestBB, then NewBB dominates DestBB, otherwise it
       // doesn't dominate anything.
       if (NewBBDominatesDestBB) {
@@ -218,55 +256,21 @@ bool llvm::SplitCriticalEdge(TerminatorInst *TI, unsigned SuccNum, Pass *P,
     }
   }
 
-  // Should we update DominanceFrontier information?
-  if (DominanceFrontier *DF = P->getAnalysisIfAvailable<DominanceFrontier>()) {
-    // If NewBBDominatesDestBB hasn't been computed yet, do so with DF.
-    if (!OtherPreds.empty()) {
-      // FIXME: IMPLEMENT THIS!
-      LLVM_UNREACHABLE("Requiring domfrontiers but not idom/domtree/domset."
-                       " not implemented yet!");
-    }
-    
-    // Since the new block is dominated by its only predecessor TIBB,
-    // it cannot be in any block's dominance frontier.  If NewBB dominates
-    // DestBB, its dominance frontier is the same as DestBB's, otherwise it is
-    // just {DestBB}.
-    DominanceFrontier::DomSetType NewDFSet;
-    if (NewBBDominatesDestBB) {
-      DominanceFrontier::iterator I = DF->find(DestBB);
-      if (I != DF->end()) {
-        DF->addBasicBlock(NewBB, I->second);
-        
-        if (I->second.count(DestBB)) {
-          // However NewBB's frontier does not include DestBB.
-          DominanceFrontier::iterator NF = DF->find(NewBB);
-          DF->removeFromFrontier(NF, DestBB);
-        }
-      }
-      else
-        DF->addBasicBlock(NewBB, DominanceFrontier::DomSetType());
-    } else {
-      DominanceFrontier::DomSetType NewDFSet;
-      NewDFSet.insert(DestBB);
-      DF->addBasicBlock(NewBB, NewDFSet);
-    }
-  }
-  
   // Update LoopInfo if it is around.
-  if (LoopInfo *LI = P->getAnalysisIfAvailable<LoopInfo>()) {
-    // If one or the other blocks were not in a loop, the new block is not
-    // either, and thus LI doesn't need to be updated.
-    if (Loop *TIL = LI->getLoopFor(TIBB))
+  if (LI) {
+    if (Loop *TIL = LI->getLoopFor(TIBB)) {
+      // If one or the other blocks were not in a loop, the new block is not
+      // either, and thus LI doesn't need to be updated.
       if (Loop *DestLoop = LI->getLoopFor(DestBB)) {
         if (TIL == DestLoop) {
           // Both in the same loop, the NewBB joins loop.
-          DestLoop->addBasicBlockToLoop(NewBB, LI->getBase());
-        } else if (TIL->contains(DestLoop->getHeader())) {
+          DestLoop->addBasicBlockToLoop(NewBB, *LI);
+        } else if (TIL->contains(DestLoop)) {
           // Edge from an outer loop to an inner loop.  Add to the outer loop.
-          TIL->addBasicBlockToLoop(NewBB, LI->getBase());
-        } else if (DestLoop->contains(TIL->getHeader())) {
+          TIL->addBasicBlockToLoop(NewBB, *LI);
+        } else if (DestLoop->contains(TIL)) {
           // Edge from an inner loop to an outer loop.  Add to the outer loop.
-          DestLoop->addBasicBlockToLoop(NewBB, LI->getBase());
+          DestLoop->addBasicBlockToLoop(NewBB, *LI);
         } else {
           // Edge from two loops with no containment relation.  Because these
           // are natural loops, we know that the destination block must be the
@@ -275,9 +279,53 @@ bool llvm::SplitCriticalEdge(TerminatorInst *TI, unsigned SuccNum, Pass *P,
           assert(DestLoop->getHeader() == DestBB &&
                  "Should not create irreducible loops!");
           if (Loop *P = DestLoop->getParentLoop())
-            P->addBasicBlockToLoop(NewBB, LI->getBase());
+            P->addBasicBlockToLoop(NewBB, *LI);
         }
       }
+
+      // If TIBB is in a loop and DestBB is outside of that loop, we may need
+      // to update LoopSimplify form and LCSSA form.
+      if (!TIL->contains(DestBB)) {
+        assert(!TIL->contains(NewBB) &&
+               "Split point for loop exit is contained in loop!");
+
+        // Update LCSSA form in the newly created exit block.
+        if (Options.PreserveLCSSA) {
+          createPHIsForSplitLoopExit(TIBB, NewBB, DestBB);
+        }
+
+        // The only that we can break LoopSimplify form by splitting a critical
+        // edge is if after the split there exists some edge from TIL to DestBB
+        // *and* the only edge into DestBB from outside of TIL is that of
+        // NewBB. If the first isn't true, then LoopSimplify still holds, NewBB
+        // is the new exit block and it has no non-loop predecessors. If the
+        // second isn't true, then DestBB was not in LoopSimplify form prior to
+        // the split as it had a non-loop predecessor. In both of these cases,
+        // the predecessor must be directly in TIL, not in a subloop, or again
+        // LoopSimplify doesn't hold.
+        SmallVector<BasicBlock *, 4> LoopPreds;
+        for (pred_iterator I = pred_begin(DestBB), E = pred_end(DestBB); I != E;
+             ++I) {
+          BasicBlock *P = *I;
+          if (P == NewBB)
+            continue; // The new block is known.
+          if (LI->getLoopFor(P) != TIL) {
+            // No need to re-simplify, it wasn't to start with.
+            LoopPreds.clear();
+            break;
+          }
+          LoopPreds.push_back(P);
+        }
+        if (!LoopPreds.empty()) {
+          assert(!DestBB->isEHPad() && "We don't split edges to EH pads!");
+          BasicBlock *NewExitBB = SplitBlockPredecessors(
+              DestBB, LoopPreds, "split", DT, LI, Options.PreserveLCSSA);
+          if (Options.PreserveLCSSA)
+            createPHIsForSplitLoopExit(LoopPreds, NewExitBB, DestBB);
+        }
+      }
+    }
   }
-  return true;
+
+  return NewBB;
 }