PR1255: case ranges.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / LowerSwitch.cpp
index 482ada9b6a28b9265d8d2cefbc681d2bbae8e868..1547439b5c6b075dd1fecbf21a1934ddb292a3cc 100644 (file)
@@ -2,14 +2,14 @@
 //
 //                     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.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
-// The LowerSwitch transformation rewrites switch statements with a sequence of
-// branches, which allows targets to get away with not implementing the switch
-// statement until it is convenient.
+// The LowerSwitch transformation rewrites switch instructions with a sequence
+// of branches, which allows targets to get away with not implementing the
+// switch instruction until it is convenient.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #include "llvm/Constants.h"
 #include "llvm/Function.h"
 #include "llvm/Instructions.h"
+#include "llvm/LLVMContext.h"
 #include "llvm/Pass.h"
-#include "llvm/Support/Debug.h"
+#include "llvm/ADT/STLExtras.h"
 #include "llvm/Support/Compiler.h"
+#include "llvm/Support/Debug.h"
+#include "llvm/Support/raw_ostream.h"
 #include <algorithm>
 using namespace llvm;
 
 namespace {
   /// LowerSwitch Pass - Replace all SwitchInst instructions with chained branch
-  /// instructions.  Note that this cannot be a BasicBlock pass because it
-  /// modifies the CFG!
-  class VISIBILITY_HIDDEN LowerSwitch : public FunctionPass {
+  /// instructions.
+  class LowerSwitch : public FunctionPass {
   public:
-    static const int ID; // Pass identifcation, replacement for typeid
-    LowerSwitch() : FunctionPass((intptr_t) &ID) {} 
+    static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
+    LowerSwitch() : FunctionPass(ID) {
+      initializeLowerSwitchPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+    } 
 
     virtual bool runOnFunction(Function &F);
     
     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
       // This is a cluster of orthogonal Transforms
       AU.addPreserved<UnifyFunctionExitNodes>();
-      AU.addPreservedID(PromoteMemoryToRegisterID);
-      AU.addPreservedID(LowerSelectID);
+      AU.addPreserved("mem2reg");
       AU.addPreservedID(LowerInvokePassID);
-      AU.addPreservedID(LowerAllocationsID);
     }
 
     struct CaseRange {
@@ -49,8 +51,7 @@ namespace {
       Constant* High;
       BasicBlock* BB;
 
-      CaseRange() : Low(0), High(0), BB(0) { }
-      CaseRange(Constant* low, Constant* high, BasicBlock* bb) :
+      CaseRange(Constant *low = 0, Constant *high = 0, BasicBlock *bb = 0) :
         Low(low), High(high), BB(bb) { }
     };
 
@@ -65,26 +66,14 @@ namespace {
                              BasicBlock* OrigBlock, BasicBlock* Default);
     unsigned Clusterify(CaseVector& Cases, SwitchInst *SI);
   };
-
-  /// The comparison function for sorting the switch case values in the vector.
-  /// WARNING: Case ranges should be disjoint!
-  struct CaseCmp {
-    bool operator () (const LowerSwitch::CaseRange& C1,
-                      const LowerSwitch::CaseRange& C2) {
-
-      const ConstantInt* CI1 = cast<const ConstantInt>(C1.Low);
-      const ConstantInt* CI2 = cast<const ConstantInt>(C2.High);
-      return CI1->getValue().slt(CI2->getValue());
-    }
-  };
-
-  const int LowerSwitch::ID = 0;
-  RegisterPass<LowerSwitch>
-  X("lowerswitch", "Lower SwitchInst's to branches");
 }
 
-// Publically exposed interface to pass...
-const PassInfo *llvm::LowerSwitchID = X.getPassInfo();
+char LowerSwitch::ID = 0;
+INITIALIZE_PASS(LowerSwitch, "lowerswitch",
+                "Lower SwitchInst's to branches", false, false)
+
+// Publicly exposed interface to pass...
+char &llvm::LowerSwitchID = LowerSwitch::ID;
 // createLowerSwitchPass - Interface to this file...
 FunctionPass *llvm::createLowerSwitchPass() {
   return new LowerSwitch();
@@ -107,8 +96,11 @@ bool LowerSwitch::runOnFunction(Function &F) {
 
 // operator<< - Used for debugging purposes.
 //
-static std::ostream& operator<<(std::ostream &O,
-                                const LowerSwitch::CaseVector &C) {
+static raw_ostream& operator<<(raw_ostream &O,
+                               const LowerSwitch::CaseVector &C)
+    LLVM_ATTRIBUTE_USED;
+static raw_ostream& operator<<(raw_ostream &O,
+                               const LowerSwitch::CaseVector &C) {
   O << "[";
 
   for (LowerSwitch::CaseVector::const_iterator B = C.begin(),
@@ -120,11 +112,6 @@ static std::ostream& operator<<(std::ostream &O,
   return O << "]";
 }
 
-static OStream& operator<<(OStream &O, const LowerSwitch::CaseVector &C) {
-  if (O.stream()) *O.stream() << C;
-  return O;
-}
-
 // switchConvert - Convert the switch statement into a binary lookup of
 // the case values. The function recursively builds this tree.
 //
@@ -139,16 +126,14 @@ BasicBlock* LowerSwitch::switchConvert(CaseItr Begin, CaseItr End,
 
   unsigned Mid = Size / 2;
   std::vector<CaseRange> LHS(Begin, Begin + Mid);
-  DOUT << "LHS: " << LHS << "\n";
+  DEBUG(dbgs() << "LHS: " << LHS << "\n");
   std::vector<CaseRange> RHS(Begin + Mid, End);
-  DOUT << "RHS: " << RHS << "\n";
+  DEBUG(dbgs() << "RHS: " << RHS << "\n");
 
   CaseRange& Pivot = *(Begin + Mid);
-  DEBUG( DOUT << "Pivot ==> " 
-              << cast<ConstantInt>(Pivot.Low)->getValue().toStringSigned(10)
-              << " -"
-              << cast<ConstantInt>(Pivot.High)->getValue().toStringSigned(10)
-              << "\n");
+  DEBUG(dbgs() << "Pivot ==> " 
+               << cast<ConstantInt>(Pivot.Low)->getValue() << " -"
+               << cast<ConstantInt>(Pivot.High)->getValue() << "\n");
 
   BasicBlock* LBranch = switchConvert(LHS.begin(), LHS.end(), Val,
                                       OrigBlock, Default);
@@ -158,13 +143,14 @@ BasicBlock* LowerSwitch::switchConvert(CaseItr Begin, CaseItr End,
   // Create a new node that checks if the value is < pivot. Go to the
   // left branch if it is and right branch if not.
   Function* F = OrigBlock->getParent();
-  BasicBlock* NewNode = new BasicBlock("NodeBlock");
+  BasicBlock* NewNode = BasicBlock::Create(Val->getContext(), "NodeBlock");
   Function::iterator FI = OrigBlock;
   F->getBasicBlockList().insert(++FI, NewNode);
 
-  ICmpInst* Comp = new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Val, Pivot.Low, "Pivot");
+  ICmpInst* Comp = new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT,
+                                Val, Pivot.Low, "Pivot");
   NewNode->getInstList().push_back(Comp);
-  new BranchInst(LBranch, RBranch, Comp, NewNode);
+  BranchInst::Create(LBranch, RBranch, Comp, NewNode);
   return NewNode;
 }
 
@@ -179,7 +165,7 @@ BasicBlock* LowerSwitch::newLeafBlock(CaseRange& Leaf, Value* Val,
                                       BasicBlock* Default)
 {
   Function* F = OrigBlock->getParent();
-  BasicBlock* NewLeaf = new BasicBlock("LeafBlock");
+  BasicBlock* NewLeaf = BasicBlock::Create(Val->getContext(), "LeafBlock");
   Function::iterator FI = OrigBlock;
   F->getBasicBlockList().insert(++FI, NewLeaf);
 
@@ -187,33 +173,33 @@ BasicBlock* LowerSwitch::newLeafBlock(CaseRange& Leaf, Value* Val,
   ICmpInst* Comp = NULL;
   if (Leaf.Low == Leaf.High) {
     // Make the seteq instruction...
-    Comp = new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Val, Leaf.Low,
-                        "SwitchLeaf", NewLeaf);
+    Comp = new ICmpInst(*NewLeaf, ICmpInst::ICMP_EQ, Val,
+                        Leaf.Low, "SwitchLeaf");
   } else {
     // Make range comparison
     if (cast<ConstantInt>(Leaf.Low)->isMinValue(true /*isSigned*/)) {
       // Val >= Min && Val <= Hi --> Val <= Hi
-      Comp = new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, Val, Leaf.High,
-                          "SwitchLeaf", NewLeaf);
+      Comp = new ICmpInst(*NewLeaf, ICmpInst::ICMP_SLE, Val, Leaf.High,
+                          "SwitchLeaf");
     } else if (cast<ConstantInt>(Leaf.Low)->isZero()) {
       // Val >= 0 && Val <= Hi --> Val <=u Hi
-      Comp = new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, Val, Leaf.High,
-                          "SwitchLeaf", NewLeaf);      
+      Comp = new ICmpInst(*NewLeaf, ICmpInst::ICMP_ULE, Val, Leaf.High,
+                          "SwitchLeaf");      
     } else {
       // Emit V-Lo <=u Hi-Lo
       Constant* NegLo = ConstantExpr::getNeg(Leaf.Low);
-      Instruction* Add = BinaryOperator::createAdd(Val, NegLo,
+      Instruction* Add = BinaryOperator::CreateAdd(Val, NegLo,
                                                    Val->getName()+".off",
                                                    NewLeaf);
       Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Leaf.High);
-      Comp = new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, Add, UpperBound,
-                          "SwitchLeaf", NewLeaf);
+      Comp = new ICmpInst(*NewLeaf, ICmpInst::ICMP_ULE, Add, UpperBound,
+                          "SwitchLeaf");
     }
   }
 
   // Make the conditional branch...
   BasicBlock* Succ = Leaf.BB;
-  new BranchInst(Succ, Default, Comp, NewLeaf);
+  BranchInst::Create(Succ, Default, Comp, NewLeaf);
 
   // If there were any PHI nodes in this successor, rewrite one entry
   // from OrigBlock to come from NewLeaf.
@@ -236,40 +222,34 @@ BasicBlock* LowerSwitch::newLeafBlock(CaseRange& Leaf, Value* Val,
 
 // Clusterify - Transform simple list of Cases into list of CaseRange's
 unsigned LowerSwitch::Clusterify(CaseVector& Cases, SwitchInst *SI) {
-  unsigned numCmps = 0;
 
-  // Start with "simple" cases
-  for (unsigned i = 1; i < SI->getNumSuccessors(); ++i)
-    Cases.push_back(CaseRange(SI->getSuccessorValue(i),
-                              SI->getSuccessorValue(i),
-                              SI->getSuccessor(i)));
-  sort(Cases.begin(), Cases.end(), CaseCmp());
-
-  // Merge case into clusters
-  if (Cases.size()>=2)
-    for (CaseItr I=Cases.begin(), J=++(Cases.begin()), E=Cases.end(); J!=E; ) {
-      int64_t nextValue = cast<ConstantInt>(J->Low)->getSExtValue();
-      int64_t currentValue = cast<ConstantInt>(I->High)->getSExtValue();
-      BasicBlock* nextBB = J->BB;
-      BasicBlock* currentBB = I->BB;
-
-      // If the two neighboring cases go to the same destination, merge them
-      // into a single case.
-      if ((nextValue-currentValue==1) && (currentBB == nextBB)) {
-        I->High = J->High;
-        J = Cases.erase(J);
-      } else {
-        I = J++;
-      }
-    }
+  IntegersSubsetToBB TheClusterifier;
 
-  for (CaseItr I=Cases.begin(), E=Cases.end(); I!=E; ++I, ++numCmps) {
-    if (I->Low != I->High)
+  // Start with "simple" cases
+  for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end();
+       i != e; ++i) {
+    BasicBlock *SuccBB = i.getCaseSuccessor();
+    IntegersSubset CaseRanges = i.getCaseValueEx();
+    TheClusterifier.add(CaseRanges, SuccBB);
+  }
+  
+  TheClusterifier.optimize();
+  
+  size_t numCmps = 0;
+  for (IntegersSubsetToBB::RangeIterator i = TheClusterifier.begin(),
+       e = TheClusterifier.end(); i != e; ++i, ++numCmps) {
+    IntegersSubsetToBB::Cluster &C = *i;
+    
+    // FIXME: Currently work with ConstantInt based numbers.
+    // Changing it to APInt based is a pretty heavy for this commit.
+    Cases.push_back(CaseRange(C.first.getLow().toConstantInt(),
+                              C.first.getHigh().toConstantInt(), C.second));
+    if (C.first.isSingleNumber())
       // A range counts double, since it requires two compares.
       ++numCmps;
   }
 
-  return numCmps;
+  return numCmps;  
 }
 
 // processSwitchInst - Replace the specified switch instruction with a sequence
@@ -279,22 +259,22 @@ void LowerSwitch::processSwitchInst(SwitchInst *SI) {
   BasicBlock *CurBlock = SI->getParent();
   BasicBlock *OrigBlock = CurBlock;
   Function *F = CurBlock->getParent();
-  Value *Val = SI->getOperand(0);  // The value we are switching on...
+  Value *Val = SI->getCondition();  // The value we are switching on...
   BasicBlock* Default = SI->getDefaultDest();
 
   // If there is only the default destination, don't bother with the code below.
-  if (SI->getNumOperands() == 2) {
-    new BranchInst(SI->getDefaultDest(), CurBlock);
+  if (!SI->getNumCases()) {
+    BranchInst::Create(SI->getDefaultDest(), CurBlock);
     CurBlock->getInstList().erase(SI);
     return;
   }
 
   // Create a new, empty default block so that the new hierarchy of
   // if-then statements go to this and the PHI nodes are happy.
-  BasicBlock* NewDefault = new BasicBlock("NewDefault");
+  BasicBlock* NewDefault = BasicBlock::Create(SI->getContext(), "NewDefault");
   F->getBasicBlockList().insert(Default, NewDefault);
 
-  new BranchInst(Default, NewDefault);
+  BranchInst::Create(Default, NewDefault);
 
   // If there is an entry in any PHI nodes for the default edge, make sure
   // to update them as well.
@@ -309,15 +289,16 @@ void LowerSwitch::processSwitchInst(SwitchInst *SI) {
   CaseVector Cases;
   unsigned numCmps = Clusterify(Cases, SI);
 
-  DOUT << "Clusterify finished. Total clusters: " << Cases.size()
-       << ". Total compares: " << numCmps << "\n";
-  DOUT << "Cases: " << Cases << "\n";
+  DEBUG(dbgs() << "Clusterify finished. Total clusters: " << Cases.size()
+               << ". Total compares: " << numCmps << "\n");
+  DEBUG(dbgs() << "Cases: " << Cases << "\n");
+  (void)numCmps;
   
   BasicBlock* SwitchBlock = switchConvert(Cases.begin(), Cases.end(), Val,
                                           OrigBlock, NewDefault);
 
   // Branch to our shiny new if-then stuff...
-  new BranchInst(SwitchBlock, OrigBlock);
+  BranchInst::Create(SwitchBlock, OrigBlock);
 
   // We are now done with the switch instruction, delete it.
   CurBlock->getInstList().erase(SI);