Add new optional getPassName() virtual function that a Pass can override
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / PromoteMemoryToRegister.cpp
index 6f220f8604239af963c08035074d8421332f70c6..3d81a8bde05c08023cd9b08b261ef8450e958f29 100644 (file)
 #include "llvm/Pass.h"
 #include "llvm/Function.h"
 #include "llvm/BasicBlock.h"
-#include "llvm/ConstantVals.h"
+#include "llvm/Constant.h"
 
-using namespace std;
+using std::vector;
+using std::map;
+using std::set;
 
+namespace {
+  struct PromotePass : public FunctionPass {
+    vector<AllocaInst*>          Allocas;      // the alloca instruction..
+    map<Instruction*, unsigned>  AllocaLookup; // reverse mapping of above
+    
+    vector<vector<BasicBlock*> > PhiNodes;     // index corresponds to Allocas
+    
+    // List of instructions to remove at end of pass
+    vector<Instruction *>        KillList;
+    
+    map<BasicBlock*,vector<PHINode*> > NewPhiNodes; // the PhiNodes we're adding
 
-using cfg::DominanceFrontier;
+  public:
+    const char *getPassName() const { return "Promote Memory to Register"; }
 
-namespace {
+    // runOnFunction - To run this pass, first we calculate the alloca
+    // instructions that are safe for promotion, then we promote each one.
+    //
+    virtual bool runOnFunction(Function *F);
 
-//instance of the promoter -- to keep all the local function data.
-// gets re-created for each function processed
-class PromoteInstance
-{
-       protected:
-       vector<AllocaInst*>                     Allocas;   // the alloca instruction..
-       map<Instruction *, int>                 AllocaLookup; //reverse mapping of above
-
-       vector<vector<BasicBlock *> >           WriteSets; // index corresponds to Allocas
-       vector<vector<BasicBlock *> >           PhiNodes;  // index corresponds to Allocas
-       vector<vector<Value *> >                CurrentValue; //the current value stack
-
-       //list of instructions to remove at end of pass :)
-       vector<Instruction *> killlist;
-
-       set<BasicBlock *>                       visited;        //the basic blocks we've already visited
-       map<BasicBlock *, vector<PHINode *> >   new_phinodes;   //the phinodes we're adding
-
-
-       void traverse(BasicBlock *f, BasicBlock * predecessor);
-       bool PromoteFunction(Function *F, DominanceFrontier &DF);
-       bool queuePhiNode(BasicBlock *bb, int alloca_index);
-       void findSafeAllocas(Function *M);
-       bool didchange;
-       public:
-       // I do this so that I can force the deconstruction of the local variables
-       PromoteInstance(Function *F, DominanceFrontier &DF)
-       {
-               didchange=PromoteFunction(F, DF);
-       }
-       //This returns whether the pass changes anything
-       operator bool () { return didchange; }
-};
+    // getAnalysisUsage - We need dominance frontiers
+    //
+    virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
+      AU.addRequired(DominanceFrontier::ID);
+      AU.preservesCFG();
+    }
+
+  private:
+    void Traverse(BasicBlock *BB, BasicBlock *Pred, vector<Value*> &IncVals,
+                  set<BasicBlock*> &Visited);
+    bool QueuePhiNode(BasicBlock *BB, unsigned AllocaIdx);
+    void FindSafeAllocas(Function *F);
+  };
 
 }  // end of anonymous namespace
 
-// findSafeAllocas - Find allocas that are safe to promote
+
+// isSafeAlloca - This predicate controls what types of alloca instructions are
+// allowed to be promoted...
 //
-void PromoteInstance::findSafeAllocas(Function *F)  
-{
+static inline bool isSafeAlloca(const AllocaInst *AI) {
+  if (AI->isArrayAllocation()) return false;
+
+  for (Value::use_const_iterator UI = AI->use_begin(), UE = AI->use_end();
+       UI != UE; ++UI) {   // Loop over all of the uses of the alloca
+
+    // Only allow nonindexed memory access instructions...
+    if (MemAccessInst *MAI = dyn_cast<MemAccessInst>(*UI)) {
+      if (MAI->hasIndices()) {  // indexed?
+        // Allow the access if there is only one index and the index is
+        // zero.
+        if (*MAI->idx_begin() != Constant::getNullValue(Type::UIntTy) ||
+            MAI->idx_begin()+1 != MAI->idx_end())
+          return false;
+      }
+    } else {
+      return false;   // Not a load or store?
+    }
+  }
+  
+  return true;
+}
+
+// FindSafeAllocas - Find allocas that are safe to promote
+//
+void PromotePass::FindSafeAllocas(Function *F) {
   BasicBlock *BB = F->getEntryNode();  // Get the entry node for the function
 
   // Look at all instructions in the entry node
   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(*I))       // Is it an alloca?
-      if (!AI->isArrayAllocation()) {
-       bool isSafe = true;
-       for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), UE = AI->use_end();
-            UI != UE; ++UI) {   // Loop over all of the uses of the alloca
-
-         // Only allow nonindexed memory access instructions...
-         if (MemAccessInst *MAI = dyn_cast<MemAccessInst>(*UI)) {
-           if (MAI->hasIndices()) {  // indexed?
-             // Allow the access if there is only one index and the index is zero.
-             if (*MAI->idx_begin() != ConstantUInt::get(Type::UIntTy, 0) ||
-                 MAI->idx_begin()+1 != MAI->idx_end()) {
-               isSafe = false; break;
-             }
-           }
-         } else {
-           isSafe = false; break;   // Not a load or store?
-         }
-       }
-       if (isSafe)              // If all checks pass, add alloca to safe list
-         {
-           AllocaLookup[AI]=Allocas.size();
-           Allocas.push_back(AI);
-         }
+      if (isSafeAlloca(AI)) {   // If safe alloca, add alloca to safe list
+        AllocaLookup[AI] = Allocas.size();  // Keep reverse mapping
+        Allocas.push_back(AI);
       }
 }
 
 
 
-bool PromoteInstance::PromoteFunction(Function *F, DominanceFrontier & DF) {
-       // Calculate the set of safe allocas
-       findSafeAllocas(F);
-
-       // Add each alloca to the killlist
-       // note: killlist is destroyed MOST recently added to least recently.
-       killlist.assign(Allocas.begin(), Allocas.end());
-
-       // Calculate the set of write-locations for each alloca.
-       // this is analogous to counting the number of 'redefinitions' of each variable.
-       for (unsigned i = 0; i<Allocas.size(); ++i)
-       {
-               AllocaInst * AI = Allocas[i];
-               WriteSets.push_back(std::vector<BasicBlock *>()); //add a new set
-               for (Value::use_iterator U = AI->use_begin();U!=AI->use_end();++U)
-               {
-                       if (MemAccessInst *MAI = dyn_cast<StoreInst>(*U)) {
-                               WriteSets[i].push_back(MAI->getParent()); // jot down the basic-block it came from
-                       }
-               }
-       }
-
-       // Compute the locations where PhiNodes need to be inserted
-       // look at the dominance frontier of EACH basic-block we have a write in
-       PhiNodes.resize(Allocas.size());
-       for (unsigned i = 0; i<Allocas.size(); ++i)
-       {
-               for (unsigned j = 0; j<WriteSets[i].size(); j++)
-               {
-                       //look up the DF for this write, add it to PhiNodes
-                       DominanceFrontier::const_iterator it = DF.find(WriteSets[i][j]);
-                       DominanceFrontier::DomSetType     s = (*it).second;
-                       for (DominanceFrontier::DomSetType::iterator p = s.begin();p!=s.end(); ++p)
-                       {
-                               if (queuePhiNode((BasicBlock *)*p, i))
-                               PhiNodes[i].push_back((BasicBlock *)*p);
-                       }
-               }
-               // perform iterative step
-               for (unsigned k = 0; k<PhiNodes[i].size(); k++)
-               {
-                       DominanceFrontier::const_iterator it = DF.find(PhiNodes[i][k]);
-                       DominanceFrontier::DomSetType     s = it->second;
-                       for (DominanceFrontier::DomSetType::iterator p = s.begin(); p!=s.end(); ++p)
-                       {
-                               if (queuePhiNode((BasicBlock *)*p,i))
-                               PhiNodes[i].push_back((BasicBlock*)*p);
-                       }
-               }
-       }
-
-       // Walks all basic blocks in the function
-       // performing the SSA rename algorithm
-       // and inserting the phi nodes we marked as necessary
-       BasicBlock * f = F->front(); //get root basic-block
-
-       CurrentValue.push_back(vector<Value *>(Allocas.size()));
-
-       traverse(f, NULL);  // there is no predecessor of the root node
-
-
-       // ** REMOVE EVERYTHING IN THE KILL-LIST **
-       // we need to kill 'uses' before root values
-       // so we should probably run through in reverse
-       for (vector<Instruction *>::reverse_iterator i = killlist.rbegin(); i!=killlist.rend(); ++i)
-       {
-               Instruction * r = *i;
-               BasicBlock * o = r->getParent();
-               //now go find..
-
-               BasicBlock::InstListType & l = o->getInstList();
-               o->getInstList().remove(r);
-               delete r;
-       }
-
-       return !Allocas.empty();
+bool PromotePass::runOnFunction(Function *F) {
+  // Calculate the set of safe allocas
+  FindSafeAllocas(F);
+
+  // If there is nothing to do, bail out...
+  if (Allocas.empty()) return false;
+
+  // Add each alloca to the KillList.  Note: KillList is destroyed MOST recently
+  // added to least recently.
+  KillList.assign(Allocas.begin(), Allocas.end());
+
+  // Calculate the set of write-locations for each alloca.  This is analogous to
+  // counting the number of 'redefinitions' of each variable.
+  vector<vector<BasicBlock*> > WriteSets;    // index corresponds to Allocas
+  WriteSets.resize(Allocas.size());
+  for (unsigned i = 0; i != Allocas.size(); ++i) {
+    AllocaInst *AI = Allocas[i];
+    for (Value::use_iterator U =AI->use_begin(), E = AI->use_end(); U != E; ++U)
+      if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*U))
+        // jot down the basic-block it came from
+        WriteSets[i].push_back(SI->getParent());
+  }
+
+  // Get dominance frontier information...
+  DominanceFrontier &DF = getAnalysis<DominanceFrontier>();
+
+  // Compute the locations where PhiNodes need to be inserted.  Look at the
+  // dominance frontier of EACH basic-block we have a write in
+  //
+  PhiNodes.resize(Allocas.size());
+  for (unsigned i = 0; i != Allocas.size(); ++i) {
+    for (unsigned j = 0; j != WriteSets[i].size(); j++) {
+      // Look up the DF for this write, add it to PhiNodes
+      DominanceFrontier::const_iterator it = DF.find(WriteSets[i][j]);
+      DominanceFrontier::DomSetType     S = it->second;
+      for (DominanceFrontier::DomSetType::iterator P = S.begin(), PE = S.end();
+           P != PE; ++P)
+        QueuePhiNode(*P, i);
+    }
+    
+    // Perform iterative step
+    for (unsigned k = 0; k != PhiNodes[i].size(); k++) {
+      DominanceFrontier::const_iterator it = DF.find(PhiNodes[i][k]);
+      DominanceFrontier::DomSetType     S = it->second;
+      for (DominanceFrontier::DomSetType::iterator P = S.begin(), PE = S.end();
+           P != PE; ++P)
+        QueuePhiNode(*P, i);
+    }
+  }
+
+  // Set the incoming values for the basic block to be null values for all of
+  // the alloca's.  We do this in case there is a load of a value that has not
+  // been stored yet.  In this case, it will get this null value.
+  //
+  vector<Value *> Values(Allocas.size());
+  for (unsigned i = 0, e = Allocas.size(); i != e; ++i)
+    Values[i] = Constant::getNullValue(Allocas[i]->getType()->getElementType());
+
+  // Walks all basic blocks in the function performing the SSA rename algorithm
+  // and inserting the phi nodes we marked as necessary
+  //
+  set<BasicBlock*> Visited;         // The basic blocks we've already visited
+  Traverse(F->front(), 0, Values, Visited);
+
+  // Remove all instructions marked by being placed in the KillList...
+  //
+  while (!KillList.empty()) {
+    Instruction *I = KillList.back();
+    KillList.pop_back();
+
+    I->getParent()->getInstList().remove(I);
+    delete I;
+  }
+
+  // Purge data structurse so they are available the next iteration...
+  Allocas.clear();
+  AllocaLookup.clear();
+  PhiNodes.clear();
+  NewPhiNodes.clear();
+  return true;
 }
 
 
+// QueuePhiNode - queues a phi-node to be added to a basic-block for a specific
+// Alloca returns true if there wasn't already a phi-node for that variable
+//
+bool PromotePass::QueuePhiNode(BasicBlock *BB, unsigned AllocaNo) {
+  // Look up the basic-block in question
+  vector<PHINode*> &BBPNs = NewPhiNodes[BB];
+  if (BBPNs.empty()) BBPNs.resize(Allocas.size());
 
-void PromoteInstance::traverse(BasicBlock *f, BasicBlock * predecessor)
-{
-       vector<Value *> * tos = &CurrentValue.back(); //look at top-
-
-       //if this is a BB needing a phi node, lookup/create the phinode for
-       // each variable we need phinodes for.
-       map<BasicBlock *, vector<PHINode *> >::iterator nd = new_phinodes.find(f);
-       if (nd!=new_phinodes.end())
-       {
-               for (unsigned k = 0; k!=nd->second.size(); ++k)
-               if (nd->second[k])
-               {
-                       //at this point we can assume that the array has phi nodes.. let's
-                       // add the incoming data
-                       if ((*tos)[k])
-                       nd->second[k]->addIncoming((*tos)[k],predecessor);
-                       //also note that the active variable IS designated by the phi node
-                       (*tos)[k] = nd->second[k];
-               }
-       }
-
-       //don't revisit nodes
-       if (visited.find(f)!=visited.end())
-       return;
-       //mark as visited
-       visited.insert(f);
-
-       BasicBlock::iterator i = f->begin();
-       //keep track of the value of each variable we're watching.. how?
-       while(i!=f->end())
-       {
-               Instruction * inst = *i; //get the instruction
-               //is this a write/read?
-               if (LoadInst * LI = dyn_cast<LoadInst>(inst))
-               {
-                       // This is a bit weird...
-                       Value * ptr = LI->getPointerOperand(); //of type value
-                       if (AllocaInst * srcinstr = dyn_cast<AllocaInst>(ptr))
-                       {
-                               map<Instruction *, int>::iterator ai = AllocaLookup.find(srcinstr);
-                               if (ai!=AllocaLookup.end())
-                               {
-                                       if (Value *r = (*tos)[ai->second])
-                                       {
-                                               //walk the use list of this load and replace
-                                               // all uses with r
-                                               LI->replaceAllUsesWith(r);
-                                               //now delete the instruction.. somehow..
-                                               killlist.push_back((Instruction *)LI);
-                                       }
-                               }
-                       }
-               }
-               else if (StoreInst * SI = dyn_cast<StoreInst>(inst))
-               {
-                       // delete this instruction and mark the name as the
-                       // current holder of the value
-                       Value * ptr =  SI->getPointerOperand(); //of type value
-                       if (Instruction * srcinstr = dyn_cast<Instruction>(ptr))
-                       {
-                               map<Instruction *, int>::iterator ai = AllocaLookup.find(srcinstr);
-                               if (ai!=AllocaLookup.end())
-                               {
-                                       //what value were we writing?
-                                       Value * writeval = SI->getOperand(0);
-                                       //write down...
-                                       (*tos)[ai->second] = writeval;
-                                       //now delete it.. somehow?
-                                       killlist.push_back((Instruction *)SI);
-                               }
-                       }
-
-               }
-               else if (TerminatorInst * TI = dyn_cast<TerminatorInst>(inst))
-               {
-                       // Recurse across our sucessors
-                       for (unsigned i = 0; i!=TI->getNumSuccessors(); i++)
-                       {
-                               CurrentValue.push_back(CurrentValue.back());
-                               traverse(TI->getSuccessor(i),f); //this node IS the predecessor
-                               CurrentValue.pop_back();
-                       }
-               }
-               i++;
-       }
-}
+  // If the BB already has a phi node added for the i'th alloca then we're done!
+  if (BBPNs[AllocaNo]) return false;
 
-// queues a phi-node to be added to a basic-block for a specific Alloca
-// returns true  if there wasn't already a phi-node for that variable
-
-
-bool PromoteInstance::queuePhiNode(BasicBlock *bb, int i /*the alloca*/)
-{
-       map<BasicBlock *, vector<PHINode *> >::iterator nd;
-       //look up the basic-block in question
-       nd = new_phinodes.find(bb);
-       //if the basic-block has no phi-nodes added, or at least none
-       //for the i'th alloca. then add.
-       if (nd==new_phinodes.end() || nd->second[i]==NULL)
-       {
-               //we're not added any phi nodes to this basicblock yet
-               // create the phi-node array.
-               if (nd==new_phinodes.end())
-               {
-                       new_phinodes[bb] = vector<PHINode *>(Allocas.size());
-                       nd = new_phinodes.find(bb);
-               }
-
-               //find the type the alloca returns
-               const PointerType * pt = Allocas[i]->getType();
-               //create a phi-node using the DEREFERENCED type
-               PHINode * ph = new PHINode(pt->getElementType(), Allocas[i]->getName()+".mem2reg");
-               nd->second[i] = ph;
-               //add the phi-node to the basic-block
-               bb->getInstList().push_front(ph);
-               return true;
-       }
-       return false;
-}
+  // Create a PhiNode using the dereferenced type...
+  PHINode *PN = new PHINode(Allocas[AllocaNo]->getType()->getElementType(),
+                            Allocas[AllocaNo]->getName()+".mem2reg");
+  BBPNs[AllocaNo] = PN;
 
+  // Add the phi-node to the basic-block
+  BB->getInstList().push_front(PN);
 
-namespace {
-  struct PromotePass : public MethodPass {
+  PhiNodes[AllocaNo].push_back(BB);
+  return true;
+}
 
-    // runOnMethod - To run this pass, first we calculate the alloca
-    // instructions that are safe for promotion, then we promote each one.
-    //
-    virtual bool runOnMethod(Function *F) {
-      return (bool)PromoteInstance(F, getAnalysis<DominanceFrontier>());
+void PromotePass::Traverse(BasicBlock *BB, BasicBlock *Pred,
+                           vector<Value*> &IncomingVals,
+                           set<BasicBlock*> &Visited) {
+  // If this is a BB needing a phi node, lookup/create the phinode for each
+  // variable we need phinodes for.
+  vector<PHINode *> &BBPNs = NewPhiNodes[BB];
+  for (unsigned k = 0; k != BBPNs.size(); ++k)
+    if (PHINode *PN = BBPNs[k]) {
+      // at this point we can assume that the array has phi nodes.. let's add
+      // the incoming data
+      PN->addIncoming(IncomingVals[k], Pred);
+
+      // also note that the active variable IS designated by the phi node
+      IncomingVals[k] = PN;
     }
-    
 
-    // getAnalysisUsageInfo - We need dominance frontiers
-    //
-    virtual void getAnalysisUsageInfo(Pass::AnalysisSet &Requires,
-                                     Pass::AnalysisSet &Destroyed,
-                                     Pass::AnalysisSet &Provided) {
-      Requires.push_back(DominanceFrontier::ID);
+  // don't revisit nodes
+  if (Visited.count(BB)) return;
+  
+  // mark as visited
+  Visited.insert(BB);
+
+  // keep track of the value of each variable we're watching.. how?
+  for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(); II != BB->end(); ++II) {
+    Instruction *I = *II; //get the instruction
+
+    if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
+      Value *Ptr = LI->getPointerOperand();
+
+      if (AllocaInst *Src = dyn_cast<AllocaInst>(Ptr)) {
+        map<Instruction*, unsigned>::iterator AI = AllocaLookup.find(Src);
+        if (AI != AllocaLookup.end()) {
+          Value *V = IncomingVals[AI->second];
+
+          // walk the use list of this load and replace all uses with r
+          LI->replaceAllUsesWith(V);
+          KillList.push_back(LI); // Mark the load to be deleted
+        }
+      }
+    } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
+      // delete this instruction and mark the name as the current holder of the
+      // value
+      Value *Ptr = SI->getPointerOperand();
+      if (AllocaInst *Dest = dyn_cast<AllocaInst>(Ptr)) {
+        map<Instruction *, unsigned>::iterator ai = AllocaLookup.find(Dest);
+        if (ai != AllocaLookup.end()) {
+          // what value were we writing?
+          IncomingVals[ai->second] = SI->getOperand(0);
+          KillList.push_back(SI);  // Mark the store to be deleted
+        }
+      }
+      
+    } else if (TerminatorInst *TI = dyn_cast<TerminatorInst>(I)) {
+      // Recurse across our successors
+      for (unsigned i = 0; i != TI->getNumSuccessors(); i++) {
+        vector<Value*> OutgoingVals(IncomingVals);
+        Traverse(TI->getSuccessor(i), BB, OutgoingVals, Visited);
+      }
     }
-  };
+  }
 }
-  
+
 
 // createPromoteMemoryToRegister - Provide an entry point to create this pass.
 //
 Pass *createPromoteMemoryToRegister() {
-       return new PromotePass();
+  return new PromotePass();
 }
-
-