Don't include "Config/stdlib.h".
[oota-llvm.git] / lib / VMCore / Dominators.cpp
index 387b673f60613abdfeba2b2fca4a8a0563e75a0f..671b49425eeb6a18cd172859b87da4207105d252 100644 (file)
@@ -1,73 +1,78 @@
-//===- DominatorSet.cpp - Dominator Set Calculation --------------*- C++ -*--=//
+//===- Dominators.cpp - Dominator Calculation -----------------------------===//
 //
-// This file provides a simple class to calculate the dominator set of a
-// function.
+// This file implements simple dominator construction algorithms for finding
+// forward dominators.  Postdominators are available in libanalysis, but are not
+// included in libvmcore, because it's not needed.  Forward dominators are
+// needed to support the Verifier pass.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
-#include "llvm/Transforms/UnifyMethodExitNodes.h"
-#include "llvm/Function.h"
 #include "llvm/Support/CFG.h"
+#include "llvm/Assembly/Writer.h"
 #include "Support/DepthFirstIterator.h"
-#include "Support/STLExtras.h"
 #include "Support/SetOperations.h"
-#include <algorithm>
-using std::set;
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //  DominatorSet Implementation
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-AnalysisID cfg::DominatorSet::ID(AnalysisID::create<cfg::DominatorSet>());
-AnalysisID cfg::DominatorSet::PostDomID(AnalysisID::create<cfg::DominatorSet>());
+static RegisterAnalysis<DominatorSet>
+A("domset", "Dominator Set Construction", true);
 
-bool cfg::DominatorSet::runOnFunction(Function *F) {
-  Doms.clear();   // Reset from the last time we were run...
-
-  if (isPostDominator())
-    calcPostDominatorSet(F);
-  else
-    calcForwardDominatorSet(F);
-  return false;
+// dominates - Return true if A dominates B.  This performs the special checks
+// necessary if A and B are in the same basic block.
+//
+bool DominatorSetBase::dominates(Instruction *A, Instruction *B) const {
+  BasicBlock *BBA = A->getParent(), *BBB = B->getParent();
+  if (BBA != BBB) return dominates(BBA, BBB);
+  
+  // Loop through the basic block until we find A or B.
+  BasicBlock::iterator I = BBA->begin();
+  for (; &*I != A && &*I != B; ++I) /*empty*/;
+  
+  // A dominates B if it is found first in the basic block...
+  return &*I == A;
 }
 
 
-// calcForwardDominatorSet - This method calculates the forward dominator sets
-// for the specified function.
-//
-void cfg::DominatorSet::calcForwardDominatorSet(Function *M) {
-  Root = M->getEntryNode();
-  assert(pred_begin(Root) == pred_end(Root) &&
-        "Root node has predecessors in function!");
-
+void DominatorSet::calculateDominatorsFromBlock(BasicBlock *RootBB) {
   bool Changed;
+  Doms[RootBB].insert(RootBB);  // Root always dominates itself...
   do {
     Changed = false;
 
     DomSetType WorkingSet;
-    df_iterator<Function*> It = df_begin(M), End = df_end(M);
+    df_iterator<BasicBlock*> It = df_begin(RootBB), End = df_end(RootBB);
     for ( ; It != End; ++It) {
-      const BasicBlock *BB = *It;
-      pred_const_iterator PI = pred_begin(BB), PEnd = pred_end(BB);
+      BasicBlock *BB = *It;
+      pred_iterator PI = pred_begin(BB), PEnd = pred_end(BB);
       if (PI != PEnd) {                // Is there SOME predecessor?
-       // Loop until we get to a predecessor that has had it's dom set filled
+       // Loop until we get to a predecessor that has had its dom set filled
        // in at least once.  We are guaranteed to have this because we are
-       // traversing the graph in DFO and have handled start nodes specially.
+       // traversing the graph in DFO and have handled start nodes specially,
+       // except when there are unreachable blocks.
        //
-       while (Doms[*PI].size() == 0) ++PI;
-       WorkingSet = Doms[*PI];
-
-       for (++PI; PI != PEnd; ++PI) { // Intersect all of the predecessor sets
-         DomSetType &PredSet = Doms[*PI];
-         if (PredSet.size())
-           set_intersect(WorkingSet, PredSet);
-       }
+       while (PI != PEnd && Doms[*PI].empty()) ++PI;
+        if (PI != PEnd) {     // Not unreachable code case?
+          WorkingSet = Doms[*PI];
+
+          // Intersect all of the predecessor sets
+          for (++PI; PI != PEnd; ++PI) {
+            DomSetType &PredSet = Doms[*PI];
+            if (PredSet.size())
+              set_intersect(WorkingSet, PredSet);
+          }
+        }
+      } else {
+        assert(Roots.size() == 1 && BB == Roots[0] &&
+               "We got into unreachable code somehow!");
       }
        
       WorkingSet.insert(BB);           // A block always dominates itself
       DomSetType &BBSet = Doms[BB];
       if (BBSet != WorkingSet) {
+        //assert(WorkingSet.size() > BBSet.size() && "Must only grow sets!");
        BBSet.swap(WorkingSet);        // Constant time operation!
        Changed = true;                // The sets changed.
       }
@@ -76,89 +81,75 @@ void cfg::DominatorSet::calcForwardDominatorSet(Function *M) {
   } while (Changed);
 }
 
-// Postdominator set constructor.  This ctor converts the specified function to
-// only have a single exit node (return stmt), then calculates the post
-// dominance sets for the function.
+
+
+// runOnFunction - This method calculates the forward dominator sets for the
+// specified function.
 //
-void cfg::DominatorSet::calcPostDominatorSet(Function *M) {
-  // Since we require that the unify all exit nodes pass has been run, we know
-  // that there can be at most one return instruction in the function left.
-  // Get it.
-  //
-  Root = getAnalysis<UnifyMethodExitNodes>().getExitNode();
+bool DominatorSet::runOnFunction(Function &F) {
+  BasicBlock *Root = &F.getEntryBlock();
+  Roots.clear();
+  Roots.push_back(Root);
+  assert(pred_begin(Root) == pred_end(Root) &&
+        "Root node has predecessors in function!");
+  recalculate();
+  return false;
+}
 
-  if (Root == 0) {  // No exit node for the function?  Postdomsets are all empty
-    for (Function::const_iterator MI = M->begin(), ME = M->end(); MI!=ME; ++MI)
-      Doms[*MI] = DomSetType();
-    return;
-  }
+void DominatorSet::recalculate() {
+  assert(Roots.size() == 1 && "DominatorSet should have single root block!");
+  Doms.clear();   // Reset from the last time we were run...
 
-  bool Changed;
-  do {
-    Changed = false;
+  // Calculate dominator sets for the reachable basic blocks...
+  calculateDominatorsFromBlock(Roots[0]);
 
-    set<const BasicBlock*> Visited;
-    DomSetType WorkingSet;
-    idf_iterator<BasicBlock*> It = idf_begin(Root), End = idf_end(Root);
-    for ( ; It != End; ++It) {
-      const BasicBlock *BB = *It;
-      succ_const_iterator PI = succ_begin(BB), PEnd = succ_end(BB);
-      if (PI != PEnd) {                // Is there SOME predecessor?
-       // Loop until we get to a successor that has had it's dom set filled
-       // in at least once.  We are guaranteed to have this because we are
-       // traversing the graph in DFO and have handled start nodes specially.
-       //
-       while (Doms[*PI].size() == 0) ++PI;
-       WorkingSet = Doms[*PI];
-
-       for (++PI; PI != PEnd; ++PI) { // Intersect all of the successor sets
-         DomSetType &PredSet = Doms[*PI];
-         if (PredSet.size())
-           set_intersect(WorkingSet, PredSet);
-       }
-      }
-       
-      WorkingSet.insert(BB);           // A block always dominates itself
-      DomSetType &BBSet = Doms[BB];
-      if (BBSet != WorkingSet) {
-       BBSet.swap(WorkingSet);        // Constant time operation!
-       Changed = true;                // The sets changed.
-      }
-      WorkingSet.clear();              // Clear out the set for next iteration
-    }
-  } while (Changed);
+
+  // Loop through the function, ensuring that every basic block has at least an
+  // empty set of nodes.  This is important for the case when there is
+  // unreachable blocks.
+  Function *F = Roots[0]->getParent();
+  for (Function::iterator I = F->begin(), E = F->end(); I != E; ++I) Doms[I];
 }
 
-// getAnalysisUsage - This obviously provides a dominator set, but it also
-// uses the UnifyFunctionExitNodes pass if building post-dominators
-//
-void cfg::DominatorSet::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
-  AU.setPreservesAll();
-  if (isPostDominator()) {
-    AU.addProvided(PostDomID);
-    AU.addRequired(UnifyMethodExitNodes::ID);
-  } else {
-    AU.addProvided(ID);
-  }
+
+static std::ostream &operator<<(std::ostream &o,
+                                const std::set<BasicBlock*> &BBs) {
+  for (std::set<BasicBlock*>::const_iterator I = BBs.begin(), E = BBs.end();
+       I != E; ++I)
+    if (*I)
+      WriteAsOperand(o, *I, false);
+    else
+      o << " <<exit node>>";
+  return o;
 }
 
+void DominatorSetBase::print(std::ostream &o) const {
+  for (const_iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I) {
+    o << "  DomSet For BB: ";
+    if (I->first)
+      WriteAsOperand(o, I->first, false);
+    else
+      o << " <<exit node>>";
+    o << " is:\t" << I->second << "\n";
+  }
+}
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //  ImmediateDominators Implementation
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-AnalysisID cfg::ImmediateDominators::ID(AnalysisID::create<cfg::ImmediateDominators>());
-AnalysisID cfg::ImmediateDominators::PostDomID(AnalysisID::create<cfg::ImmediateDominators>());
+static RegisterAnalysis<ImmediateDominators>
+C("idom", "Immediate Dominators Construction", true);
 
 // calcIDoms - Calculate the immediate dominator mapping, given a set of
 // dominators for every basic block.
-void cfg::ImmediateDominators::calcIDoms(const DominatorSet &DS) {
+void ImmediateDominatorsBase::calcIDoms(const DominatorSetBase &DS) {
   // Loop over all of the nodes that have dominators... figuring out the IDOM
   // for each node...
   //
   for (DominatorSet::const_iterator DI = DS.begin(), DEnd = DS.end(); 
        DI != DEnd; ++DI) {
-    const BasicBlock *BB = DI->first;
+    BasicBlock *BB = DI->first;
     const DominatorSet::DomSetType &Dominators = DI->second;
     unsigned DomSetSize = Dominators.size();
     if (DomSetSize == 1) continue;  // Root node... IDom = null
@@ -186,156 +177,145 @@ void cfg::ImmediateDominators::calcIDoms(const DominatorSet &DS) {
   }
 }
 
+void ImmediateDominatorsBase::print(std::ostream &o) const {
+  for (const_iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I) {
+    o << "  Immediate Dominator For Basic Block:";
+    if (I->first)
+      WriteAsOperand(o, I->first, false);
+    else
+      o << " <<exit node>>";
+    o << " is:";
+    if (I->second)
+      WriteAsOperand(o, I->second, false);
+    else
+      o << " <<exit node>>";
+    o << "\n";
+  }
+  o << "\n";
+}
+
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //  DominatorTree Implementation
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-AnalysisID cfg::DominatorTree::ID(AnalysisID::create<cfg::DominatorTree>());
-AnalysisID cfg::DominatorTree::PostDomID(AnalysisID::create<cfg::DominatorTree>());
+static RegisterAnalysis<DominatorTree>
+E("domtree", "Dominator Tree Construction", true);
 
-// DominatorTree::reset - Free all of the tree node memory.
+// DominatorTreeBase::reset - Free all of the tree node memory.
 //
-void cfg::DominatorTree::reset() { 
+void DominatorTreeBase::reset() { 
   for (NodeMapType::iterator I = Nodes.begin(), E = Nodes.end(); I != E; ++I)
     delete I->second;
   Nodes.clear();
+  RootNode = 0;
 }
 
+void DominatorTreeBase::Node::setIDom(Node *NewIDom) {
+  assert(IDom && "No immediate dominator?");
+  if (IDom != NewIDom) {
+    std::vector<Node*>::iterator I =
+      std::find(IDom->Children.begin(), IDom->Children.end(), this);
+    assert(I != IDom->Children.end() &&
+           "Not in immediate dominator children set!");
+    // I am no longer your child...
+    IDom->Children.erase(I);
+
+    // Switch to new dominator
+    IDom = NewIDom;
+    IDom->Children.push_back(this);
+  }
+}
 
-#if 0
-// Given immediate dominators, we can also calculate the dominator tree
-cfg::DominatorTree::DominatorTree(const ImmediateDominators &IDoms) 
-  : DominatorBase(IDoms.getRoot()) {
-  const Function *M = Root->getParent();
-
-  Nodes[Root] = new Node(Root, 0);   // Add a node for the root...
 
-  // Iterate over all nodes in depth first order...
-  for (df_iterator<const Function*> I = df_begin(M), E = df_end(M); I!=E; ++I) {
-    const BasicBlock *BB = *I, *IDom = IDoms[*I];
 
-    if (IDom != 0) {   // Ignore the root node and other nasty nodes
-      // We know that the immediate dominator should already have a node, 
-      // because we are traversing the CFG in depth first order!
-      //
-      assert(Nodes[IDom] && "No node for IDOM?");
-      Node *IDomNode = Nodes[IDom];
+void DominatorTree::calculate(const DominatorSet &DS) {
+  assert(Roots.size() == 1 && "DominatorTree should have 1 root block!");
+  BasicBlock *Root = Roots[0];
+  Nodes[Root] = RootNode = new Node(Root, 0); // Add a node for the root...
 
-      // Add a new tree node for this BasicBlock, and link it as a child of
-      // IDomNode
-      Nodes[BB] = IDomNode->addChild(new Node(BB, IDomNode));
-    }
-  }
-}
-#endif
-
-void cfg::DominatorTree::calculate(const DominatorSet &DS) {
-  Nodes[Root] = new Node(Root, 0);   // Add a node for the root...
-
-  if (!isPostDominator()) {
-    // Iterate over all nodes in depth first order...
-    for (df_iterator<BasicBlock*> I = df_begin(Root), E = df_end(Root);
-         I != E; ++I) {
-      const BasicBlock *BB = *I;
-      const DominatorSet::DomSetType &Dominators = DS.getDominators(BB);
-      unsigned DomSetSize = Dominators.size();
-      if (DomSetSize == 1) continue;  // Root node... IDom = null
-      
-      // Loop over all dominators of this node. This corresponds to looping over
-      // nodes in the dominator chain, looking for a node whose dominator set is
-      // equal to the current nodes, except that the current node does not exist
-      // in it. This means that it is one level higher in the dom chain than the
-      // current node, and it is our idom!  We know that we have already added
-      // a DominatorTree node for our idom, because the idom must be a
-      // predecessor in the depth first order that we are iterating through the
-      // function.
-      //
-      DominatorSet::DomSetType::const_iterator I = Dominators.begin();
-      DominatorSet::DomSetType::const_iterator End = Dominators.end();
-      for (; I != End; ++I) {   // Iterate over dominators...
-       // All of our dominators should form a chain, where the number of
-       // elements in the dominator set indicates what level the node is at in
-       // the chain.  We want the node immediately above us, so it will have
-       // an identical dominator set, except that BB will not dominate it...
-       // therefore it's dominator set size will be one less than BB's...
-       //
-       if (DS.getDominators(*I).size() == DomSetSize - 1) {
-         // We know that the immediate dominator should already have a node, 
-         // because we are traversing the CFG in depth first order!
-         //
-         Node *IDomNode = Nodes[*I];
-         assert(IDomNode && "No node for IDOM?");
-         
-         // Add a new tree node for this BasicBlock, and link it as a child of
-         // IDomNode
-         Nodes[BB] = IDomNode->addChild(new Node(BB, IDomNode));
-         break;
-       }
-      }
-    }
-  } else if (Root) {
-    // Iterate over all nodes in depth first order...
-    for (idf_iterator<BasicBlock*> I = idf_begin(Root), E = idf_end(Root);
-         I != E; ++I) {
-      const BasicBlock *BB = *I;
-      const DominatorSet::DomSetType &Dominators = DS.getDominators(BB);
-      unsigned DomSetSize = Dominators.size();
-      if (DomSetSize == 1) continue;  // Root node... IDom = null
+  // Iterate over all nodes in depth first order...
+  for (df_iterator<BasicBlock*> I = df_begin(Root), E = df_end(Root);
+       I != E; ++I) {
+    BasicBlock *BB = *I;
+    const DominatorSet::DomSetType &Dominators = DS.getDominators(BB);
+    unsigned DomSetSize = Dominators.size();
+    if (DomSetSize == 1) continue;  // Root node... IDom = null
       
-      // Loop over all dominators of this node.  This corresponds to looping
-      // over nodes in the dominator chain, looking for a node whose dominator
-      // set is equal to the current nodes, except that the current node does
-      // not exist in it.  This means that it is one level higher in the dom
-      // chain than the current node, and it is our idom!  We know that we have
-      // already added a DominatorTree node for our idom, because the idom must
-      // be a predecessor in the depth first order that we are iterating through
-      // the function.
+    // Loop over all dominators of this node. This corresponds to looping over
+    // nodes in the dominator chain, looking for a node whose dominator set is
+    // equal to the current nodes, except that the current node does not exist
+    // in it. This means that it is one level higher in the dom chain than the
+    // current node, and it is our idom!  We know that we have already added
+    // a DominatorTree node for our idom, because the idom must be a
+    // predecessor in the depth first order that we are iterating through the
+    // function.
+    //
+    DominatorSet::DomSetType::const_iterator I = Dominators.begin();
+    DominatorSet::DomSetType::const_iterator End = Dominators.end();
+    for (; I != End; ++I) {   // Iterate over dominators...
+      // All of our dominators should form a chain, where the number of
+      // elements in the dominator set indicates what level the node is at in
+      // the chain.  We want the node immediately above us, so it will have
+      // an identical dominator set, except that BB will not dominate it...
+      // therefore it's dominator set size will be one less than BB's...
       //
-      DominatorSet::DomSetType::const_iterator I = Dominators.begin();
-      DominatorSet::DomSetType::const_iterator End = Dominators.end();
-      for (; I != End; ++I) {   // Iterate over dominators...
-       // All of our dominators should form a chain, where the number
-       // of elements in the dominator set indicates what level the
-       // node is at in the chain.  We want the node immediately
-       // above us, so it will have an identical dominator set,
-       // except that BB will not dominate it... therefore it's
-       // dominator set size will be one less than BB's...
-       //
-       if (DS.getDominators(*I).size() == DomSetSize - 1) {
-         // We know that the immediate dominator should already have a node, 
-         // because we are traversing the CFG in depth first order!
-         //
-         Node *IDomNode = Nodes[*I];
-         assert(IDomNode && "No node for IDOM?");
-         
-         // Add a new tree node for this BasicBlock, and link it as a child of
-         // IDomNode
-         Nodes[BB] = IDomNode->addChild(new Node(BB, IDomNode));
-         break;
-       }
+      if (DS.getDominators(*I).size() == DomSetSize - 1) {
+        // We know that the immediate dominator should already have a node, 
+        // because we are traversing the CFG in depth first order!
+        //
+        Node *IDomNode = Nodes[*I];
+        assert(IDomNode && "No node for IDOM?");
+        
+        // Add a new tree node for this BasicBlock, and link it as a child of
+        // IDomNode
+        Nodes[BB] = IDomNode->addChild(new Node(BB, IDomNode));
+        break;
       }
     }
   }
 }
 
 
+static std::ostream &operator<<(std::ostream &o,
+                                const DominatorTreeBase::Node *Node) {
+  if (Node->getBlock())
+    WriteAsOperand(o, Node->getBlock(), false);
+  else
+    o << " <<exit node>>";
+  return o << "\n";
+}
+
+static void PrintDomTree(const DominatorTreeBase::Node *N, std::ostream &o,
+                         unsigned Lev) {
+  o << std::string(2*Lev, ' ') << "[" << Lev << "] " << N;
+  for (DominatorTreeBase::Node::const_iterator I = N->begin(), E = N->end(); 
+       I != E; ++I)
+    PrintDomTree(*I, o, Lev+1);
+}
+
+void DominatorTreeBase::print(std::ostream &o) const {
+  o << "=============================--------------------------------\n"
+    << "Inorder Dominator Tree:\n";
+  PrintDomTree(getRootNode(), o, 1);
+}
+
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //  DominanceFrontier Implementation
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-AnalysisID cfg::DominanceFrontier::ID(AnalysisID::create<cfg::DominanceFrontier>());
-AnalysisID cfg::DominanceFrontier::PostDomID(AnalysisID::create<cfg::DominanceFrontier>());
+static RegisterAnalysis<DominanceFrontier>
+G("domfrontier", "Dominance Frontier Construction", true);
 
-const cfg::DominanceFrontier::DomSetType &
-cfg::DominanceFrontier::calcDomFrontier(const DominatorTree &DT, 
-                                       const DominatorTree::Node *Node) {
+const DominanceFrontier::DomSetType &
+DominanceFrontier::calculate(const DominatorTree &DT, 
+                             const DominatorTree::Node *Node) {
   // Loop over CFG successors to calculate DFlocal[Node]
-  const BasicBlock *BB = Node->getNode();
+  BasicBlock *BB = Node->getBlock();
   DomSetType &S = Frontiers[BB];       // The new set to fill in...
 
-  for (succ_const_iterator SI = succ_begin(BB), SE = succ_end(BB);
+  for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), SE = succ_end(BB);
        SI != SE; ++SI) {
     // Does Node immediately dominate this successor?
     if (DT[*SI]->getIDom() != Node)
@@ -349,7 +329,7 @@ cfg::DominanceFrontier::calcDomFrontier(const DominatorTree &DT,
   for (DominatorTree::Node::const_iterator NI = Node->begin(), NE = Node->end();
        NI != NE; ++NI) {
     DominatorTree::Node *IDominee = *NI;
-    const DomSetType &ChildDF = calcDomFrontier(DT, IDominee);
+    const DomSetType &ChildDF = calculate(DT, IDominee);
 
     DomSetType::const_iterator CDFI = ChildDF.begin(), CDFE = ChildDF.end();
     for (; CDFI != CDFE; ++CDFI) {
@@ -361,36 +341,13 @@ cfg::DominanceFrontier::calcDomFrontier(const DominatorTree &DT,
   return S;
 }
 
-const cfg::DominanceFrontier::DomSetType &
-cfg::DominanceFrontier::calcPostDomFrontier(const DominatorTree &DT, 
-                                           const DominatorTree::Node *Node) {
-  // Loop over CFG successors to calculate DFlocal[Node]
-  const BasicBlock *BB = Node->getNode();
-  DomSetType &S = Frontiers[BB];       // The new set to fill in...
-  if (!Root) return S;
-
-  for (pred_const_iterator SI = pred_begin(BB), SE = pred_end(BB);
-       SI != SE; ++SI) {
-    // Does Node immediately dominate this predeccessor?
-    if (DT[*SI]->getIDom() != Node)
-      S.insert(*SI);
+void DominanceFrontierBase::print(std::ostream &o) const {
+  for (const_iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I) {
+    o << "  DomFrontier for BB";
+    if (I->first)
+      WriteAsOperand(o, I->first, false);
+    else
+      o << " <<exit node>>";
+    o << " is:\t" << I->second << "\n";
   }
-
-  // At this point, S is DFlocal.  Now we union in DFup's of our children...
-  // Loop through and visit the nodes that Node immediately dominates (Node's
-  // children in the IDomTree)
-  //
-  for (DominatorTree::Node::const_iterator NI = Node->begin(), NE = Node->end();
-       NI != NE; ++NI) {
-    DominatorTree::Node *IDominee = *NI;
-    const DomSetType &ChildDF = calcPostDomFrontier(DT, IDominee);
-
-    DomSetType::const_iterator CDFI = ChildDF.begin(), CDFE = ChildDF.end();
-    for (; CDFI != CDFE; ++CDFI) {
-      if (!Node->dominates(DT[*CDFI]))
-       S.insert(*CDFI);
-    }
-  }
-
-  return S;
 }