Remove ETForest.
[oota-llvm.git] / lib / VMCore / Dominators.cpp
index 59a61cbdd27d85f1a73a546427273ea13e7c1ce4..f8aef5dde2a2eb9549d6181bd53ba966d04e2732 100644 (file)
-//===- DominatorSet.cpp - Dominator Set Calculation --------------*- C++ -*--=//
+//===- Dominators.cpp - Dominator Calculation -----------------------------===//
 //
-// This file provides a simple class to calculate the dominator set of a
-// function.
+//                     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 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/Scalar/UnifyFunctionExitNodes.h"
 #include "llvm/Support/CFG.h"
-#include "Support/DepthFirstIterator.h"
-#include "Support/STLExtras.h"
-#include "Support/SetOperations.h"
+#include "llvm/Assembly/Writer.h"
+#include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
+#include "llvm/ADT/SetOperations.h"
+#include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
+#include "llvm/Instructions.h"
+#include "llvm/Support/Streams.h"
 #include <algorithm>
-using std::set;
+using namespace llvm;
+
+namespace llvm {
+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;
+}
+}
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
-//  DominatorSet Implementation
+//  DominatorTree Implementation
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+//
+// DominatorTree construction - This pass constructs immediate dominator
+// information for a flow-graph based on the algorithm described in this
+// document:
+//
+//   A Fast Algorithm for Finding Dominators in a Flowgraph
+//   T. Lengauer & R. Tarjan, ACM TOPLAS July 1979, pgs 121-141.
+//
+// This implements both the O(n*ack(n)) and the O(n*log(n)) versions of EVAL and
+// LINK, but it turns out that the theoretically slower O(n*log(n))
+// implementation is actually faster than the "efficient" algorithm (even for
+// large CFGs) because the constant overheads are substantially smaller.  The
+// lower-complexity version can be enabled with the following #define:
+//
+#define BALANCE_IDOM_TREE 0
+//
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-AnalysisID DominatorSet::ID(AnalysisID::create<DominatorSet>(), true);
-AnalysisID DominatorSet::PostDomID(AnalysisID::create<DominatorSet>(), true);
+char DominatorTree::ID = 0;
+static RegisterPass<DominatorTree>
+E("domtree", "Dominator Tree Construction", true);
 
-bool DominatorSet::runOnFunction(Function *F) {
-  Doms.clear();   // Reset from the last time we were run...
+// NewBB is split and now it has one successor. Update dominator tree to
+// reflect this change.
+void DominatorTree::splitBlock(BasicBlock *NewBB) {
 
-  if (isPostDominator())
-    calcPostDominatorSet(F);
-  else
-    calcForwardDominatorSet(F);
-  return false;
-}
+  assert(NewBB->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1
+         && "NewBB should have a single successor!");
+  BasicBlock *NewBBSucc = NewBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
 
+  std::vector<BasicBlock*> PredBlocks;
+  for (pred_iterator PI = pred_begin(NewBB), PE = pred_end(NewBB);
+       PI != PE; ++PI)
+      PredBlocks.push_back(*PI);  
 
-// calcForwardDominatorSet - This method calculates the forward dominator sets
-// for the specified function.
-//
-void DominatorSet::calcForwardDominatorSet(Function *M) {
-  Root = M->getEntryNode();
-  assert(pred_begin(Root) == pred_end(Root) &&
-        "Root node has predecessors in function!");
+  assert(!PredBlocks.empty() && "No predblocks??");
 
-  bool Changed;
-  do {
-    Changed = false;
-
-    DomSetType WorkingSet;
-    df_iterator<Function*> It = df_begin(M), End = df_end(M);
-    for ( ; It != End; ++It) {
-      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
-       // 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 predecessor sets
-         DomSetType &PredSet = Doms[*PI];
-         if (PredSet.size())
-           set_intersect(WorkingSet, PredSet);
-       }
+  // The newly inserted basic block will dominate existing basic blocks iff the
+  // PredBlocks dominate all of the non-pred blocks.  If all predblocks dominate
+  // the non-pred blocks, then they all must be the same block!
+  //
+  bool NewBBDominatesNewBBSucc = true;
+  {
+    BasicBlock *OnePred = PredBlocks[0];
+    unsigned i = 1, e = PredBlocks.size();
+    for (i = 1; !isReachableFromEntry(OnePred); ++i) {
+      assert(i != e && "Didn't find reachable pred?");
+      OnePred = PredBlocks[i];
+    }
+    
+    for (; i != e; ++i)
+      if (PredBlocks[i] != OnePred && isReachableFromEntry(OnePred)){
+        NewBBDominatesNewBBSucc = false;
+        break;
       }
-       
-      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.
+
+    if (NewBBDominatesNewBBSucc)
+      for (pred_iterator PI = pred_begin(NewBBSucc), E = pred_end(NewBBSucc);
+           PI != E; ++PI)
+        if (*PI != NewBB && !dominates(NewBBSucc, *PI)) {
+          NewBBDominatesNewBBSucc = false;
+          break;
+        }
+  }
+
+  // The other scenario where the new block can dominate its successors are when
+  // all predecessors of NewBBSucc that are not NewBB are dominated by NewBBSucc
+  // already.
+  if (!NewBBDominatesNewBBSucc) {
+    NewBBDominatesNewBBSucc = true;
+    for (pred_iterator PI = pred_begin(NewBBSucc), E = pred_end(NewBBSucc);
+         PI != E; ++PI)
+      if (*PI != NewBB && !dominates(NewBBSucc, *PI)) {
+        NewBBDominatesNewBBSucc = false;
+        break;
       }
-      WorkingSet.clear();              // Clear out the set for next iteration
+  }
+
+
+  // Find NewBB's immediate dominator and create new dominator tree node for NewBB.
+  BasicBlock *NewBBIDom = 0;
+  unsigned i = 0;
+  for (i = 0; i < PredBlocks.size(); ++i)
+    if (isReachableFromEntry(PredBlocks[i])) {
+      NewBBIDom = PredBlocks[i];
+      break;
     }
-  } while (Changed);
+  assert(i != PredBlocks.size() && "No reachable preds?");
+  for (i = i + 1; i < PredBlocks.size(); ++i) {
+    if (isReachableFromEntry(PredBlocks[i]))
+      NewBBIDom = findNearestCommonDominator(NewBBIDom, PredBlocks[i]);
+  }
+  assert(NewBBIDom && "No immediate dominator found??");
+  
+  // Create the new dominator tree node... and set the idom of NewBB.
+  DomTreeNode *NewBBNode = addNewBlock(NewBB, NewBBIDom);
+  
+  // If NewBB strictly dominates other blocks, then it is now the immediate
+  // dominator of NewBBSucc.  Update the dominator tree as appropriate.
+  if (NewBBDominatesNewBBSucc) {
+    DomTreeNode *NewBBSuccNode = getNode(NewBBSucc);
+    changeImmediateDominator(NewBBSuccNode, NewBBNode);
+  }
 }
 
-// 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.
-//
-void DominatorSet::calcPostDominatorSet(Function *F) {
-  // 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<UnifyFunctionExitNodes>().getExitNode();
+unsigned DominatorTree::DFSPass(BasicBlock *V, InfoRec &VInfo,
+                                      unsigned N) {
+  // This is more understandable as a recursive algorithm, but we can't use the
+  // recursive algorithm due to stack depth issues.  Keep it here for
+  // documentation purposes.
+#if 0
+  VInfo.Semi = ++N;
+  VInfo.Label = V;
+
+  Vertex.push_back(V);        // Vertex[n] = V;
+  //Info[V].Ancestor = 0;     // Ancestor[n] = 0
+  //Info[V].Child = 0;        // Child[v] = 0
+  VInfo.Size = 1;             // Size[v] = 1
+
+  for (succ_iterator SI = succ_begin(V), E = succ_end(V); SI != E; ++SI) {
+    InfoRec &SuccVInfo = Info[*SI];
+    if (SuccVInfo.Semi == 0) {
+      SuccVInfo.Parent = V;
+      N = DFSPass(*SI, SuccVInfo, N);
+    }
+  }
+#else
+  std::vector<std::pair<BasicBlock*, unsigned> > Worklist;
+  Worklist.push_back(std::make_pair(V, 0U));
+  while (!Worklist.empty()) {
+    BasicBlock *BB = Worklist.back().first;
+    unsigned NextSucc = Worklist.back().second;
+    
+    // First time we visited this BB?
+    if (NextSucc == 0) {
+      InfoRec &BBInfo = Info[BB];
+      BBInfo.Semi = ++N;
+      BBInfo.Label = BB;
+      
+      Vertex.push_back(BB);       // Vertex[n] = V;
+      //BBInfo[V].Ancestor = 0;   // Ancestor[n] = 0
+      //BBInfo[V].Child = 0;      // Child[v] = 0
+      BBInfo.Size = 1;            // Size[v] = 1
+    }
+    
+    // If we are done with this block, remove it from the worklist.
+    if (NextSucc == BB->getTerminator()->getNumSuccessors()) {
+      Worklist.pop_back();
+      continue;
+    }
+    
+    // Otherwise, increment the successor number for the next time we get to it.
+    ++Worklist.back().second;
+    
+    // Visit the successor next, if it isn't already visited.
+    BasicBlock *Succ = BB->getTerminator()->getSuccessor(NextSucc);
+    
+    InfoRec &SuccVInfo = Info[Succ];
+    if (SuccVInfo.Semi == 0) {
+      SuccVInfo.Parent = BB;
+      Worklist.push_back(std::make_pair(Succ, 0U));
+    }
+  }
+#endif
+  return N;
+}
 
-  if (Root == 0) {  // No exit node for the function?  Postdomsets are all empty
-    for (Function::iterator FI = F->begin(), FE = F->end(); FI != FE; ++FI)
-      Doms[*FI] = DomSetType();
-    return;
+void DominatorTree::Compress(BasicBlock *VIn) {
+
+  std::vector<BasicBlock *> Work;
+  std::set<BasicBlock *> Visited;
+  InfoRec &VInInfo = Info[VIn];
+  BasicBlock *VInAncestor = VInInfo.Ancestor;
+  InfoRec &VInVAInfo = Info[VInAncestor];
+
+  if (VInVAInfo.Ancestor != 0)
+    Work.push_back(VIn);
+  
+  while (!Work.empty()) {
+    BasicBlock *V = Work.back();
+    InfoRec &VInfo = Info[V];
+    BasicBlock *VAncestor = VInfo.Ancestor;
+    InfoRec &VAInfo = Info[VAncestor];
+
+    // Process Ancestor first
+    if (Visited.count(VAncestor) == 0 && VAInfo.Ancestor != 0) {
+      Work.push_back(VAncestor);
+      Visited.insert(VAncestor);
+      continue;
+    } 
+    Work.pop_back(); 
+
+    // Update VINfo based on Ancestor info
+    if (VAInfo.Ancestor == 0)
+      continue;
+    BasicBlock *VAncestorLabel = VAInfo.Label;
+    BasicBlock *VLabel = VInfo.Label;
+    if (Info[VAncestorLabel].Semi < Info[VLabel].Semi)
+      VInfo.Label = VAncestorLabel;
+    VInfo.Ancestor = VAInfo.Ancestor;
   }
+}
 
-  bool Changed;
-  do {
-    Changed = false;
-
-    set<const BasicBlock*> Visited;
-    DomSetType WorkingSet;
-    idf_iterator<BasicBlock*> It = idf_begin(Root), End = idf_end(Root);
-    for ( ; It != End; ++It) {
-      BasicBlock *BB = *It;
-      succ_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);
+BasicBlock *DominatorTree::Eval(BasicBlock *V) {
+  InfoRec &VInfo = Info[V];
+#if !BALANCE_IDOM_TREE
+  // Higher-complexity but faster implementation
+  if (VInfo.Ancestor == 0)
+    return V;
+  Compress(V);
+  return VInfo.Label;
+#else
+  // Lower-complexity but slower implementation
+  if (VInfo.Ancestor == 0)
+    return VInfo.Label;
+  Compress(V);
+  BasicBlock *VLabel = VInfo.Label;
+
+  BasicBlock *VAncestorLabel = Info[VInfo.Ancestor].Label;
+  if (Info[VAncestorLabel].Semi >= Info[VLabel].Semi)
+    return VLabel;
+  else
+    return VAncestorLabel;
+#endif
 }
 
-// getAnalysisUsage - This obviously provides a dominator set, but it also
-// uses the UnifyFunctionExitNodes pass if building post-dominators
-//
-void DominatorSet::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
-  AU.setPreservesAll();
-  if (isPostDominator()) {
-    AU.addProvided(PostDomID);
-    AU.addRequired(UnifyFunctionExitNodes::ID);
-  } else {
-    AU.addProvided(ID);
+void DominatorTree::Link(BasicBlock *V, BasicBlock *W, InfoRec &WInfo){
+#if !BALANCE_IDOM_TREE
+  // Higher-complexity but faster implementation
+  WInfo.Ancestor = V;
+#else
+  // Lower-complexity but slower implementation
+  BasicBlock *WLabel = WInfo.Label;
+  unsigned WLabelSemi = Info[WLabel].Semi;
+  BasicBlock *S = W;
+  InfoRec *SInfo = &Info[S];
+
+  BasicBlock *SChild = SInfo->Child;
+  InfoRec *SChildInfo = &Info[SChild];
+
+  while (WLabelSemi < Info[SChildInfo->Label].Semi) {
+    BasicBlock *SChildChild = SChildInfo->Child;
+    if (SInfo->Size+Info[SChildChild].Size >= 2*SChildInfo->Size) {
+      SChildInfo->Ancestor = S;
+      SInfo->Child = SChild = SChildChild;
+      SChildInfo = &Info[SChild];
+    } else {
+      SChildInfo->Size = SInfo->Size;
+      S = SInfo->Ancestor = SChild;
+      SInfo = SChildInfo;
+      SChild = SChildChild;
+      SChildInfo = &Info[SChild];
+    }
   }
+
+  InfoRec &VInfo = Info[V];
+  SInfo->Label = WLabel;
+
+  assert(V != W && "The optimization here will not work in this case!");
+  unsigned WSize = WInfo.Size;
+  unsigned VSize = (VInfo.Size += WSize);
+
+  if (VSize < 2*WSize)
+    std::swap(S, VInfo.Child);
+
+  while (S) {
+    SInfo = &Info[S];
+    SInfo->Ancestor = V;
+    S = SInfo->Child;
+  }
+#endif
 }
 
+void DominatorTree::calculate(Function& F) {
+  BasicBlock* Root = Roots[0];
 
-//===----------------------------------------------------------------------===//
-//  ImmediateDominators Implementation
-//===----------------------------------------------------------------------===//
+  // Add a node for the root...
+  DomTreeNodes[Root] = RootNode = new DomTreeNode(Root, 0);
 
-AnalysisID ImmediateDominators::ID(AnalysisID::create<ImmediateDominators>(), true);
-AnalysisID ImmediateDominators::PostDomID(AnalysisID::create<ImmediateDominators>(), true);
+  Vertex.push_back(0);
 
-// calcIDoms - Calculate the immediate dominator mapping, given a set of
-// dominators for every basic block.
-void ImmediateDominators::calcIDoms(const DominatorSet &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) {
-    BasicBlock *BB = DI->first;
-    const DominatorSet::DomSetType &Dominators = DI->second;
-    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!
-    //
-    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) {
-       IDoms[BB] = *I;
-       break;
+  // Step #1: Number blocks in depth-first order and initialize variables used
+  // in later stages of the algorithm.
+  unsigned N = 0;
+  for (unsigned i = 0, e = Roots.size(); i != e; ++i)
+    N = DFSPass(Roots[i], Info[Roots[i]], 0);
+
+  for (unsigned i = N; i >= 2; --i) {
+    BasicBlock *W = Vertex[i];
+    InfoRec &WInfo = Info[W];
+
+    // Step #2: Calculate the semidominators of all vertices
+    for (pred_iterator PI = pred_begin(W), E = pred_end(W); PI != E; ++PI)
+      if (Info.count(*PI)) {  // Only if this predecessor is reachable!
+        unsigned SemiU = Info[Eval(*PI)].Semi;
+        if (SemiU < WInfo.Semi)
+          WInfo.Semi = SemiU;
       }
+
+    Info[Vertex[WInfo.Semi]].Bucket.push_back(W);
+
+    BasicBlock *WParent = WInfo.Parent;
+    Link(WParent, W, WInfo);
+
+    // Step #3: Implicitly define the immediate dominator of vertices
+    std::vector<BasicBlock*> &WParentBucket = Info[WParent].Bucket;
+    while (!WParentBucket.empty()) {
+      BasicBlock *V = WParentBucket.back();
+      WParentBucket.pop_back();
+      BasicBlock *U = Eval(V);
+      IDoms[V] = Info[U].Semi < Info[V].Semi ? U : WParent;
     }
   }
+
+  // Step #4: Explicitly define the immediate dominator of each vertex
+  for (unsigned i = 2; i <= N; ++i) {
+    BasicBlock *W = Vertex[i];
+    BasicBlock *&WIDom = IDoms[W];
+    if (WIDom != Vertex[Info[W].Semi])
+      WIDom = IDoms[WIDom];
+  }
+
+  // Loop over all of the reachable blocks in the function...
+  for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E; ++I)
+    if (BasicBlock *ImmDom = getIDom(I)) {  // Reachable block.
+      DomTreeNode *&BBNode = DomTreeNodes[I];
+      if (!BBNode) {  // Haven't calculated this node yet?
+        // Get or calculate the node for the immediate dominator
+        DomTreeNode *IDomNode = getNodeForBlock(ImmDom);
+
+        // Add a new tree node for this BasicBlock, and link it as a child of
+        // IDomNode
+        DomTreeNode *C = new DomTreeNode(I, IDomNode);
+        DomTreeNodes[I] = C;
+        BBNode = IDomNode->addChild(C);
+      }
+    }
+
+  // Free temporary memory used to construct idom's
+  Info.clear();
+  IDoms.clear();
+  std::vector<BasicBlock*>().swap(Vertex);
+
+  updateDFSNumbers();
 }
 
+void DominatorTreeBase::updateDFSNumbers()
+{
+  int dfsnum = 0;
+  // Iterate over all nodes in depth first order.
+  for (unsigned i = 0, e = Roots.size(); i != e; ++i)
+    for (df_iterator<BasicBlock*> I = df_begin(Roots[i]),
+           E = df_end(Roots[i]); I != E; ++I) {
+      BasicBlock *BB = *I;
+      DomTreeNode *BBNode = getNode(BB);
+      if (BBNode) {
+        if (!BBNode->getIDom())
+          BBNode->assignDFSNumber(dfsnum);
+      }
+  }
+  SlowQueries = 0;
+  DFSInfoValid = true;
+}
 
-//===----------------------------------------------------------------------===//
-//  DominatorTree Implementation
-//===----------------------------------------------------------------------===//
+/// isReachableFromEntry - Return true if A is dominated by the entry
+/// block of the function containing it.
+const bool DominatorTreeBase::isReachableFromEntry(BasicBlock* A) {
+  assert (!isPostDominator() 
+          && "This is not implemented for post dominators");
+  return dominates(&A->getParent()->getEntryBlock(), A);
+}
 
-AnalysisID DominatorTree::ID(AnalysisID::create<DominatorTree>(), true);
-AnalysisID DominatorTree::PostDomID(AnalysisID::create<DominatorTree>(), true);
+// dominates - Return true if A dominates B. THis performs the
+// special checks necessary if A and B are in the same basic block.
+bool DominatorTreeBase::dominates(Instruction *A, Instruction *B) {
+  BasicBlock *BBA = A->getParent(), *BBB = B->getParent();
+  if (BBA != BBB) return dominates(BBA, BBB);
+  
+  // It is not possible to determine dominance between two PHI nodes 
+  // based on their ordering.
+  if (isa<PHINode>(A) && isa<PHINode>(B)) 
+    return false;
+
+  // Loop through the basic block until we find A or B.
+  BasicBlock::iterator I = BBA->begin();
+  for (; &*I != A && &*I != B; ++I) /*empty*/;
+  
+  if(!IsPostDominators) {
+    // A dominates B if it is found first in the basic block.
+    return &*I == A;
+  } else {
+    // A post-dominates B if B is found first in the basic block.
+    return &*I == B;
+  }
+}
 
-// DominatorTree::reset - Free all of the tree node memory.
+// DominatorTreeBase::reset - Free all of the tree node memory.
 //
-void DominatorTree::reset() { 
-  for (NodeMapType::iterator I = Nodes.begin(), E = Nodes.end(); I != E; ++I)
+void DominatorTreeBase::reset() {
+  for (DomTreeNodeMapType::iterator I = DomTreeNodes.begin(), 
+         E = DomTreeNodes.end(); I != E; ++I)
     delete I->second;
-  Nodes.clear();
+  DomTreeNodes.clear();
+  IDoms.clear();
+  Roots.clear();
+  Vertex.clear();
+  RootNode = 0;
 }
 
+/// findNearestCommonDominator - Find nearest common dominator basic block
+/// for basic block A and B. If there is no such block then return NULL.
+BasicBlock *DominatorTreeBase::findNearestCommonDominator(BasicBlock *A, 
+                                                          BasicBlock *B) {
+
+  assert (!isPostDominator() 
+          && "This is not implemented for post dominators");
+  assert (A->getParent() == B->getParent() 
+          && "Two blocks are not in same function");
+
+  // If either A or B is a entry block then it is nearest common dominator.
+  BasicBlock &Entry  = A->getParent()->getEntryBlock();
+  if (A == &Entry || B == &Entry)
+    return &Entry;
+
+  // If B dominates A then B is nearest common dominator.
+  if (dominates(B,A))
+    return B;
+
+  // If A dominates B then A is nearest common dominator.
+  if (dominates(A,B))
+    return A;
+
+  DomTreeNode *NodeA = getNode(A);
+  DomTreeNode *NodeB = getNode(B);
+
+  // Collect NodeA dominators set.
+  SmallPtrSet<DomTreeNode*, 16> NodeADoms;
+  NodeADoms.insert(NodeA);
+  DomTreeNode *IDomA = NodeA->getIDom();
+  while(IDomA) {
+    NodeADoms.insert(IDomA);
+    IDomA = IDomA->getIDom();
+  }
 
-#if 0
-// Given immediate dominators, we can also calculate the dominator tree
-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];
-
-      // Add a new tree node for this BasicBlock, and link it as a child of
-      // IDomNode
-      Nodes[BB] = IDomNode->addChild(new Node(BB, IDomNode));
-    }
+  // Walk NodeB immediate dominators chain and find common dominator node.
+  DomTreeNode *IDomB = NodeB->getIDom();
+  while(IDomB) {
+    if (NodeADoms.count(IDomB) != 0)
+      return IDomB->getBlock();
+
+    IDomB = IDomB->getIDom();
   }
-}
-#endif
 
-void DominatorTree::calculate(const DominatorSet &DS) {
-  Nodes[Root] = new Node(Root, 0);   // Add a node for the root...
+  return NULL;
+}
 
-  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) {
-      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;
-       }
+/// assignDFSNumber - Assign In and Out numbers while walking dominator tree
+/// in dfs order.
+void DomTreeNode::assignDFSNumber(int num) {
+  std::vector<DomTreeNode *>  workStack;
+  std::set<DomTreeNode *> visitedNodes;
+  
+  workStack.push_back(this);
+  visitedNodes.insert(this);
+  this->DFSNumIn = num++;
+  
+  while (!workStack.empty()) {
+    DomTreeNode  *Node = workStack.back();
+    
+    bool visitChild = false;
+    for (std::vector<DomTreeNode*>::iterator DI = Node->begin(),
+           E = Node->end(); DI != E && !visitChild; ++DI) {
+      DomTreeNode *Child = *DI;
+      if (visitedNodes.count(Child) == 0) {
+        visitChild = true;
+        Child->DFSNumIn = num++;
+        workStack.push_back(Child);
+        visitedNodes.insert(Child);
       }
     }
-  } 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) {
-      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;
-       }
-      }
+    if (!visitChild) {
+      // If we reach here means all children are visited
+      Node->DFSNumOut = num++;
+      workStack.pop_back();
     }
   }
 }
 
+void DomTreeNode::setIDom(DomTreeNode *NewIDom) {
+  assert(IDom && "No immediate dominator?");
+  if (IDom != NewIDom) {
+    std::vector<DomTreeNode*>::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);
+  }
+}
+
+DomTreeNode *DominatorTree::getNodeForBlock(BasicBlock *BB) {
+  DomTreeNode *&BBNode = DomTreeNodes[BB];
+  if (BBNode) return BBNode;
+
+  // Haven't calculated this node yet?  Get or calculate the node for the
+  // immediate dominator.
+  BasicBlock *IDom = getIDom(BB);
+  DomTreeNode *IDomNode = getNodeForBlock(IDom);
+
+  // Add a new tree node for this BasicBlock, and link it as a child of
+  // IDomNode
+  DomTreeNode *C = new DomTreeNode(BB, IDomNode);
+  DomTreeNodes[BB] = C;
+  return BBNode = IDomNode->addChild(C);
+}
+
+static std::ostream &operator<<(std::ostream &o,
+                                const DomTreeNode *Node) {
+  if (Node->getBlock())
+    WriteAsOperand(o, Node->getBlock(), false);
+  else
+    o << " <<exit node>>";
+  return o << "\n";
+}
+
+static void PrintDomTree(const DomTreeNode *N, std::ostream &o,
+                         unsigned Lev) {
+  o << std::string(2*Lev, ' ') << "[" << Lev << "] " << N;
+  for (DomTreeNode::const_iterator I = N->begin(), E = N->end();
+       I != E; ++I)
+    PrintDomTree(*I, o, Lev+1);
+}
+
+void DominatorTreeBase::print(std::ostream &o, const Module* ) const {
+  o << "=============================--------------------------------\n"
+    << "Inorder Dominator Tree:\n";
+  PrintDomTree(getRootNode(), o, 1);
+}
+
+void DominatorTreeBase::dump() {
+  print (llvm::cerr);
+}
 
+bool DominatorTree::runOnFunction(Function &F) {
+  reset();     // Reset from the last time we were run...
+  Roots.push_back(&F.getEntryBlock());
+  calculate(F);
+  return false;
+}
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //  DominanceFrontier Implementation
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-AnalysisID DominanceFrontier::ID(AnalysisID::create<DominanceFrontier>(), true);
-AnalysisID DominanceFrontier::PostDomID(AnalysisID::create<DominanceFrontier>(), true);
-
-const DominanceFrontier::DomSetType &
-DominanceFrontier::calcDomFrontier(const DominatorTree &DT, 
-                                   const DominatorTree::Node *Node) {
-  // Loop over CFG successors to calculate DFlocal[Node]
-  BasicBlock *BB = Node->getNode();
-  DomSetType &S = Frontiers[BB];       // The new set to fill in...
-
-  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)
-      S.insert(*SI);
+char DominanceFrontier::ID = 0;
+static RegisterPass<DominanceFrontier>
+G("domfrontier", "Dominance Frontier Construction", true);
+
+// NewBB is split and now it has one successor. Update dominace frontier to
+// reflect this change.
+void DominanceFrontier::splitBlock(BasicBlock *NewBB) {
+
+  assert(NewBB->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1
+         && "NewBB should have a single successor!");
+  BasicBlock *NewBBSucc = NewBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
+
+  std::vector<BasicBlock*> PredBlocks;
+  for (pred_iterator PI = pred_begin(NewBB), PE = pred_end(NewBB);
+       PI != PE; ++PI)
+      PredBlocks.push_back(*PI);  
+
+  assert(!PredBlocks.empty() && "No predblocks??");
+
+  DominatorTree &DT = getAnalysis<DominatorTree>();
+  bool NewBBDominatesNewBBSucc = true;
+  if (!DT.dominates(NewBB, NewBBSucc))
+    NewBBDominatesNewBBSucc = false;
+
+  // If NewBB dominates NewBBSucc, then DF(NewBB) is now going to be the
+  // DF(PredBlocks[0]) without the stuff that the new block does not dominate
+  // a predecessor of.
+  if (NewBBDominatesNewBBSucc) {
+    DominanceFrontier::iterator DFI = find(PredBlocks[0]);
+    if (DFI != end()) {
+      DominanceFrontier::DomSetType Set = DFI->second;
+      // Filter out stuff in Set that we do not dominate a predecessor of.
+      for (DominanceFrontier::DomSetType::iterator SetI = Set.begin(),
+             E = Set.end(); SetI != E;) {
+        bool DominatesPred = false;
+        for (pred_iterator PI = pred_begin(*SetI), E = pred_end(*SetI);
+             PI != E; ++PI)
+          if (DT.dominates(NewBB, *PI))
+            DominatesPred = true;
+        if (!DominatesPred)
+          Set.erase(SetI++);
+        else
+          ++SetI;
+      }
+      
+      addBasicBlock(NewBB, Set);
+    }
+    
+  } else {
+    // DF(NewBB) is {NewBBSucc} because NewBB does not strictly dominate
+    // NewBBSucc, but it does dominate itself (and there is an edge (NewBB ->
+    // NewBBSucc)).  NewBBSucc is the single successor of NewBB.
+    DominanceFrontier::DomSetType NewDFSet;
+    NewDFSet.insert(NewBBSucc);
+    addBasicBlock(NewBB, NewDFSet);
   }
-
-  // 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)
+  
+  // Now we must loop over all of the dominance frontiers in the function,
+  // replacing occurrences of NewBBSucc with NewBB in some cases.  All
+  // blocks that dominate a block in PredBlocks and contained NewBBSucc in
+  // their dominance frontier must be updated to contain NewBB instead.
   //
-  for (DominatorTree::Node::const_iterator NI = Node->begin(), NE = Node->end();
-       NI != NE; ++NI) {
-    DominatorTree::Node *IDominee = *NI;
-    const DomSetType &ChildDF = calcDomFrontier(DT, IDominee);
-
-    DomSetType::const_iterator CDFI = ChildDF.begin(), CDFE = ChildDF.end();
-    for (; CDFI != CDFE; ++CDFI) {
-      if (!Node->dominates(DT[*CDFI]))
-       S.insert(*CDFI);
+  for (Function::iterator FI = NewBB->getParent()->begin(),
+         FE = NewBB->getParent()->end(); FI != FE; ++FI) {
+    DominanceFrontier::iterator DFI = find(FI);
+    if (DFI == end()) continue;  // unreachable block.
+    
+    // Only consider dominators of NewBBSucc
+    if (!DFI->second.count(NewBBSucc)) continue;
+
+    bool BlockDominatesAny = false;
+    for (std::vector<BasicBlock*>::const_iterator BI = PredBlocks.begin(), 
+           BE = PredBlocks.end(); BI != BE; ++BI) {
+      if (DT.dominates(FI, *BI)) {
+        BlockDominatesAny = true;
+        break;
+      }
+    }
+    
+    if (BlockDominatesAny) {
+      // If NewBBSucc should not stay in our dominator frontier, remove it.
+      // We remove it unless there is a predecessor of NewBBSucc that we
+      // dominate, but we don't strictly dominate NewBBSucc.
+      bool ShouldRemove = true;
+      if ((BasicBlock*)FI == NewBBSucc
+          || !DT.dominates(FI, NewBBSucc)) {
+        // Okay, we know that PredDom does not strictly dominate NewBBSucc.
+        // Check to see if it dominates any predecessors of NewBBSucc.
+        for (pred_iterator PI = pred_begin(NewBBSucc),
+               E = pred_end(NewBBSucc); PI != E; ++PI)
+          if (DT.dominates(FI, *PI)) {
+            ShouldRemove = false;
+            break;
+          }
+        
+        if (ShouldRemove)
+          removeFromFrontier(DFI, NewBBSucc);
+        addToFrontier(DFI, NewBB);
+        
+        break;
+      }
     }
   }
+}
 
-  return S;
+namespace {
+  class DFCalculateWorkObject {
+  public:
+    DFCalculateWorkObject(BasicBlock *B, BasicBlock *P, 
+                          const DomTreeNode *N,
+                          const DomTreeNode *PN)
+    : currentBB(B), parentBB(P), Node(N), parentNode(PN) {}
+    BasicBlock *currentBB;
+    BasicBlock *parentBB;
+    const DomTreeNode *Node;
+    const DomTreeNode *parentNode;
+  };
 }
 
 const DominanceFrontier::DomSetType &
-DominanceFrontier::calcPostDomFrontier(const DominatorTree &DT, 
-                                       const DominatorTree::Node *Node) {
-  // Loop over CFG successors to calculate DFlocal[Node]
-  BasicBlock *BB = Node->getNode();
-  DomSetType &S = Frontiers[BB];       // The new set to fill in...
-  if (!Root) return S;
-
-  for (pred_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);
-  }
+DominanceFrontier::calculate(const DominatorTree &DT,
+                             const DomTreeNode *Node) {
+  BasicBlock *BB = Node->getBlock();
+  DomSetType *Result = NULL;
 
-  // 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);
+  std::vector<DFCalculateWorkObject> workList;
+  SmallPtrSet<BasicBlock *, 32> visited;
+
+  workList.push_back(DFCalculateWorkObject(BB, NULL, Node, NULL));
+  do {
+    DFCalculateWorkObject *currentW = &workList.back();
+    assert (currentW && "Missing work object.");
+
+    BasicBlock *currentBB = currentW->currentBB;
+    BasicBlock *parentBB = currentW->parentBB;
+    const DomTreeNode *currentNode = currentW->Node;
+    const DomTreeNode *parentNode = currentW->parentNode;
+    assert (currentBB && "Invalid work object. Missing current Basic Block");
+    assert (currentNode && "Invalid work object. Missing current Node");
+    DomSetType &S = Frontiers[currentBB];
+
+    // Visit each block only once.
+    if (visited.count(currentBB) == 0) {
+      visited.insert(currentBB);
+
+      // Loop over CFG successors to calculate DFlocal[currentNode]
+      for (succ_iterator SI = succ_begin(currentBB), SE = succ_end(currentBB);
+           SI != SE; ++SI) {
+        // Does Node immediately dominate this successor?
+        if (DT[*SI]->getIDom() != currentNode)
+          S.insert(*SI);
+      }
     }
+
+    // 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)
+    bool visitChild = false;
+    for (DomTreeNode::const_iterator NI = currentNode->begin(), 
+           NE = currentNode->end(); NI != NE; ++NI) {
+      DomTreeNode *IDominee = *NI;
+      BasicBlock *childBB = IDominee->getBlock();
+      if (visited.count(childBB) == 0) {
+        workList.push_back(DFCalculateWorkObject(childBB, currentBB,
+                                                 IDominee, currentNode));
+        visitChild = true;
+      }
+    }
+
+    // If all children are visited or there is any child then pop this block
+    // from the workList.
+    if (!visitChild) {
+
+      if (!parentBB) {
+        Result = &S;
+        break;
+      }
+
+      DomSetType::const_iterator CDFI = S.begin(), CDFE = S.end();
+      DomSetType &parentSet = Frontiers[parentBB];
+      for (; CDFI != CDFE; ++CDFI) {
+        if (!DT.properlyDominates(parentNode, DT[*CDFI]))
+          parentSet.insert(*CDFI);
+      }
+      workList.pop_back();
+    }
+
+  } while (!workList.empty());
+
+  return *Result;
+}
+
+void DominanceFrontierBase::print(std::ostream &o, const Module* ) 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";
   }
+}
 
-  return S;
+void DominanceFrontierBase::dump() {
+  print (llvm::cerr);
 }