include/llvm/Analysis/Dominators.h

   1 //===- llvm/Analysis/Dominators.h - Dominator Info Calculation --*- C++ -*-===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file defines the following classes:
  11 //  1. DominatorTree: Represent dominators as an explicit tree structure.
  12 //  2. DominanceFrontier: Calculate and hold the dominance frontier for a
  13 //     function.
  14 //
  15 //  These data structures are listed in increasing order of complexity.  It
  16 //  takes longer to calculate the dominator frontier, for example, than the
  17 //  DominatorTree mapping.
  18 //
  19 //===----------------------------------------------------------------------===//
  20
  21 #ifndef LLVM_ANALYSIS_DOMINATORS_H
  22 #define LLVM_ANALYSIS_DOMINATORS_H
  23
  24 #include "llvm/Pass.h"
  25 #include "llvm/Function.h"
  26 #include "llvm/Instructions.h"
  27 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  28 #include "llvm/ADT/GraphTraits.h"
  29 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  30 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  31 #include "llvm/Assembly/Writer.h"
  32 #include "llvm/Support/CFG.h"
  33 #include "llvm/Support/Compiler.h"
  34 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  35 #include <algorithm>
  36 #include <map>
  37 #include <set>
  38
  39 namespace llvm {
  40
  41 //===----------------------------------------------------------------------===//
  42 /// DominatorBase - Base class that other, more interesting dominator analyses
  43 /// inherit from.
  44 ///
  45 template <class NodeT>
  46 class DominatorBase {
  47 protected:
  48   std::vector<NodeT*> Roots;
  49   const bool IsPostDominators;
  50   inline explicit DominatorBase(bool isPostDom) :
  51     Roots(), IsPostDominators(isPostDom) {}
  52 public:
  53
  54   /// getRoots -  Return the root blocks of the current CFG.  This may include
  55   /// multiple blocks if we are computing post dominators.  For forward
  56   /// dominators, this will always be a single block (the entry node).
  57   ///
  58   inline const std::vector<NodeT*> &getRoots() const { return Roots; }
  59
  60   /// isPostDominator - Returns true if analysis based of postdoms
  61   ///
  62   bool isPostDominator() const { return IsPostDominators; }
  63 };
  64
  65
  66 //===----------------------------------------------------------------------===//
  67 // DomTreeNode - Dominator Tree Node
  68 template<class NodeT> class DominatorTreeBase;
  69 struct PostDominatorTree;
  70 class MachineBasicBlock;
  71
  72 template <class NodeT>
  73 class DomTreeNodeBase {
  74   NodeT *TheBB;
  75   DomTreeNodeBase<NodeT> *IDom;
  76   std::vector<DomTreeNodeBase<NodeT> *> Children;
  77   int DFSNumIn, DFSNumOut;
  78
  79   template<class N> friend class DominatorTreeBase;
  80   friend struct PostDominatorTree;
  81 public:
  82   typedef typename std::vector<DomTreeNodeBase<NodeT> *>::iterator iterator;
  83   typedef typename std::vector<DomTreeNodeBase<NodeT> *>::const_iterator
  84                    const_iterator;
  85
  86   iterator begin()             { return Children.begin(); }
  87   iterator end()               { return Children.end(); }
  88   const_iterator begin() const { return Children.begin(); }
  89   const_iterator end()   const { return Children.end(); }
  90
  91   NodeT *getBlock() const { return TheBB; }
  92   DomTreeNodeBase<NodeT> *getIDom() const { return IDom; }
  93   const std::vector<DomTreeNodeBase<NodeT>*> &getChildren() const {
  94     return Children;
  95   }
  96
  97   DomTreeNodeBase(NodeT *BB, DomTreeNodeBase<NodeT> *iDom)
  98     : TheBB(BB), IDom(iDom), DFSNumIn(-1), DFSNumOut(-1) { }
  99
 100   DomTreeNodeBase<NodeT> *addChild(DomTreeNodeBase<NodeT> *C) {
 101     Children.push_back(C);
 102     return C;
 103   }
 104
 105   size_t getNumChildren() const {
 106     return Children.size();
 107   }
 108
 109   void clearAllChildren() {
 110     Children.clear();
 111   }
 112
 113   bool compare(DomTreeNodeBase<NodeT> *Other) {
 114     if (getNumChildren() != Other->getNumChildren())
 115       return true;
 116
 117     SmallPtrSet<NodeT *, 4> OtherChildren;
 118     for(iterator I = Other->begin(), E = Other->end(); I != E; ++I) {
 119       NodeT *Nd = (*I)->getBlock();
 120       OtherChildren.insert(Nd);
 121     }
 122
 123     for(iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I) {
 124       NodeT *N = (*I)->getBlock();
 125       if (OtherChildren.count(N) == 0)
 126         return true;
 127     }
 128     return false;
 129   }
 130
 131   void setIDom(DomTreeNodeBase<NodeT> *NewIDom) {
 132     assert(IDom && "No immediate dominator?");
 133     if (IDom != NewIDom) {
 134       typename std::vector<DomTreeNodeBase<NodeT>*>::iterator I =
 135                   std::find(IDom->Children.begin(), IDom->Children.end(), this);
 136       assert(I != IDom->Children.end() &&
 137              "Not in immediate dominator children set!");
 138       // I am no longer your child...
 139       IDom->Children.erase(I);
 140
 141       // Switch to new dominator
 142       IDom = NewIDom;
 143       IDom->Children.push_back(this);
 144     }
 145   }
 146
 147   /// getDFSNumIn/getDFSNumOut - These are an internal implementation detail, do
 148   /// not call them.
 149   unsigned getDFSNumIn() const { return DFSNumIn; }
 150   unsigned getDFSNumOut() const { return DFSNumOut; }
 151 private:
 152   // Return true if this node is dominated by other. Use this only if DFS info
 153   // is valid.
 154   bool DominatedBy(const DomTreeNodeBase<NodeT> *other) const {
 155     return this->DFSNumIn >= other->DFSNumIn &&
 156       this->DFSNumOut <= other->DFSNumOut;
 157   }
 158 };
 159
 160 EXTERN_TEMPLATE_INSTANTIATION(class DomTreeNodeBase<BasicBlock>);
 161 EXTERN_TEMPLATE_INSTANTIATION(class DomTreeNodeBase<MachineBasicBlock>);
 162
 163 template<class NodeT>
 164 static raw_ostream &operator<<(raw_ostream &o,
 165                                const DomTreeNodeBase<NodeT> *Node) {
 166   if (Node->getBlock())
 167     WriteAsOperand(o, Node->getBlock(), false);
 168   else
 169     o << " <<exit node>>";
 170
 171   o << " {" << Node->getDFSNumIn() << "," << Node->getDFSNumOut() << "}";
 172
 173   return o << "\n";
 174 }
 175
 176 template<class NodeT>
 177 static void PrintDomTree(const DomTreeNodeBase<NodeT> *N, raw_ostream &o,
 178                          unsigned Lev) {
 179   o.indent(2*Lev) << "[" << Lev << "] " << N;
 180   for (typename DomTreeNodeBase<NodeT>::const_iterator I = N->begin(),
 181        E = N->end(); I != E; ++I)
 182     PrintDomTree<NodeT>(*I, o, Lev+1);
 183 }
 184
 185 typedef DomTreeNodeBase<BasicBlock> DomTreeNode;
 186
 187 //===----------------------------------------------------------------------===//
 188 /// DominatorTree - Calculate the immediate dominator tree for a function.
 189 ///
 190
 191 template<class FuncT, class N>
 192 void Calculate(DominatorTreeBase<typename GraphTraits<N>::NodeType>& DT,
 193                FuncT& F);
 194
 195 template<class NodeT>
 196 class DominatorTreeBase : public DominatorBase<NodeT> {
 197 protected:
 198   typedef DenseMap<NodeT*, DomTreeNodeBase<NodeT>*> DomTreeNodeMapType;
 199   DomTreeNodeMapType DomTreeNodes;
 200   DomTreeNodeBase<NodeT> *RootNode;
 201
 202   bool DFSInfoValid;
 203   unsigned int SlowQueries;
 204   // Information record used during immediate dominators computation.
 205   struct InfoRec {
 206     unsigned DFSNum;
 207     unsigned Semi;
 208     unsigned Size;
 209     NodeT *Label, *Child;
 210     unsigned Parent, Ancestor;
 211
 212     std::vector<NodeT*> Bucket;
 213
 214     InfoRec() : DFSNum(0), Semi(0), Size(0), Label(0), Child(0), Parent(0),
 215                 Ancestor(0) {}
 216   };
 217
 218   DenseMap<NodeT*, NodeT*> IDoms;
 219
 220   // Vertex - Map the DFS number to the BasicBlock*
 221   std::vector<NodeT*> Vertex;
 222
 223   // Info - Collection of information used during the computation of idoms.
 224   DenseMap<NodeT*, InfoRec> Info;
 225
 226   void reset() {
 227     for (typename DomTreeNodeMapType::iterator I = this->DomTreeNodes.begin(),
 228            E = DomTreeNodes.end(); I != E; ++I)
 229       delete I->second;
 230     DomTreeNodes.clear();
 231     IDoms.clear();
 232     this->Roots.clear();
 233     Vertex.clear();
 234     RootNode = 0;
 235   }
 236
 237   // NewBB is split and now it has one successor. Update dominator tree to
 238   // reflect this change.
 239   template<class N, class GraphT>
 240   void Split(DominatorTreeBase<typename GraphT::NodeType>& DT,
 241              typename GraphT::NodeType* NewBB) {
 242     assert(std::distance(GraphT::child_begin(NewBB), GraphT::child_end(NewBB)) == 1
 243            && "NewBB should have a single successor!");
 244     typename GraphT::NodeType* NewBBSucc = *GraphT::child_begin(NewBB);
 245
 246     std::vector<typename GraphT::NodeType*> PredBlocks;
 247     for (typename GraphTraits<Inverse<N> >::ChildIteratorType PI =
 248          GraphTraits<Inverse<N> >::child_begin(NewBB),
 249          PE = GraphTraits<Inverse<N> >::child_end(NewBB); PI != PE; ++PI)
 250       PredBlocks.push_back(*PI);
 251
 252     assert(!PredBlocks.empty() && "No predblocks??");
 253
 254     bool NewBBDominatesNewBBSucc = true;
 255     for (typename GraphTraits<Inverse<N> >::ChildIteratorType PI =
 256          GraphTraits<Inverse<N> >::child_begin(NewBBSucc),
 257          E = GraphTraits<Inverse<N> >::child_end(NewBBSucc); PI != E; ++PI)
 258       if (*PI != NewBB && !DT.dominates(NewBBSucc, *PI) &&
 259           DT.isReachableFromEntry(*PI)) {
 260         NewBBDominatesNewBBSucc = false;
 261         break;
 262       }
 263
 264     // Find NewBB's immediate dominator and create new dominator tree node for
 265     // NewBB.
 266     NodeT *NewBBIDom = 0;
 267     unsigned i = 0;
 268     for (i = 0; i < PredBlocks.size(); ++i)
 269       if (DT.isReachableFromEntry(PredBlocks[i])) {
 270         NewBBIDom = PredBlocks[i];
 271         break;
 272       }
 273
 274     // It's possible that none of the predecessors of NewBB are reachable;
 275     // in that case, NewBB itself is unreachable, so nothing needs to be
 276     // changed.
 277     if (!NewBBIDom)
 278       return;
 279
 280     for (i = i + 1; i < PredBlocks.size(); ++i) {
 281       if (DT.isReachableFromEntry(PredBlocks[i]))
 282         NewBBIDom = DT.findNearestCommonDominator(NewBBIDom, PredBlocks[i]);
 283     }
 284
 285     // Create the new dominator tree node... and set the idom of NewBB.
 286     DomTreeNodeBase<NodeT> *NewBBNode = DT.addNewBlock(NewBB, NewBBIDom);
 287
 288     // If NewBB strictly dominates other blocks, then it is now the immediate
 289     // dominator of NewBBSucc.  Update the dominator tree as appropriate.
 290     if (NewBBDominatesNewBBSucc) {
 291       DomTreeNodeBase<NodeT> *NewBBSuccNode = DT.getNode(NewBBSucc);
 292       DT.changeImmediateDominator(NewBBSuccNode, NewBBNode);
 293     }
 294   }
 295
 296 public:
 297   explicit DominatorTreeBase(bool isPostDom)
 298     : DominatorBase<NodeT>(isPostDom), DFSInfoValid(false), SlowQueries(0) {}
 299   virtual ~DominatorTreeBase() { reset(); }
 300
 301   // FIXME: Should remove this
 302   virtual bool runOnFunction(Function &F) { return false; }
 303
 304   /// compare - Return false if the other dominator tree base matches this
 305   /// dominator tree base. Otherwise return true.
 306   bool compare(DominatorTreeBase &Other) const {
 307
 308     const DomTreeNodeMapType &OtherDomTreeNodes = Other.DomTreeNodes;
 309     if (DomTreeNodes.size() != OtherDomTreeNodes.size())
 310       return true;
 311
 312     SmallPtrSet<const NodeT *,4> MyBBs;
 313     for (typename DomTreeNodeMapType::const_iterator
 314            I = this->DomTreeNodes.begin(),
 315            E = this->DomTreeNodes.end(); I != E; ++I) {
 316       NodeT *BB = I->first;
 317       typename DomTreeNodeMapType::const_iterator OI = OtherDomTreeNodes.find(BB);
 318       if (OI == OtherDomTreeNodes.end())
 319         return true;
 320
 321       DomTreeNodeBase<NodeT>* MyNd = I->second;
 322       DomTreeNodeBase<NodeT>* OtherNd = OI->second;
 323
 324       if (MyNd->compare(OtherNd))
 325         return true;
 326     }
 327
 328     return false;
 329   }
 330
 331   virtual void releaseMemory() { reset(); }
 332
 333   /// getNode - return the (Post)DominatorTree node for the specified basic
 334   /// block.  This is the same as using operator[] on this class.
 335   ///
 336   inline DomTreeNodeBase<NodeT> *getNode(NodeT *BB) const {
 337     typename DomTreeNodeMapType::const_iterator I = DomTreeNodes.find(BB);
 338     return I != DomTreeNodes.end() ? I->second : 0;
 339   }
 340
 341   /// getRootNode - This returns the entry node for the CFG of the function.  If
 342   /// this tree represents the post-dominance relations for a function, however,
 343   /// this root may be a node with the block == NULL.  This is the case when
 344   /// there are multiple exit nodes from a particular function.  Consumers of
 345   /// post-dominance information must be capable of dealing with this
 346   /// possibility.
 347   ///
 348   DomTreeNodeBase<NodeT> *getRootNode() { return RootNode; }
 349   const DomTreeNodeBase<NodeT> *getRootNode() const { return RootNode; }
 350
 351   /// properlyDominates - Returns true iff this dominates N and this != N.
 352   /// Note that this is not a constant time operation!
 353   ///
 354   bool properlyDominates(const DomTreeNodeBase<NodeT> *A,
 355                          const DomTreeNodeBase<NodeT> *B) const {
 356     if (A == 0 || B == 0) return false;
 357     return dominatedBySlowTreeWalk(A, B);
 358   }
 359
 360   inline bool properlyDominates(NodeT *A, NodeT *B) {
 361     return properlyDominates(getNode(A), getNode(B));
 362   }
 363
 364   bool dominatedBySlowTreeWalk(const DomTreeNodeBase<NodeT> *A,
 365                                const DomTreeNodeBase<NodeT> *B) const {
 366     const DomTreeNodeBase<NodeT> *IDom;
 367     if (A == 0 || B == 0) return false;
 368     while ((IDom = B->getIDom()) != 0 && IDom != A && IDom != B)
 369       B = IDom;   // Walk up the tree
 370     return IDom != 0;
 371   }
 372
 373
 374   /// isReachableFromEntry - Return true if A is dominated by the entry
 375   /// block of the function containing it.
 376   bool isReachableFromEntry(NodeT* A) {
 377     assert (!this->isPostDominator()
 378             && "This is not implemented for post dominators");
 379     return dominates(&A->getParent()->front(), A);
 380   }
 381
 382   /// dominates - Returns true iff A dominates B.  Note that this is not a
 383   /// constant time operation!
 384   ///
 385   inline bool dominates(const DomTreeNodeBase<NodeT> *A,
 386                         const DomTreeNodeBase<NodeT> *B) {
 387     if (B == A)
 388       return true;  // A node trivially dominates itself.
 389
 390     if (A == 0 || B == 0)
 391       return false;
 392
 393     if (DFSInfoValid)
 394       return B->DominatedBy(A);
 395
 396     // If we end up with too many slow queries, just update the
 397     // DFS numbers on the theory that we are going to keep querying.
 398     SlowQueries++;
 399     if (SlowQueries > 32) {
 400       updateDFSNumbers();
 401       return B->DominatedBy(A);
 402     }
 403
 404     return dominatedBySlowTreeWalk(A, B);
 405   }
 406
 407   inline bool dominates(const NodeT *A, const NodeT *B) {
 408     if (A == B)
 409       return true;
 410
 411     // Cast away the const qualifiers here. This is ok since
 412     // this function doesn't actually return the values returned
 413     // from getNode.
 414     return dominates(getNode(const_cast<NodeT *>(A)),
 415                      getNode(const_cast<NodeT *>(B)));
 416   }
 417
 418   NodeT *getRoot() const {
 419     assert(this->Roots.size() == 1 && "Should always have entry node!");
 420     return this->Roots[0];
 421   }
 422
 423   /// findNearestCommonDominator - Find nearest common dominator basic block
 424   /// for basic block A and B. If there is no such block then return NULL.
 425   NodeT *findNearestCommonDominator(NodeT *A, NodeT *B) {
 426
 427     assert (!this->isPostDominator()
 428             && "This is not implemented for post dominators");
 429     assert (A->getParent() == B->getParent()
 430             && "Two blocks are not in same function");
 431
 432     // If either A or B is a entry block then it is nearest common dominator.
 433     NodeT &Entry  = A->getParent()->front();
 434     if (A == &Entry || B == &Entry)
 435       return &Entry;
 436
 437     // If B dominates A then B is nearest common dominator.
 438     if (dominates(B, A))
 439       return B;
 440
 441     // If A dominates B then A is nearest common dominator.
 442     if (dominates(A, B))
 443       return A;
 444
 445     DomTreeNodeBase<NodeT> *NodeA = getNode(A);
 446     DomTreeNodeBase<NodeT> *NodeB = getNode(B);
 447
 448     // Collect NodeA dominators set.
 449     SmallPtrSet<DomTreeNodeBase<NodeT>*, 16> NodeADoms;
 450     NodeADoms.insert(NodeA);
 451     DomTreeNodeBase<NodeT> *IDomA = NodeA->getIDom();
 452     while (IDomA) {
 453       NodeADoms.insert(IDomA);
 454       IDomA = IDomA->getIDom();
 455     }
 456
 457     // Walk NodeB immediate dominators chain and find common dominator node.
 458     DomTreeNodeBase<NodeT> *IDomB = NodeB->getIDom();
 459     while(IDomB) {
 460       if (NodeADoms.count(IDomB) != 0)
 461         return IDomB->getBlock();
 462
 463       IDomB = IDomB->getIDom();
 464     }
 465
 466     return NULL;
 467   }
 468
 469   //===--------------------------------------------------------------------===//
 470   // API to update (Post)DominatorTree information based on modifications to
 471   // the CFG...
 472
 473   /// addNewBlock - Add a new node to the dominator tree information.  This
 474   /// creates a new node as a child of DomBB dominator node,linking it into
 475   /// the children list of the immediate dominator.
 476   DomTreeNodeBase<NodeT> *addNewBlock(NodeT *BB, NodeT *DomBB) {
 477     assert(getNode(BB) == 0 && "Block already in dominator tree!");
 478     DomTreeNodeBase<NodeT> *IDomNode = getNode(DomBB);
 479     assert(IDomNode && "Not immediate dominator specified for block!");
 480     DFSInfoValid = false;
 481     return DomTreeNodes[BB] =
 482       IDomNode->addChild(new DomTreeNodeBase<NodeT>(BB, IDomNode));
 483   }
 484
 485   /// changeImmediateDominator - This method is used to update the dominator
 486   /// tree information when a node's immediate dominator changes.
 487   ///
 488   void changeImmediateDominator(DomTreeNodeBase<NodeT> *N,
 489                                 DomTreeNodeBase<NodeT> *NewIDom) {
 490     assert(N && NewIDom && "Cannot change null node pointers!");
 491     DFSInfoValid = false;
 492     N->setIDom(NewIDom);
 493   }
 494
 495   void changeImmediateDominator(NodeT *BB, NodeT *NewBB) {
 496     changeImmediateDominator(getNode(BB), getNode(NewBB));
 497   }
 498
 499   /// eraseNode - Removes a node from  the dominator tree. Block must not
 500   /// domiante any other blocks. Removes node from its immediate dominator's
 501   /// children list. Deletes dominator node associated with basic block BB.
 502   void eraseNode(NodeT *BB) {
 503     DomTreeNodeBase<NodeT> *Node = getNode(BB);
 504     assert (Node && "Removing node that isn't in dominator tree.");
 505     assert (Node->getChildren().empty() && "Node is not a leaf node.");
 506
 507       // Remove node from immediate dominator's children list.
 508     DomTreeNodeBase<NodeT> *IDom = Node->getIDom();
 509     if (IDom) {
 510       typename std::vector<DomTreeNodeBase<NodeT>*>::iterator I =
 511         std::find(IDom->Children.begin(), IDom->Children.end(), Node);
 512       assert(I != IDom->Children.end() &&
 513              "Not in immediate dominator children set!");
 514       // I am no longer your child...
 515       IDom->Children.erase(I);
 516     }
 517
 518     DomTreeNodes.erase(BB);
 519     delete Node;
 520   }
 521
 522   /// removeNode - Removes a node from the dominator tree.  Block must not
 523   /// dominate any other blocks.  Invalidates any node pointing to removed
 524   /// block.
 525   void removeNode(NodeT *BB) {
 526     assert(getNode(BB) && "Removing node that isn't in dominator tree.");
 527     DomTreeNodes.erase(BB);
 528   }
 529
 530   /// splitBlock - BB is split and now it has one successor. Update dominator
 531   /// tree to reflect this change.
 532   void splitBlock(NodeT* NewBB) {
 533     if (this->IsPostDominators)
 534       this->Split<Inverse<NodeT*>, GraphTraits<Inverse<NodeT*> > >(*this, NewBB);
 535     else
 536       this->Split<NodeT*, GraphTraits<NodeT*> >(*this, NewBB);
 537   }
 538
 539   /// print - Convert to human readable form
 540   ///
 541   void print(raw_ostream &o) const {
 542     o << "=============================--------------------------------\n";
 543     if (this->isPostDominator())
 544       o << "Inorder PostDominator Tree: ";
 545     else
 546       o << "Inorder Dominator Tree: ";
 547     if (this->DFSInfoValid)
 548       o << "DFSNumbers invalid: " << SlowQueries << " slow queries.";
 549     o << "\n";
 550
 551     PrintDomTree<NodeT>(getRootNode(), o, 1);
 552   }
 553
 554 protected:
 555   template<class GraphT>
 556   friend void Compress(DominatorTreeBase<typename GraphT::NodeType>& DT,
 557                        typename GraphT::NodeType* VIn);
 558
 559   template<class GraphT>
 560   friend typename GraphT::NodeType* Eval(
 561                                DominatorTreeBase<typename GraphT::NodeType>& DT,
 562                                          typename GraphT::NodeType* V);
 563
 564   template<class GraphT>
 565   friend void Link(DominatorTreeBase<typename GraphT::NodeType>& DT,
 566                    unsigned DFSNumV, typename GraphT::NodeType* W,
 567          typename DominatorTreeBase<typename GraphT::NodeType>::InfoRec &WInfo);
 568
 569   template<class GraphT>
 570   friend unsigned DFSPass(DominatorTreeBase<typename GraphT::NodeType>& DT,
 571                           typename GraphT::NodeType* V,
 572                           unsigned N);
 573
 574   template<class FuncT, class N>
 575   friend void Calculate(DominatorTreeBase<typename GraphTraits<N>::NodeType>& DT,
 576                         FuncT& F);
 577
 578   /// updateDFSNumbers - Assign In and Out numbers to the nodes while walking
 579   /// dominator tree in dfs order.
 580   void updateDFSNumbers() {
 581     unsigned DFSNum = 0;
 582
 583     SmallVector<std::pair<DomTreeNodeBase<NodeT>*,
 584                 typename DomTreeNodeBase<NodeT>::iterator>, 32> WorkStack;
 585
 586     for (unsigned i = 0, e = (unsigned)this->Roots.size(); i != e; ++i) {
 587       DomTreeNodeBase<NodeT> *ThisRoot = getNode(this->Roots[i]);
 588       WorkStack.push_back(std::make_pair(ThisRoot, ThisRoot->begin()));
 589       ThisRoot->DFSNumIn = DFSNum++;
 590
 591       while (!WorkStack.empty()) {
 592         DomTreeNodeBase<NodeT> *Node = WorkStack.back().first;
 593         typename DomTreeNodeBase<NodeT>::iterator ChildIt =
 594                                                         WorkStack.back().second;
 595
 596         // If we visited all of the children of this node, "recurse" back up the
 597         // stack setting the DFOutNum.
 598         if (ChildIt == Node->end()) {
 599           Node->DFSNumOut = DFSNum++;
 600           WorkStack.pop_back();
 601         } else {
 602           // Otherwise, recursively visit this child.
 603           DomTreeNodeBase<NodeT> *Child = *ChildIt;
 604           ++WorkStack.back().second;
 605
 606           WorkStack.push_back(std::make_pair(Child, Child->begin()));
 607           Child->DFSNumIn = DFSNum++;
 608         }
 609       }
 610     }
 611
 612     SlowQueries = 0;
 613     DFSInfoValid = true;
 614   }
 615
 616   DomTreeNodeBase<NodeT> *getNodeForBlock(NodeT *BB) {
 617     typename DomTreeNodeMapType::iterator I = this->DomTreeNodes.find(BB);
 618     if (I != this->DomTreeNodes.end() && I->second)
 619       return I->second;
 620
 621     // Haven't calculated this node yet?  Get or calculate the node for the
 622     // immediate dominator.
 623     NodeT *IDom = getIDom(BB);
 624
 625     assert(IDom || this->DomTreeNodes[NULL]);
 626     DomTreeNodeBase<NodeT> *IDomNode = getNodeForBlock(IDom);
 627
 628     // Add a new tree node for this BasicBlock, and link it as a child of
 629     // IDomNode
 630     DomTreeNodeBase<NodeT> *C = new DomTreeNodeBase<NodeT>(BB, IDomNode);
 631     return this->DomTreeNodes[BB] = IDomNode->addChild(C);
 632   }
 633
 634   inline NodeT *getIDom(NodeT *BB) const {
 635     typename DenseMap<NodeT*, NodeT*>::const_iterator I = IDoms.find(BB);
 636     return I != IDoms.end() ? I->second : 0;
 637   }
 638
 639   inline void addRoot(NodeT* BB) {
 640     this->Roots.push_back(BB);
 641   }
 642
 643 public:
 644   /// recalculate - compute a dominator tree for the given function
 645   template<class FT>
 646   void recalculate(FT& F) {
 647     if (!this->IsPostDominators) {
 648       reset();
 649
 650       // Initialize roots
 651       this->Roots.push_back(&F.front());
 652       this->IDoms[&F.front()] = 0;
 653       this->DomTreeNodes[&F.front()] = 0;
 654       this->Vertex.push_back(0);
 655
 656       Calculate<FT, NodeT*>(*this, F);
 657
 658       updateDFSNumbers();
 659     } else {
 660       reset();     // Reset from the last time we were run...
 661
 662       // Initialize the roots list
 663       for (typename FT::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E; ++I) {
 664         if (std::distance(GraphTraits<FT*>::child_begin(I),
 665                           GraphTraits<FT*>::child_end(I)) == 0)
 666           addRoot(I);
 667
 668         // Prepopulate maps so that we don't get iterator invalidation issues later.
 669         this->IDoms[I] = 0;
 670         this->DomTreeNodes[I] = 0;
 671       }
 672
 673       this->Vertex.push_back(0);
 674
 675       Calculate<FT, Inverse<NodeT*> >(*this, F);
 676     }
 677   }
 678 };
 679
 680 EXTERN_TEMPLATE_INSTANTIATION(class DominatorTreeBase<BasicBlock>);
 681
 682 //===-------------------------------------
 683 /// DominatorTree Class - Concrete subclass of DominatorTreeBase that is used to
 684 /// compute a normal dominator tree.
 685 ///
 686 class DominatorTree : public FunctionPass {
 687 public:
 688   static char ID; // Pass ID, replacement for typeid
 689   DominatorTreeBase<BasicBlock>* DT;
 690
 691   DominatorTree() : FunctionPass(&ID) {
 692     DT = new DominatorTreeBase<BasicBlock>(false);
 693   }
 694
 695   ~DominatorTree() {
 696     DT->releaseMemory();
 697     delete DT;
 698   }
 699
 700   DominatorTreeBase<BasicBlock>& getBase() { return *DT; }
 701
 702   /// getRoots -  Return the root blocks of the current CFG.  This may include
 703   /// multiple blocks if we are computing post dominators.  For forward
 704   /// dominators, this will always be a single block (the entry node).
 705   ///
 706   inline const std::vector<BasicBlock*> &getRoots() const {
 707     return DT->getRoots();
 708   }
 709
 710   inline BasicBlock *getRoot() const {
 711     return DT->getRoot();
 712   }
 713
 714   inline DomTreeNode *getRootNode() const {
 715     return DT->getRootNode();
 716   }
 717
 718   /// compare - Return false if the other dominator tree matches this
 719   /// dominator tree. Otherwise return true.
 720   inline bool compare(DominatorTree &Other) const {
 721     DomTreeNode *R = getRootNode();
 722     DomTreeNode *OtherR = Other.getRootNode();
 723
 724     if (!R || !OtherR || R->getBlock() != OtherR->getBlock())
 725       return true;
 726
 727     if (DT->compare(Other.getBase()))
 728       return true;
 729
 730     return false;
 731   }
 732
 733   virtual bool runOnFunction(Function &F);
 734
 735   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
 736     AU.setPreservesAll();
 737   }
 738
 739   inline bool dominates(DomTreeNode* A, DomTreeNode* B) const {
 740     return DT->dominates(A, B);
 741   }
 742
 743   inline bool dominates(const BasicBlock* A, const BasicBlock* B) const {
 744     return DT->dominates(A, B);
 745   }
 746
 747   // dominates - Return true if A dominates B. This performs the
 748   // special checks necessary if A and B are in the same basic block.
 749   bool dominates(const Instruction *A, const Instruction *B) const {
 750     const BasicBlock *BBA = A->getParent(), *BBB = B->getParent();
 751     if (BBA != BBB) return dominates(BBA, BBB);
 752
 753     // It is not possible to determine dominance between two PHI nodes
 754     // based on their ordering.
 755     if (isa<PHINode>(A) && isa<PHINode>(B))
 756       return false;
 757
 758     // Loop through the basic block until we find A or B.
 759     BasicBlock::const_iterator I = BBA->begin();
 760     for (; &*I != A && &*I != B; ++I) /*empty*/;
 761
 762     //if(!DT.IsPostDominators) {
 763       // A dominates B if it is found first in the basic block.
 764       return &*I == A;
 765     //} else {
 766     //  // A post-dominates B if B is found first in the basic block.
 767     //  return &*I == B;
 768     //}
 769   }
 770
 771   inline bool properlyDominates(const DomTreeNode* A,
 772                                 const DomTreeNode* B) const {
 773     return DT->properlyDominates(A, B);
 774   }
 775
 776   inline bool properlyDominates(BasicBlock* A, BasicBlock* B) const {
 777     return DT->properlyDominates(A, B);
 778   }
 779
 780   /// findNearestCommonDominator - Find nearest common dominator basic block
 781   /// for basic block A and B. If there is no such block then return NULL.
 782   inline BasicBlock *findNearestCommonDominator(BasicBlock *A, BasicBlock *B) {
 783     return DT->findNearestCommonDominator(A, B);
 784   }
 785
 786   inline DomTreeNode *operator[](BasicBlock *BB) const {
 787     return DT->getNode(BB);
 788   }
 789
 790   /// getNode - return the (Post)DominatorTree node for the specified basic
 791   /// block.  This is the same as using operator[] on this class.
 792   ///
 793   inline DomTreeNode *getNode(BasicBlock *BB) const {
 794     return DT->getNode(BB);
 795   }
 796
 797   /// addNewBlock - Add a new node to the dominator tree information.  This
 798   /// creates a new node as a child of DomBB dominator node,linking it into
 799   /// the children list of the immediate dominator.
 800   inline DomTreeNode *addNewBlock(BasicBlock *BB, BasicBlock *DomBB) {
 801     return DT->addNewBlock(BB, DomBB);
 802   }
 803
 804   /// changeImmediateDominator - This method is used to update the dominator
 805   /// tree information when a node's immediate dominator changes.
 806   ///
 807   inline void changeImmediateDominator(BasicBlock *N, BasicBlock* NewIDom) {
 808     DT->changeImmediateDominator(N, NewIDom);
 809   }
 810
 811   inline void changeImmediateDominator(DomTreeNode *N, DomTreeNode* NewIDom) {
 812     DT->changeImmediateDominator(N, NewIDom);
 813   }
 814
 815   /// eraseNode - Removes a node from  the dominator tree. Block must not
 816   /// domiante any other blocks. Removes node from its immediate dominator's
 817   /// children list. Deletes dominator node associated with basic block BB.
 818   inline void eraseNode(BasicBlock *BB) {
 819     DT->eraseNode(BB);
 820   }
 821
 822   /// splitBlock - BB is split and now it has one successor. Update dominator
 823   /// tree to reflect this change.
 824   inline void splitBlock(BasicBlock* NewBB) {
 825     DT->splitBlock(NewBB);
 826   }
 827
 828   bool isReachableFromEntry(BasicBlock* A) {
 829     return DT->isReachableFromEntry(A);
 830   }
 831
 832
 833   virtual void releaseMemory() {
 834     DT->releaseMemory();
 835   }
 836
 837   virtual void print(raw_ostream &OS, const Module* M= 0) const;
 838 };
 839
 840 //===-------------------------------------
 841 /// DominatorTree GraphTraits specialization so the DominatorTree can be
 842 /// iterable by generic graph iterators.
 843 ///
 844 template <> struct GraphTraits<DomTreeNode *> {
 845   typedef DomTreeNode NodeType;
 846   typedef NodeType::iterator  ChildIteratorType;
 847
 848   static NodeType *getEntryNode(NodeType *N) {
 849     return N;
 850   }
 851   static inline ChildIteratorType child_begin(NodeType* N) {
 852     return N->begin();
 853   }
 854   static inline ChildIteratorType child_end(NodeType* N) {
 855     return N->end();
 856   }
 857 };
 858
 859 template <> struct GraphTraits<DominatorTree*>
 860   : public GraphTraits<DomTreeNode *> {
 861   static NodeType *getEntryNode(DominatorTree *DT) {
 862     return DT->getRootNode();
 863   }
 864 };
 865
 866
 867 //===----------------------------------------------------------------------===//
 868 /// DominanceFrontierBase - Common base class for computing forward and inverse
 869 /// dominance frontiers for a function.
 870 ///
 871 class DominanceFrontierBase : public FunctionPass {
 872 public:
 873   typedef std::set<BasicBlock*>             DomSetType;    // Dom set for a bb
 874   typedef std::map<BasicBlock*, DomSetType> DomSetMapType; // Dom set map
 875 protected:
 876   DomSetMapType Frontiers;
 877   std::vector<BasicBlock*> Roots;
 878   const bool IsPostDominators;
 879
 880 public:
 881   DominanceFrontierBase(void *ID, bool isPostDom)
 882     : FunctionPass(ID), IsPostDominators(isPostDom) {}
 883
 884   /// getRoots -  Return the root blocks of the current CFG.  This may include
 885   /// multiple blocks if we are computing post dominators.  For forward
 886   /// dominators, this will always be a single block (the entry node).
 887   ///
 888   inline const std::vector<BasicBlock*> &getRoots() const { return Roots; }
 889
 890   /// isPostDominator - Returns true if analysis based of postdoms
 891   ///
 892   bool isPostDominator() const { return IsPostDominators; }
 893
 894   virtual void releaseMemory() { Frontiers.clear(); }
 895
 896   // Accessor interface:
 897   typedef DomSetMapType::iterator iterator;
 898   typedef DomSetMapType::const_iterator const_iterator;
 899   iterator       begin()       { return Frontiers.begin(); }
 900   const_iterator begin() const { return Frontiers.begin(); }
 901   iterator       end()         { return Frontiers.end(); }
 902   const_iterator end()   const { return Frontiers.end(); }
 903   iterator       find(BasicBlock *B)       { return Frontiers.find(B); }
 904   const_iterator find(BasicBlock *B) const { return Frontiers.find(B); }
 905
 906   void addBasicBlock(BasicBlock *BB, const DomSetType &frontier) {
 907     assert(find(BB) == end() && "Block already in DominanceFrontier!");
 908     Frontiers.insert(std::make_pair(BB, frontier));
 909   }
 910
 911   /// removeBlock - Remove basic block BB's frontier.
 912   void removeBlock(BasicBlock *BB) {
 913     assert(find(BB) != end() && "Block is not in DominanceFrontier!");
 914     for (iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I)
 915       I->second.erase(BB);
 916     Frontiers.erase(BB);
 917   }
 918
 919   void addToFrontier(iterator I, BasicBlock *Node) {
 920     assert(I != end() && "BB is not in DominanceFrontier!");
 921     I->second.insert(Node);
 922   }
 923
 924   void removeFromFrontier(iterator I, BasicBlock *Node) {
 925     assert(I != end() && "BB is not in DominanceFrontier!");
 926     assert(I->second.count(Node) && "Node is not in DominanceFrontier of BB");
 927     I->second.erase(Node);
 928   }
 929
 930   /// compareDomSet - Return false if two domsets match. Otherwise
 931   /// return true;
 932   bool compareDomSet(DomSetType &DS1, const DomSetType &DS2) const {
 933     std::set<BasicBlock *> tmpSet;
 934     for (DomSetType::const_iterator I = DS2.begin(),
 935            E = DS2.end(); I != E; ++I)
 936       tmpSet.insert(*I);
 937
 938     for (DomSetType::const_iterator I = DS1.begin(),
 939            E = DS1.end(); I != E; ) {
 940       BasicBlock *Node = *I++;
 941
 942       if (tmpSet.erase(Node) == 0)
 943         // Node is in DS1 but not in DS2.
 944         return true;
 945     }
 946
 947     if(!tmpSet.empty())
 948       // There are nodes that are in DS2 but not in DS1.
 949       return true;
 950
 951     // DS1 and DS2 matches.
 952     return false;
 953   }
 954
 955   /// compare - Return true if the other dominance frontier base matches
 956   /// this dominance frontier base. Otherwise return false.
 957   bool compare(DominanceFrontierBase &Other) const {
 958     DomSetMapType tmpFrontiers;
 959     for (DomSetMapType::const_iterator I = Other.begin(),
 960            E = Other.end(); I != E; ++I)
 961       tmpFrontiers.insert(std::make_pair(I->first, I->second));
 962
 963     for (DomSetMapType::iterator I = tmpFrontiers.begin(),
 964            E = tmpFrontiers.end(); I != E; ) {
 965       BasicBlock *Node = I->first;
 966       const_iterator DFI = find(Node);
 967       if (DFI == end())
 968         return true;
 969
 970       if (compareDomSet(I->second, DFI->second))
 971         return true;
 972
 973       ++I;
 974       tmpFrontiers.erase(Node);
 975     }
 976
 977     if (!tmpFrontiers.empty())
 978       return true;
 979
 980     return false;
 981   }
 982
 983   /// print - Convert to human readable form
 984   ///
 985   virtual void print(raw_ostream &OS, const Module* = 0) const;
 986 };
 987
 988
 989 //===-------------------------------------
 990 /// DominanceFrontier Class - Concrete subclass of DominanceFrontierBase that is
 991 /// used to compute a forward dominator frontiers.
 992 ///
 993 class DominanceFrontier : public DominanceFrontierBase {
 994 public:
 995   static char ID; // Pass ID, replacement for typeid
 996   DominanceFrontier() :
 997     DominanceFrontierBase(&ID, false) {}
 998
 999   BasicBlock *getRoot() const {
1000     assert(Roots.size() == 1 && "Should always have entry node!");
1001     return Roots[0];
1002   }
1003
1004   virtual bool runOnFunction(Function &) {
1005     Frontiers.clear();
1006     DominatorTree &DT = getAnalysis<DominatorTree>();
1007     Roots = DT.getRoots();
1008     assert(Roots.size() == 1 && "Only one entry block for forward domfronts!");
1009     calculate(DT, DT[Roots[0]]);
1010     return false;
1011   }
1012
1013   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
1014     AU.setPreservesAll();
1015     AU.addRequired<DominatorTree>();
1016   }
1017
1018   /// splitBlock - BB is split and now it has one successor. Update dominance
1019   /// frontier to reflect this change.
1020   void splitBlock(BasicBlock *BB);
1021
1022   /// BasicBlock BB's new dominator is NewBB. Update BB's dominance frontier
1023   /// to reflect this change.
1024   void changeImmediateDominator(BasicBlock *BB, BasicBlock *NewBB,
1025                                 DominatorTree *DT) {
1026     // NewBB is now  dominating BB. Which means BB's dominance
1027     // frontier is now part of NewBB's dominance frontier. However, BB
1028     // itself is not member of NewBB's dominance frontier.
1029     DominanceFrontier::iterator NewDFI = find(NewBB);
1030     DominanceFrontier::iterator DFI = find(BB);
1031     // If BB was an entry block then its frontier is empty.
1032     if (DFI == end())
1033       return;
1034     DominanceFrontier::DomSetType BBSet = DFI->second;
1035     for (DominanceFrontier::DomSetType::iterator BBSetI = BBSet.begin(),
1036            BBSetE = BBSet.end(); BBSetI != BBSetE; ++BBSetI) {
1037       BasicBlock *DFMember = *BBSetI;
1038       // Insert only if NewBB dominates DFMember.
1039       if (!DT->dominates(NewBB, DFMember))
1040         NewDFI->second.insert(DFMember);
1041     }
1042     NewDFI->second.erase(BB);
1043   }
1044
1045   const DomSetType &calculate(const DominatorTree &DT,
1046                               const DomTreeNode *Node);
1047 };
1048
1049
1050 } // End llvm namespace
1051
1052 #endif