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/DepthFirstIterator.h"
  29 #include "llvm/ADT/GraphTraits.h"
  30 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  31 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  32 #include "llvm/Assembly/Writer.h"
  33 #include "llvm/Support/CFG.h"
  34 #include "llvm/Support/Compiler.h"
  35 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  36 #include <algorithm>
  37 #include <map>
  38 #include <set>
  39
  40 namespace llvm {
  41
  42 //===----------------------------------------------------------------------===//
  43 /// DominatorBase - Base class that other, more interesting dominator analyses
  44 /// inherit from.
  45 ///
  46 template <class NodeT>
  47 class DominatorBase {
  48 protected:
  49   std::vector<NodeT*> Roots;
  50   const bool IsPostDominators;
  51   inline explicit DominatorBase(bool isPostDom) :
  52     Roots(), IsPostDominators(isPostDom) {}
  53 public:
  54
  55   /// getRoots -  Return the root blocks of the current CFG.  This may include
  56   /// multiple blocks if we are computing post dominators.  For forward
  57   /// dominators, this will always be a single block (the entry node).
  58   ///
  59   inline const std::vector<NodeT*> &getRoots() const { return Roots; }
  60
  61   /// isPostDominator - Returns true if analysis based of postdoms
  62   ///
  63   bool isPostDominator() const { return IsPostDominators; }
  64 };
  65
  66
  67 //===----------------------------------------------------------------------===//
  68 // DomTreeNode - Dominator Tree Node
  69 template<class NodeT> class DominatorTreeBase;
  70 struct PostDominatorTree;
  71 class MachineBasicBlock;
  72
  73 template <class NodeT>
  74 class DomTreeNodeBase {
  75   NodeT *TheBB;
  76   DomTreeNodeBase<NodeT> *IDom;
  77   std::vector<DomTreeNodeBase<NodeT> *> Children;
  78   int DFSNumIn, DFSNumOut;
  79
  80   template<class N> friend class DominatorTreeBase;
  81   friend struct PostDominatorTree;
  82 public:
  83   typedef typename std::vector<DomTreeNodeBase<NodeT> *>::iterator iterator;
  84   typedef typename std::vector<DomTreeNodeBase<NodeT> *>::const_iterator
  85                    const_iterator;
  86
  87   iterator begin()             { return Children.begin(); }
  88   iterator end()               { return Children.end(); }
  89   const_iterator begin() const { return Children.begin(); }
  90   const_iterator end()   const { return Children.end(); }
  91
  92   NodeT *getBlock() const { return TheBB; }
  93   DomTreeNodeBase<NodeT> *getIDom() const { return IDom; }
  94   const std::vector<DomTreeNodeBase<NodeT>*> &getChildren() const {
  95     return Children;
  96   }
  97
  98   DomTreeNodeBase(NodeT *BB, DomTreeNodeBase<NodeT> *iDom)
  99     : TheBB(BB), IDom(iDom), DFSNumIn(-1), DFSNumOut(-1) { }
 100
 101   DomTreeNodeBase<NodeT> *addChild(DomTreeNodeBase<NodeT> *C) {
 102     Children.push_back(C);
 103     return C;
 104   }
 105
 106   size_t getNumChildren() const {
 107     return Children.size();
 108   }
 109
 110   void clearAllChildren() {
 111     Children.clear();
 112   }
 113
 114   bool compare(DomTreeNodeBase<NodeT> *Other) {
 115     if (getNumChildren() != Other->getNumChildren())
 116       return true;
 117
 118     SmallPtrSet<NodeT *, 4> OtherChildren;
 119     for(iterator I = Other->begin(), E = Other->end(); I != E; ++I) {
 120       NodeT *Nd = (*I)->getBlock();
 121       OtherChildren.insert(Nd);
 122     }
 123
 124     for(iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I) {
 125       NodeT *N = (*I)->getBlock();
 126       if (OtherChildren.count(N) == 0)
 127         return true;
 128     }
 129     return false;
 130   }
 131
 132   void setIDom(DomTreeNodeBase<NodeT> *NewIDom) {
 133     assert(IDom && "No immediate dominator?");
 134     if (IDom != NewIDom) {
 135       typename std::vector<DomTreeNodeBase<NodeT>*>::iterator I =
 136                   std::find(IDom->Children.begin(), IDom->Children.end(), this);
 137       assert(I != IDom->Children.end() &&
 138              "Not in immediate dominator children set!");
 139       // I am no longer your child...
 140       IDom->Children.erase(I);
 141
 142       // Switch to new dominator
 143       IDom = NewIDom;
 144       IDom->Children.push_back(this);
 145     }
 146   }
 147
 148   /// getDFSNumIn/getDFSNumOut - These are an internal implementation detail, do
 149   /// not call them.
 150   unsigned getDFSNumIn() const { return DFSNumIn; }
 151   unsigned getDFSNumOut() const { return DFSNumOut; }
 152 private:
 153   // Return true if this node is dominated by other. Use this only if DFS info
 154   // is valid.
 155   bool DominatedBy(const DomTreeNodeBase<NodeT> *other) const {
 156     return this->DFSNumIn >= other->DFSNumIn &&
 157       this->DFSNumOut <= other->DFSNumOut;
 158   }
 159 };
 160
 161 EXTERN_TEMPLATE_INSTANTIATION(class DomTreeNodeBase<BasicBlock>);
 162 EXTERN_TEMPLATE_INSTANTIATION(class DomTreeNodeBase<MachineBasicBlock>);
 163
 164 template<class NodeT>
 165 static raw_ostream &operator<<(raw_ostream &o,
 166                                const DomTreeNodeBase<NodeT> *Node) {
 167   if (Node->getBlock())
 168     WriteAsOperand(o, Node->getBlock(), false);
 169   else
 170     o << " <<exit node>>";
 171
 172   o << " {" << Node->getDFSNumIn() << "," << Node->getDFSNumOut() << "}";
 173
 174   return o << "\n";
 175 }
 176
 177 template<class NodeT>
 178 static void PrintDomTree(const DomTreeNodeBase<NodeT> *N, raw_ostream &o,
 179                          unsigned Lev) {
 180   o.indent(2*Lev) << "[" << Lev << "] " << N;
 181   for (typename DomTreeNodeBase<NodeT>::const_iterator I = N->begin(),
 182        E = N->end(); I != E; ++I)
 183     PrintDomTree<NodeT>(*I, o, Lev+1);
 184 }
 185
 186 typedef DomTreeNodeBase<BasicBlock> DomTreeNode;
 187
 188 //===----------------------------------------------------------------------===//
 189 /// DominatorTree - Calculate the immediate dominator tree for a function.
 190 ///
 191
 192 template<class FuncT, class N>
 193 void Calculate(DominatorTreeBase<typename GraphTraits<N>::NodeType>& DT,
 194                FuncT& F);
 195
 196 template<class NodeT>
 197 class DominatorTreeBase : public DominatorBase<NodeT> {
 198 protected:
 199   typedef DenseMap<NodeT*, DomTreeNodeBase<NodeT>*> DomTreeNodeMapType;
 200   DomTreeNodeMapType DomTreeNodes;
 201   DomTreeNodeBase<NodeT> *RootNode;
 202
 203   bool DFSInfoValid;
 204   unsigned int SlowQueries;
 205   // Information record used during immediate dominators computation.
 206   struct InfoRec {
 207     unsigned DFSNum;
 208     unsigned Semi;
 209     unsigned Size;
 210     NodeT *Label, *Child;
 211     unsigned Parent, Ancestor;
 212
 213     std::vector<NodeT*> Bucket;
 214
 215     InfoRec() : DFSNum(0), Semi(0), Size(0), Label(0), Child(0), Parent(0),
 216                 Ancestor(0) {}
 217   };
 218
 219   DenseMap<NodeT*, NodeT*> IDoms;
 220
 221   // Vertex - Map the DFS number to the BasicBlock*
 222   std::vector<NodeT*> Vertex;
 223
 224   // Info - Collection of information used during the computation of idoms.
 225   DenseMap<NodeT*, InfoRec> Info;
 226
 227   void reset() {
 228     for (typename DomTreeNodeMapType::iterator I = this->DomTreeNodes.begin(),
 229            E = DomTreeNodes.end(); I != E; ++I)
 230       delete I->second;
 231     DomTreeNodes.clear();
 232     IDoms.clear();
 233     this->Roots.clear();
 234     Vertex.clear();
 235     RootNode = 0;
 236   }
 237
 238   // NewBB is split and now it has one successor. Update dominator tree to
 239   // reflect this change.
 240   template<class N, class GraphT>
 241   void Split(DominatorTreeBase<typename GraphT::NodeType>& DT,
 242              typename GraphT::NodeType* NewBB) {
 243     assert(std::distance(GraphT::child_begin(NewBB), GraphT::child_end(NewBB)) == 1
 244            && "NewBB should have a single successor!");
 245     typename GraphT::NodeType* NewBBSucc = *GraphT::child_begin(NewBB);
 246
 247     std::vector<typename GraphT::NodeType*> PredBlocks;
 248     for (typename GraphTraits<Inverse<N> >::ChildIteratorType PI =
 249          GraphTraits<Inverse<N> >::child_begin(NewBB),
 250          PE = GraphTraits<Inverse<N> >::child_end(NewBB); PI != PE; ++PI)
 251       PredBlocks.push_back(*PI);
 252
 253     assert(!PredBlocks.empty() && "No predblocks??");
 254
 255     bool NewBBDominatesNewBBSucc = true;
 256     for (typename GraphTraits<Inverse<N> >::ChildIteratorType PI =
 257          GraphTraits<Inverse<N> >::child_begin(NewBBSucc),
 258          E = GraphTraits<Inverse<N> >::child_end(NewBBSucc); PI != E; ++PI)
 259       if (*PI != NewBB && !DT.dominates(NewBBSucc, *PI) &&
 260           DT.isReachableFromEntry(*PI)) {
 261         NewBBDominatesNewBBSucc = false;
 262         break;
 263       }
 264
 265     // Find NewBB's immediate dominator and create new dominator tree node for
 266     // NewBB.
 267     NodeT *NewBBIDom = 0;
 268     unsigned i = 0;
 269     for (i = 0; i < PredBlocks.size(); ++i)
 270       if (DT.isReachableFromEntry(PredBlocks[i])) {
 271         NewBBIDom = PredBlocks[i];
 272         break;
 273       }
 274
 275     // It's possible that none of the predecessors of NewBB are reachable;
 276     // in that case, NewBB itself is unreachable, so nothing needs to be
 277     // changed.
 278     if (!NewBBIDom)
 279       return;
 280
 281     for (i = i + 1; i < PredBlocks.size(); ++i) {
 282       if (DT.isReachableFromEntry(PredBlocks[i]))
 283         NewBBIDom = DT.findNearestCommonDominator(NewBBIDom, PredBlocks[i]);
 284     }
 285
 286     // Create the new dominator tree node... and set the idom of NewBB.
 287     DomTreeNodeBase<NodeT> *NewBBNode = DT.addNewBlock(NewBB, NewBBIDom);
 288
 289     // If NewBB strictly dominates other blocks, then it is now the immediate
 290     // dominator of NewBBSucc.  Update the dominator tree as appropriate.
 291     if (NewBBDominatesNewBBSucc) {
 292       DomTreeNodeBase<NodeT> *NewBBSuccNode = DT.getNode(NewBBSucc);
 293       DT.changeImmediateDominator(NewBBSuccNode, NewBBNode);
 294     }
 295   }
 296
 297 public:
 298   explicit DominatorTreeBase(bool isPostDom)
 299     : DominatorBase<NodeT>(isPostDom), DFSInfoValid(false), SlowQueries(0) {}
 300   virtual ~DominatorTreeBase() { reset(); }
 301
 302   // FIXME: Should remove this
 303   virtual bool runOnFunction(Function &F) { return false; }
 304
 305   /// compare - Return false if the other dominator tree base matches this
 306   /// dominator tree base. Otherwise return true.
 307   bool compare(DominatorTreeBase &Other) const {
 308
 309     const DomTreeNodeMapType &OtherDomTreeNodes = Other.DomTreeNodes;
 310     if (DomTreeNodes.size() != OtherDomTreeNodes.size())
 311       return true;
 312
 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     // The postdom tree can have a null root if there are no returns.
 552     if (getRootNode())
 553       PrintDomTree<NodeT>(getRootNode(), o, 1);
 554   }
 555
 556 protected:
 557   template<class GraphT>
 558   friend void Compress(DominatorTreeBase<typename GraphT::NodeType>& DT,
 559                        typename GraphT::NodeType* VIn);
 560
 561   template<class GraphT>
 562   friend typename GraphT::NodeType* Eval(
 563                                DominatorTreeBase<typename GraphT::NodeType>& DT,
 564                                          typename GraphT::NodeType* V);
 565
 566   template<class GraphT>
 567   friend void Link(DominatorTreeBase<typename GraphT::NodeType>& DT,
 568                    unsigned DFSNumV, typename GraphT::NodeType* W,
 569          typename DominatorTreeBase<typename GraphT::NodeType>::InfoRec &WInfo);
 570
 571   template<class GraphT>
 572   friend unsigned DFSPass(DominatorTreeBase<typename GraphT::NodeType>& DT,
 573                           typename GraphT::NodeType* V,
 574                           unsigned N);
 575
 576   template<class FuncT, class N>
 577   friend void Calculate(DominatorTreeBase<typename GraphTraits<N>::NodeType>& DT,
 578                         FuncT& F);
 579
 580   /// updateDFSNumbers - Assign In and Out numbers to the nodes while walking
 581   /// dominator tree in dfs order.
 582   void updateDFSNumbers() {
 583     unsigned DFSNum = 0;
 584
 585     SmallVector<std::pair<DomTreeNodeBase<NodeT>*,
 586                 typename DomTreeNodeBase<NodeT>::iterator>, 32> WorkStack;
 587
 588     DomTreeNodeBase<NodeT> *ThisRoot = getRootNode();
 589
 590     if (!ThisRoot)
 591       return;
 592
 593     // Even in the case of multiple exits that form the post dominator root
 594     // nodes, do not iterate over all exits, but start from the virtual root
 595     // node. Otherwise bbs, that are not post dominated by any exit but by the
 596     // virtual root node, will never be assigned a DFS number.
 597     WorkStack.push_back(std::make_pair(ThisRoot, ThisRoot->begin()));
 598     ThisRoot->DFSNumIn = DFSNum++;
 599
 600     while (!WorkStack.empty()) {
 601       DomTreeNodeBase<NodeT> *Node = WorkStack.back().first;
 602       typename DomTreeNodeBase<NodeT>::iterator ChildIt =
 603         WorkStack.back().second;
 604
 605       // If we visited all of the children of this node, "recurse" back up the
 606       // stack setting the DFOutNum.
 607       if (ChildIt == Node->end()) {
 608         Node->DFSNumOut = DFSNum++;
 609         WorkStack.pop_back();
 610       } else {
 611         // Otherwise, recursively visit this child.
 612         DomTreeNodeBase<NodeT> *Child = *ChildIt;
 613         ++WorkStack.back().second;
 614
 615         WorkStack.push_back(std::make_pair(Child, Child->begin()));
 616         Child->DFSNumIn = DFSNum++;
 617       }
 618     }
 619
 620     SlowQueries = 0;
 621     DFSInfoValid = true;
 622   }
 623
 624   DomTreeNodeBase<NodeT> *getNodeForBlock(NodeT *BB) {
 625     typename DomTreeNodeMapType::iterator I = this->DomTreeNodes.find(BB);
 626     if (I != this->DomTreeNodes.end() && I->second)
 627       return I->second;
 628
 629     // Haven't calculated this node yet?  Get or calculate the node for the
 630     // immediate dominator.
 631     NodeT *IDom = getIDom(BB);
 632
 633     assert(IDom || this->DomTreeNodes[NULL]);
 634     DomTreeNodeBase<NodeT> *IDomNode = getNodeForBlock(IDom);
 635
 636     // Add a new tree node for this BasicBlock, and link it as a child of
 637     // IDomNode
 638     DomTreeNodeBase<NodeT> *C = new DomTreeNodeBase<NodeT>(BB, IDomNode);
 639     return this->DomTreeNodes[BB] = IDomNode->addChild(C);
 640   }
 641
 642   inline NodeT *getIDom(NodeT *BB) const {
 643     typename DenseMap<NodeT*, NodeT*>::const_iterator I = IDoms.find(BB);
 644     return I != IDoms.end() ? I->second : 0;
 645   }
 646
 647   inline void addRoot(NodeT* BB) {
 648     this->Roots.push_back(BB);
 649   }
 650
 651 public:
 652   /// recalculate - compute a dominator tree for the given function
 653   template<class FT>
 654   void recalculate(FT& F) {
 655     if (!this->IsPostDominators) {
 656       reset();
 657
 658       // Initialize roots
 659       this->Roots.push_back(&F.front());
 660       this->IDoms[&F.front()] = 0;
 661       this->DomTreeNodes[&F.front()] = 0;
 662       this->Vertex.push_back(0);
 663
 664       Calculate<FT, NodeT*>(*this, F);
 665
 666       updateDFSNumbers();
 667     } else {
 668       reset();     // Reset from the last time we were run...
 669
 670       // Initialize the roots list
 671       for (typename FT::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E; ++I) {
 672         if (std::distance(GraphTraits<FT*>::child_begin(I),
 673                           GraphTraits<FT*>::child_end(I)) == 0)
 674           addRoot(I);
 675
 676         // Prepopulate maps so that we don't get iterator invalidation issues later.
 677         this->IDoms[I] = 0;
 678         this->DomTreeNodes[I] = 0;
 679       }
 680
 681       this->Vertex.push_back(0);
 682
 683       Calculate<FT, Inverse<NodeT*> >(*this, F);
 684     }
 685   }
 686 };
 687
 688 EXTERN_TEMPLATE_INSTANTIATION(class DominatorTreeBase<BasicBlock>);
 689
 690 //===-------------------------------------
 691 /// DominatorTree Class - Concrete subclass of DominatorTreeBase that is used to
 692 /// compute a normal dominator tree.
 693 ///
 694 class DominatorTree : public FunctionPass {
 695 public:
 696   static char ID; // Pass ID, replacement for typeid
 697   DominatorTreeBase<BasicBlock>* DT;
 698
 699   DominatorTree() : FunctionPass(&ID) {
 700     DT = new DominatorTreeBase<BasicBlock>(false);
 701   }
 702
 703   ~DominatorTree() {
 704     DT->releaseMemory();
 705     delete DT;
 706   }
 707
 708   DominatorTreeBase<BasicBlock>& getBase() { return *DT; }
 709
 710   /// getRoots -  Return the root blocks of the current CFG.  This may include
 711   /// multiple blocks if we are computing post dominators.  For forward
 712   /// dominators, this will always be a single block (the entry node).
 713   ///
 714   inline const std::vector<BasicBlock*> &getRoots() const {
 715     return DT->getRoots();
 716   }
 717
 718   inline BasicBlock *getRoot() const {
 719     return DT->getRoot();
 720   }
 721
 722   inline DomTreeNode *getRootNode() const {
 723     return DT->getRootNode();
 724   }
 725
 726   /// compare - Return false if the other dominator tree matches this
 727   /// dominator tree. Otherwise return true.
 728   inline bool compare(DominatorTree &Other) const {
 729     DomTreeNode *R = getRootNode();
 730     DomTreeNode *OtherR = Other.getRootNode();
 731
 732     if (!R || !OtherR || R->getBlock() != OtherR->getBlock())
 733       return true;
 734
 735     if (DT->compare(Other.getBase()))
 736       return true;
 737
 738     return false;
 739   }
 740
 741   virtual bool runOnFunction(Function &F);
 742
 743   virtual void verifyAnalysis() const;
 744
 745   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
 746     AU.setPreservesAll();
 747   }
 748
 749   inline bool dominates(DomTreeNode* A, DomTreeNode* B) const {
 750     return DT->dominates(A, B);
 751   }
 752
 753   inline bool dominates(const BasicBlock* A, const BasicBlock* B) const {
 754     return DT->dominates(A, B);
 755   }
 756
 757   // dominates - Return true if A dominates B. This performs the
 758   // special checks necessary if A and B are in the same basic block.
 759   bool dominates(const Instruction *A, const Instruction *B) const;
 760
 761   bool properlyDominates(const DomTreeNode *A, const DomTreeNode *B) const {
 762     return DT->properlyDominates(A, B);
 763   }
 764
 765   bool properlyDominates(BasicBlock *A, BasicBlock *B) const {
 766     return DT->properlyDominates(A, B);
 767   }
 768
 769   /// findNearestCommonDominator - Find nearest common dominator basic block
 770   /// for basic block A and B. If there is no such block then return NULL.
 771   inline BasicBlock *findNearestCommonDominator(BasicBlock *A, BasicBlock *B) {
 772     return DT->findNearestCommonDominator(A, B);
 773   }
 774
 775   inline DomTreeNode *operator[](BasicBlock *BB) const {
 776     return DT->getNode(BB);
 777   }
 778
 779   /// getNode - return the (Post)DominatorTree node for the specified basic
 780   /// block.  This is the same as using operator[] on this class.
 781   ///
 782   inline DomTreeNode *getNode(BasicBlock *BB) const {
 783     return DT->getNode(BB);
 784   }
 785
 786   /// addNewBlock - Add a new node to the dominator tree information.  This
 787   /// creates a new node as a child of DomBB dominator node,linking it into
 788   /// the children list of the immediate dominator.
 789   inline DomTreeNode *addNewBlock(BasicBlock *BB, BasicBlock *DomBB) {
 790     return DT->addNewBlock(BB, DomBB);
 791   }
 792
 793   /// changeImmediateDominator - This method is used to update the dominator
 794   /// tree information when a node's immediate dominator changes.
 795   ///
 796   inline void changeImmediateDominator(BasicBlock *N, BasicBlock* NewIDom) {
 797     DT->changeImmediateDominator(N, NewIDom);
 798   }
 799
 800   inline void changeImmediateDominator(DomTreeNode *N, DomTreeNode* NewIDom) {
 801     DT->changeImmediateDominator(N, NewIDom);
 802   }
 803
 804   /// eraseNode - Removes a node from  the dominator tree. Block must not
 805   /// domiante any other blocks. Removes node from its immediate dominator's
 806   /// children list. Deletes dominator node associated with basic block BB.
 807   inline void eraseNode(BasicBlock *BB) {
 808     DT->eraseNode(BB);
 809   }
 810
 811   /// splitBlock - BB is split and now it has one successor. Update dominator
 812   /// tree to reflect this change.
 813   inline void splitBlock(BasicBlock* NewBB) {
 814     DT->splitBlock(NewBB);
 815   }
 816
 817   bool isReachableFromEntry(BasicBlock* A) {
 818     return DT->isReachableFromEntry(A);
 819   }
 820
 821
 822   virtual void releaseMemory() {
 823     DT->releaseMemory();
 824   }
 825
 826   virtual void print(raw_ostream &OS, const Module* M= 0) const;
 827 };
 828
 829 //===-------------------------------------
 830 /// DominatorTree GraphTraits specialization so the DominatorTree can be
 831 /// iterable by generic graph iterators.
 832 ///
 833 template <> struct GraphTraits<DomTreeNode*> {
 834   typedef DomTreeNode NodeType;
 835   typedef NodeType::iterator  ChildIteratorType;
 836
 837   static NodeType *getEntryNode(NodeType *N) {
 838     return N;
 839   }
 840   static inline ChildIteratorType child_begin(NodeType *N) {
 841     return N->begin();
 842   }
 843   static inline ChildIteratorType child_end(NodeType *N) {
 844     return N->end();
 845   }
 846
 847   typedef df_iterator<DomTreeNode*> nodes_iterator;
 848
 849   static nodes_iterator nodes_begin(DomTreeNode *N) {
 850     return df_begin(getEntryNode(N));
 851   }
 852
 853   static nodes_iterator nodes_end(DomTreeNode *N) {
 854     return df_end(getEntryNode(N));
 855   }
 856 };
 857
 858 template <> struct GraphTraits<DominatorTree*>
 859   : public GraphTraits<DomTreeNode*> {
 860   static NodeType *getEntryNode(DominatorTree *DT) {
 861     return DT->getRootNode();
 862   }
 863
 864   static nodes_iterator nodes_begin(DominatorTree *N) {
 865     return df_begin(getEntryNode(N));
 866   }
 867
 868   static nodes_iterator nodes_end(DominatorTree *N) {
 869     return df_end(getEntryNode(N));
 870   }
 871 };
 872
 873
 874 //===----------------------------------------------------------------------===//
 875 /// DominanceFrontierBase - Common base class for computing forward and inverse
 876 /// dominance frontiers for a function.
 877 ///
 878 class DominanceFrontierBase : public FunctionPass {
 879 public:
 880   typedef std::set<BasicBlock*>             DomSetType;    // Dom set for a bb
 881   typedef std::map<BasicBlock*, DomSetType> DomSetMapType; // Dom set map
 882 protected:
 883   DomSetMapType Frontiers;
 884   std::vector<BasicBlock*> Roots;
 885   const bool IsPostDominators;
 886
 887 public:
 888   DominanceFrontierBase(void *ID, bool isPostDom)
 889     : FunctionPass(ID), IsPostDominators(isPostDom) {}
 890
 891   /// getRoots -  Return the root blocks of the current CFG.  This may include
 892   /// multiple blocks if we are computing post dominators.  For forward
 893   /// dominators, this will always be a single block (the entry node).
 894   ///
 895   inline const std::vector<BasicBlock*> &getRoots() const { return Roots; }
 896
 897   /// isPostDominator - Returns true if analysis based of postdoms
 898   ///
 899   bool isPostDominator() const { return IsPostDominators; }
 900
 901   virtual void releaseMemory() { Frontiers.clear(); }
 902
 903   // Accessor interface:
 904   typedef DomSetMapType::iterator iterator;
 905   typedef DomSetMapType::const_iterator const_iterator;
 906   iterator       begin()       { return Frontiers.begin(); }
 907   const_iterator begin() const { return Frontiers.begin(); }
 908   iterator       end()         { return Frontiers.end(); }
 909   const_iterator end()   const { return Frontiers.end(); }
 910   iterator       find(BasicBlock *B)       { return Frontiers.find(B); }
 911   const_iterator find(BasicBlock *B) const { return Frontiers.find(B); }
 912
 913   iterator addBasicBlock(BasicBlock *BB, const DomSetType &frontier) {
 914     assert(find(BB) == end() && "Block already in DominanceFrontier!");
 915     return Frontiers.insert(std::make_pair(BB, frontier)).first;
 916   }
 917
 918   /// removeBlock - Remove basic block BB's frontier.
 919   void removeBlock(BasicBlock *BB) {
 920     assert(find(BB) != end() && "Block is not in DominanceFrontier!");
 921     for (iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I)
 922       I->second.erase(BB);
 923     Frontiers.erase(BB);
 924   }
 925
 926   void addToFrontier(iterator I, BasicBlock *Node) {
 927     assert(I != end() && "BB is not in DominanceFrontier!");
 928     I->second.insert(Node);
 929   }
 930
 931   void removeFromFrontier(iterator I, BasicBlock *Node) {
 932     assert(I != end() && "BB is not in DominanceFrontier!");
 933     assert(I->second.count(Node) && "Node is not in DominanceFrontier of BB");
 934     I->second.erase(Node);
 935   }
 936
 937   /// compareDomSet - Return false if two domsets match. Otherwise
 938   /// return true;
 939   bool compareDomSet(DomSetType &DS1, const DomSetType &DS2) const {
 940     std::set<BasicBlock *> tmpSet;
 941     for (DomSetType::const_iterator I = DS2.begin(),
 942            E = DS2.end(); I != E; ++I)
 943       tmpSet.insert(*I);
 944
 945     for (DomSetType::const_iterator I = DS1.begin(),
 946            E = DS1.end(); I != E; ) {
 947       BasicBlock *Node = *I++;
 948
 949       if (tmpSet.erase(Node) == 0)
 950         // Node is in DS1 but not in DS2.
 951         return true;
 952     }
 953
 954     if(!tmpSet.empty())
 955       // There are nodes that are in DS2 but not in DS1.
 956       return true;
 957
 958     // DS1 and DS2 matches.
 959     return false;
 960   }
 961
 962   /// compare - Return true if the other dominance frontier base matches
 963   /// this dominance frontier base. Otherwise return false.
 964   bool compare(DominanceFrontierBase &Other) const {
 965     DomSetMapType tmpFrontiers;
 966     for (DomSetMapType::const_iterator I = Other.begin(),
 967            E = Other.end(); I != E; ++I)
 968       tmpFrontiers.insert(std::make_pair(I->first, I->second));
 969
 970     for (DomSetMapType::iterator I = tmpFrontiers.begin(),
 971            E = tmpFrontiers.end(); I != E; ) {
 972       BasicBlock *Node = I->first;
 973       const_iterator DFI = find(Node);
 974       if (DFI == end())
 975         return true;
 976
 977       if (compareDomSet(I->second, DFI->second))
 978         return true;
 979
 980       ++I;
 981       tmpFrontiers.erase(Node);
 982     }
 983
 984     if (!tmpFrontiers.empty())
 985       return true;
 986
 987     return false;
 988   }
 989
 990   /// print - Convert to human readable form
 991   ///
 992   virtual void print(raw_ostream &OS, const Module* = 0) const;
 993 };
 994
 995
 996 //===-------------------------------------
 997 /// DominanceFrontier Class - Concrete subclass of DominanceFrontierBase that is
 998 /// used to compute a forward dominator frontiers.
 999 ///
1000 class DominanceFrontier : public DominanceFrontierBase {
1001 public:
1002   static char ID; // Pass ID, replacement for typeid
1003   DominanceFrontier() :
1004     DominanceFrontierBase(&ID, false) {}
1005
1006   BasicBlock *getRoot() const {
1007     assert(Roots.size() == 1 && "Should always have entry node!");
1008     return Roots[0];
1009   }
1010
1011   virtual bool runOnFunction(Function &) {
1012     Frontiers.clear();
1013     DominatorTree &DT = getAnalysis<DominatorTree>();
1014     Roots = DT.getRoots();
1015     assert(Roots.size() == 1 && "Only one entry block for forward domfronts!");
1016     calculate(DT, DT[Roots[0]]);
1017     return false;
1018   }
1019
1020   virtual void verifyAnalysis() const;
1021
1022   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
1023     AU.setPreservesAll();
1024     AU.addRequired<DominatorTree>();
1025   }
1026
1027   /// splitBlock - BB is split and now it has one successor. Update dominance
1028   /// frontier to reflect this change.
1029   void splitBlock(BasicBlock *BB);
1030
1031   /// BasicBlock BB's new dominator is NewBB. Update BB's dominance frontier
1032   /// to reflect this change.
1033   void changeImmediateDominator(BasicBlock *BB, BasicBlock *NewBB,
1034                                 DominatorTree *DT) {
1035     // NewBB is now  dominating BB. Which means BB's dominance
1036     // frontier is now part of NewBB's dominance frontier. However, BB
1037     // itself is not member of NewBB's dominance frontier.
1038     DominanceFrontier::iterator NewDFI = find(NewBB);
1039     DominanceFrontier::iterator DFI = find(BB);
1040     // If BB was an entry block then its frontier is empty.
1041     if (DFI == end())
1042       return;
1043     DominanceFrontier::DomSetType BBSet = DFI->second;
1044     for (DominanceFrontier::DomSetType::iterator BBSetI = BBSet.begin(),
1045            BBSetE = BBSet.end(); BBSetI != BBSetE; ++BBSetI) {
1046       BasicBlock *DFMember = *BBSetI;
1047       // Insert only if NewBB dominates DFMember.
1048       if (!DT->dominates(NewBB, DFMember))
1049         NewDFI->second.insert(DFMember);
1050     }
1051     NewDFI->second.erase(BB);
1052   }
1053
1054   const DomSetType &calculate(const DominatorTree &DT,
1055                               const DomTreeNode *Node);
1056 };
1057
1058
1059 } // End llvm namespace
1060
1061 #endif