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/BasicBlock.h"
  26 #include "llvm/Function.h"
  27 #include "llvm/Instructions.h"
  28 #include "llvm/ADT/DenseMap.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 <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 std::ostream &operator<<(std::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, std::ostream &o,
 178                          unsigned Lev) {
 179   o << std::string(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                          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                         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(NodeT *A, NodeT *B) {
 408     if (A == B)
 409       return true;
 410
 411     return dominates(getNode(A), getNode(B));
 412   }
 413
 414   NodeT *getRoot() const {
 415     assert(this->Roots.size() == 1 && "Should always have entry node!");
 416     return this->Roots[0];
 417   }
 418
 419   /// findNearestCommonDominator - Find nearest common dominator basic block
 420   /// for basic block A and B. If there is no such block then return NULL.
 421   NodeT *findNearestCommonDominator(NodeT *A, NodeT *B) {
 422
 423     assert (!this->isPostDominator()
 424             && "This is not implemented for post dominators");
 425     assert (A->getParent() == B->getParent()
 426             && "Two blocks are not in same function");
 427
 428     // If either A or B is a entry block then it is nearest common dominator.
 429     NodeT &Entry  = A->getParent()->front();
 430     if (A == &Entry || B == &Entry)
 431       return &Entry;
 432
 433     // If B dominates A then B is nearest common dominator.
 434     if (dominates(B, A))
 435       return B;
 436
 437     // If A dominates B then A is nearest common dominator.
 438     if (dominates(A, B))
 439       return A;
 440
 441     DomTreeNodeBase<NodeT> *NodeA = getNode(A);
 442     DomTreeNodeBase<NodeT> *NodeB = getNode(B);
 443
 444     // Collect NodeA dominators set.
 445     SmallPtrSet<DomTreeNodeBase<NodeT>*, 16> NodeADoms;
 446     NodeADoms.insert(NodeA);
 447     DomTreeNodeBase<NodeT> *IDomA = NodeA->getIDom();
 448     while (IDomA) {
 449       NodeADoms.insert(IDomA);
 450       IDomA = IDomA->getIDom();
 451     }
 452
 453     // Walk NodeB immediate dominators chain and find common dominator node.
 454     DomTreeNodeBase<NodeT> *IDomB = NodeB->getIDom();
 455     while(IDomB) {
 456       if (NodeADoms.count(IDomB) != 0)
 457         return IDomB->getBlock();
 458
 459       IDomB = IDomB->getIDom();
 460     }
 461
 462     return NULL;
 463   }
 464
 465   //===--------------------------------------------------------------------===//
 466   // API to update (Post)DominatorTree information based on modifications to
 467   // the CFG...
 468
 469   /// addNewBlock - Add a new node to the dominator tree information.  This
 470   /// creates a new node as a child of DomBB dominator node,linking it into
 471   /// the children list of the immediate dominator.
 472   DomTreeNodeBase<NodeT> *addNewBlock(NodeT *BB, NodeT *DomBB) {
 473     assert(getNode(BB) == 0 && "Block already in dominator tree!");
 474     DomTreeNodeBase<NodeT> *IDomNode = getNode(DomBB);
 475     assert(IDomNode && "Not immediate dominator specified for block!");
 476     DFSInfoValid = false;
 477     return DomTreeNodes[BB] =
 478       IDomNode->addChild(new DomTreeNodeBase<NodeT>(BB, IDomNode));
 479   }
 480
 481   /// changeImmediateDominator - This method is used to update the dominator
 482   /// tree information when a node's immediate dominator changes.
 483   ///
 484   void changeImmediateDominator(DomTreeNodeBase<NodeT> *N,
 485                                 DomTreeNodeBase<NodeT> *NewIDom) {
 486     assert(N && NewIDom && "Cannot change null node pointers!");
 487     DFSInfoValid = false;
 488     N->setIDom(NewIDom);
 489   }
 490
 491   void changeImmediateDominator(NodeT *BB, NodeT *NewBB) {
 492     changeImmediateDominator(getNode(BB), getNode(NewBB));
 493   }
 494
 495   /// eraseNode - Removes a node from  the dominator tree. Block must not
 496   /// domiante any other blocks. Removes node from its immediate dominator's
 497   /// children list. Deletes dominator node associated with basic block BB.
 498   void eraseNode(NodeT *BB) {
 499     DomTreeNodeBase<NodeT> *Node = getNode(BB);
 500     assert (Node && "Removing node that isn't in dominator tree.");
 501     assert (Node->getChildren().empty() && "Node is not a leaf node.");
 502
 503       // Remove node from immediate dominator's children list.
 504     DomTreeNodeBase<NodeT> *IDom = Node->getIDom();
 505     if (IDom) {
 506       typename std::vector<DomTreeNodeBase<NodeT>*>::iterator I =
 507         std::find(IDom->Children.begin(), IDom->Children.end(), Node);
 508       assert(I != IDom->Children.end() &&
 509              "Not in immediate dominator children set!");
 510       // I am no longer your child...
 511       IDom->Children.erase(I);
 512     }
 513
 514     DomTreeNodes.erase(BB);
 515     delete Node;
 516   }
 517
 518   /// removeNode - Removes a node from the dominator tree.  Block must not
 519   /// dominate any other blocks.  Invalidates any node pointing to removed
 520   /// block.
 521   void removeNode(NodeT *BB) {
 522     assert(getNode(BB) && "Removing node that isn't in dominator tree.");
 523     DomTreeNodes.erase(BB);
 524   }
 525
 526   /// splitBlock - BB is split and now it has one successor. Update dominator
 527   /// tree to reflect this change.
 528   void splitBlock(NodeT* NewBB) {
 529     if (this->IsPostDominators)
 530       this->Split<Inverse<NodeT*>, GraphTraits<Inverse<NodeT*> > >(*this, NewBB);
 531     else
 532       this->Split<NodeT*, GraphTraits<NodeT*> >(*this, NewBB);
 533   }
 534
 535   /// print - Convert to human readable form
 536   ///
 537   virtual void print(std::ostream &o, const Module* ) const {
 538     o << "=============================--------------------------------\n";
 539     if (this->isPostDominator())
 540       o << "Inorder PostDominator Tree: ";
 541     else
 542       o << "Inorder Dominator Tree: ";
 543     if (this->DFSInfoValid)
 544       o << "DFSNumbers invalid: " << SlowQueries << " slow queries.";
 545     o << "\n";
 546
 547     PrintDomTree<NodeT>(getRootNode(), o, 1);
 548   }
 549
 550   void print(std::ostream *OS, const Module* M = 0) const {
 551     if (OS) print(*OS, M);
 552   }
 553
 554   virtual void dump() {
 555     print(llvm::cerr);
 556   }
 557
 558 protected:
 559   template<class GraphT>
 560   friend void Compress(DominatorTreeBase<typename GraphT::NodeType>& DT,
 561                        typename GraphT::NodeType* VIn);
 562
 563   template<class GraphT>
 564   friend typename GraphT::NodeType* Eval(
 565                                DominatorTreeBase<typename GraphT::NodeType>& DT,
 566                                          typename GraphT::NodeType* V);
 567
 568   template<class GraphT>
 569   friend void Link(DominatorTreeBase<typename GraphT::NodeType>& DT,
 570                    unsigned DFSNumV, typename GraphT::NodeType* W,
 571          typename DominatorTreeBase<typename GraphT::NodeType>::InfoRec &WInfo);
 572
 573   template<class GraphT>
 574   friend unsigned DFSPass(DominatorTreeBase<typename GraphT::NodeType>& DT,
 575                           typename GraphT::NodeType* V,
 576                           unsigned N);
 577
 578   template<class FuncT, class N>
 579   friend void Calculate(DominatorTreeBase<typename GraphTraits<N>::NodeType>& DT,
 580                         FuncT& F);
 581
 582   /// updateDFSNumbers - Assign In and Out numbers to the nodes while walking
 583   /// dominator tree in dfs order.
 584   void updateDFSNumbers() {
 585     unsigned DFSNum = 0;
 586
 587     SmallVector<std::pair<DomTreeNodeBase<NodeT>*,
 588                 typename DomTreeNodeBase<NodeT>::iterator>, 32> WorkStack;
 589
 590     for (unsigned i = 0, e = (unsigned)this->Roots.size(); i != e; ++i) {
 591       DomTreeNodeBase<NodeT> *ThisRoot = getNode(this->Roots[i]);
 592       WorkStack.push_back(std::make_pair(ThisRoot, ThisRoot->begin()));
 593       ThisRoot->DFSNumIn = DFSNum++;
 594
 595       while (!WorkStack.empty()) {
 596         DomTreeNodeBase<NodeT> *Node = WorkStack.back().first;
 597         typename DomTreeNodeBase<NodeT>::iterator ChildIt =
 598                                                         WorkStack.back().second;
 599
 600         // If we visited all of the children of this node, "recurse" back up the
 601         // stack setting the DFOutNum.
 602         if (ChildIt == Node->end()) {
 603           Node->DFSNumOut = DFSNum++;
 604           WorkStack.pop_back();
 605         } else {
 606           // Otherwise, recursively visit this child.
 607           DomTreeNodeBase<NodeT> *Child = *ChildIt;
 608           ++WorkStack.back().second;
 609
 610           WorkStack.push_back(std::make_pair(Child, Child->begin()));
 611           Child->DFSNumIn = DFSNum++;
 612         }
 613       }
 614     }
 615
 616     SlowQueries = 0;
 617     DFSInfoValid = true;
 618   }
 619
 620   DomTreeNodeBase<NodeT> *getNodeForBlock(NodeT *BB) {
 621     typename DomTreeNodeMapType::iterator I = this->DomTreeNodes.find(BB);
 622     if (I != this->DomTreeNodes.end() && I->second)
 623       return I->second;
 624
 625     // Haven't calculated this node yet?  Get or calculate the node for the
 626     // immediate dominator.
 627     NodeT *IDom = getIDom(BB);
 628
 629     assert(IDom || this->DomTreeNodes[NULL]);
 630     DomTreeNodeBase<NodeT> *IDomNode = getNodeForBlock(IDom);
 631
 632     // Add a new tree node for this BasicBlock, and link it as a child of
 633     // IDomNode
 634     DomTreeNodeBase<NodeT> *C = new DomTreeNodeBase<NodeT>(BB, IDomNode);
 635     return this->DomTreeNodes[BB] = IDomNode->addChild(C);
 636   }
 637
 638   inline NodeT *getIDom(NodeT *BB) const {
 639     typename DenseMap<NodeT*, NodeT*>::const_iterator I = IDoms.find(BB);
 640     return I != IDoms.end() ? I->second : 0;
 641   }
 642
 643   inline void addRoot(NodeT* BB) {
 644     this->Roots.push_back(BB);
 645   }
 646
 647 public:
 648   /// recalculate - compute a dominator tree for the given function
 649   template<class FT>
 650   void recalculate(FT& F) {
 651     if (!this->IsPostDominators) {
 652       reset();
 653
 654       // Initialize roots
 655       this->Roots.push_back(&F.front());
 656       this->IDoms[&F.front()] = 0;
 657       this->DomTreeNodes[&F.front()] = 0;
 658       this->Vertex.push_back(0);
 659
 660       Calculate<FT, NodeT*>(*this, F);
 661
 662       updateDFSNumbers();
 663     } else {
 664       reset();     // Reset from the last time we were run...
 665
 666       // Initialize the roots list
 667       for (typename FT::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E; ++I) {
 668         if (std::distance(GraphTraits<FT*>::child_begin(I),
 669                           GraphTraits<FT*>::child_end(I)) == 0)
 670           addRoot(I);
 671
 672         // Prepopulate maps so that we don't get iterator invalidation issues later.
 673         this->IDoms[I] = 0;
 674         this->DomTreeNodes[I] = 0;
 675       }
 676
 677       this->Vertex.push_back(0);
 678
 679       Calculate<FT, Inverse<NodeT*> >(*this, F);
 680     }
 681   }
 682 };
 683
 684 EXTERN_TEMPLATE_INSTANTIATION(class DominatorTreeBase<BasicBlock>);
 685
 686 //===-------------------------------------
 687 /// DominatorTree Class - Concrete subclass of DominatorTreeBase that is used to
 688 /// compute a normal dominator tree.
 689 ///
 690 class DominatorTree : public FunctionPass {
 691 public:
 692   static char ID; // Pass ID, replacement for typeid
 693   DominatorTreeBase<BasicBlock>* DT;
 694
 695   DominatorTree() : FunctionPass(&ID) {
 696     DT = new DominatorTreeBase<BasicBlock>(false);
 697   }
 698
 699   ~DominatorTree() {
 700     DT->releaseMemory();
 701     delete DT;
 702   }
 703
 704   DominatorTreeBase<BasicBlock>& getBase() { return *DT; }
 705
 706   /// getRoots -  Return the root blocks of the current CFG.  This may include
 707   /// multiple blocks if we are computing post dominators.  For forward
 708   /// dominators, this will always be a single block (the entry node).
 709   ///
 710   inline const std::vector<BasicBlock*> &getRoots() const {
 711     return DT->getRoots();
 712   }
 713
 714   inline BasicBlock *getRoot() const {
 715     return DT->getRoot();
 716   }
 717
 718   inline DomTreeNode *getRootNode() const {
 719     return DT->getRootNode();
 720   }
 721
 722   /// compare - Return false if the other dominator tree matches this
 723   /// dominator tree. Otherwise return true.
 724   inline bool compare(DominatorTree &Other) const {
 725     DomTreeNode *R = getRootNode();
 726     DomTreeNode *OtherR = Other.getRootNode();
 727
 728     if (!R || !OtherR || R->getBlock() != OtherR->getBlock())
 729       return true;
 730
 731     if (DT->compare(Other.getBase()))
 732       return true;
 733
 734     return false;
 735   }
 736
 737   virtual bool runOnFunction(Function &F);
 738
 739   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
 740     AU.setPreservesAll();
 741   }
 742
 743   inline bool dominates(DomTreeNode* A, DomTreeNode* B) const {
 744     return DT->dominates(A, B);
 745   }
 746
 747   inline bool dominates(BasicBlock* A, BasicBlock* B) const {
 748     return DT->dominates(A, B);
 749   }
 750
 751   // dominates - Return true if A dominates B. This performs the
 752   // special checks necessary if A and B are in the same basic block.
 753   bool dominates(Instruction *A, Instruction *B) const {
 754     BasicBlock *BBA = A->getParent(), *BBB = B->getParent();
 755     if (BBA != BBB) return DT->dominates(BBA, BBB);
 756
 757     // It is not possible to determine dominance between two PHI nodes
 758     // based on their ordering.
 759     if (isa<PHINode>(A) && isa<PHINode>(B))
 760       return false;
 761
 762     // Loop through the basic block until we find A or B.
 763     BasicBlock::iterator I = BBA->begin();
 764     for (; &*I != A && &*I != B; ++I) /*empty*/;
 765
 766     //if(!DT.IsPostDominators) {
 767       // A dominates B if it is found first in the basic block.
 768       return &*I == A;
 769     //} else {
 770     //  // A post-dominates B if B is found first in the basic block.
 771     //  return &*I == B;
 772     //}
 773   }
 774
 775   inline bool properlyDominates(const DomTreeNode* A, DomTreeNode* B) const {
 776     return DT->properlyDominates(A, B);
 777   }
 778
 779   inline bool properlyDominates(BasicBlock* A, BasicBlock* B) const {
 780     return DT->properlyDominates(A, B);
 781   }
 782
 783   /// findNearestCommonDominator - Find nearest common dominator basic block
 784   /// for basic block A and B. If there is no such block then return NULL.
 785   inline BasicBlock *findNearestCommonDominator(BasicBlock *A, BasicBlock *B) {
 786     return DT->findNearestCommonDominator(A, B);
 787   }
 788
 789   inline DomTreeNode *operator[](BasicBlock *BB) const {
 790     return DT->getNode(BB);
 791   }
 792
 793   /// getNode - return the (Post)DominatorTree node for the specified basic
 794   /// block.  This is the same as using operator[] on this class.
 795   ///
 796   inline DomTreeNode *getNode(BasicBlock *BB) const {
 797     return DT->getNode(BB);
 798   }
 799
 800   /// addNewBlock - Add a new node to the dominator tree information.  This
 801   /// creates a new node as a child of DomBB dominator node,linking it into
 802   /// the children list of the immediate dominator.
 803   inline DomTreeNode *addNewBlock(BasicBlock *BB, BasicBlock *DomBB) {
 804     return DT->addNewBlock(BB, DomBB);
 805   }
 806
 807   /// changeImmediateDominator - This method is used to update the dominator
 808   /// tree information when a node's immediate dominator changes.
 809   ///
 810   inline void changeImmediateDominator(BasicBlock *N, BasicBlock* NewIDom) {
 811     DT->changeImmediateDominator(N, NewIDom);
 812   }
 813
 814   inline void changeImmediateDominator(DomTreeNode *N, DomTreeNode* NewIDom) {
 815     DT->changeImmediateDominator(N, NewIDom);
 816   }
 817
 818   /// eraseNode - Removes a node from  the dominator tree. Block must not
 819   /// domiante any other blocks. Removes node from its immediate dominator's
 820   /// children list. Deletes dominator node associated with basic block BB.
 821   inline void eraseNode(BasicBlock *BB) {
 822     DT->eraseNode(BB);
 823   }
 824
 825   /// splitBlock - BB is split and now it has one successor. Update dominator
 826   /// tree to reflect this change.
 827   inline void splitBlock(BasicBlock* NewBB) {
 828     DT->splitBlock(NewBB);
 829   }
 830
 831   bool isReachableFromEntry(BasicBlock* A) {
 832     return DT->isReachableFromEntry(A);
 833   }
 834
 835
 836   virtual void releaseMemory() {
 837     DT->releaseMemory();
 838   }
 839
 840   virtual void print(std::ostream &OS, const Module* M= 0) const {
 841     DT->print(OS, M);
 842   }
 843 };
 844
 845 //===-------------------------------------
 846 /// DominatorTree GraphTraits specialization so the DominatorTree can be
 847 /// iterable by generic graph iterators.
 848 ///
 849 template <> struct GraphTraits<DomTreeNode *> {
 850   typedef DomTreeNode NodeType;
 851   typedef NodeType::iterator  ChildIteratorType;
 852
 853   static NodeType *getEntryNode(NodeType *N) {
 854     return N;
 855   }
 856   static inline ChildIteratorType child_begin(NodeType* N) {
 857     return N->begin();
 858   }
 859   static inline ChildIteratorType child_end(NodeType* N) {
 860     return N->end();
 861   }
 862 };
 863
 864 template <> struct GraphTraits<DominatorTree*>
 865   : public GraphTraits<DomTreeNode *> {
 866   static NodeType *getEntryNode(DominatorTree *DT) {
 867     return DT->getRootNode();
 868   }
 869 };
 870
 871
 872 //===----------------------------------------------------------------------===//
 873 /// DominanceFrontierBase - Common base class for computing forward and inverse
 874 /// dominance frontiers for a function.
 875 ///
 876 class DominanceFrontierBase : public FunctionPass {
 877 public:
 878   typedef std::set<BasicBlock*>             DomSetType;    // Dom set for a bb
 879   typedef std::map<BasicBlock*, DomSetType> DomSetMapType; // Dom set map
 880 protected:
 881   DomSetMapType Frontiers;
 882   std::vector<BasicBlock*> Roots;
 883   const bool IsPostDominators;
 884
 885 public:
 886   DominanceFrontierBase(void *ID, bool isPostDom)
 887     : FunctionPass(ID), IsPostDominators(isPostDom) {}
 888
 889   /// getRoots -  Return the root blocks of the current CFG.  This may include
 890   /// multiple blocks if we are computing post dominators.  For forward
 891   /// dominators, this will always be a single block (the entry node).
 892   ///
 893   inline const std::vector<BasicBlock*> &getRoots() const { return Roots; }
 894
 895   /// isPostDominator - Returns true if analysis based of postdoms
 896   ///
 897   bool isPostDominator() const { return IsPostDominators; }
 898
 899   virtual void releaseMemory() { Frontiers.clear(); }
 900
 901   // Accessor interface:
 902   typedef DomSetMapType::iterator iterator;
 903   typedef DomSetMapType::const_iterator const_iterator;
 904   iterator       begin()       { return Frontiers.begin(); }
 905   const_iterator begin() const { return Frontiers.begin(); }
 906   iterator       end()         { return Frontiers.end(); }
 907   const_iterator end()   const { return Frontiers.end(); }
 908   iterator       find(BasicBlock *B)       { return Frontiers.find(B); }
 909   const_iterator find(BasicBlock *B) const { return Frontiers.find(B); }
 910
 911   void addBasicBlock(BasicBlock *BB, const DomSetType &frontier) {
 912     assert(find(BB) == end() && "Block already in DominanceFrontier!");
 913     Frontiers.insert(std::make_pair(BB, frontier));
 914   }
 915
 916   /// removeBlock - Remove basic block BB's frontier.
 917   void removeBlock(BasicBlock *BB) {
 918     assert(find(BB) != end() && "Block is not in DominanceFrontier!");
 919     for (iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I)
 920       I->second.erase(BB);
 921     Frontiers.erase(BB);
 922   }
 923
 924   void addToFrontier(iterator I, BasicBlock *Node) {
 925     assert(I != end() && "BB is not in DominanceFrontier!");
 926     I->second.insert(Node);
 927   }
 928
 929   void removeFromFrontier(iterator I, BasicBlock *Node) {
 930     assert(I != end() && "BB is not in DominanceFrontier!");
 931     assert(I->second.count(Node) && "Node is not in DominanceFrontier of BB");
 932     I->second.erase(Node);
 933   }
 934
 935   /// compareDomSet - Return false if two domsets match. Otherwise
 936   /// return true;
 937   bool compareDomSet(DomSetType &DS1, const DomSetType &DS2) const {
 938     std::set<BasicBlock *> tmpSet;
 939     for (DomSetType::const_iterator I = DS2.begin(),
 940            E = DS2.end(); I != E; ++I)
 941       tmpSet.insert(*I);
 942
 943     for (DomSetType::const_iterator I = DS1.begin(),
 944            E = DS1.end(); I != E; ) {
 945       BasicBlock *Node = *I++;
 946
 947       if (tmpSet.erase(Node) == 0)
 948         // Node is in DS1 but not in DS2.
 949         return true;
 950     }
 951
 952     if(!tmpSet.empty())
 953       // There are nodes that are in DS2 but not in DS1.
 954       return true;
 955
 956     // DS1 and DS2 matches.
 957     return false;
 958   }
 959
 960   /// compare - Return true if the other dominance frontier base matches
 961   /// this dominance frontier base. Otherwise return false.
 962   bool compare(DominanceFrontierBase &Other) const {
 963     DomSetMapType tmpFrontiers;
 964     for (DomSetMapType::const_iterator I = Other.begin(),
 965            E = Other.end(); I != E; ++I)
 966       tmpFrontiers.insert(std::make_pair(I->first, I->second));
 967
 968     for (DomSetMapType::iterator I = tmpFrontiers.begin(),
 969            E = tmpFrontiers.end(); I != E; ) {
 970       BasicBlock *Node = I->first;
 971       const_iterator DFI = find(Node);
 972       if (DFI == end())
 973         return true;
 974
 975       if (compareDomSet(I->second, DFI->second))
 976         return true;
 977
 978       ++I;
 979       tmpFrontiers.erase(Node);
 980     }
 981
 982     if (!tmpFrontiers.empty())
 983       return true;
 984
 985     return false;
 986   }
 987
 988   /// print - Convert to human readable form
 989   ///
 990   virtual void print(std::ostream &OS, const Module* = 0) const;
 991   void print(std::ostream *OS, const Module* M = 0) const {
 992     if (OS) print(*OS, M);
 993   }
 994   virtual void dump();
 995 };
 996
 997
 998 //===-------------------------------------
 999 /// DominanceFrontier Class - Concrete subclass of DominanceFrontierBase that is
1000 /// used to compute a forward dominator frontiers.
1001 ///
1002 class DominanceFrontier : public DominanceFrontierBase {
1003 public:
1004   static char ID; // Pass ID, replacement for typeid
1005   DominanceFrontier() :
1006     DominanceFrontierBase(&ID, false) {}
1007
1008   BasicBlock *getRoot() const {
1009     assert(Roots.size() == 1 && "Should always have entry node!");
1010     return Roots[0];
1011   }
1012
1013   virtual bool runOnFunction(Function &) {
1014     Frontiers.clear();
1015     DominatorTree &DT = getAnalysis<DominatorTree>();
1016     Roots = DT.getRoots();
1017     assert(Roots.size() == 1 && "Only one entry block for forward domfronts!");
1018     calculate(DT, DT[Roots[0]]);
1019     return false;
1020   }
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