Re-sort all of the includes with ./utils/sort_includes.py so that
[oota-llvm.git] / include / llvm / Analysis / LoopInfo.h
1 //===- llvm/Analysis/LoopInfo.h - Natural Loop Calculator -------*- 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 LoopInfo class that is used to identify natural loops
11 // and determine the loop depth of various nodes of the CFG.  A natural loop
12 // has exactly one entry-point, which is called the header. Note that natural
13 // loops may actually be several loops that share the same header node.
14 //
15 // This analysis calculates the nesting structure of loops in a function.  For
16 // each natural loop identified, this analysis identifies natural loops
17 // contained entirely within the loop and the basic blocks the make up the loop.
18 //
19 // It can calculate on the fly various bits of information, for example:
20 //
21 //  * whether there is a preheader for the loop
22 //  * the number of back edges to the header
23 //  * whether or not a particular block branches out of the loop
24 //  * the successor blocks of the loop
25 //  * the loop depth
26 //  * etc...
27 //
28 //===----------------------------------------------------------------------===//
29
30 #ifndef LLVM_ANALYSIS_LOOPINFO_H
31 #define LLVM_ANALYSIS_LOOPINFO_H
32
33 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
34 #include "llvm/ADT/DenseSet.h"
35 #include "llvm/ADT/GraphTraits.h"
36 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
37 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
38 #include "llvm/IR/Instruction.h"
39 #include "llvm/Pass.h"
40 #include "llvm/Support/CFG.h"
41 #include <algorithm>
42
43 namespace llvm {
44
45 template<typename T>
46 inline void RemoveFromVector(std::vector<T*> &V, T *N) {
47   typename std::vector<T*>::iterator I = std::find(V.begin(), V.end(), N);
48   assert(I != V.end() && "N is not in this list!");
49   V.erase(I);
50 }
51
52 class DominatorTree;
53 class LoopInfo;
54 class Loop;
55 class MDNode;
56 class PHINode;
57 class raw_ostream;
58 template<class N> class DominatorTreeBase;
59 template<class N, class M> class LoopInfoBase;
60 template<class N, class M> class LoopBase;
61
62 //===----------------------------------------------------------------------===//
63 /// LoopBase class - Instances of this class are used to represent loops that
64 /// are detected in the flow graph
65 ///
66 template<class BlockT, class LoopT>
67 class LoopBase {
68   LoopT *ParentLoop;
69   // SubLoops - Loops contained entirely within this one.
70   std::vector<LoopT *> SubLoops;
71
72   // Blocks - The list of blocks in this loop.  First entry is the header node.
73   std::vector<BlockT*> Blocks;
74
75   SmallPtrSet<const BlockT*, 8> DenseBlockSet;
76
77   LoopBase(const LoopBase<BlockT, LoopT> &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
78   const LoopBase<BlockT, LoopT>&
79     operator=(const LoopBase<BlockT, LoopT> &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
80 public:
81   /// Loop ctor - This creates an empty loop.
82   LoopBase() : ParentLoop(0) {}
83   ~LoopBase() {
84     for (size_t i = 0, e = SubLoops.size(); i != e; ++i)
85       delete SubLoops[i];
86   }
87
88   /// getLoopDepth - Return the nesting level of this loop.  An outer-most
89   /// loop has depth 1, for consistency with loop depth values used for basic
90   /// blocks, where depth 0 is used for blocks not inside any loops.
91   unsigned getLoopDepth() const {
92     unsigned D = 1;
93     for (const LoopT *CurLoop = ParentLoop; CurLoop;
94          CurLoop = CurLoop->ParentLoop)
95       ++D;
96     return D;
97   }
98   BlockT *getHeader() const { return Blocks.front(); }
99   LoopT *getParentLoop() const { return ParentLoop; }
100
101   /// setParentLoop is a raw interface for bypassing addChildLoop.
102   void setParentLoop(LoopT *L) { ParentLoop = L; }
103
104   /// contains - Return true if the specified loop is contained within in
105   /// this loop.
106   ///
107   bool contains(const LoopT *L) const {
108     if (L == this) return true;
109     if (L == 0)    return false;
110     return contains(L->getParentLoop());
111   }
112
113   /// contains - Return true if the specified basic block is in this loop.
114   ///
115   bool contains(const BlockT *BB) const {
116     return DenseBlockSet.count(BB);
117   }
118
119   /// contains - Return true if the specified instruction is in this loop.
120   ///
121   template<class InstT>
122   bool contains(const InstT *Inst) const {
123     return contains(Inst->getParent());
124   }
125
126   /// iterator/begin/end - Return the loops contained entirely within this loop.
127   ///
128   const std::vector<LoopT *> &getSubLoops() const { return SubLoops; }
129   std::vector<LoopT *> &getSubLoopsVector() { return SubLoops; }
130   typedef typename std::vector<LoopT *>::const_iterator iterator;
131   typedef typename std::vector<LoopT *>::const_reverse_iterator
132     reverse_iterator;
133   iterator begin() const { return SubLoops.begin(); }
134   iterator end() const { return SubLoops.end(); }
135   reverse_iterator rbegin() const { return SubLoops.rbegin(); }
136   reverse_iterator rend() const { return SubLoops.rend(); }
137   bool empty() const { return SubLoops.empty(); }
138
139   /// getBlocks - Get a list of the basic blocks which make up this loop.
140   ///
141   const std::vector<BlockT*> &getBlocks() const { return Blocks; }
142   typedef typename std::vector<BlockT*>::const_iterator block_iterator;
143   block_iterator block_begin() const { return Blocks.begin(); }
144   block_iterator block_end() const { return Blocks.end(); }
145
146   /// getNumBlocks - Get the number of blocks in this loop in constant time.
147   unsigned getNumBlocks() const {
148     return Blocks.size();
149   }
150
151   /// isLoopExiting - True if terminator in the block can branch to another
152   /// block that is outside of the current loop.
153   ///
154   bool isLoopExiting(const BlockT *BB) const {
155     typedef GraphTraits<const BlockT*> BlockTraits;
156     for (typename BlockTraits::ChildIteratorType SI =
157          BlockTraits::child_begin(BB),
158          SE = BlockTraits::child_end(BB); SI != SE; ++SI) {
159       if (!contains(*SI))
160         return true;
161     }
162     return false;
163   }
164
165   /// getNumBackEdges - Calculate the number of back edges to the loop header
166   ///
167   unsigned getNumBackEdges() const {
168     unsigned NumBackEdges = 0;
169     BlockT *H = getHeader();
170
171     typedef GraphTraits<Inverse<BlockT*> > InvBlockTraits;
172     for (typename InvBlockTraits::ChildIteratorType I =
173          InvBlockTraits::child_begin(H),
174          E = InvBlockTraits::child_end(H); I != E; ++I)
175       if (contains(*I))
176         ++NumBackEdges;
177
178     return NumBackEdges;
179   }
180
181   //===--------------------------------------------------------------------===//
182   // APIs for simple analysis of the loop.
183   //
184   // Note that all of these methods can fail on general loops (ie, there may not
185   // be a preheader, etc).  For best success, the loop simplification and
186   // induction variable canonicalization pass should be used to normalize loops
187   // for easy analysis.  These methods assume canonical loops.
188
189   /// getExitingBlocks - Return all blocks inside the loop that have successors
190   /// outside of the loop.  These are the blocks _inside of the current loop_
191   /// which branch out.  The returned list is always unique.
192   ///
193   void getExitingBlocks(SmallVectorImpl<BlockT *> &ExitingBlocks) const;
194
195   /// getExitingBlock - If getExitingBlocks would return exactly one block,
196   /// return that block. Otherwise return null.
197   BlockT *getExitingBlock() const;
198
199   /// getExitBlocks - Return all of the successor blocks of this loop.  These
200   /// are the blocks _outside of the current loop_ which are branched to.
201   ///
202   void getExitBlocks(SmallVectorImpl<BlockT*> &ExitBlocks) const;
203
204   /// getExitBlock - If getExitBlocks would return exactly one block,
205   /// return that block. Otherwise return null.
206   BlockT *getExitBlock() const;
207
208   /// Edge type.
209   typedef std::pair<const BlockT*, const BlockT*> Edge;
210
211   /// getExitEdges - Return all pairs of (_inside_block_,_outside_block_).
212   void getExitEdges(SmallVectorImpl<Edge> &ExitEdges) const;
213
214   /// getLoopPreheader - If there is a preheader for this loop, return it.  A
215   /// loop has a preheader if there is only one edge to the header of the loop
216   /// from outside of the loop.  If this is the case, the block branching to the
217   /// header of the loop is the preheader node.
218   ///
219   /// This method returns null if there is no preheader for the loop.
220   ///
221   BlockT *getLoopPreheader() const;
222
223   /// getLoopPredecessor - If the given loop's header has exactly one unique
224   /// predecessor outside the loop, return it. Otherwise return null.
225   /// This is less strict that the loop "preheader" concept, which requires
226   /// the predecessor to have exactly one successor.
227   ///
228   BlockT *getLoopPredecessor() const;
229
230   /// getLoopLatch - If there is a single latch block for this loop, return it.
231   /// A latch block is a block that contains a branch back to the header.
232   BlockT *getLoopLatch() const;
233
234   /// getLoopLatches - Return all loop latch blocks of this loop. A latch block
235   /// is a block that contains a branch back to the header.
236   void getLoopLatches(SmallVectorImpl<BlockT *> &LoopLatches) const {
237     BlockT *H = getHeader();
238     typedef GraphTraits<Inverse<BlockT*> > InvBlockTraits;
239     for (typename InvBlockTraits::ChildIteratorType I =
240          InvBlockTraits::child_begin(H),
241          E = InvBlockTraits::child_end(H); I != E; ++I)
242       if (contains(*I))
243         LoopLatches.push_back(*I);
244   }
245
246   //===--------------------------------------------------------------------===//
247   // APIs for updating loop information after changing the CFG
248   //
249
250   /// addBasicBlockToLoop - This method is used by other analyses to update loop
251   /// information.  NewBB is set to be a new member of the current loop.
252   /// Because of this, it is added as a member of all parent loops, and is added
253   /// to the specified LoopInfo object as being in the current basic block.  It
254   /// is not valid to replace the loop header with this method.
255   ///
256   void addBasicBlockToLoop(BlockT *NewBB, LoopInfoBase<BlockT, LoopT> &LI);
257
258   /// replaceChildLoopWith - This is used when splitting loops up.  It replaces
259   /// the OldChild entry in our children list with NewChild, and updates the
260   /// parent pointer of OldChild to be null and the NewChild to be this loop.
261   /// This updates the loop depth of the new child.
262   void replaceChildLoopWith(LoopT *OldChild, LoopT *NewChild);
263
264   /// addChildLoop - Add the specified loop to be a child of this loop.  This
265   /// updates the loop depth of the new child.
266   ///
267   void addChildLoop(LoopT *NewChild) {
268     assert(NewChild->ParentLoop == 0 && "NewChild already has a parent!");
269     NewChild->ParentLoop = static_cast<LoopT *>(this);
270     SubLoops.push_back(NewChild);
271   }
272
273   /// removeChildLoop - This removes the specified child from being a subloop of
274   /// this loop.  The loop is not deleted, as it will presumably be inserted
275   /// into another loop.
276   LoopT *removeChildLoop(iterator I) {
277     assert(I != SubLoops.end() && "Cannot remove end iterator!");
278     LoopT *Child = *I;
279     assert(Child->ParentLoop == this && "Child is not a child of this loop!");
280     SubLoops.erase(SubLoops.begin()+(I-begin()));
281     Child->ParentLoop = 0;
282     return Child;
283   }
284
285   /// addBlockEntry - This adds a basic block directly to the basic block list.
286   /// This should only be used by transformations that create new loops.  Other
287   /// transformations should use addBasicBlockToLoop.
288   void addBlockEntry(BlockT *BB) {
289     Blocks.push_back(BB);
290     DenseBlockSet.insert(BB);
291   }
292
293   /// reverseBlocks - interface to reverse Blocks[from, end of loop] in this loop
294   void reverseBlock(unsigned from) {
295     std::reverse(Blocks.begin() + from, Blocks.end());
296   }
297
298   /// reserveBlocks- interface to do reserve() for Blocks
299   void reserveBlocks(unsigned size) {
300     Blocks.reserve(size);
301   }
302
303   /// moveToHeader - This method is used to move BB (which must be part of this
304   /// loop) to be the loop header of the loop (the block that dominates all
305   /// others).
306   void moveToHeader(BlockT *BB) {
307     if (Blocks[0] == BB) return;
308     for (unsigned i = 0; ; ++i) {
309       assert(i != Blocks.size() && "Loop does not contain BB!");
310       if (Blocks[i] == BB) {
311         Blocks[i] = Blocks[0];
312         Blocks[0] = BB;
313         return;
314       }
315     }
316   }
317
318   /// removeBlockFromLoop - This removes the specified basic block from the
319   /// current loop, updating the Blocks as appropriate.  This does not update
320   /// the mapping in the LoopInfo class.
321   void removeBlockFromLoop(BlockT *BB) {
322     RemoveFromVector(Blocks, BB);
323     DenseBlockSet.erase(BB);
324   }
325
326   /// verifyLoop - Verify loop structure
327   void verifyLoop() const;
328
329   /// verifyLoop - Verify loop structure of this loop and all nested loops.
330   void verifyLoopNest(DenseSet<const LoopT*> *Loops) const;
331
332   void print(raw_ostream &OS, unsigned Depth = 0) const;
333
334 protected:
335   friend class LoopInfoBase<BlockT, LoopT>;
336   explicit LoopBase(BlockT *BB) : ParentLoop(0) {
337     Blocks.push_back(BB);
338     DenseBlockSet.insert(BB);
339   }
340 };
341
342 template<class BlockT, class LoopT>
343 raw_ostream& operator<<(raw_ostream &OS, const LoopBase<BlockT, LoopT> &Loop) {
344   Loop.print(OS);
345   return OS;
346 }
347
348 // Implementation in LoopInfoImpl.h
349 #ifdef __GNUC__
350 __extension__ extern template class LoopBase<BasicBlock, Loop>;
351 #endif
352
353 class Loop : public LoopBase<BasicBlock, Loop> {
354 public:
355   Loop() {}
356
357   /// isLoopInvariant - Return true if the specified value is loop invariant
358   ///
359   bool isLoopInvariant(Value *V) const;
360
361   /// hasLoopInvariantOperands - Return true if all the operands of the
362   /// specified instruction are loop invariant.
363   bool hasLoopInvariantOperands(Instruction *I) const;
364
365   /// makeLoopInvariant - If the given value is an instruction inside of the
366   /// loop and it can be hoisted, do so to make it trivially loop-invariant.
367   /// Return true if the value after any hoisting is loop invariant. This
368   /// function can be used as a slightly more aggressive replacement for
369   /// isLoopInvariant.
370   ///
371   /// If InsertPt is specified, it is the point to hoist instructions to.
372   /// If null, the terminator of the loop preheader is used.
373   ///
374   bool makeLoopInvariant(Value *V, bool &Changed,
375                          Instruction *InsertPt = 0) const;
376
377   /// makeLoopInvariant - If the given instruction is inside of the
378   /// loop and it can be hoisted, do so to make it trivially loop-invariant.
379   /// Return true if the instruction after any hoisting is loop invariant. This
380   /// function can be used as a slightly more aggressive replacement for
381   /// isLoopInvariant.
382   ///
383   /// If InsertPt is specified, it is the point to hoist instructions to.
384   /// If null, the terminator of the loop preheader is used.
385   ///
386   bool makeLoopInvariant(Instruction *I, bool &Changed,
387                          Instruction *InsertPt = 0) const;
388
389   /// getCanonicalInductionVariable - Check to see if the loop has a canonical
390   /// induction variable: an integer recurrence that starts at 0 and increments
391   /// by one each time through the loop.  If so, return the phi node that
392   /// corresponds to it.
393   ///
394   /// The IndVarSimplify pass transforms loops to have a canonical induction
395   /// variable.
396   ///
397   PHINode *getCanonicalInductionVariable() const;
398
399   /// isLCSSAForm - Return true if the Loop is in LCSSA form
400   bool isLCSSAForm(DominatorTree &DT) const;
401
402   /// isLoopSimplifyForm - Return true if the Loop is in the form that
403   /// the LoopSimplify form transforms loops to, which is sometimes called
404   /// normal form.
405   bool isLoopSimplifyForm() const;
406
407   /// isSafeToClone - Return true if the loop body is safe to clone in practice.
408   bool isSafeToClone() const;
409
410   /// Returns true if the loop is annotated parallel.
411   ///
412   /// A parallel loop can be assumed to not contain any dependencies between
413   /// iterations by the compiler. That is, any loop-carried dependency checking
414   /// can be skipped completely when parallelizing the loop on the target
415   /// machine. Thus, if the parallel loop information originates from the
416   /// programmer, e.g. via the OpenMP parallel for pragma, it is the
417   /// programmer's responsibility to ensure there are no loop-carried
418   /// dependencies. The final execution order of the instructions across
419   /// iterations is not guaranteed, thus, the end result might or might not
420   /// implement actual concurrent execution of instructions across multiple
421   /// iterations.
422   bool isAnnotatedParallel() const;
423
424   /// Return the llvm.loop loop id metadata node for this loop if it is present.
425   ///
426   /// If this loop contains the same llvm.loop metadata on each branch to the
427   /// header then the node is returned. If any latch instruction does not
428   /// contain llvm.loop or or if multiple latches contain different nodes then
429   /// 0 is returned.
430   MDNode *getLoopID() const;
431   /// Set the llvm.loop loop id metadata for this loop.
432   ///
433   /// The LoopID metadata node will be added to each terminator instruction in
434   /// the loop that branches to the loop header.
435   ///
436   /// The LoopID metadata node should have one or more operands and the first
437   /// operand should should be the node itself.
438   void setLoopID(MDNode *LoopID) const;
439
440   /// hasDedicatedExits - Return true if no exit block for the loop
441   /// has a predecessor that is outside the loop.
442   bool hasDedicatedExits() const;
443
444   /// getUniqueExitBlocks - Return all unique successor blocks of this loop.
445   /// These are the blocks _outside of the current loop_ which are branched to.
446   /// This assumes that loop exits are in canonical form.
447   ///
448   void getUniqueExitBlocks(SmallVectorImpl<BasicBlock *> &ExitBlocks) const;
449
450   /// getUniqueExitBlock - If getUniqueExitBlocks would return exactly one
451   /// block, return that block. Otherwise return null.
452   BasicBlock *getUniqueExitBlock() const;
453
454   void dump() const;
455
456 private:
457   friend class LoopInfoBase<BasicBlock, Loop>;
458   explicit Loop(BasicBlock *BB) : LoopBase<BasicBlock, Loop>(BB) {}
459 };
460
461 //===----------------------------------------------------------------------===//
462 /// LoopInfo - This class builds and contains all of the top level loop
463 /// structures in the specified function.
464 ///
465
466 template<class BlockT, class LoopT>
467 class LoopInfoBase {
468   // BBMap - Mapping of basic blocks to the inner most loop they occur in
469   DenseMap<BlockT *, LoopT *> BBMap;
470   std::vector<LoopT *> TopLevelLoops;
471   friend class LoopBase<BlockT, LoopT>;
472   friend class LoopInfo;
473
474   void operator=(const LoopInfoBase &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
475   LoopInfoBase(const LoopInfo &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
476 public:
477   LoopInfoBase() { }
478   ~LoopInfoBase() { releaseMemory(); }
479
480   void releaseMemory() {
481     for (typename std::vector<LoopT *>::iterator I =
482          TopLevelLoops.begin(), E = TopLevelLoops.end(); I != E; ++I)
483       delete *I;   // Delete all of the loops...
484
485     BBMap.clear();                           // Reset internal state of analysis
486     TopLevelLoops.clear();
487   }
488
489   /// iterator/begin/end - The interface to the top-level loops in the current
490   /// function.
491   ///
492   typedef typename std::vector<LoopT *>::const_iterator iterator;
493   typedef typename std::vector<LoopT *>::const_reverse_iterator
494     reverse_iterator;
495   iterator begin() const { return TopLevelLoops.begin(); }
496   iterator end() const { return TopLevelLoops.end(); }
497   reverse_iterator rbegin() const { return TopLevelLoops.rbegin(); }
498   reverse_iterator rend() const { return TopLevelLoops.rend(); }
499   bool empty() const { return TopLevelLoops.empty(); }
500
501   /// getLoopFor - Return the inner most loop that BB lives in.  If a basic
502   /// block is in no loop (for example the entry node), null is returned.
503   ///
504   LoopT *getLoopFor(const BlockT *BB) const {
505     return BBMap.lookup(const_cast<BlockT*>(BB));
506   }
507
508   /// operator[] - same as getLoopFor...
509   ///
510   const LoopT *operator[](const BlockT *BB) const {
511     return getLoopFor(BB);
512   }
513
514   /// getLoopDepth - Return the loop nesting level of the specified block.  A
515   /// depth of 0 means the block is not inside any loop.
516   ///
517   unsigned getLoopDepth(const BlockT *BB) const {
518     const LoopT *L = getLoopFor(BB);
519     return L ? L->getLoopDepth() : 0;
520   }
521
522   // isLoopHeader - True if the block is a loop header node
523   bool isLoopHeader(BlockT *BB) const {
524     const LoopT *L = getLoopFor(BB);
525     return L && L->getHeader() == BB;
526   }
527
528   /// removeLoop - This removes the specified top-level loop from this loop info
529   /// object.  The loop is not deleted, as it will presumably be inserted into
530   /// another loop.
531   LoopT *removeLoop(iterator I) {
532     assert(I != end() && "Cannot remove end iterator!");
533     LoopT *L = *I;
534     assert(L->getParentLoop() == 0 && "Not a top-level loop!");
535     TopLevelLoops.erase(TopLevelLoops.begin() + (I-begin()));
536     return L;
537   }
538
539   /// changeLoopFor - Change the top-level loop that contains BB to the
540   /// specified loop.  This should be used by transformations that restructure
541   /// the loop hierarchy tree.
542   void changeLoopFor(BlockT *BB, LoopT *L) {
543     if (!L) {
544       BBMap.erase(BB);
545       return;
546     }
547     BBMap[BB] = L;
548   }
549
550   /// changeTopLevelLoop - Replace the specified loop in the top-level loops
551   /// list with the indicated loop.
552   void changeTopLevelLoop(LoopT *OldLoop,
553                           LoopT *NewLoop) {
554     typename std::vector<LoopT *>::iterator I =
555                  std::find(TopLevelLoops.begin(), TopLevelLoops.end(), OldLoop);
556     assert(I != TopLevelLoops.end() && "Old loop not at top level!");
557     *I = NewLoop;
558     assert(NewLoop->ParentLoop == 0 && OldLoop->ParentLoop == 0 &&
559            "Loops already embedded into a subloop!");
560   }
561
562   /// addTopLevelLoop - This adds the specified loop to the collection of
563   /// top-level loops.
564   void addTopLevelLoop(LoopT *New) {
565     assert(New->getParentLoop() == 0 && "Loop already in subloop!");
566     TopLevelLoops.push_back(New);
567   }
568
569   /// removeBlock - This method completely removes BB from all data structures,
570   /// including all of the Loop objects it is nested in and our mapping from
571   /// BasicBlocks to loops.
572   void removeBlock(BlockT *BB) {
573     typename DenseMap<BlockT *, LoopT *>::iterator I = BBMap.find(BB);
574     if (I != BBMap.end()) {
575       for (LoopT *L = I->second; L; L = L->getParentLoop())
576         L->removeBlockFromLoop(BB);
577
578       BBMap.erase(I);
579     }
580   }
581
582   // Internals
583
584   static bool isNotAlreadyContainedIn(const LoopT *SubLoop,
585                                       const LoopT *ParentLoop) {
586     if (SubLoop == 0) return true;
587     if (SubLoop == ParentLoop) return false;
588     return isNotAlreadyContainedIn(SubLoop->getParentLoop(), ParentLoop);
589   }
590
591   /// Create the loop forest using a stable algorithm.
592   void Analyze(DominatorTreeBase<BlockT> &DomTree);
593
594   // Debugging
595
596   void print(raw_ostream &OS) const;
597 };
598
599 // Implementation in LoopInfoImpl.h
600 #ifdef __GNUC__
601 __extension__ extern template class LoopInfoBase<BasicBlock, Loop>;
602 #endif
603
604 class LoopInfo : public FunctionPass {
605   LoopInfoBase<BasicBlock, Loop> LI;
606   friend class LoopBase<BasicBlock, Loop>;
607
608   void operator=(const LoopInfo &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
609   LoopInfo(const LoopInfo &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
610 public:
611   static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
612
613   LoopInfo() : FunctionPass(ID) {
614     initializeLoopInfoPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
615   }
616
617   LoopInfoBase<BasicBlock, Loop>& getBase() { return LI; }
618
619   /// iterator/begin/end - The interface to the top-level loops in the current
620   /// function.
621   ///
622   typedef LoopInfoBase<BasicBlock, Loop>::iterator iterator;
623   typedef LoopInfoBase<BasicBlock, Loop>::reverse_iterator reverse_iterator;
624   inline iterator begin() const { return LI.begin(); }
625   inline iterator end() const { return LI.end(); }
626   inline reverse_iterator rbegin() const { return LI.rbegin(); }
627   inline reverse_iterator rend() const { return LI.rend(); }
628   bool empty() const { return LI.empty(); }
629
630   /// getLoopFor - Return the inner most loop that BB lives in.  If a basic
631   /// block is in no loop (for example the entry node), null is returned.
632   ///
633   inline Loop *getLoopFor(const BasicBlock *BB) const {
634     return LI.getLoopFor(BB);
635   }
636
637   /// operator[] - same as getLoopFor...
638   ///
639   inline const Loop *operator[](const BasicBlock *BB) const {
640     return LI.getLoopFor(BB);
641   }
642
643   /// getLoopDepth - Return the loop nesting level of the specified block.  A
644   /// depth of 0 means the block is not inside any loop.
645   ///
646   inline unsigned getLoopDepth(const BasicBlock *BB) const {
647     return LI.getLoopDepth(BB);
648   }
649
650   // isLoopHeader - True if the block is a loop header node
651   inline bool isLoopHeader(BasicBlock *BB) const {
652     return LI.isLoopHeader(BB);
653   }
654
655   /// runOnFunction - Calculate the natural loop information.
656   ///
657   virtual bool runOnFunction(Function &F);
658
659   virtual void verifyAnalysis() const;
660
661   virtual void releaseMemory() { LI.releaseMemory(); }
662
663   virtual void print(raw_ostream &O, const Module* M = 0) const;
664
665   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
666
667   /// removeLoop - This removes the specified top-level loop from this loop info
668   /// object.  The loop is not deleted, as it will presumably be inserted into
669   /// another loop.
670   inline Loop *removeLoop(iterator I) { return LI.removeLoop(I); }
671
672   /// changeLoopFor - Change the top-level loop that contains BB to the
673   /// specified loop.  This should be used by transformations that restructure
674   /// the loop hierarchy tree.
675   inline void changeLoopFor(BasicBlock *BB, Loop *L) {
676     LI.changeLoopFor(BB, L);
677   }
678
679   /// changeTopLevelLoop - Replace the specified loop in the top-level loops
680   /// list with the indicated loop.
681   inline void changeTopLevelLoop(Loop *OldLoop, Loop *NewLoop) {
682     LI.changeTopLevelLoop(OldLoop, NewLoop);
683   }
684
685   /// addTopLevelLoop - This adds the specified loop to the collection of
686   /// top-level loops.
687   inline void addTopLevelLoop(Loop *New) {
688     LI.addTopLevelLoop(New);
689   }
690
691   /// removeBlock - This method completely removes BB from all data structures,
692   /// including all of the Loop objects it is nested in and our mapping from
693   /// BasicBlocks to loops.
694   void removeBlock(BasicBlock *BB) {
695     LI.removeBlock(BB);
696   }
697
698   /// updateUnloop - Update LoopInfo after removing the last backedge from a
699   /// loop--now the "unloop". This updates the loop forest and parent loops for
700   /// each block so that Unloop is no longer referenced, but the caller must
701   /// actually delete the Unloop object.
702   void updateUnloop(Loop *Unloop);
703
704   /// replacementPreservesLCSSAForm - Returns true if replacing From with To
705   /// everywhere is guaranteed to preserve LCSSA form.
706   bool replacementPreservesLCSSAForm(Instruction *From, Value *To) {
707     // Preserving LCSSA form is only problematic if the replacing value is an
708     // instruction.
709     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(To);
710     if (!I) return true;
711     // If both instructions are defined in the same basic block then replacement
712     // cannot break LCSSA form.
713     if (I->getParent() == From->getParent())
714       return true;
715     // If the instruction is not defined in a loop then it can safely replace
716     // anything.
717     Loop *ToLoop = getLoopFor(I->getParent());
718     if (!ToLoop) return true;
719     // If the replacing instruction is defined in the same loop as the original
720     // instruction, or in a loop that contains it as an inner loop, then using
721     // it as a replacement will not break LCSSA form.
722     return ToLoop->contains(getLoopFor(From->getParent()));
723   }
724 };
725
726
727 // Allow clients to walk the list of nested loops...
728 template <> struct GraphTraits<const Loop*> {
729   typedef const Loop NodeType;
730   typedef LoopInfo::iterator ChildIteratorType;
731
732   static NodeType *getEntryNode(const Loop *L) { return L; }
733   static inline ChildIteratorType child_begin(NodeType *N) {
734     return N->begin();
735   }
736   static inline ChildIteratorType child_end(NodeType *N) {
737     return N->end();
738   }
739 };
740
741 template <> struct GraphTraits<Loop*> {
742   typedef Loop NodeType;
743   typedef LoopInfo::iterator ChildIteratorType;
744
745   static NodeType *getEntryNode(Loop *L) { return L; }
746   static inline ChildIteratorType child_begin(NodeType *N) {
747     return N->begin();
748   }
749   static inline ChildIteratorType child_end(NodeType *N) {
750     return N->end();
751   }
752 };
753
754 } // End llvm namespace
755
756 #endif