include/llvm/Analysis/RegionInfo.h

   1 //===- RegionInfo.h - SESE region analysis ----------------------*- 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 // Calculate a program structure tree built out of single entry single exit
  11 // regions.
  12 // The basic ideas are taken from "The Program Structure Tree - Richard Johnson,
  13 // David Pearson, Keshav Pingali - 1994", however enriched with ideas from "The
  14 // Refined Process Structure Tree - Jussi Vanhatalo, Hagen Voelyer, Jana
  15 // Koehler - 2009".
  16 // The algorithm to calculate these data structures however is completely
  17 // different, as it takes advantage of existing information already available
  18 // in (Post)dominace tree and dominance frontier passes. This leads to a simpler
  19 // and in practice hopefully better performing algorithm. The runtime of the
  20 // algorithms described in the papers above are both linear in graph size,
  21 // O(V+E), whereas this algorithm is not, as the dominance frontier information
  22 // itself is not, but in practice runtime seems to be in the order of magnitude
  23 // of dominance tree calculation.
  24 //
  25 //===----------------------------------------------------------------------===//
  26
  27 #ifndef LLVM_ANALYSIS_REGIONINFO_H
  28 #define LLVM_ANALYSIS_REGIONINFO_H
  29
  30 #include "llvm/ADT/iterator_range.h"
  31 #include "llvm/ADT/PointerIntPair.h"
  32 #include "llvm/Analysis/DominanceFrontier.h"
  33 #include "llvm/Analysis/PostDominators.h"
  34 #include "llvm/Support/Allocator.h"
  35 #include <map>
  36
  37 namespace llvm {
  38
  39 class Region;
  40 class RegionInfo;
  41 class raw_ostream;
  42 class Loop;
  43 class LoopInfo;
  44
  45 /// @brief Marker class to iterate over the elements of a Region in flat mode.
  46 ///
  47 /// The class is used to either iterate in Flat mode or by not using it to not
  48 /// iterate in Flat mode.  During a Flat mode iteration all Regions are entered
  49 /// and the iteration returns every BasicBlock.  If the Flat mode is not
  50 /// selected for SubRegions just one RegionNode containing the subregion is
  51 /// returned.
  52 template <class GraphType>
  53 class FlatIt {};
  54
  55 /// @brief A RegionNode represents a subregion or a BasicBlock that is part of a
  56 /// Region.
  57 class RegionNode {
  58   RegionNode(const RegionNode &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
  59   const RegionNode &operator=(const RegionNode &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
  60
  61 protected:
  62   /// This is the entry basic block that starts this region node.  If this is a
  63   /// BasicBlock RegionNode, then entry is just the basic block, that this
  64   /// RegionNode represents.  Otherwise it is the entry of this (Sub)RegionNode.
  65   ///
  66   /// In the BBtoRegionNode map of the parent of this node, BB will always map
  67   /// to this node no matter which kind of node this one is.
  68   ///
  69   /// The node can hold either a Region or a BasicBlock.
  70   /// Use one bit to save, if this RegionNode is a subregion or BasicBlock
  71   /// RegionNode.
  72   PointerIntPair<BasicBlock*, 1, bool> entry;
  73
  74   /// @brief The parent Region of this RegionNode.
  75   /// @see getParent()
  76   Region* parent;
  77
  78 public:
  79   /// @brief Create a RegionNode.
  80   ///
  81   /// @param Parent      The parent of this RegionNode.
  82   /// @param Entry       The entry BasicBlock of the RegionNode.  If this
  83   ///                    RegionNode represents a BasicBlock, this is the
  84   ///                    BasicBlock itself.  If it represents a subregion, this
  85   ///                    is the entry BasicBlock of the subregion.
  86   /// @param isSubRegion If this RegionNode represents a SubRegion.
  87   inline RegionNode(Region* Parent, BasicBlock* Entry, bool isSubRegion = 0)
  88     : entry(Entry, isSubRegion), parent(Parent) {}
  89
  90   /// @brief Get the parent Region of this RegionNode.
  91   ///
  92   /// The parent Region is the Region this RegionNode belongs to. If for
  93   /// example a BasicBlock is element of two Regions, there exist two
  94   /// RegionNodes for this BasicBlock. Each with the getParent() function
  95   /// pointing to the Region this RegionNode belongs to.
  96   ///
  97   /// @return Get the parent Region of this RegionNode.
  98   inline Region* getParent() const { return parent; }
  99
 100   /// @brief Get the entry BasicBlock of this RegionNode.
 101   ///
 102   /// If this RegionNode represents a BasicBlock this is just the BasicBlock
 103   /// itself, otherwise we return the entry BasicBlock of the Subregion
 104   ///
 105   /// @return The entry BasicBlock of this RegionNode.
 106   inline BasicBlock* getEntry() const { return entry.getPointer(); }
 107
 108   /// @brief Get the content of this RegionNode.
 109   ///
 110   /// This can be either a BasicBlock or a subregion. Before calling getNodeAs()
 111   /// check the type of the content with the isSubRegion() function call.
 112   ///
 113   /// @return The content of this RegionNode.
 114   template<class T>
 115   inline T* getNodeAs() const;
 116
 117   /// @brief Is this RegionNode a subregion?
 118   ///
 119   /// @return True if it contains a subregion. False if it contains a
 120   ///         BasicBlock.
 121   inline bool isSubRegion() const {
 122     return entry.getInt();
 123   }
 124 };
 125
 126 /// Print a RegionNode.
 127 inline raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const RegionNode &Node);
 128
 129 template<>
 130 inline BasicBlock* RegionNode::getNodeAs<BasicBlock>() const {
 131   assert(!isSubRegion() && "This is not a BasicBlock RegionNode!");
 132   return getEntry();
 133 }
 134
 135 template<>
 136 inline Region* RegionNode::getNodeAs<Region>() const {
 137   assert(isSubRegion() && "This is not a subregion RegionNode!");
 138   return reinterpret_cast<Region*>(const_cast<RegionNode*>(this));
 139 }
 140
 141 //===----------------------------------------------------------------------===//
 142 /// @brief A single entry single exit Region.
 143 ///
 144 /// A Region is a connected subgraph of a control flow graph that has exactly
 145 /// two connections to the remaining graph. It can be used to analyze or
 146 /// optimize parts of the control flow graph.
 147 ///
 148 /// A <em> simple Region </em> is connected to the remaining graph by just two
 149 /// edges. One edge entering the Region and another one leaving the Region.
 150 ///
 151 /// An <em> extended Region </em> (or just Region) is a subgraph that can be
 152 /// transform into a simple Region. The transformation is done by adding
 153 /// BasicBlocks that merge several entry or exit edges so that after the merge
 154 /// just one entry and one exit edge exists.
 155 ///
 156 /// The \e Entry of a Region is the first BasicBlock that is passed after
 157 /// entering the Region. It is an element of the Region. The entry BasicBlock
 158 /// dominates all BasicBlocks in the Region.
 159 ///
 160 /// The \e Exit of a Region is the first BasicBlock that is passed after
 161 /// leaving the Region. It is not an element of the Region. The exit BasicBlock,
 162 /// postdominates all BasicBlocks in the Region.
 163 ///
 164 /// A <em> canonical Region </em> cannot be constructed by combining smaller
 165 /// Regions.
 166 ///
 167 /// Region A is the \e parent of Region B, if B is completely contained in A.
 168 ///
 169 /// Two canonical Regions either do not intersect at all or one is
 170 /// the parent of the other.
 171 ///
 172 /// The <em> Program Structure Tree</em> is a graph (V, E) where V is the set of
 173 /// Regions in the control flow graph and E is the \e parent relation of these
 174 /// Regions.
 175 ///
 176 /// Example:
 177 ///
 178 /// \verbatim
 179 /// A simple control flow graph, that contains two regions.
 180 ///
 181 ///        1
 182 ///       / |
 183 ///      2   |
 184 ///     / \   3
 185 ///    4   5  |
 186 ///    |   |  |
 187 ///    6   7  8
 188 ///     \  | /
 189 ///      \ |/       Region A: 1 -> 9 {1,2,3,4,5,6,7,8}
 190 ///        9        Region B: 2 -> 9 {2,4,5,6,7}
 191 /// \endverbatim
 192 ///
 193 /// You can obtain more examples by either calling
 194 ///
 195 /// <tt> "opt -regions -analyze anyprogram.ll" </tt>
 196 /// or
 197 /// <tt> "opt -view-regions-only anyprogram.ll" </tt>
 198 ///
 199 /// on any LLVM file you are interested in.
 200 ///
 201 /// The first call returns a textual representation of the program structure
 202 /// tree, the second one creates a graphical representation using graphviz.
 203 class Region : public RegionNode {
 204   friend class RegionInfo;
 205   Region(const Region &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
 206   const Region &operator=(const Region &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
 207
 208   // Information necessary to manage this Region.
 209   RegionInfo* RI;
 210   DominatorTree *DT;
 211
 212   // The exit BasicBlock of this region.
 213   // (The entry BasicBlock is part of RegionNode)
 214   BasicBlock *exit;
 215
 216   typedef std::vector<Region*> RegionSet;
 217
 218   // The subregions of this region.
 219   RegionSet children;
 220
 221   typedef std::map<BasicBlock*, RegionNode*> BBNodeMapT;
 222
 223   // Save the BasicBlock RegionNodes that are element of this Region.
 224   mutable BBNodeMapT BBNodeMap;
 225
 226   /// verifyBBInRegion - Check if a BB is in this Region. This check also works
 227   /// if the region is incorrectly built. (EXPENSIVE!)
 228   void verifyBBInRegion(BasicBlock* BB) const;
 229
 230   /// verifyWalk - Walk over all the BBs of the region starting from BB and
 231   /// verify that all reachable basic blocks are elements of the region.
 232   /// (EXPENSIVE!)
 233   void verifyWalk(BasicBlock* BB, std::set<BasicBlock*>* visitedBB) const;
 234
 235   /// verifyRegionNest - Verify if the region and its children are valid
 236   /// regions (EXPENSIVE!)
 237   void verifyRegionNest() const;
 238
 239 public:
 240   /// @brief Create a new region.
 241   ///
 242   /// @param Entry  The entry basic block of the region.
 243   /// @param Exit   The exit basic block of the region.
 244   /// @param RI     The region info object that is managing this region.
 245   /// @param DT     The dominator tree of the current function.
 246   /// @param Parent The surrounding region or NULL if this is a top level
 247   ///               region.
 248   Region(BasicBlock *Entry, BasicBlock *Exit, RegionInfo* RI,
 249          DominatorTree *DT, Region *Parent = 0);
 250
 251   /// Delete the Region and all its subregions.
 252   ~Region();
 253
 254   /// @brief Get the entry BasicBlock of the Region.
 255   /// @return The entry BasicBlock of the region.
 256   BasicBlock *getEntry() const { return RegionNode::getEntry(); }
 257
 258   /// @brief Replace the entry basic block of the region with the new basic
 259   ///        block.
 260   ///
 261   /// @param BB  The new entry basic block of the region.
 262   void replaceEntry(BasicBlock *BB);
 263
 264   /// @brief Replace the exit basic block of the region with the new basic
 265   ///        block.
 266   ///
 267   /// @param BB  The new exit basic block of the region.
 268   void replaceExit(BasicBlock *BB);
 269
 270   /// @brief Recursively replace the entry basic block of the region.
 271   ///
 272   /// This function replaces the entry basic block with a new basic block. It
 273   /// also updates all child regions that have the same entry basic block as
 274   /// this region.
 275   ///
 276   /// @param NewEntry The new entry basic block.
 277   void replaceEntryRecursive(BasicBlock *NewEntry);
 278
 279   /// @brief Recursively replace the exit basic block of the region.
 280   ///
 281   /// This function replaces the exit basic block with a new basic block. It
 282   /// also updates all child regions that have the same exit basic block as
 283   /// this region.
 284   ///
 285   /// @param NewExit The new exit basic block.
 286   void replaceExitRecursive(BasicBlock *NewExit);
 287
 288   /// @brief Get the exit BasicBlock of the Region.
 289   /// @return The exit BasicBlock of the Region, NULL if this is the TopLevel
 290   ///         Region.
 291   BasicBlock *getExit() const { return exit; }
 292
 293   /// @brief Get the parent of the Region.
 294   /// @return The parent of the Region or NULL if this is a top level
 295   ///         Region.
 296   Region *getParent() const { return RegionNode::getParent(); }
 297
 298   /// @brief Get the RegionNode representing the current Region.
 299   /// @return The RegionNode representing the current Region.
 300   RegionNode* getNode() const {
 301     return const_cast<RegionNode*>(reinterpret_cast<const RegionNode*>(this));
 302   }
 303
 304   /// @brief Get the nesting level of this Region.
 305   ///
 306   /// An toplevel Region has depth 0.
 307   ///
 308   /// @return The depth of the region.
 309   unsigned getDepth() const;
 310
 311   /// @brief Check if a Region is the TopLevel region.
 312   ///
 313   /// The toplevel region represents the whole function.
 314   bool isTopLevelRegion() const { return exit == NULL; }
 315
 316   /// @brief Return a new (non-canonical) region, that is obtained by joining
 317   ///        this region with its predecessors.
 318   ///
 319   /// @return A region also starting at getEntry(), but reaching to the next
 320   ///         basic block that forms with getEntry() a (non-canonical) region.
 321   ///         NULL if such a basic block does not exist.
 322   Region *getExpandedRegion() const;
 323
 324   /// @brief Return the first block of this region's single entry edge,
 325   ///        if existing.
 326   ///
 327   /// @return The BasicBlock starting this region's single entry edge,
 328   ///         else NULL.
 329   BasicBlock *getEnteringBlock() const;
 330
 331   /// @brief Return the first block of this region's single exit edge,
 332   ///        if existing.
 333   ///
 334   /// @return The BasicBlock starting this region's single exit edge,
 335   ///         else NULL.
 336   BasicBlock *getExitingBlock() const;
 337
 338   /// @brief Is this a simple region?
 339   ///
 340   /// A region is simple if it has exactly one exit and one entry edge.
 341   ///
 342   /// @return True if the Region is simple.
 343   bool isSimple() const;
 344
 345   /// @brief Returns the name of the Region.
 346   /// @return The Name of the Region.
 347   std::string getNameStr() const;
 348
 349   /// @brief Return the RegionInfo object, that belongs to this Region.
 350   RegionInfo *getRegionInfo() const {
 351     return RI;
 352   }
 353
 354   /// PrintStyle - Print region in difference ways.
 355   enum PrintStyle { PrintNone, PrintBB, PrintRN  };
 356
 357   /// @brief Print the region.
 358   ///
 359   /// @param OS The output stream the Region is printed to.
 360   /// @param printTree Print also the tree of subregions.
 361   /// @param level The indentation level used for printing.
 362   void print(raw_ostream& OS, bool printTree = true, unsigned level = 0,
 363              enum PrintStyle Style = PrintNone) const;
 364
 365   /// @brief Print the region to stderr.
 366   void dump() const;
 367
 368   /// @brief Check if the region contains a BasicBlock.
 369   ///
 370   /// @param BB The BasicBlock that might be contained in this Region.
 371   /// @return True if the block is contained in the region otherwise false.
 372   bool contains(const BasicBlock *BB) const;
 373
 374   /// @brief Check if the region contains another region.
 375   ///
 376   /// @param SubRegion The region that might be contained in this Region.
 377   /// @return True if SubRegion is contained in the region otherwise false.
 378   bool contains(const Region *SubRegion) const {
 379     // Toplevel Region.
 380     if (!getExit())
 381       return true;
 382
 383     return contains(SubRegion->getEntry())
 384       && (contains(SubRegion->getExit()) || SubRegion->getExit() == getExit());
 385   }
 386
 387   /// @brief Check if the region contains an Instruction.
 388   ///
 389   /// @param Inst The Instruction that might be contained in this region.
 390   /// @return True if the Instruction is contained in the region otherwise false.
 391   bool contains(const Instruction *Inst) const {
 392     return contains(Inst->getParent());
 393   }
 394
 395   /// @brief Check if the region contains a loop.
 396   ///
 397   /// @param L The loop that might be contained in this region.
 398   /// @return True if the loop is contained in the region otherwise false.
 399   ///         In case a NULL pointer is passed to this function the result
 400   ///         is false, except for the region that describes the whole function.
 401   ///         In that case true is returned.
 402   bool contains(const Loop *L) const;
 403
 404   /// @brief Get the outermost loop in the region that contains a loop.
 405   ///
 406   /// Find for a Loop L the outermost loop OuterL that is a parent loop of L
 407   /// and is itself contained in the region.
 408   ///
 409   /// @param L The loop the lookup is started.
 410   /// @return The outermost loop in the region, NULL if such a loop does not
 411   ///         exist or if the region describes the whole function.
 412   Loop *outermostLoopInRegion(Loop *L) const;
 413
 414   /// @brief Get the outermost loop in the region that contains a basic block.
 415   ///
 416   /// Find for a basic block BB the outermost loop L that contains BB and is
 417   /// itself contained in the region.
 418   ///
 419   /// @param LI A pointer to a LoopInfo analysis.
 420   /// @param BB The basic block surrounded by the loop.
 421   /// @return The outermost loop in the region, NULL if such a loop does not
 422   ///         exist or if the region describes the whole function.
 423   Loop *outermostLoopInRegion(LoopInfo *LI, BasicBlock* BB) const;
 424
 425   /// @brief Get the subregion that starts at a BasicBlock
 426   ///
 427   /// @param BB The BasicBlock the subregion should start.
 428   /// @return The Subregion if available, otherwise NULL.
 429   Region* getSubRegionNode(BasicBlock *BB) const;
 430
 431   /// @brief Get the RegionNode for a BasicBlock
 432   ///
 433   /// @param BB The BasicBlock at which the RegionNode should start.
 434   /// @return If available, the RegionNode that represents the subregion
 435   ///         starting at BB. If no subregion starts at BB, the RegionNode
 436   ///         representing BB.
 437   RegionNode* getNode(BasicBlock *BB) const;
 438
 439   /// @brief Get the BasicBlock RegionNode for a BasicBlock
 440   ///
 441   /// @param BB The BasicBlock for which the RegionNode is requested.
 442   /// @return The RegionNode representing the BB.
 443   RegionNode* getBBNode(BasicBlock *BB) const;
 444
 445   /// @brief Add a new subregion to this Region.
 446   ///
 447   /// @param SubRegion The new subregion that will be added.
 448   /// @param moveChildren Move the children of this region, that are also
 449   ///                     contained in SubRegion into SubRegion.
 450   void addSubRegion(Region *SubRegion, bool moveChildren = false);
 451
 452   /// @brief Remove a subregion from this Region.
 453   ///
 454   /// The subregion is not deleted, as it will probably be inserted into another
 455   /// region.
 456   /// @param SubRegion The SubRegion that will be removed.
 457   Region *removeSubRegion(Region *SubRegion);
 458
 459   /// @brief Move all direct child nodes of this Region to another Region.
 460   ///
 461   /// @param To The Region the child nodes will be transferred to.
 462   void transferChildrenTo(Region *To);
 463
 464   /// @brief Verify if the region is a correct region.
 465   ///
 466   /// Check if this is a correctly build Region. This is an expensive check, as
 467   /// the complete CFG of the Region will be walked.
 468   void verifyRegion() const;
 469
 470   /// @brief Clear the cache for BB RegionNodes.
 471   ///
 472   /// After calling this function the BasicBlock RegionNodes will be stored at
 473   /// different memory locations. RegionNodes obtained before this function is
 474   /// called are therefore not comparable to RegionNodes abtained afterwords.
 475   void clearNodeCache();
 476
 477   /// @name Subregion Iterators
 478   ///
 479   /// These iterators iterator over all subregions of this Region.
 480   //@{
 481   typedef RegionSet::iterator iterator;
 482   typedef RegionSet::const_iterator const_iterator;
 483
 484   iterator begin() { return children.begin(); }
 485   iterator end() { return children.end(); }
 486
 487   const_iterator begin() const { return children.begin(); }
 488   const_iterator end() const { return children.end(); }
 489   //@}
 490
 491   /// @name BasicBlock Iterators
 492   ///
 493   /// These iterators iterate over all BasicBlocks that are contained in this
 494   /// Region. The iterator also iterates over BasicBlocks that are elements of
 495   /// a subregion of this Region. It is therefore called a flat iterator.
 496   //@{
 497   template <bool IsConst>
 498   class block_iterator_wrapper
 499     : public df_iterator<typename conditional<IsConst,
 500                                               const BasicBlock,
 501                                               BasicBlock>::type*> {
 502     typedef df_iterator<typename conditional<IsConst,
 503                                              const BasicBlock,
 504                                              BasicBlock>::type*>
 505       super;
 506   public:
 507     typedef block_iterator_wrapper<IsConst> Self;
 508     typedef typename super::pointer pointer;
 509
 510     // Construct the begin iterator.
 511     block_iterator_wrapper(pointer Entry, pointer Exit) : super(df_begin(Entry))
 512     {
 513       // Mark the exit of the region as visited, so that the children of the
 514       // exit and the exit itself, i.e. the block outside the region will never
 515       // be visited.
 516       super::Visited.insert(Exit);
 517     }
 518
 519     // Construct the end iterator.
 520     block_iterator_wrapper() : super(df_end<pointer>((BasicBlock *)0)) {}
 521
 522     /*implicit*/ block_iterator_wrapper(super I) : super(I) {}
 523
 524     // FIXME: Even a const_iterator returns a non-const BasicBlock pointer.
 525     //        This was introduced for backwards compatibility, but should
 526     //        be removed as soon as all users are fixed.
 527     BasicBlock *operator*() const {
 528       return const_cast<BasicBlock*>(super::operator*());
 529     }
 530   };
 531
 532   typedef block_iterator_wrapper<false> block_iterator;
 533   typedef block_iterator_wrapper<true>  const_block_iterator;
 534
 535   block_iterator block_begin() {
 536    return block_iterator(getEntry(), getExit());
 537   }
 538
 539   block_iterator block_end() {
 540    return block_iterator();
 541   }
 542
 543   const_block_iterator block_begin() const {
 544     return const_block_iterator(getEntry(), getExit());
 545   }
 546   const_block_iterator block_end() const {
 547     return const_block_iterator();
 548   }
 549
 550   typedef iterator_range<block_iterator> block_range;
 551   typedef iterator_range<const_block_iterator> const_block_range;
 552
 553   /// @brief Returns a range view of the basic blocks in the region.
 554   inline block_range blocks() {
 555     return block_range(block_begin(), block_end());
 556   }
 557
 558   /// @brief Returns a range view of the basic blocks in the region.
 559   ///
 560   /// This is the 'const' version of the range view.
 561   inline const_block_range blocks() const {
 562     return const_block_range(block_begin(), block_end());
 563   }
 564   //@}
 565
 566   /// @name Element Iterators
 567   ///
 568   /// These iterators iterate over all BasicBlock and subregion RegionNodes that
 569   /// are direct children of this Region. It does not iterate over any
 570   /// RegionNodes that are also element of a subregion of this Region.
 571   //@{
 572   typedef df_iterator<RegionNode*, SmallPtrSet<RegionNode*, 8>, false,
 573                       GraphTraits<RegionNode*> > element_iterator;
 574
 575   typedef df_iterator<const RegionNode*, SmallPtrSet<const RegionNode*, 8>,
 576                       false, GraphTraits<const RegionNode*> >
 577             const_element_iterator;
 578
 579   element_iterator element_begin();
 580   element_iterator element_end();
 581
 582   const_element_iterator element_begin() const;
 583   const_element_iterator element_end() const;
 584   //@}
 585 };
 586
 587 //===----------------------------------------------------------------------===//
 588 /// @brief Analysis that detects all canonical Regions.
 589 ///
 590 /// The RegionInfo pass detects all canonical regions in a function. The Regions
 591 /// are connected using the parent relation. This builds a Program Structure
 592 /// Tree.
 593 class RegionInfo : public FunctionPass {
 594   typedef DenseMap<BasicBlock*,BasicBlock*> BBtoBBMap;
 595   typedef DenseMap<BasicBlock*, Region*> BBtoRegionMap;
 596   typedef SmallPtrSet<Region*, 4> RegionSet;
 597
 598   RegionInfo(const RegionInfo &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
 599   const RegionInfo &operator=(const RegionInfo &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
 600
 601   DominatorTree *DT;
 602   PostDominatorTree *PDT;
 603   DominanceFrontier *DF;
 604
 605   /// The top level region.
 606   Region *TopLevelRegion;
 607
 608   /// Map every BB to the smallest region, that contains BB.
 609   BBtoRegionMap BBtoRegion;
 610
 611   // isCommonDomFrontier - Returns true if BB is in the dominance frontier of
 612   // entry, because it was inherited from exit. In the other case there is an
 613   // edge going from entry to BB without passing exit.
 614   bool isCommonDomFrontier(BasicBlock* BB, BasicBlock* entry,
 615                            BasicBlock* exit) const;
 616
 617   // isRegion - Check if entry and exit surround a valid region, based on
 618   // dominance tree and dominance frontier.
 619   bool isRegion(BasicBlock* entry, BasicBlock* exit) const;
 620
 621   // insertShortCut - Saves a shortcut pointing from entry to exit.
 622   // This function may extend this shortcut if possible.
 623   void insertShortCut(BasicBlock* entry, BasicBlock* exit,
 624                       BBtoBBMap* ShortCut) const;
 625
 626   // getNextPostDom - Returns the next BB that postdominates N, while skipping
 627   // all post dominators that cannot finish a canonical region.
 628   DomTreeNode *getNextPostDom(DomTreeNode* N, BBtoBBMap *ShortCut) const;
 629
 630   // isTrivialRegion - A region is trivial, if it contains only one BB.
 631   bool isTrivialRegion(BasicBlock *entry, BasicBlock *exit) const;
 632
 633   // createRegion - Creates a single entry single exit region.
 634   Region *createRegion(BasicBlock *entry, BasicBlock *exit);
 635
 636   // findRegionsWithEntry - Detect all regions starting with bb 'entry'.
 637   void findRegionsWithEntry(BasicBlock *entry, BBtoBBMap *ShortCut);
 638
 639   // scanForRegions - Detects regions in F.
 640   void scanForRegions(Function &F, BBtoBBMap *ShortCut);
 641
 642   // getTopMostParent - Get the top most parent with the same entry block.
 643   Region *getTopMostParent(Region *region);
 644
 645   // buildRegionsTree - build the region hierarchy after all region detected.
 646   void buildRegionsTree(DomTreeNode *N, Region *region);
 647
 648   // Calculate - detecte all regions in function and build the region tree.
 649   void Calculate(Function& F);
 650
 651   void releaseMemory();
 652
 653   // updateStatistics - Update statistic about created regions.
 654   void updateStatistics(Region *R);
 655
 656   // isSimple - Check if a region is a simple region with exactly one entry
 657   // edge and exactly one exit edge.
 658   bool isSimple(Region* R) const;
 659
 660 public:
 661   static char ID;
 662   explicit RegionInfo();
 663
 664   ~RegionInfo();
 665
 666   /// @name FunctionPass interface
 667   //@{
 668   virtual bool runOnFunction(Function &F);
 669   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
 670   virtual void print(raw_ostream &OS, const Module *) const;
 671   virtual void verifyAnalysis() const;
 672   //@}
 673
 674   /// @brief Get the smallest region that contains a BasicBlock.
 675   ///
 676   /// @param BB The basic block.
 677   /// @return The smallest region, that contains BB or NULL, if there is no
 678   /// region containing BB.
 679   Region *getRegionFor(BasicBlock *BB) const;
 680
 681   /// @brief  Set the smallest region that surrounds a basic block.
 682   ///
 683   /// @param BB The basic block surrounded by a region.
 684   /// @param R The smallest region that surrounds BB.
 685   void setRegionFor(BasicBlock *BB, Region *R);
 686
 687   /// @brief A shortcut for getRegionFor().
 688   ///
 689   /// @param BB The basic block.
 690   /// @return The smallest region, that contains BB or NULL, if there is no
 691   /// region containing BB.
 692   Region *operator[](BasicBlock *BB) const;
 693
 694   /// @brief Return the exit of the maximal refined region, that starts at a
 695   /// BasicBlock.
 696   ///
 697   /// @param BB The BasicBlock the refined region starts.
 698   BasicBlock *getMaxRegionExit(BasicBlock *BB) const;
 699
 700   /// @brief Find the smallest region that contains two regions.
 701   ///
 702   /// @param A The first region.
 703   /// @param B The second region.
 704   /// @return The smallest region containing A and B.
 705   Region *getCommonRegion(Region* A, Region *B) const;
 706
 707   /// @brief Find the smallest region that contains two basic blocks.
 708   ///
 709   /// @param A The first basic block.
 710   /// @param B The second basic block.
 711   /// @return The smallest region that contains A and B.
 712   Region* getCommonRegion(BasicBlock* A, BasicBlock *B) const {
 713     return getCommonRegion(getRegionFor(A), getRegionFor(B));
 714   }
 715
 716   /// @brief Find the smallest region that contains a set of regions.
 717   ///
 718   /// @param Regions A vector of regions.
 719   /// @return The smallest region that contains all regions in Regions.
 720   Region* getCommonRegion(SmallVectorImpl<Region*> &Regions) const;
 721
 722   /// @brief Find the smallest region that contains a set of basic blocks.
 723   ///
 724   /// @param BBs A vector of basic blocks.
 725   /// @return The smallest region that contains all basic blocks in BBS.
 726   Region* getCommonRegion(SmallVectorImpl<BasicBlock*> &BBs) const;
 727
 728   Region *getTopLevelRegion() const {
 729     return TopLevelRegion;
 730   }
 731
 732   /// @brief Update RegionInfo after a basic block was split.
 733   ///
 734   /// @param NewBB The basic block that was created before OldBB.
 735   /// @param OldBB The old basic block.
 736   void splitBlock(BasicBlock* NewBB, BasicBlock *OldBB);
 737
 738   /// @brief Clear the Node Cache for all Regions.
 739   ///
 740   /// @see Region::clearNodeCache()
 741   void clearNodeCache() {
 742     if (TopLevelRegion)
 743       TopLevelRegion->clearNodeCache();
 744   }
 745 };
 746
 747 inline raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const RegionNode &Node) {
 748   if (Node.isSubRegion())
 749     return OS << Node.getNodeAs<Region>()->getNameStr();
 750   else
 751     return OS << Node.getNodeAs<BasicBlock>()->getName();
 752 }
 753 } // End llvm namespace
 754 #endif
 755