include/llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpander.h

   1 //===---- llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpander.h - SCEV Exprs --*- 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 classes used to generate code from scalar expressions.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
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  14 #ifndef LLVM_ANALYSIS_SCALAREVOLUTION_EXPANDER_H
  15 #define LLVM_ANALYSIS_SCALAREVOLUTION_EXPANDER_H
  16
  17 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpressions.h"
  18 #include "llvm/Support/IRBuilder.h"
  19 #include "llvm/Support/TargetFolder.h"
  20 #include <set>
  21
  22 namespace llvm {
  23   /// SCEVExpander - This class uses information about analyze scalars to
  24   /// rewrite expressions in canonical form.
  25   ///
  26   /// Clients should create an instance of this class when rewriting is needed,
  27   /// and destroy it when finished to allow the release of the associated
  28   /// memory.
  29   class SCEVExpander : public SCEVVisitor<SCEVExpander, Value*> {
  30     ScalarEvolution &SE;
  31     std::map<std::pair<const SCEV *, Instruction *>, AssertingVH<Value> >
  32       InsertedExpressions;
  33     std::set<Value*> InsertedValues;
  34
  35     /// PostIncLoop - When non-null, expanded addrecs referring to the given
  36     /// loop expanded in post-inc mode. For example, expanding {1,+,1}<L> in
  37     /// post-inc mode returns the add instruction that adds one to the phi
  38     /// for {0,+,1}<L>, as opposed to a new phi starting at 1. This is only
  39     /// supported in non-canonical mode.
  40     const Loop *PostIncLoop;
  41
  42     /// IVIncInsertPos - When this is non-null, addrecs expanded in the
  43     /// loop it indicates should be inserted with increments at
  44     /// IVIncInsertPos.
  45     const Loop *IVIncInsertLoop;
  46
  47     /// IVIncInsertPos - When expanding addrecs in the IVIncInsertLoop loop,
  48     /// insert the IV increment at this position.
  49     Instruction *IVIncInsertPos;
  50
  51     /// CanonicalMode - When true, expressions are expanded in "canonical"
  52     /// form. In particular, addrecs are expanded as arithmetic based on
  53     /// a canonical induction variable. When false, expression are expanded
  54     /// in a more literal form.
  55     bool CanonicalMode;
  56
  57     typedef IRBuilder<true, TargetFolder> BuilderType;
  58     BuilderType Builder;
  59
  60     friend struct SCEVVisitor<SCEVExpander, Value*>;
  61
  62   public:
  63     /// SCEVExpander - Construct a SCEVExpander in "canonical" mode.
  64     explicit SCEVExpander(ScalarEvolution &se)
  65       : SE(se), PostIncLoop(0), IVIncInsertLoop(0), CanonicalMode(true),
  66         Builder(se.getContext(), TargetFolder(se.TD)) {}
  67
  68     /// clear - Erase the contents of the InsertedExpressions map so that users
  69     /// trying to expand the same expression into multiple BasicBlocks or
  70     /// different places within the same BasicBlock can do so.
  71     void clear() { InsertedExpressions.clear(); }
  72
  73     /// getOrInsertCanonicalInductionVariable - This method returns the
  74     /// canonical induction variable of the specified type for the specified
  75     /// loop (inserting one if there is none).  A canonical induction variable
  76     /// starts at zero and steps by one on each iteration.
  77     Value *getOrInsertCanonicalInductionVariable(const Loop *L, const Type *Ty);
  78
  79     /// expandCodeFor - Insert code to directly compute the specified SCEV
  80     /// expression into the program.  The inserted code is inserted into the
  81     /// specified block.
  82     Value *expandCodeFor(const SCEV *SH, const Type *Ty, Instruction *I) {
  83       BasicBlock::iterator IP = I;
  84       while (isInsertedInstruction(IP)) ++IP;
  85       Builder.SetInsertPoint(IP->getParent(), IP);
  86       return expandCodeFor(SH, Ty);
  87     }
  88
  89     /// setIVIncInsertPos - Set the current IV increment loop and position.
  90     void setIVIncInsertPos(const Loop *L, Instruction *Pos) {
  91       assert(!CanonicalMode &&
  92              "IV increment positions are not supported in CanonicalMode");
  93       IVIncInsertLoop = L;
  94       IVIncInsertPos = Pos;
  95     }
  96
  97     /// setPostInc - If L is non-null, enable post-inc expansion for addrecs
  98     /// referring to the given loop. If L is null, disable post-inc expansion
  99     /// completely. Post-inc expansion is only supported in non-canonical
 100     /// mode.
 101     void setPostInc(const Loop *L) {
 102       assert(!CanonicalMode &&
 103              "Post-inc expansion is not supported in CanonicalMode");
 104       PostIncLoop = L;
 105     }
 106
 107     /// disableCanonicalMode - Disable the behavior of expanding expressions in
 108     /// canonical form rather than in a more literal form. Non-canonical mode
 109     /// is useful for late optimization passes.
 110     void disableCanonicalMode() { CanonicalMode = false; }
 111
 112   private:
 113     LLVMContext &getContext() const { return SE.getContext(); }
 114
 115     /// InsertBinop - Insert the specified binary operator, doing a small amount
 116     /// of work to avoid inserting an obviously redundant operation.
 117     Value *InsertBinop(Instruction::BinaryOps Opcode, Value *LHS, Value *RHS);
 118
 119     /// InsertNoopCastOfTo - Insert a cast of V to the specified type,
 120     /// which must be possible with a noop cast, doing what we can to
 121     /// share the casts.
 122     Value *InsertNoopCastOfTo(Value *V, const Type *Ty);
 123
 124     /// expandAddToGEP - Expand a SCEVAddExpr with a pointer type into a GEP
 125     /// instead of using ptrtoint+arithmetic+inttoptr.
 126     Value *expandAddToGEP(const SCEV *const *op_begin,
 127                           const SCEV *const *op_end,
 128                           const PointerType *PTy, const Type *Ty, Value *V);
 129
 130     Value *expand(const SCEV *S);
 131
 132     /// expandCodeFor - Insert code to directly compute the specified SCEV
 133     /// expression into the program.  The inserted code is inserted into the
 134     /// SCEVExpander's current insertion point. If a type is specified, the
 135     /// result will be expanded to have that type, with a cast if necessary.
 136     Value *expandCodeFor(const SCEV *SH, const Type *Ty = 0);
 137
 138     /// isInsertedInstruction - Return true if the specified instruction was
 139     /// inserted by the code rewriter.  If so, the client should not modify the
 140     /// instruction.
 141     bool isInsertedInstruction(Instruction *I) const {
 142       return InsertedValues.count(I);
 143     }
 144
 145     Value *visitConstant(const SCEVConstant *S) {
 146       return S->getValue();
 147     }
 148
 149     Value *visitTruncateExpr(const SCEVTruncateExpr *S);
 150
 151     Value *visitZeroExtendExpr(const SCEVZeroExtendExpr *S);
 152
 153     Value *visitSignExtendExpr(const SCEVSignExtendExpr *S);
 154
 155     Value *visitAddExpr(const SCEVAddExpr *S);
 156
 157     Value *visitMulExpr(const SCEVMulExpr *S);
 158
 159     Value *visitUDivExpr(const SCEVUDivExpr *S);
 160
 161     Value *visitAddRecExpr(const SCEVAddRecExpr *S);
 162
 163     Value *visitSMaxExpr(const SCEVSMaxExpr *S);
 164
 165     Value *visitUMaxExpr(const SCEVUMaxExpr *S);
 166
 167     Value *visitUnknown(const SCEVUnknown *S) {
 168       return S->getValue();
 169     }
 170
 171     void rememberInstruction(Value *I);
 172
 173     Value *expandAddRecExprLiterally(const SCEVAddRecExpr *);
 174     PHINode *getAddRecExprPHILiterally(const SCEVAddRecExpr *Normalized,
 175                                        const Loop *L,
 176                                        const Type *ExpandTy,
 177                                        const Type *IntTy);
 178   };
 179 }
 180
 181 #endif