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 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #ifndef LLVM_ANALYSIS_SCALAREVOLUTION_EXPANDER_H
  15 #define LLVM_ANALYSIS_SCALAREVOLUTION_EXPANDER_H
  16
  17 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpressions.h"
  18 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionNormalization.h"
  19 #include "llvm/Support/IRBuilder.h"
  20 #include "llvm/Support/TargetFolder.h"
  21 #include "llvm/Support/ValueHandle.h"
  22 #include <set>
  23
  24 namespace llvm {
  25   /// SCEVExpander - This class uses information about analyze scalars to
  26   /// rewrite expressions in canonical form.
  27   ///
  28   /// Clients should create an instance of this class when rewriting is needed,
  29   /// and destroy it when finished to allow the release of the associated
  30   /// memory.
  31   class SCEVExpander : public SCEVVisitor<SCEVExpander, Value*> {
  32     ScalarEvolution &SE;
  33
  34     // New instructions receive a name to identifies them with the current pass.
  35     const char* IVName;
  36
  37     std::map<std::pair<const SCEV *, Instruction *>, AssertingVH<Value> >
  38       InsertedExpressions;
  39     std::set<AssertingVH<Value> > InsertedValues;
  40     std::set<AssertingVH<Value> > InsertedPostIncValues;
  41
  42     /// RelevantLoops - A memoization of the "relevant" loop for a given SCEV.
  43     DenseMap<const SCEV *, const Loop *> RelevantLoops;
  44
  45     /// PostIncLoops - Addrecs referring to any of the given loops are expanded
  46     /// in post-inc mode. For example, expanding {1,+,1}<L> in post-inc mode
  47     /// returns the add instruction that adds one to the phi for {0,+,1}<L>,
  48     /// as opposed to a new phi starting at 1. This is only supported in
  49     /// non-canonical mode.
  50     PostIncLoopSet PostIncLoops;
  51
  52     /// IVIncInsertPos - When this is non-null, addrecs expanded in the
  53     /// loop it indicates should be inserted with increments at
  54     /// IVIncInsertPos.
  55     const Loop *IVIncInsertLoop;
  56
  57     /// IVIncInsertPos - When expanding addrecs in the IVIncInsertLoop loop,
  58     /// insert the IV increment at this position.
  59     Instruction *IVIncInsertPos;
  60
  61     /// CanonicalMode - When true, expressions are expanded in "canonical"
  62     /// form. In particular, addrecs are expanded as arithmetic based on
  63     /// a canonical induction variable. When false, expression are expanded
  64     /// in a more literal form.
  65     bool CanonicalMode;
  66
  67     /// When invoked from LSR, the expander is in "strength reduction" mode. The
  68     /// only difference is that phi's are only reused if they are already in
  69     /// "expanded" form.
  70     bool LSRMode;
  71
  72     typedef IRBuilder<true, TargetFolder> BuilderType;
  73     BuilderType Builder;
  74
  75     friend struct SCEVVisitor<SCEVExpander, Value*>;
  76
  77   public:
  78     /// SCEVExpander - Construct a SCEVExpander in "canonical" mode.
  79     explicit SCEVExpander(ScalarEvolution &se, const char *name)
  80       : SE(se), IVName(name), IVIncInsertLoop(0), IVIncInsertPos(0),
  81         CanonicalMode(true), LSRMode(false),
  82         Builder(se.getContext(), TargetFolder(se.TD)) {}
  83
  84     /// clear - Erase the contents of the InsertedExpressions map so that users
  85     /// trying to expand the same expression into multiple BasicBlocks or
  86     /// different places within the same BasicBlock can do so.
  87     void clear() {
  88       InsertedExpressions.clear();
  89       InsertedValues.clear();
  90       InsertedPostIncValues.clear();
  91     }
  92
  93     /// getOrInsertCanonicalInductionVariable - This method returns the
  94     /// canonical induction variable of the specified type for the specified
  95     /// loop (inserting one if there is none).  A canonical induction variable
  96     /// starts at zero and steps by one on each iteration.
  97     PHINode *getOrInsertCanonicalInductionVariable(const Loop *L, Type *Ty);
  98
  99     /// expandCodeFor - Insert code to directly compute the specified SCEV
 100     /// expression into the program.  The inserted code is inserted into the
 101     /// specified block.
 102     Value *expandCodeFor(const SCEV *SH, Type *Ty, Instruction *I);
 103
 104     /// setIVIncInsertPos - Set the current IV increment loop and position.
 105     void setIVIncInsertPos(const Loop *L, Instruction *Pos) {
 106       assert(!CanonicalMode &&
 107              "IV increment positions are not supported in CanonicalMode");
 108       IVIncInsertLoop = L;
 109       IVIncInsertPos = Pos;
 110     }
 111
 112     /// setPostInc - Enable post-inc expansion for addrecs referring to the
 113     /// given loops. Post-inc expansion is only supported in non-canonical
 114     /// mode.
 115     void setPostInc(const PostIncLoopSet &L) {
 116       assert(!CanonicalMode &&
 117              "Post-inc expansion is not supported in CanonicalMode");
 118       PostIncLoops = L;
 119     }
 120
 121     /// clearPostInc - Disable all post-inc expansion.
 122     void clearPostInc() {
 123       PostIncLoops.clear();
 124
 125       // When we change the post-inc loop set, cached expansions may no
 126       // longer be valid.
 127       InsertedPostIncValues.clear();
 128     }
 129
 130     /// disableCanonicalMode - Disable the behavior of expanding expressions in
 131     /// canonical form rather than in a more literal form. Non-canonical mode
 132     /// is useful for late optimization passes.
 133     void disableCanonicalMode() { CanonicalMode = false; }
 134
 135     void enableLSRMode() { LSRMode = true; }
 136
 137     /// clearInsertPoint - Clear the current insertion point. This is useful
 138     /// if the instruction that had been serving as the insertion point may
 139     /// have been deleted.
 140     void clearInsertPoint() {
 141       Builder.ClearInsertionPoint();
 142     }
 143   private:
 144     LLVMContext &getContext() const { return SE.getContext(); }
 145
 146     /// InsertBinop - Insert the specified binary operator, doing a small amount
 147     /// of work to avoid inserting an obviously redundant operation.
 148     Value *InsertBinop(Instruction::BinaryOps Opcode, Value *LHS, Value *RHS);
 149
 150     /// ReuseOrCreateCast - Arange for there to be a cast of V to Ty at IP,
 151     /// reusing an existing cast if a suitable one exists, moving an existing
 152     /// cast if a suitable one exists but isn't in the right place, or
 153     /// or creating a new one.
 154     Value *ReuseOrCreateCast(Value *V, Type *Ty,
 155                              Instruction::CastOps Op,
 156                              BasicBlock::iterator IP);
 157
 158     /// InsertNoopCastOfTo - Insert a cast of V to the specified type,
 159     /// which must be possible with a noop cast, doing what we can to
 160     /// share the casts.
 161     Value *InsertNoopCastOfTo(Value *V, Type *Ty);
 162
 163     /// expandAddToGEP - Expand a SCEVAddExpr with a pointer type into a GEP
 164     /// instead of using ptrtoint+arithmetic+inttoptr.
 165     Value *expandAddToGEP(const SCEV *const *op_begin,
 166                           const SCEV *const *op_end,
 167                           PointerType *PTy, Type *Ty, Value *V);
 168
 169     Value *expand(const SCEV *S);
 170
 171     /// expandCodeFor - Insert code to directly compute the specified SCEV
 172     /// expression into the program.  The inserted code is inserted into the
 173     /// SCEVExpander's current insertion point. If a type is specified, the
 174     /// result will be expanded to have that type, with a cast if necessary.
 175     Value *expandCodeFor(const SCEV *SH, Type *Ty = 0);
 176
 177     /// isInsertedInstruction - Return true if the specified instruction was
 178     /// inserted by the code rewriter.  If so, the client should not modify the
 179     /// instruction.
 180     bool isInsertedInstruction(Instruction *I) const {
 181       return InsertedValues.count(I) || InsertedPostIncValues.count(I);
 182     }
 183
 184     /// getRelevantLoop - Determine the most "relevant" loop for the given SCEV.
 185     const Loop *getRelevantLoop(const SCEV *);
 186
 187     Value *visitConstant(const SCEVConstant *S) {
 188       return S->getValue();
 189     }
 190
 191     Value *visitTruncateExpr(const SCEVTruncateExpr *S);
 192
 193     Value *visitZeroExtendExpr(const SCEVZeroExtendExpr *S);
 194
 195     Value *visitSignExtendExpr(const SCEVSignExtendExpr *S);
 196
 197     Value *visitAddExpr(const SCEVAddExpr *S);
 198
 199     Value *visitMulExpr(const SCEVMulExpr *S);
 200
 201     Value *visitUDivExpr(const SCEVUDivExpr *S);
 202
 203     Value *visitAddRecExpr(const SCEVAddRecExpr *S);
 204
 205     Value *visitSMaxExpr(const SCEVSMaxExpr *S);
 206
 207     Value *visitUMaxExpr(const SCEVUMaxExpr *S);
 208
 209     Value *visitUnknown(const SCEVUnknown *S) {
 210       return S->getValue();
 211     }
 212
 213     void rememberInstruction(Value *I);
 214
 215     void restoreInsertPoint(BasicBlock *BB, BasicBlock::iterator I);
 216
 217     bool isNormalAddRecExprPHI(PHINode *PN, Instruction *IncV, const Loop *L);
 218
 219     bool isExpandedAddRecExprPHI(PHINode *PN, Instruction *IncV, const Loop *L,
 220                                  Type *ExpandTy);
 221
 222     Value *expandAddRecExprLiterally(const SCEVAddRecExpr *);
 223     PHINode *getAddRecExprPHILiterally(const SCEVAddRecExpr *Normalized,
 224                                        const Loop *L,
 225                                        Type *ExpandTy,
 226                                        Type *IntTy);
 227   };
 228 }
 229
 230 #endif