lib/Analysis/LoopInfo.cpp

   1 //===- LoopInfo.cpp - Natural Loop Calculator -----------------------------===//
   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.  Note that the
  12 // loops identified may actually be several natural loops that share the same
  13 // header node... not just a single natural loop.
  14 //
  15 //===----------------------------------------------------------------------===//
  16
  17 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
  18 #include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
  19 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  20 #include "llvm/Analysis/LoopInfoImpl.h"
  21 #include "llvm/Analysis/LoopIterator.h"
  22 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
  23 #include "llvm/IR/CFG.h"
  24 #include "llvm/IR/Constants.h"
  25 #include "llvm/IR/Dominators.h"
  26 #include "llvm/IR/Instructions.h"
  27 #include "llvm/IR/Metadata.h"
  28 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  29 #include "llvm/Support/Debug.h"
  30 #include <algorithm>
  31 using namespace llvm;
  32
  33 // Explicitly instantiate methods in LoopInfoImpl.h for IR-level Loops.
  34 template class llvm::LoopBase<BasicBlock, Loop>;
  35 template class llvm::LoopInfoBase<BasicBlock, Loop>;
  36
  37 // Always verify loopinfo if expensive checking is enabled.
  38 #ifdef XDEBUG
  39 static bool VerifyLoopInfo = true;
  40 #else
  41 static bool VerifyLoopInfo = false;
  42 #endif
  43 static cl::opt<bool,true>
  44 VerifyLoopInfoX("verify-loop-info", cl::location(VerifyLoopInfo),
  45                 cl::desc("Verify loop info (time consuming)"));
  46
  47 char LoopInfo::ID = 0;
  48 INITIALIZE_PASS_BEGIN(LoopInfo, "loops", "Natural Loop Information", true, true)
  49 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTreeWrapperPass)
  50 INITIALIZE_PASS_END(LoopInfo, "loops", "Natural Loop Information", true, true)
  51
  52 // Loop identifier metadata name.
  53 static const char *const LoopMDName = "llvm.loop";
  54
  55 //===----------------------------------------------------------------------===//
  56 // Loop implementation
  57 //
  58
  59 /// isLoopInvariant - Return true if the specified value is loop invariant
  60 ///
  61 bool Loop::isLoopInvariant(Value *V) const {
  62   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
  63     return !contains(I);
  64   return true;  // All non-instructions are loop invariant
  65 }
  66
  67 /// hasLoopInvariantOperands - Return true if all the operands of the
  68 /// specified instruction are loop invariant.
  69 bool Loop::hasLoopInvariantOperands(Instruction *I) const {
  70   for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
  71     if (!isLoopInvariant(I->getOperand(i)))
  72       return false;
  73
  74   return true;
  75 }
  76
  77 /// makeLoopInvariant - If the given value is an instruciton inside of the
  78 /// loop and it can be hoisted, do so to make it trivially loop-invariant.
  79 /// Return true if the value after any hoisting is loop invariant. This
  80 /// function can be used as a slightly more aggressive replacement for
  81 /// isLoopInvariant.
  82 ///
  83 /// If InsertPt is specified, it is the point to hoist instructions to.
  84 /// If null, the terminator of the loop preheader is used.
  85 ///
  86 bool Loop::makeLoopInvariant(Value *V, bool &Changed,
  87                              Instruction *InsertPt) const {
  88   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
  89     return makeLoopInvariant(I, Changed, InsertPt);
  90   return true;  // All non-instructions are loop-invariant.
  91 }
  92
  93 /// makeLoopInvariant - If the given instruction is inside of the
  94 /// loop and it can be hoisted, do so to make it trivially loop-invariant.
  95 /// Return true if the instruction after any hoisting is loop invariant. This
  96 /// function can be used as a slightly more aggressive replacement for
  97 /// isLoopInvariant.
  98 ///
  99 /// If InsertPt is specified, it is the point to hoist instructions to.
 100 /// If null, the terminator of the loop preheader is used.
 101 ///
 102 bool Loop::makeLoopInvariant(Instruction *I, bool &Changed,
 103                              Instruction *InsertPt) const {
 104   // Test if the value is already loop-invariant.
 105   if (isLoopInvariant(I))
 106     return true;
 107   if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I))
 108     return false;
 109   if (I->mayReadFromMemory())
 110     return false;
 111   // The landingpad instruction is immobile.
 112   if (isa<LandingPadInst>(I))
 113     return false;
 114   // Determine the insertion point, unless one was given.
 115   if (!InsertPt) {
 116     BasicBlock *Preheader = getLoopPreheader();
 117     // Without a preheader, hoisting is not feasible.
 118     if (!Preheader)
 119       return false;
 120     InsertPt = Preheader->getTerminator();
 121   }
 122   // Don't hoist instructions with loop-variant operands.
 123   for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
 124     if (!makeLoopInvariant(I->getOperand(i), Changed, InsertPt))
 125       return false;
 126
 127   // Hoist.
 128   I->moveBefore(InsertPt);
 129   Changed = true;
 130   return true;
 131 }
 132
 133 /// getCanonicalInductionVariable - Check to see if the loop has a canonical
 134 /// induction variable: an integer recurrence that starts at 0 and increments
 135 /// by one each time through the loop.  If so, return the phi node that
 136 /// corresponds to it.
 137 ///
 138 /// The IndVarSimplify pass transforms loops to have a canonical induction
 139 /// variable.
 140 ///
 141 PHINode *Loop::getCanonicalInductionVariable() const {
 142   BasicBlock *H = getHeader();
 143
 144   BasicBlock *Incoming = nullptr, *Backedge = nullptr;
 145   pred_iterator PI = pred_begin(H);
 146   assert(PI != pred_end(H) &&
 147          "Loop must have at least one backedge!");
 148   Backedge = *PI++;
 149   if (PI == pred_end(H)) return nullptr;  // dead loop
 150   Incoming = *PI++;
 151   if (PI != pred_end(H)) return nullptr;  // multiple backedges?
 152
 153   if (contains(Incoming)) {
 154     if (contains(Backedge))
 155       return nullptr;
 156     std::swap(Incoming, Backedge);
 157   } else if (!contains(Backedge))
 158     return nullptr;
 159
 160   // Loop over all of the PHI nodes, looking for a canonical indvar.
 161   for (BasicBlock::iterator I = H->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
 162     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
 163     if (ConstantInt *CI =
 164         dyn_cast<ConstantInt>(PN->getIncomingValueForBlock(Incoming)))
 165       if (CI->isNullValue())
 166         if (Instruction *Inc =
 167             dyn_cast<Instruction>(PN->getIncomingValueForBlock(Backedge)))
 168           if (Inc->getOpcode() == Instruction::Add &&
 169                 Inc->getOperand(0) == PN)
 170             if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Inc->getOperand(1)))
 171               if (CI->equalsInt(1))
 172                 return PN;
 173   }
 174   return nullptr;
 175 }
 176
 177 /// isLCSSAForm - Return true if the Loop is in LCSSA form
 178 bool Loop::isLCSSAForm(DominatorTree &DT) const {
 179   for (block_iterator BI = block_begin(), E = block_end(); BI != E; ++BI) {
 180     BasicBlock *BB = *BI;
 181     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E;++I)
 182       for (Use &U : I->uses()) {
 183         Instruction *UI = cast<Instruction>(U.getUser());
 184         BasicBlock *UserBB = UI->getParent();
 185         if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(UI))
 186           UserBB = P->getIncomingBlock(U);
 187
 188         // Check the current block, as a fast-path, before checking whether
 189         // the use is anywhere in the loop.  Most values are used in the same
 190         // block they are defined in.  Also, blocks not reachable from the
 191         // entry are special; uses in them don't need to go through PHIs.
 192         if (UserBB != BB &&
 193             !contains(UserBB) &&
 194             DT.isReachableFromEntry(UserBB))
 195           return false;
 196       }
 197   }
 198
 199   return true;
 200 }
 201
 202 /// isLoopSimplifyForm - Return true if the Loop is in the form that
 203 /// the LoopSimplify form transforms loops to, which is sometimes called
 204 /// normal form.
 205 bool Loop::isLoopSimplifyForm() const {
 206   // Normal-form loops have a preheader, a single backedge, and all of their
 207   // exits have all their predecessors inside the loop.
 208   return getLoopPreheader() && getLoopLatch() && hasDedicatedExits();
 209 }
 210
 211 /// isSafeToClone - Return true if the loop body is safe to clone in practice.
 212 /// Routines that reform the loop CFG and split edges often fail on indirectbr.
 213 bool Loop::isSafeToClone() const {
 214   // Return false if any loop blocks contain indirectbrs, or there are any calls
 215   // to noduplicate functions.
 216   for (Loop::block_iterator I = block_begin(), E = block_end(); I != E; ++I) {
 217     if (isa<IndirectBrInst>((*I)->getTerminator()))
 218       return false;
 219
 220     if (const InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>((*I)->getTerminator()))
 221       if (II->cannotDuplicate())
 222         return false;
 223
 224     for (BasicBlock::iterator BI = (*I)->begin(), BE = (*I)->end(); BI != BE; ++BI) {
 225       if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(BI)) {
 226         if (CI->cannotDuplicate())
 227           return false;
 228       }
 229     }
 230   }
 231   return true;
 232 }
 233
 234 MDNode *Loop::getLoopID() const {
 235   MDNode *LoopID = nullptr;
 236   if (isLoopSimplifyForm()) {
 237     LoopID = getLoopLatch()->getTerminator()->getMetadata(LoopMDName);
 238   } else {
 239     // Go through each predecessor of the loop header and check the
 240     // terminator for the metadata.
 241     BasicBlock *H = getHeader();
 242     for (block_iterator I = block_begin(), IE = block_end(); I != IE; ++I) {
 243       TerminatorInst *TI = (*I)->getTerminator();
 244       MDNode *MD = nullptr;
 245
 246       // Check if this terminator branches to the loop header.
 247       for (unsigned i = 0, ie = TI->getNumSuccessors(); i != ie; ++i) {
 248         if (TI->getSuccessor(i) == H) {
 249           MD = TI->getMetadata(LoopMDName);
 250           break;
 251         }
 252       }
 253       if (!MD)
 254         return nullptr;
 255
 256       if (!LoopID)
 257         LoopID = MD;
 258       else if (MD != LoopID)
 259         return nullptr;
 260     }
 261   }
 262   if (!LoopID || LoopID->getNumOperands() == 0 ||
 263       LoopID->getOperand(0) != LoopID)
 264     return nullptr;
 265   return LoopID;
 266 }
 267
 268 void Loop::setLoopID(MDNode *LoopID) const {
 269   assert(LoopID && "Loop ID should not be null");
 270   assert(LoopID->getNumOperands() > 0 && "Loop ID needs at least one operand");
 271   assert(LoopID->getOperand(0) == LoopID && "Loop ID should refer to itself");
 272
 273   if (isLoopSimplifyForm()) {
 274     getLoopLatch()->getTerminator()->setMetadata(LoopMDName, LoopID);
 275     return;
 276   }
 277
 278   BasicBlock *H = getHeader();
 279   for (block_iterator I = block_begin(), IE = block_end(); I != IE; ++I) {
 280     TerminatorInst *TI = (*I)->getTerminator();
 281     for (unsigned i = 0, ie = TI->getNumSuccessors(); i != ie; ++i) {
 282       if (TI->getSuccessor(i) == H)
 283         TI->setMetadata(LoopMDName, LoopID);
 284     }
 285   }
 286 }
 287
 288 bool Loop::isAnnotatedParallel() const {
 289   MDNode *desiredLoopIdMetadata = getLoopID();
 290
 291   if (!desiredLoopIdMetadata)
 292       return false;
 293
 294   // The loop branch contains the parallel loop metadata. In order to ensure
 295   // that any parallel-loop-unaware optimization pass hasn't added loop-carried
 296   // dependencies (thus converted the loop back to a sequential loop), check
 297   // that all the memory instructions in the loop contain parallelism metadata
 298   // that point to the same unique "loop id metadata" the loop branch does.
 299   for (block_iterator BB = block_begin(), BE = block_end(); BB != BE; ++BB) {
 300     for (BasicBlock::iterator II = (*BB)->begin(), EE = (*BB)->end();
 301          II != EE; II++) {
 302
 303       if (!II->mayReadOrWriteMemory())
 304         continue;
 305
 306       // The memory instruction can refer to the loop identifier metadata
 307       // directly or indirectly through another list metadata (in case of
 308       // nested parallel loops). The loop identifier metadata refers to
 309       // itself so we can check both cases with the same routine.
 310       MDNode *loopIdMD = II->getMetadata("llvm.mem.parallel_loop_access");
 311
 312       if (!loopIdMD)
 313         return false;
 314
 315       bool loopIdMDFound = false;
 316       for (unsigned i = 0, e = loopIdMD->getNumOperands(); i < e; ++i) {
 317         if (loopIdMD->getOperand(i) == desiredLoopIdMetadata) {
 318           loopIdMDFound = true;
 319           break;
 320         }
 321       }
 322
 323       if (!loopIdMDFound)
 324         return false;
 325     }
 326   }
 327   return true;
 328 }
 329
 330
 331 /// hasDedicatedExits - Return true if no exit block for the loop
 332 /// has a predecessor that is outside the loop.
 333 bool Loop::hasDedicatedExits() const {
 334   // Each predecessor of each exit block of a normal loop is contained
 335   // within the loop.
 336   SmallVector<BasicBlock *, 4> ExitBlocks;
 337   getExitBlocks(ExitBlocks);
 338   for (unsigned i = 0, e = ExitBlocks.size(); i != e; ++i)
 339     for (pred_iterator PI = pred_begin(ExitBlocks[i]),
 340          PE = pred_end(ExitBlocks[i]); PI != PE; ++PI)
 341       if (!contains(*PI))
 342         return false;
 343   // All the requirements are met.
 344   return true;
 345 }
 346
 347 /// getUniqueExitBlocks - Return all unique successor blocks of this loop.
 348 /// These are the blocks _outside of the current loop_ which are branched to.
 349 /// This assumes that loop exits are in canonical form.
 350 ///
 351 void
 352 Loop::getUniqueExitBlocks(SmallVectorImpl<BasicBlock *> &ExitBlocks) const {
 353   assert(hasDedicatedExits() &&
 354          "getUniqueExitBlocks assumes the loop has canonical form exits!");
 355
 356   SmallVector<BasicBlock *, 32> switchExitBlocks;
 357
 358   for (block_iterator BI = block_begin(), BE = block_end(); BI != BE; ++BI) {
 359
 360     BasicBlock *current = *BI;
 361     switchExitBlocks.clear();
 362
 363     for (succ_iterator I = succ_begin(*BI), E = succ_end(*BI); I != E; ++I) {
 364       // If block is inside the loop then it is not a exit block.
 365       if (contains(*I))
 366         continue;
 367
 368       pred_iterator PI = pred_begin(*I);
 369       BasicBlock *firstPred = *PI;
 370
 371       // If current basic block is this exit block's first predecessor
 372       // then only insert exit block in to the output ExitBlocks vector.
 373       // This ensures that same exit block is not inserted twice into
 374       // ExitBlocks vector.
 375       if (current != firstPred)
 376         continue;
 377
 378       // If a terminator has more then two successors, for example SwitchInst,
 379       // then it is possible that there are multiple edges from current block
 380       // to one exit block.
 381       if (std::distance(succ_begin(current), succ_end(current)) <= 2) {
 382         ExitBlocks.push_back(*I);
 383         continue;
 384       }
 385
 386       // In case of multiple edges from current block to exit block, collect
 387       // only one edge in ExitBlocks. Use switchExitBlocks to keep track of
 388       // duplicate edges.
 389       if (std::find(switchExitBlocks.begin(), switchExitBlocks.end(), *I)
 390           == switchExitBlocks.end()) {
 391         switchExitBlocks.push_back(*I);
 392         ExitBlocks.push_back(*I);
 393       }
 394     }
 395   }
 396 }
 397
 398 /// getUniqueExitBlock - If getUniqueExitBlocks would return exactly one
 399 /// block, return that block. Otherwise return null.
 400 BasicBlock *Loop::getUniqueExitBlock() const {
 401   SmallVector<BasicBlock *, 8> UniqueExitBlocks;
 402   getUniqueExitBlocks(UniqueExitBlocks);
 403   if (UniqueExitBlocks.size() == 1)
 404     return UniqueExitBlocks[0];
 405   return nullptr;
 406 }
 407
 408 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
 409 void Loop::dump() const {
 410   print(dbgs());
 411 }
 412 #endif
 413
 414 //===----------------------------------------------------------------------===//
 415 // UnloopUpdater implementation
 416 //
 417
 418 namespace {
 419 /// Find the new parent loop for all blocks within the "unloop" whose last
 420 /// backedges has just been removed.
 421 class UnloopUpdater {
 422   Loop *Unloop;
 423   LoopInfo *LI;
 424
 425   LoopBlocksDFS DFS;
 426
 427   // Map unloop's immediate subloops to their nearest reachable parents. Nested
 428   // loops within these subloops will not change parents. However, an immediate
 429   // subloop's new parent will be the nearest loop reachable from either its own
 430   // exits *or* any of its nested loop's exits.
 431   DenseMap<Loop*, Loop*> SubloopParents;
 432
 433   // Flag the presence of an irreducible backedge whose destination is a block
 434   // directly contained by the original unloop.
 435   bool FoundIB;
 436
 437 public:
 438   UnloopUpdater(Loop *UL, LoopInfo *LInfo) :
 439     Unloop(UL), LI(LInfo), DFS(UL), FoundIB(false) {}
 440
 441   void updateBlockParents();
 442
 443   void removeBlocksFromAncestors();
 444
 445   void updateSubloopParents();
 446
 447 protected:
 448   Loop *getNearestLoop(BasicBlock *BB, Loop *BBLoop);
 449 };
 450 } // end anonymous namespace
 451
 452 /// updateBlockParents - Update the parent loop for all blocks that are directly
 453 /// contained within the original "unloop".
 454 void UnloopUpdater::updateBlockParents() {
 455   if (Unloop->getNumBlocks()) {
 456     // Perform a post order CFG traversal of all blocks within this loop,
 457     // propagating the nearest loop from sucessors to predecessors.
 458     LoopBlocksTraversal Traversal(DFS, LI);
 459     for (LoopBlocksTraversal::POTIterator POI = Traversal.begin(),
 460            POE = Traversal.end(); POI != POE; ++POI) {
 461
 462       Loop *L = LI->getLoopFor(*POI);
 463       Loop *NL = getNearestLoop(*POI, L);
 464
 465       if (NL != L) {
 466         // For reducible loops, NL is now an ancestor of Unloop.
 467         assert((NL != Unloop && (!NL || NL->contains(Unloop))) &&
 468                "uninitialized successor");
 469         LI->changeLoopFor(*POI, NL);
 470       }
 471       else {
 472         // Or the current block is part of a subloop, in which case its parent
 473         // is unchanged.
 474         assert((FoundIB || Unloop->contains(L)) && "uninitialized successor");
 475       }
 476     }
 477   }
 478   // Each irreducible loop within the unloop induces a round of iteration using
 479   // the DFS result cached by Traversal.
 480   bool Changed = FoundIB;
 481   for (unsigned NIters = 0; Changed; ++NIters) {
 482     assert(NIters < Unloop->getNumBlocks() && "runaway iterative algorithm");
 483
 484     // Iterate over the postorder list of blocks, propagating the nearest loop
 485     // from successors to predecessors as before.
 486     Changed = false;
 487     for (LoopBlocksDFS::POIterator POI = DFS.beginPostorder(),
 488            POE = DFS.endPostorder(); POI != POE; ++POI) {
 489
 490       Loop *L = LI->getLoopFor(*POI);
 491       Loop *NL = getNearestLoop(*POI, L);
 492       if (NL != L) {
 493         assert(NL != Unloop && (!NL || NL->contains(Unloop)) &&
 494                "uninitialized successor");
 495         LI->changeLoopFor(*POI, NL);
 496         Changed = true;
 497       }
 498     }
 499   }
 500 }
 501
 502 /// removeBlocksFromAncestors - Remove unloop's blocks from all ancestors below
 503 /// their new parents.
 504 void UnloopUpdater::removeBlocksFromAncestors() {
 505   // Remove all unloop's blocks (including those in nested subloops) from
 506   // ancestors below the new parent loop.
 507   for (Loop::block_iterator BI = Unloop->block_begin(),
 508          BE = Unloop->block_end(); BI != BE; ++BI) {
 509     Loop *OuterParent = LI->getLoopFor(*BI);
 510     if (Unloop->contains(OuterParent)) {
 511       while (OuterParent->getParentLoop() != Unloop)
 512         OuterParent = OuterParent->getParentLoop();
 513       OuterParent = SubloopParents[OuterParent];
 514     }
 515     // Remove blocks from former Ancestors except Unloop itself which will be
 516     // deleted.
 517     for (Loop *OldParent = Unloop->getParentLoop(); OldParent != OuterParent;
 518          OldParent = OldParent->getParentLoop()) {
 519       assert(OldParent && "new loop is not an ancestor of the original");
 520       OldParent->removeBlockFromLoop(*BI);
 521     }
 522   }
 523 }
 524
 525 /// updateSubloopParents - Update the parent loop for all subloops directly
 526 /// nested within unloop.
 527 void UnloopUpdater::updateSubloopParents() {
 528   while (!Unloop->empty()) {
 529     Loop *Subloop = *std::prev(Unloop->end());
 530     Unloop->removeChildLoop(std::prev(Unloop->end()));
 531
 532     assert(SubloopParents.count(Subloop) && "DFS failed to visit subloop");
 533     if (Loop *Parent = SubloopParents[Subloop])
 534       Parent->addChildLoop(Subloop);
 535     else
 536       LI->addTopLevelLoop(Subloop);
 537   }
 538 }
 539
 540 /// getNearestLoop - Return the nearest parent loop among this block's
 541 /// successors. If a successor is a subloop header, consider its parent to be
 542 /// the nearest parent of the subloop's exits.
 543 ///
 544 /// For subloop blocks, simply update SubloopParents and return NULL.
 545 Loop *UnloopUpdater::getNearestLoop(BasicBlock *BB, Loop *BBLoop) {
 546
 547   // Initially for blocks directly contained by Unloop, NearLoop == Unloop and
 548   // is considered uninitialized.
 549   Loop *NearLoop = BBLoop;
 550
 551   Loop *Subloop = nullptr;
 552   if (NearLoop != Unloop && Unloop->contains(NearLoop)) {
 553     Subloop = NearLoop;
 554     // Find the subloop ancestor that is directly contained within Unloop.
 555     while (Subloop->getParentLoop() != Unloop) {
 556       Subloop = Subloop->getParentLoop();
 557       assert(Subloop && "subloop is not an ancestor of the original loop");
 558     }
 559     // Get the current nearest parent of the Subloop exits, initially Unloop.
 560     NearLoop =
 561       SubloopParents.insert(std::make_pair(Subloop, Unloop)).first->second;
 562   }
 563
 564   succ_iterator I = succ_begin(BB), E = succ_end(BB);
 565   if (I == E) {
 566     assert(!Subloop && "subloop blocks must have a successor");
 567     NearLoop = nullptr; // unloop blocks may now exit the function.
 568   }
 569   for (; I != E; ++I) {
 570     if (*I == BB)
 571       continue; // self loops are uninteresting
 572
 573     Loop *L = LI->getLoopFor(*I);
 574     if (L == Unloop) {
 575       // This successor has not been processed. This path must lead to an
 576       // irreducible backedge.
 577       assert((FoundIB || !DFS.hasPostorder(*I)) && "should have seen IB");
 578       FoundIB = true;
 579     }
 580     if (L != Unloop && Unloop->contains(L)) {
 581       // Successor is in a subloop.
 582       if (Subloop)
 583         continue; // Branching within subloops. Ignore it.
 584
 585       // BB branches from the original into a subloop header.
 586       assert(L->getParentLoop() == Unloop && "cannot skip into nested loops");
 587
 588       // Get the current nearest parent of the Subloop's exits.
 589       L = SubloopParents[L];
 590       // L could be Unloop if the only exit was an irreducible backedge.
 591     }
 592     if (L == Unloop) {
 593       continue;
 594     }
 595     // Handle critical edges from Unloop into a sibling loop.
 596     if (L && !L->contains(Unloop)) {
 597       L = L->getParentLoop();
 598     }
 599     // Remember the nearest parent loop among successors or subloop exits.
 600     if (NearLoop == Unloop || !NearLoop || NearLoop->contains(L))
 601       NearLoop = L;
 602   }
 603   if (Subloop) {
 604     SubloopParents[Subloop] = NearLoop;
 605     return BBLoop;
 606   }
 607   return NearLoop;
 608 }
 609
 610 //===----------------------------------------------------------------------===//
 611 // LoopInfo implementation
 612 //
 613 bool LoopInfo::runOnFunction(Function &) {
 614   releaseMemory();
 615   LI.Analyze(getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree());
 616   return false;
 617 }
 618
 619 /// updateUnloop - The last backedge has been removed from a loop--now the
 620 /// "unloop". Find a new parent for the blocks contained within unloop and
 621 /// update the loop tree. We don't necessarily have valid dominators at this
 622 /// point, but LoopInfo is still valid except for the removal of this loop.
 623 ///
 624 /// Note that Unloop may now be an empty loop. Calling Loop::getHeader without
 625 /// checking first is illegal.
 626 void LoopInfo::updateUnloop(Loop *Unloop) {
 627
 628   // First handle the special case of no parent loop to simplify the algorithm.
 629   if (!Unloop->getParentLoop()) {
 630     // Since BBLoop had no parent, Unloop blocks are no longer in a loop.
 631     for (Loop::block_iterator I = Unloop->block_begin(),
 632          E = Unloop->block_end(); I != E; ++I) {
 633
 634       // Don't reparent blocks in subloops.
 635       if (getLoopFor(*I) != Unloop)
 636         continue;
 637
 638       // Blocks no longer have a parent but are still referenced by Unloop until
 639       // the Unloop object is deleted.
 640       LI.changeLoopFor(*I, nullptr);
 641     }
 642
 643     // Remove the loop from the top-level LoopInfo object.
 644     for (LoopInfo::iterator I = LI.begin();; ++I) {
 645       assert(I != LI.end() && "Couldn't find loop");
 646       if (*I == Unloop) {
 647         LI.removeLoop(I);
 648         break;
 649       }
 650     }
 651
 652     // Move all of the subloops to the top-level.
 653     while (!Unloop->empty())
 654       LI.addTopLevelLoop(Unloop->removeChildLoop(std::prev(Unloop->end())));
 655
 656     return;
 657   }
 658
 659   // Update the parent loop for all blocks within the loop. Blocks within
 660   // subloops will not change parents.
 661   UnloopUpdater Updater(Unloop, this);
 662   Updater.updateBlockParents();
 663
 664   // Remove blocks from former ancestor loops.
 665   Updater.removeBlocksFromAncestors();
 666
 667   // Add direct subloops as children in their new parent loop.
 668   Updater.updateSubloopParents();
 669
 670   // Remove unloop from its parent loop.
 671   Loop *ParentLoop = Unloop->getParentLoop();
 672   for (Loop::iterator I = ParentLoop->begin();; ++I) {
 673     assert(I != ParentLoop->end() && "Couldn't find loop");
 674     if (*I == Unloop) {
 675       ParentLoop->removeChildLoop(I);
 676       break;
 677     }
 678   }
 679 }
 680
 681 void LoopInfo::verifyAnalysis() const {
 682   // LoopInfo is a FunctionPass, but verifying every loop in the function
 683   // each time verifyAnalysis is called is very expensive. The
 684   // -verify-loop-info option can enable this. In order to perform some
 685   // checking by default, LoopPass has been taught to call verifyLoop
 686   // manually during loop pass sequences.
 687
 688   if (!VerifyLoopInfo) return;
 689
 690   DenseSet<const Loop*> Loops;
 691   for (iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I) {
 692     assert(!(*I)->getParentLoop() && "Top-level loop has a parent!");
 693     (*I)->verifyLoopNest(&Loops);
 694   }
 695
 696   // Verify that blocks are mapped to valid loops.
 697   for (DenseMap<BasicBlock*, Loop*>::const_iterator I = LI.BBMap.begin(),
 698          E = LI.BBMap.end(); I != E; ++I) {
 699     assert(Loops.count(I->second) && "orphaned loop");
 700     assert(I->second->contains(I->first) && "orphaned block");
 701   }
 702 }
 703
 704 void LoopInfo::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
 705   AU.setPreservesAll();
 706   AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
 707 }
 708
 709 void LoopInfo::print(raw_ostream &OS, const Module*) const {
 710   LI.print(OS);
 711 }
 712
 713 //===----------------------------------------------------------------------===//
 714 // LoopBlocksDFS implementation
 715 //
 716
 717 /// Traverse the loop blocks and store the DFS result.
 718 /// Useful for clients that just want the final DFS result and don't need to
 719 /// visit blocks during the initial traversal.
 720 void LoopBlocksDFS::perform(LoopInfo *LI) {
 721   LoopBlocksTraversal Traversal(*this, LI);
 722   for (LoopBlocksTraversal::POTIterator POI = Traversal.begin(),
 723          POE = Traversal.end(); POI != POE; ++POI) ;
 724 }