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/LLVMContext.h"
  28 #include "llvm/IR/Metadata.h"
  29 #include "llvm/IR/PassManager.h"
  30 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  31 #include "llvm/Support/Debug.h"
  32 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  33 #include <algorithm>
  34 using namespace llvm;
  35
  36 // Explicitly instantiate methods in LoopInfoImpl.h for IR-level Loops.
  37 template class llvm::LoopBase<BasicBlock, Loop>;
  38 template class llvm::LoopInfoBase<BasicBlock, Loop>;
  39
  40 // Always verify loopinfo if expensive checking is enabled.
  41 #ifdef XDEBUG
  42 static bool VerifyLoopInfo = true;
  43 #else
  44 static bool VerifyLoopInfo = false;
  45 #endif
  46 static cl::opt<bool,true>
  47 VerifyLoopInfoX("verify-loop-info", cl::location(VerifyLoopInfo),
  48                 cl::desc("Verify loop info (time consuming)"));
  49
  50 // Loop identifier metadata name.
  51 static const char *const LoopMDName = "llvm.loop";
  52
  53 //===----------------------------------------------------------------------===//
  54 // Loop implementation
  55 //
  56
  57 /// isLoopInvariant - Return true if the specified value is loop invariant
  58 ///
  59 bool Loop::isLoopInvariant(Value *V) const {
  60   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
  61     return !contains(I);
  62   return true;  // All non-instructions are loop invariant
  63 }
  64
  65 /// hasLoopInvariantOperands - Return true if all the operands of the
  66 /// specified instruction are loop invariant.
  67 bool Loop::hasLoopInvariantOperands(Instruction *I) const {
  68   for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
  69     if (!isLoopInvariant(I->getOperand(i)))
  70       return false;
  71
  72   return true;
  73 }
  74
  75 /// makeLoopInvariant - If the given value is an instruciton inside of the
  76 /// loop and it can be hoisted, do so to make it trivially loop-invariant.
  77 /// Return true if the value after any hoisting is loop invariant. This
  78 /// function can be used as a slightly more aggressive replacement for
  79 /// isLoopInvariant.
  80 ///
  81 /// If InsertPt is specified, it is the point to hoist instructions to.
  82 /// If null, the terminator of the loop preheader is used.
  83 ///
  84 bool Loop::makeLoopInvariant(Value *V, bool &Changed,
  85                              Instruction *InsertPt) const {
  86   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
  87     return makeLoopInvariant(I, Changed, InsertPt);
  88   return true;  // All non-instructions are loop-invariant.
  89 }
  90
  91 /// makeLoopInvariant - If the given instruction is inside of the
  92 /// loop and it can be hoisted, do so to make it trivially loop-invariant.
  93 /// Return true if the instruction after any hoisting is loop invariant. This
  94 /// function can be used as a slightly more aggressive replacement for
  95 /// isLoopInvariant.
  96 ///
  97 /// If InsertPt is specified, it is the point to hoist instructions to.
  98 /// If null, the terminator of the loop preheader is used.
  99 ///
 100 bool Loop::makeLoopInvariant(Instruction *I, bool &Changed,
 101                              Instruction *InsertPt) const {
 102   // Test if the value is already loop-invariant.
 103   if (isLoopInvariant(I))
 104     return true;
 105   if (!isSafeToSpeculativelyExecute(I))
 106     return false;
 107   if (I->mayReadFromMemory())
 108     return false;
 109   // The landingpad instruction is immobile.
 110   if (isa<LandingPadInst>(I))
 111     return false;
 112   // Determine the insertion point, unless one was given.
 113   if (!InsertPt) {
 114     BasicBlock *Preheader = getLoopPreheader();
 115     // Without a preheader, hoisting is not feasible.
 116     if (!Preheader)
 117       return false;
 118     InsertPt = Preheader->getTerminator();
 119   }
 120   // Don't hoist instructions with loop-variant operands.
 121   for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
 122     if (!makeLoopInvariant(I->getOperand(i), Changed, InsertPt))
 123       return false;
 124
 125   // Hoist.
 126   I->moveBefore(InsertPt);
 127   Changed = true;
 128   return true;
 129 }
 130
 131 /// getCanonicalInductionVariable - Check to see if the loop has a canonical
 132 /// induction variable: an integer recurrence that starts at 0 and increments
 133 /// by one each time through the loop.  If so, return the phi node that
 134 /// corresponds to it.
 135 ///
 136 /// The IndVarSimplify pass transforms loops to have a canonical induction
 137 /// variable.
 138 ///
 139 PHINode *Loop::getCanonicalInductionVariable() const {
 140   BasicBlock *H = getHeader();
 141
 142   BasicBlock *Incoming = nullptr, *Backedge = nullptr;
 143   pred_iterator PI = pred_begin(H);
 144   assert(PI != pred_end(H) &&
 145          "Loop must have at least one backedge!");
 146   Backedge = *PI++;
 147   if (PI == pred_end(H)) return nullptr;  // dead loop
 148   Incoming = *PI++;
 149   if (PI != pred_end(H)) return nullptr;  // multiple backedges?
 150
 151   if (contains(Incoming)) {
 152     if (contains(Backedge))
 153       return nullptr;
 154     std::swap(Incoming, Backedge);
 155   } else if (!contains(Backedge))
 156     return nullptr;
 157
 158   // Loop over all of the PHI nodes, looking for a canonical indvar.
 159   for (BasicBlock::iterator I = H->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
 160     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
 161     if (ConstantInt *CI =
 162         dyn_cast<ConstantInt>(PN->getIncomingValueForBlock(Incoming)))
 163       if (CI->isNullValue())
 164         if (Instruction *Inc =
 165             dyn_cast<Instruction>(PN->getIncomingValueForBlock(Backedge)))
 166           if (Inc->getOpcode() == Instruction::Add &&
 167                 Inc->getOperand(0) == PN)
 168             if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Inc->getOperand(1)))
 169               if (CI->equalsInt(1))
 170                 return PN;
 171   }
 172   return nullptr;
 173 }
 174
 175 /// isLCSSAForm - Return true if the Loop is in LCSSA form
 176 bool Loop::isLCSSAForm(DominatorTree &DT) const {
 177   for (block_iterator BI = block_begin(), E = block_end(); BI != E; ++BI) {
 178     BasicBlock *BB = *BI;
 179     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E;++I)
 180       for (Use &U : I->uses()) {
 181         Instruction *UI = cast<Instruction>(U.getUser());
 182         BasicBlock *UserBB = UI->getParent();
 183         if (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(UI))
 184           UserBB = P->getIncomingBlock(U);
 185
 186         // Check the current block, as a fast-path, before checking whether
 187         // the use is anywhere in the loop.  Most values are used in the same
 188         // block they are defined in.  Also, blocks not reachable from the
 189         // entry are special; uses in them don't need to go through PHIs.
 190         if (UserBB != BB &&
 191             !contains(UserBB) &&
 192             DT.isReachableFromEntry(UserBB))
 193           return false;
 194       }
 195   }
 196
 197   return true;
 198 }
 199
 200 /// isLoopSimplifyForm - Return true if the Loop is in the form that
 201 /// the LoopSimplify form transforms loops to, which is sometimes called
 202 /// normal form.
 203 bool Loop::isLoopSimplifyForm() const {
 204   // Normal-form loops have a preheader, a single backedge, and all of their
 205   // exits have all their predecessors inside the loop.
 206   return getLoopPreheader() && getLoopLatch() && hasDedicatedExits();
 207 }
 208
 209 /// isSafeToClone - Return true if the loop body is safe to clone in practice.
 210 /// Routines that reform the loop CFG and split edges often fail on indirectbr.
 211 bool Loop::isSafeToClone() const {
 212   // Return false if any loop blocks contain indirectbrs, or there are any calls
 213   // to noduplicate functions.
 214   for (Loop::block_iterator I = block_begin(), E = block_end(); I != E; ++I) {
 215     if (isa<IndirectBrInst>((*I)->getTerminator()))
 216       return false;
 217
 218     if (const InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>((*I)->getTerminator()))
 219       if (II->cannotDuplicate())
 220         return false;
 221
 222     for (BasicBlock::iterator BI = (*I)->begin(), BE = (*I)->end(); BI != BE; ++BI) {
 223       if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(BI)) {
 224         if (CI->cannotDuplicate())
 225           return false;
 226       }
 227     }
 228   }
 229   return true;
 230 }
 231
 232 MDNode *Loop::getLoopID() const {
 233   MDNode *LoopID = nullptr;
 234   if (isLoopSimplifyForm()) {
 235     LoopID = getLoopLatch()->getTerminator()->getMetadata(LoopMDName);
 236   } else {
 237     // Go through each predecessor of the loop header and check the
 238     // terminator for the metadata.
 239     BasicBlock *H = getHeader();
 240     for (block_iterator I = block_begin(), IE = block_end(); I != IE; ++I) {
 241       TerminatorInst *TI = (*I)->getTerminator();
 242       MDNode *MD = nullptr;
 243
 244       // Check if this terminator branches to the loop header.
 245       for (unsigned i = 0, ie = TI->getNumSuccessors(); i != ie; ++i) {
 246         if (TI->getSuccessor(i) == H) {
 247           MD = TI->getMetadata(LoopMDName);
 248           break;
 249         }
 250       }
 251       if (!MD)
 252         return nullptr;
 253
 254       if (!LoopID)
 255         LoopID = MD;
 256       else if (MD != LoopID)
 257         return nullptr;
 258     }
 259   }
 260   if (!LoopID || LoopID->getNumOperands() == 0 ||
 261       LoopID->getOperand(0) != LoopID)
 262     return nullptr;
 263   return LoopID;
 264 }
 265
 266 void Loop::setLoopID(MDNode *LoopID) const {
 267   assert(LoopID && "Loop ID should not be null");
 268   assert(LoopID->getNumOperands() > 0 && "Loop ID needs at least one operand");
 269   assert(LoopID->getOperand(0) == LoopID && "Loop ID should refer to itself");
 270
 271   if (isLoopSimplifyForm()) {
 272     getLoopLatch()->getTerminator()->setMetadata(LoopMDName, LoopID);
 273     return;
 274   }
 275
 276   BasicBlock *H = getHeader();
 277   for (block_iterator I = block_begin(), IE = block_end(); I != IE; ++I) {
 278     TerminatorInst *TI = (*I)->getTerminator();
 279     for (unsigned i = 0, ie = TI->getNumSuccessors(); i != ie; ++i) {
 280       if (TI->getSuccessor(i) == H)
 281         TI->setMetadata(LoopMDName, LoopID);
 282     }
 283   }
 284 }
 285
 286 bool Loop::isAnnotatedParallel() const {
 287   MDNode *desiredLoopIdMetadata = getLoopID();
 288
 289   if (!desiredLoopIdMetadata)
 290       return false;
 291
 292   // The loop branch contains the parallel loop metadata. In order to ensure
 293   // that any parallel-loop-unaware optimization pass hasn't added loop-carried
 294   // dependencies (thus converted the loop back to a sequential loop), check
 295   // that all the memory instructions in the loop contain parallelism metadata
 296   // that point to the same unique "loop id metadata" the loop branch does.
 297   for (block_iterator BB = block_begin(), BE = block_end(); BB != BE; ++BB) {
 298     for (BasicBlock::iterator II = (*BB)->begin(), EE = (*BB)->end();
 299          II != EE; II++) {
 300
 301       if (!II->mayReadOrWriteMemory())
 302         continue;
 303
 304       // The memory instruction can refer to the loop identifier metadata
 305       // directly or indirectly through another list metadata (in case of
 306       // nested parallel loops). The loop identifier metadata refers to
 307       // itself so we can check both cases with the same routine.
 308       MDNode *loopIdMD =
 309           II->getMetadata(LLVMContext::MD_mem_parallel_loop_access);
 310
 311       if (!loopIdMD)
 312         return false;
 313
 314       bool loopIdMDFound = false;
 315       for (unsigned i = 0, e = loopIdMD->getNumOperands(); i < e; ++i) {
 316         if (loopIdMD->getOperand(i) == desiredLoopIdMetadata) {
 317           loopIdMDFound = true;
 318           break;
 319         }
 320       }
 321
 322       if (!loopIdMDFound)
 323         return false;
 324     }
 325   }
 326   return true;
 327 }
 328
 329
 330 /// hasDedicatedExits - Return true if no exit block for the loop
 331 /// has a predecessor that is outside the loop.
 332 bool Loop::hasDedicatedExits() const {
 333   // Each predecessor of each exit block of a normal loop is contained
 334   // within the loop.
 335   SmallVector<BasicBlock *, 4> ExitBlocks;
 336   getExitBlocks(ExitBlocks);
 337   for (unsigned i = 0, e = ExitBlocks.size(); i != e; ++i)
 338     for (pred_iterator PI = pred_begin(ExitBlocks[i]),
 339          PE = pred_end(ExitBlocks[i]); PI != PE; ++PI)
 340       if (!contains(*PI))
 341         return false;
 342   // All the requirements are met.
 343   return true;
 344 }
 345
 346 /// getUniqueExitBlocks - Return all unique successor blocks of this loop.
 347 /// These are the blocks _outside of the current loop_ which are branched to.
 348 /// This assumes that loop exits are in canonical form.
 349 ///
 350 void
 351 Loop::getUniqueExitBlocks(SmallVectorImpl<BasicBlock *> &ExitBlocks) const {
 352   assert(hasDedicatedExits() &&
 353          "getUniqueExitBlocks assumes the loop has canonical form exits!");
 354
 355   SmallVector<BasicBlock *, 32> switchExitBlocks;
 356
 357   for (block_iterator BI = block_begin(), BE = block_end(); BI != BE; ++BI) {
 358
 359     BasicBlock *current = *BI;
 360     switchExitBlocks.clear();
 361
 362     for (succ_iterator I = succ_begin(*BI), E = succ_end(*BI); I != E; ++I) {
 363       // If block is inside the loop then it is not a exit block.
 364       if (contains(*I))
 365         continue;
 366
 367       pred_iterator PI = pred_begin(*I);
 368       BasicBlock *firstPred = *PI;
 369
 370       // If current basic block is this exit block's first predecessor
 371       // then only insert exit block in to the output ExitBlocks vector.
 372       // This ensures that same exit block is not inserted twice into
 373       // ExitBlocks vector.
 374       if (current != firstPred)
 375         continue;
 376
 377       // If a terminator has more then two successors, for example SwitchInst,
 378       // then it is possible that there are multiple edges from current block
 379       // to one exit block.
 380       if (std::distance(succ_begin(current), succ_end(current)) <= 2) {
 381         ExitBlocks.push_back(*I);
 382         continue;
 383       }
 384
 385       // In case of multiple edges from current block to exit block, collect
 386       // only one edge in ExitBlocks. Use switchExitBlocks to keep track of
 387       // duplicate edges.
 388       if (std::find(switchExitBlocks.begin(), switchExitBlocks.end(), *I)
 389           == switchExitBlocks.end()) {
 390         switchExitBlocks.push_back(*I);
 391         ExitBlocks.push_back(*I);
 392       }
 393     }
 394   }
 395 }
 396
 397 /// getUniqueExitBlock - If getUniqueExitBlocks would return exactly one
 398 /// block, return that block. Otherwise return null.
 399 BasicBlock *Loop::getUniqueExitBlock() const {
 400   SmallVector<BasicBlock *, 8> UniqueExitBlocks;
 401   getUniqueExitBlocks(UniqueExitBlocks);
 402   if (UniqueExitBlocks.size() == 1)
 403     return UniqueExitBlocks[0];
 404   return nullptr;
 405 }
 406
 407 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
 408 void Loop::dump() const {
 409   print(dbgs());
 410 }
 411 #endif
 412
 413 //===----------------------------------------------------------------------===//
 414 // UnloopUpdater implementation
 415 //
 416
 417 namespace {
 418 /// Find the new parent loop for all blocks within the "unloop" whose last
 419 /// backedges has just been removed.
 420 class UnloopUpdater {
 421   Loop *Unloop;
 422   LoopInfo *LI;
 423
 424   LoopBlocksDFS DFS;
 425
 426   // Map unloop's immediate subloops to their nearest reachable parents. Nested
 427   // loops within these subloops will not change parents. However, an immediate
 428   // subloop's new parent will be the nearest loop reachable from either its own
 429   // exits *or* any of its nested loop's exits.
 430   DenseMap<Loop*, Loop*> SubloopParents;
 431
 432   // Flag the presence of an irreducible backedge whose destination is a block
 433   // directly contained by the original unloop.
 434   bool FoundIB;
 435
 436 public:
 437   UnloopUpdater(Loop *UL, LoopInfo *LInfo) :
 438     Unloop(UL), LI(LInfo), DFS(UL), FoundIB(false) {}
 439
 440   void updateBlockParents();
 441
 442   void removeBlocksFromAncestors();
 443
 444   void updateSubloopParents();
 445
 446 protected:
 447   Loop *getNearestLoop(BasicBlock *BB, Loop *BBLoop);
 448 };
 449 } // end anonymous namespace
 450
 451 /// updateBlockParents - Update the parent loop for all blocks that are directly
 452 /// contained within the original "unloop".
 453 void UnloopUpdater::updateBlockParents() {
 454   if (Unloop->getNumBlocks()) {
 455     // Perform a post order CFG traversal of all blocks within this loop,
 456     // propagating the nearest loop from sucessors to predecessors.
 457     LoopBlocksTraversal Traversal(DFS, LI);
 458     for (LoopBlocksTraversal::POTIterator POI = Traversal.begin(),
 459            POE = Traversal.end(); POI != POE; ++POI) {
 460
 461       Loop *L = LI->getLoopFor(*POI);
 462       Loop *NL = getNearestLoop(*POI, L);
 463
 464       if (NL != L) {
 465         // For reducible loops, NL is now an ancestor of Unloop.
 466         assert((NL != Unloop && (!NL || NL->contains(Unloop))) &&
 467                "uninitialized successor");
 468         LI->changeLoopFor(*POI, NL);
 469       }
 470       else {
 471         // Or the current block is part of a subloop, in which case its parent
 472         // is unchanged.
 473         assert((FoundIB || Unloop->contains(L)) && "uninitialized successor");
 474       }
 475     }
 476   }
 477   // Each irreducible loop within the unloop induces a round of iteration using
 478   // the DFS result cached by Traversal.
 479   bool Changed = FoundIB;
 480   for (unsigned NIters = 0; Changed; ++NIters) {
 481     assert(NIters < Unloop->getNumBlocks() && "runaway iterative algorithm");
 482
 483     // Iterate over the postorder list of blocks, propagating the nearest loop
 484     // from successors to predecessors as before.
 485     Changed = false;
 486     for (LoopBlocksDFS::POIterator POI = DFS.beginPostorder(),
 487            POE = DFS.endPostorder(); POI != POE; ++POI) {
 488
 489       Loop *L = LI->getLoopFor(*POI);
 490       Loop *NL = getNearestLoop(*POI, L);
 491       if (NL != L) {
 492         assert(NL != Unloop && (!NL || NL->contains(Unloop)) &&
 493                "uninitialized successor");
 494         LI->changeLoopFor(*POI, NL);
 495         Changed = true;
 496       }
 497     }
 498   }
 499 }
 500
 501 /// removeBlocksFromAncestors - Remove unloop's blocks from all ancestors below
 502 /// their new parents.
 503 void UnloopUpdater::removeBlocksFromAncestors() {
 504   // Remove all unloop's blocks (including those in nested subloops) from
 505   // ancestors below the new parent loop.
 506   for (Loop::block_iterator BI = Unloop->block_begin(),
 507          BE = Unloop->block_end(); BI != BE; ++BI) {
 508     Loop *OuterParent = LI->getLoopFor(*BI);
 509     if (Unloop->contains(OuterParent)) {
 510       while (OuterParent->getParentLoop() != Unloop)
 511         OuterParent = OuterParent->getParentLoop();
 512       OuterParent = SubloopParents[OuterParent];
 513     }
 514     // Remove blocks from former Ancestors except Unloop itself which will be
 515     // deleted.
 516     for (Loop *OldParent = Unloop->getParentLoop(); OldParent != OuterParent;
 517          OldParent = OldParent->getParentLoop()) {
 518       assert(OldParent && "new loop is not an ancestor of the original");
 519       OldParent->removeBlockFromLoop(*BI);
 520     }
 521   }
 522 }
 523
 524 /// updateSubloopParents - Update the parent loop for all subloops directly
 525 /// nested within unloop.
 526 void UnloopUpdater::updateSubloopParents() {
 527   while (!Unloop->empty()) {
 528     Loop *Subloop = *std::prev(Unloop->end());
 529     Unloop->removeChildLoop(std::prev(Unloop->end()));
 530
 531     assert(SubloopParents.count(Subloop) && "DFS failed to visit subloop");
 532     if (Loop *Parent = SubloopParents[Subloop])
 533       Parent->addChildLoop(Subloop);
 534     else
 535       LI->addTopLevelLoop(Subloop);
 536   }
 537 }
 538
 539 /// getNearestLoop - Return the nearest parent loop among this block's
 540 /// successors. If a successor is a subloop header, consider its parent to be
 541 /// the nearest parent of the subloop's exits.
 542 ///
 543 /// For subloop blocks, simply update SubloopParents and return NULL.
 544 Loop *UnloopUpdater::getNearestLoop(BasicBlock *BB, Loop *BBLoop) {
 545
 546   // Initially for blocks directly contained by Unloop, NearLoop == Unloop and
 547   // is considered uninitialized.
 548   Loop *NearLoop = BBLoop;
 549
 550   Loop *Subloop = nullptr;
 551   if (NearLoop != Unloop && Unloop->contains(NearLoop)) {
 552     Subloop = NearLoop;
 553     // Find the subloop ancestor that is directly contained within Unloop.
 554     while (Subloop->getParentLoop() != Unloop) {
 555       Subloop = Subloop->getParentLoop();
 556       assert(Subloop && "subloop is not an ancestor of the original loop");
 557     }
 558     // Get the current nearest parent of the Subloop exits, initially Unloop.
 559     NearLoop =
 560       SubloopParents.insert(std::make_pair(Subloop, Unloop)).first->second;
 561   }
 562
 563   succ_iterator I = succ_begin(BB), E = succ_end(BB);
 564   if (I == E) {
 565     assert(!Subloop && "subloop blocks must have a successor");
 566     NearLoop = nullptr; // unloop blocks may now exit the function.
 567   }
 568   for (; I != E; ++I) {
 569     if (*I == BB)
 570       continue; // self loops are uninteresting
 571
 572     Loop *L = LI->getLoopFor(*I);
 573     if (L == Unloop) {
 574       // This successor has not been processed. This path must lead to an
 575       // irreducible backedge.
 576       assert((FoundIB || !DFS.hasPostorder(*I)) && "should have seen IB");
 577       FoundIB = true;
 578     }
 579     if (L != Unloop && Unloop->contains(L)) {
 580       // Successor is in a subloop.
 581       if (Subloop)
 582         continue; // Branching within subloops. Ignore it.
 583
 584       // BB branches from the original into a subloop header.
 585       assert(L->getParentLoop() == Unloop && "cannot skip into nested loops");
 586
 587       // Get the current nearest parent of the Subloop's exits.
 588       L = SubloopParents[L];
 589       // L could be Unloop if the only exit was an irreducible backedge.
 590     }
 591     if (L == Unloop) {
 592       continue;
 593     }
 594     // Handle critical edges from Unloop into a sibling loop.
 595     if (L && !L->contains(Unloop)) {
 596       L = L->getParentLoop();
 597     }
 598     // Remember the nearest parent loop among successors or subloop exits.
 599     if (NearLoop == Unloop || !NearLoop || NearLoop->contains(L))
 600       NearLoop = L;
 601   }
 602   if (Subloop) {
 603     SubloopParents[Subloop] = NearLoop;
 604     return BBLoop;
 605   }
 606   return NearLoop;
 607 }
 608
 609 /// updateUnloop - The last backedge has been removed from a loop--now the
 610 /// "unloop". Find a new parent for the blocks contained within unloop and
 611 /// update the loop tree. We don't necessarily have valid dominators at this
 612 /// point, but LoopInfo is still valid except for the removal of this loop.
 613 ///
 614 /// Note that Unloop may now be an empty loop. Calling Loop::getHeader without
 615 /// checking first is illegal.
 616 void LoopInfo::updateUnloop(Loop *Unloop) {
 617
 618   // First handle the special case of no parent loop to simplify the algorithm.
 619   if (!Unloop->getParentLoop()) {
 620     // Since BBLoop had no parent, Unloop blocks are no longer in a loop.
 621     for (Loop::block_iterator I = Unloop->block_begin(),
 622                               E = Unloop->block_end();
 623          I != E; ++I) {
 624
 625       // Don't reparent blocks in subloops.
 626       if (getLoopFor(*I) != Unloop)
 627         continue;
 628
 629       // Blocks no longer have a parent but are still referenced by Unloop until
 630       // the Unloop object is deleted.
 631       changeLoopFor(*I, nullptr);
 632     }
 633
 634     // Remove the loop from the top-level LoopInfo object.
 635     for (iterator I = begin();; ++I) {
 636       assert(I != end() && "Couldn't find loop");
 637       if (*I == Unloop) {
 638         removeLoop(I);
 639         break;
 640       }
 641     }
 642
 643     // Move all of the subloops to the top-level.
 644     while (!Unloop->empty())
 645       addTopLevelLoop(Unloop->removeChildLoop(std::prev(Unloop->end())));
 646
 647     return;
 648   }
 649
 650   // Update the parent loop for all blocks within the loop. Blocks within
 651   // subloops will not change parents.
 652   UnloopUpdater Updater(Unloop, this);
 653   Updater.updateBlockParents();
 654
 655   // Remove blocks from former ancestor loops.
 656   Updater.removeBlocksFromAncestors();
 657
 658   // Add direct subloops as children in their new parent loop.
 659   Updater.updateSubloopParents();
 660
 661   // Remove unloop from its parent loop.
 662   Loop *ParentLoop = Unloop->getParentLoop();
 663   for (Loop::iterator I = ParentLoop->begin();; ++I) {
 664     assert(I != ParentLoop->end() && "Couldn't find loop");
 665     if (*I == Unloop) {
 666       ParentLoop->removeChildLoop(I);
 667       break;
 668     }
 669   }
 670 }
 671
 672 char LoopAnalysis::PassID;
 673
 674 LoopInfo LoopAnalysis::run(Function &F, AnalysisManager<Function> *AM) {
 675   // FIXME: Currently we create a LoopInfo from scratch for every function.
 676   // This may prove to be too wasteful due to deallocating and re-allocating
 677   // memory each time for the underlying map and vector datastructures. At some
 678   // point it may prove worthwhile to use a freelist and recycle LoopInfo
 679   // objects. I don't want to add that kind of complexity until the scope of
 680   // the problem is better understood.
 681   LoopInfo LI;
 682   LI.Analyze(AM->getResult<DominatorTreeAnalysis>(F));
 683   return std::move(LI);
 684 }
 685
 686 PreservedAnalyses LoopPrinterPass::run(Function &F,
 687                                        AnalysisManager<Function> *AM) {
 688   AM->getResult<LoopAnalysis>(F).print(OS);
 689   return PreservedAnalyses::all();
 690 }
 691
 692 //===----------------------------------------------------------------------===//
 693 // LoopInfo implementation
 694 //
 695
 696 char LoopInfoWrapperPass::ID = 0;
 697 INITIALIZE_PASS_BEGIN(LoopInfoWrapperPass, "loops", "Natural Loop Information",
 698                       true, true)
 699 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTreeWrapperPass)
 700 INITIALIZE_PASS_END(LoopInfoWrapperPass, "loops", "Natural Loop Information",
 701                     true, true)
 702
 703 bool LoopInfoWrapperPass::runOnFunction(Function &) {
 704   releaseMemory();
 705   LI.Analyze(getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree());
 706   return false;
 707 }
 708
 709 void LoopInfoWrapperPass::verifyAnalysis() const {
 710   // LoopInfoWrapperPass is a FunctionPass, but verifying every loop in the
 711   // function each time verifyAnalysis is called is very expensive. The
 712   // -verify-loop-info option can enable this. In order to perform some
 713   // checking by default, LoopPass has been taught to call verifyLoop manually
 714   // during loop pass sequences.
 715   if (VerifyLoopInfo)
 716     LI.verify();
 717 }
 718
 719 void LoopInfoWrapperPass::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
 720   AU.setPreservesAll();
 721   AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
 722 }
 723
 724 void LoopInfoWrapperPass::print(raw_ostream &OS, const Module *) const {
 725   LI.print(OS);
 726 }
 727
 728 //===----------------------------------------------------------------------===//
 729 // LoopBlocksDFS implementation
 730 //
 731
 732 /// Traverse the loop blocks and store the DFS result.
 733 /// Useful for clients that just want the final DFS result and don't need to
 734 /// visit blocks during the initial traversal.
 735 void LoopBlocksDFS::perform(LoopInfo *LI) {
 736   LoopBlocksTraversal Traversal(*this, LI);
 737   for (LoopBlocksTraversal::POTIterator POI = Traversal.begin(),
 738          POE = Traversal.end(); POI != POE; ++POI) ;
 739 }