lib/Analysis/LoopPass.cpp

   1 //===- LoopPass.cpp - Loop Pass and Loop Pass Manager ---------------------===//
   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 implements LoopPass and LPPassManager. All loop optimization
  11 // and transformation passes are derived from LoopPass. LPPassManager is
  12 // responsible for managing LoopPasses.
  13 //
  14 //===----------------------------------------------------------------------===//
  15
  16 #include "llvm/Analysis/LoopPass.h"
  17 using namespace llvm;
  18
  19 //===----------------------------------------------------------------------===//
  20 // LPPassManager
  21 //
  22
  23 char LPPassManager::ID = 0;
  24
  25 LPPassManager::LPPassManager(int Depth)
  26   : FunctionPass(&ID), PMDataManager(Depth) {
  27   skipThisLoop = false;
  28   redoThisLoop = false;
  29   LI = NULL;
  30   CurrentLoop = NULL;
  31 }
  32
  33 /// Delete loop from the loop queue and loop hierarchy (LoopInfo).
  34 void LPPassManager::deleteLoopFromQueue(Loop *L) {
  35
  36   if (Loop *ParentLoop = L->getParentLoop()) { // Not a top-level loop.
  37     // Reparent all of the blocks in this loop.  Since BBLoop had a parent,
  38     // they are now all in it.
  39     for (Loop::block_iterator I = L->block_begin(), E = L->block_end();
  40          I != E; ++I)
  41       if (LI->getLoopFor(*I) == L)    // Don't change blocks in subloops.
  42         LI->changeLoopFor(*I, ParentLoop);
  43
  44     // Remove the loop from its parent loop.
  45     for (Loop::iterator I = ParentLoop->begin(), E = ParentLoop->end();;
  46          ++I) {
  47       assert(I != E && "Couldn't find loop");
  48       if (*I == L) {
  49         ParentLoop->removeChildLoop(I);
  50         break;
  51       }
  52     }
  53
  54     // Move all subloops into the parent loop.
  55     while (!L->empty())
  56       ParentLoop->addChildLoop(L->removeChildLoop(L->end()-1));
  57   } else {
  58     // Reparent all of the blocks in this loop.  Since BBLoop had no parent,
  59     // they no longer in a loop at all.
  60
  61     for (unsigned i = 0; i != L->getBlocks().size(); ++i) {
  62       // Don't change blocks in subloops.
  63       if (LI->getLoopFor(L->getBlocks()[i]) == L) {
  64         LI->removeBlock(L->getBlocks()[i]);
  65         --i;
  66       }
  67     }
  68
  69     // Remove the loop from the top-level LoopInfo object.
  70     for (LoopInfo::iterator I = LI->begin(), E = LI->end();; ++I) {
  71       assert(I != E && "Couldn't find loop");
  72       if (*I == L) {
  73         LI->removeLoop(I);
  74         break;
  75       }
  76     }
  77
  78     // Move all of the subloops to the top-level.
  79     while (!L->empty())
  80       LI->addTopLevelLoop(L->removeChildLoop(L->end()-1));
  81   }
  82
  83   delete L;
  84
  85   // If L is current loop then skip rest of the passes and let
  86   // runOnFunction remove L from LQ. Otherwise, remove L from LQ now
  87   // and continue applying other passes on CurrentLoop.
  88   if (CurrentLoop == L) {
  89     skipThisLoop = true;
  90     return;
  91   }
  92
  93   for (std::deque<Loop *>::iterator I = LQ.begin(),
  94          E = LQ.end(); I != E; ++I) {
  95     if (*I == L) {
  96       LQ.erase(I);
  97       break;
  98     }
  99   }
 100 }
 101
 102 // Inset loop into loop nest (LoopInfo) and loop queue (LQ).
 103 void LPPassManager::insertLoop(Loop *L, Loop *ParentLoop) {
 104
 105   assert (CurrentLoop != L && "Cannot insert CurrentLoop");
 106
 107   // Insert into loop nest
 108   if (ParentLoop)
 109     ParentLoop->addChildLoop(L);
 110   else
 111     LI->addTopLevelLoop(L);
 112
 113   insertLoopIntoQueue(L);
 114 }
 115
 116 void LPPassManager::insertLoopIntoQueue(Loop *L) {
 117   // Insert L into loop queue
 118   if (L == CurrentLoop)
 119     redoLoop(L);
 120   else if (!L->getParentLoop())
 121     // This is top level loop.
 122     LQ.push_front(L);
 123   else {
 124     // Insert L after the parent loop.
 125     for (std::deque<Loop *>::iterator I = LQ.begin(),
 126            E = LQ.end(); I != E; ++I) {
 127       if (*I == L->getParentLoop()) {
 128         // deque does not support insert after.
 129         ++I;
 130         LQ.insert(I, 1, L);
 131         break;
 132       }
 133     }
 134   }
 135 }
 136
 137 // Reoptimize this loop. LPPassManager will re-insert this loop into the
 138 // queue. This allows LoopPass to change loop nest for the loop. This
 139 // utility may send LPPassManager into infinite loops so use caution.
 140 void LPPassManager::redoLoop(Loop *L) {
 141   assert (CurrentLoop == L && "Can redo only CurrentLoop");
 142   redoThisLoop = true;
 143 }
 144
 145 /// cloneBasicBlockSimpleAnalysis - Invoke cloneBasicBlockAnalysis hook for
 146 /// all loop passes.
 147 void LPPassManager::cloneBasicBlockSimpleAnalysis(BasicBlock *From,
 148                                                   BasicBlock *To, Loop *L) {
 149   for (unsigned Index = 0; Index < getNumContainedPasses(); ++Index) {
 150     LoopPass *LP = (LoopPass *)getContainedPass(Index);
 151     LP->cloneBasicBlockAnalysis(From, To, L);
 152   }
 153 }
 154
 155 /// deleteSimpleAnalysisValue - Invoke deleteAnalysisValue hook for all passes.
 156 void LPPassManager::deleteSimpleAnalysisValue(Value *V, Loop *L) {
 157   if (BasicBlock *BB = dyn_cast<BasicBlock>(V)) {
 158     for (BasicBlock::iterator BI = BB->begin(), BE = BB->end(); BI != BE;
 159          ++BI) {
 160       Instruction &I = *BI;
 161       deleteSimpleAnalysisValue(&I, L);
 162     }
 163   }
 164   for (unsigned Index = 0; Index < getNumContainedPasses(); ++Index) {
 165     LoopPass *LP = (LoopPass *)getContainedPass(Index);
 166     LP->deleteAnalysisValue(V, L);
 167   }
 168 }
 169
 170
 171 // Recurse through all subloops and all loops  into LQ.
 172 static void addLoopIntoQueue(Loop *L, std::deque<Loop *> &LQ) {
 173   LQ.push_back(L);
 174   for (Loop::iterator I = L->begin(), E = L->end(); I != E; ++I)
 175     addLoopIntoQueue(*I, LQ);
 176 }
 177
 178 /// Pass Manager itself does not invalidate any analysis info.
 179 void LPPassManager::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &Info) const {
 180   // LPPassManager needs LoopInfo. In the long term LoopInfo class will
 181   // become part of LPPassManager.
 182   Info.addRequired<LoopInfo>();
 183   Info.setPreservesAll();
 184 }
 185
 186 /// run - Execute all of the passes scheduled for execution.  Keep track of
 187 /// whether any of the passes modifies the function, and if so, return true.
 188 bool LPPassManager::runOnFunction(Function &F) {
 189   LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
 190   bool Changed = false;
 191
 192   // Collect inherited analysis from Module level pass manager.
 193   populateInheritedAnalysis(TPM->activeStack);
 194
 195   // Populate Loop Queue
 196   for (LoopInfo::iterator I = LI->begin(), E = LI->end(); I != E; ++I)
 197     addLoopIntoQueue(*I, LQ);
 198
 199   if (LQ.empty()) // No loops, skip calling finalizers
 200     return false;
 201
 202   // Initialization
 203   for (std::deque<Loop *>::const_iterator I = LQ.begin(), E = LQ.end();
 204        I != E; ++I) {
 205     Loop *L = *I;
 206     for (unsigned Index = 0; Index < getNumContainedPasses(); ++Index) {
 207       LoopPass *P = (LoopPass*)getContainedPass(Index);
 208       Changed |= P->doInitialization(L, *this);
 209     }
 210   }
 211
 212   // Walk Loops
 213   while (!LQ.empty()) {
 214
 215     CurrentLoop  = LQ.back();
 216     skipThisLoop = false;
 217     redoThisLoop = false;
 218
 219     // Run all passes on the current Loop.
 220     for (unsigned Index = 0; Index < getNumContainedPasses(); ++Index) {
 221       LoopPass *P = (LoopPass*)getContainedPass(Index);
 222
 223       dumpPassInfo(P, EXECUTION_MSG, ON_LOOP_MSG,
 224                    CurrentLoop->getHeader()->getNameStr());
 225       dumpRequiredSet(P);
 226
 227       initializeAnalysisImpl(P);
 228
 229       {
 230         PassManagerPrettyStackEntry X(P, *CurrentLoop->getHeader());
 231         Timer *T = StartPassTimer(P);
 232         Changed |= P->runOnLoop(CurrentLoop, *this);
 233         StopPassTimer(P, T);
 234       }
 235
 236       if (Changed)
 237         dumpPassInfo(P, MODIFICATION_MSG, ON_LOOP_MSG,
 238                      skipThisLoop ? "<deleted>" :
 239                                     CurrentLoop->getHeader()->getNameStr());
 240       dumpPreservedSet(P);
 241
 242       if (!skipThisLoop) {
 243         // Manually check that this loop is still healthy. This is done
 244         // instead of relying on LoopInfo::verifyLoop since LoopInfo
 245         // is a function pass and it's really expensive to verify every
 246         // loop in the function every time. That level of checking can be
 247         // enabled with the -verify-loop-info option.
 248         Timer *T = StartPassTimer(LI);
 249         CurrentLoop->verifyLoop();
 250         StopPassTimer(LI, T);
 251
 252         // Then call the regular verifyAnalysis functions.
 253         verifyPreservedAnalysis(P);
 254       }
 255
 256       removeNotPreservedAnalysis(P);
 257       recordAvailableAnalysis(P);
 258       removeDeadPasses(P,
 259                        skipThisLoop ? "<deleted>" :
 260                                       CurrentLoop->getHeader()->getNameStr(),
 261                        ON_LOOP_MSG);
 262
 263       if (skipThisLoop)
 264         // Do not run other passes on this loop.
 265         break;
 266     }
 267
 268     // If the loop was deleted, release all the loop passes. This frees up
 269     // some memory, and avoids trouble with the pass manager trying to call
 270     // verifyAnalysis on them.
 271     if (skipThisLoop)
 272       for (unsigned Index = 0; Index < getNumContainedPasses(); ++Index) {
 273         Pass *P = getContainedPass(Index);
 274         freePass(P, "<deleted>", ON_LOOP_MSG);
 275       }
 276
 277     // Pop the loop from queue after running all passes.
 278     LQ.pop_back();
 279
 280     if (redoThisLoop)
 281       LQ.push_back(CurrentLoop);
 282   }
 283
 284   // Finalization
 285   for (unsigned Index = 0; Index < getNumContainedPasses(); ++Index) {
 286     LoopPass *P = (LoopPass *)getContainedPass(Index);
 287     Changed |= P->doFinalization();
 288   }
 289
 290   return Changed;
 291 }
 292
 293 /// Print passes managed by this manager
 294 void LPPassManager::dumpPassStructure(unsigned Offset) {
 295   errs().indent(Offset*2) << "Loop Pass Manager\n";
 296   for (unsigned Index = 0; Index < getNumContainedPasses(); ++Index) {
 297     Pass *P = getContainedPass(Index);
 298     P->dumpPassStructure(Offset + 1);
 299     dumpLastUses(P, Offset+1);
 300   }
 301 }
 302
 303
 304 //===----------------------------------------------------------------------===//
 305 // LoopPass
 306
 307 // Check if this pass is suitable for the current LPPassManager, if
 308 // available. This pass P is not suitable for a LPPassManager if P
 309 // is not preserving higher level analysis info used by other
 310 // LPPassManager passes. In such case, pop LPPassManager from the
 311 // stack. This will force assignPassManager() to create new
 312 // LPPassManger as expected.
 313 void LoopPass::preparePassManager(PMStack &PMS) {
 314
 315   // Find LPPassManager
 316   while (!PMS.empty() &&
 317          PMS.top()->getPassManagerType() > PMT_LoopPassManager)
 318     PMS.pop();
 319
 320   // If this pass is destroying high level information that is used
 321   // by other passes that are managed by LPM then do not insert
 322   // this pass in current LPM. Use new LPPassManager.
 323   if (PMS.top()->getPassManagerType() == PMT_LoopPassManager &&
 324       !PMS.top()->preserveHigherLevelAnalysis(this))
 325     PMS.pop();
 326 }
 327
 328 /// Assign pass manager to manage this pass.
 329 void LoopPass::assignPassManager(PMStack &PMS,
 330                                  PassManagerType PreferredType) {
 331   // Find LPPassManager
 332   while (!PMS.empty() &&
 333          PMS.top()->getPassManagerType() > PMT_LoopPassManager)
 334     PMS.pop();
 335
 336   LPPassManager *LPPM;
 337   if (PMS.top()->getPassManagerType() == PMT_LoopPassManager)
 338     LPPM = (LPPassManager*)PMS.top();
 339   else {
 340     // Create new Loop Pass Manager if it does not exist.
 341     assert (!PMS.empty() && "Unable to create Loop Pass Manager");
 342     PMDataManager *PMD = PMS.top();
 343
 344     // [1] Create new Call Graph Pass Manager
 345     LPPM = new LPPassManager(PMD->getDepth() + 1);
 346     LPPM->populateInheritedAnalysis(PMS);
 347
 348     // [2] Set up new manager's top level manager
 349     PMTopLevelManager *TPM = PMD->getTopLevelManager();
 350     TPM->addIndirectPassManager(LPPM);
 351
 352     // [3] Assign manager to manage this new manager. This may create
 353     // and push new managers into PMS
 354     Pass *P = LPPM->getAsPass();
 355     TPM->schedulePass(P);
 356
 357     // [4] Push new manager into PMS
 358     PMS.push(LPPM);
 359   }
 360
 361   LPPM->add(this);
 362 }