Merge all individual .h files into a single Scalar.h file
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / ADCE.cpp
1 //===- ADCE.cpp - Code to perform agressive dead code elimination ---------===//
2 //
3 // This file implements "agressive" dead code elimination.  ADCE is DCe where
4 // values are assumed to be dead until proven otherwise.  This is similar to 
5 // SCCP, except applied to the liveness of values.
6 //
7 //===----------------------------------------------------------------------===//
8
9 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
10 #include "llvm/Type.h"
11 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
12 #include "llvm/Analysis/Writer.h"
13 #include "llvm/iTerminators.h"
14 #include "llvm/iPHINode.h"
15 #include "llvm/Support/CFG.h"
16 #include "Support/STLExtras.h"
17 #include "Support/DepthFirstIterator.h"
18 #include <algorithm>
19 #include <iostream>
20 using std::cerr;
21
22 #define DEBUG_ADCE 1
23
24 namespace {
25
26 //===----------------------------------------------------------------------===//
27 // ADCE Class
28 //
29 // This class does all of the work of Agressive Dead Code Elimination.
30 // It's public interface consists of a constructor and a doADCE() method.
31 //
32 class ADCE : public FunctionPass {
33   Function *Func;                       // The function that we are working on
34   std::vector<Instruction*> WorkList;   // Instructions that just became live
35   std::set<Instruction*>    LiveSet;    // The set of live instructions
36   bool MadeChanges;
37
38   //===--------------------------------------------------------------------===//
39   // The public interface for this class
40   //
41 public:
42   const char *getPassName() const { return "Aggressive Dead Code Elimination"; }
43   
44   // doADCE - Execute the Agressive Dead Code Elimination Algorithm
45   //
46   virtual bool runOnFunction(Function *F) {
47     Func = F; MadeChanges = false;
48     doADCE(getAnalysis<DominanceFrontier>(DominanceFrontier::PostDomID));
49     assert(WorkList.empty());
50     LiveSet.clear();
51     return MadeChanges;
52   }
53   // getAnalysisUsage - We require post dominance frontiers (aka Control
54   // Dependence Graph)
55   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
56     AU.addRequired(DominanceFrontier::PostDomID);
57   }
58
59
60   //===--------------------------------------------------------------------===//
61   // The implementation of this class
62   //
63 private:
64   // doADCE() - Run the Agressive Dead Code Elimination algorithm, returning
65   // true if the function was modified.
66   //
67   void doADCE(DominanceFrontier &CDG);
68
69   inline void markInstructionLive(Instruction *I) {
70     if (LiveSet.count(I)) return;
71 #ifdef DEBUG_ADCE
72     cerr << "Insn Live: " << I;
73 #endif
74     LiveSet.insert(I);
75     WorkList.push_back(I);
76   }
77
78   inline void markTerminatorLive(const BasicBlock *BB) {
79 #ifdef DEBUG_ADCE
80     cerr << "Terminat Live: " << BB->getTerminator();
81 #endif
82     markInstructionLive((Instruction*)BB->getTerminator());
83   }
84
85   // fixupCFG - Walk the CFG in depth first order, eliminating references to 
86   // dead blocks.
87   //
88   BasicBlock *fixupCFG(BasicBlock *Head, std::set<BasicBlock*> &VisitedBlocks,
89                        const std::set<BasicBlock*> &AliveBlocks);
90 };
91
92 } // End of anonymous namespace
93
94 Pass *createAgressiveDCEPass() {
95   return new ADCE();
96 }
97
98
99 // doADCE() - Run the Agressive Dead Code Elimination algorithm, returning
100 // true if the function was modified.
101 //
102 void ADCE::doADCE(DominanceFrontier &CDG) {
103 #ifdef DEBUG_ADCE
104   cerr << "Function: " << Func;
105 #endif
106
107   // Iterate over all of the instructions in the function, eliminating trivially
108   // dead instructions, and marking instructions live that are known to be 
109   // needed.  Perform the walk in depth first order so that we avoid marking any
110   // instructions live in basic blocks that are unreachable.  These blocks will
111   // be eliminated later, along with the instructions inside.
112   //
113   for (df_iterator<Function*> BBI = df_begin(Func), BBE = df_end(Func);
114        BBI != BBE; ++BBI) {
115     BasicBlock *BB = *BBI;
116     for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), EI = BB->end(); II != EI; ) {
117       Instruction *I = *II;
118
119       if (I->hasSideEffects() || I->getOpcode() == Instruction::Ret) {
120         markInstructionLive(I);
121       } else {
122         // Check to see if anything is trivially dead
123         if (I->use_size() == 0 && I->getType() != Type::VoidTy) {
124           // Remove the instruction from it's basic block...
125           delete BB->getInstList().remove(II);
126           MadeChanges = true;
127           continue;  // Don't increment the iterator past the current slot
128         }
129       }
130
131       ++II;  // Increment the inst iterator if the inst wasn't deleted
132     }
133   }
134
135 #ifdef DEBUG_ADCE
136   cerr << "Processing work list\n";
137 #endif
138
139   // AliveBlocks - Set of basic blocks that we know have instructions that are
140   // alive in them...
141   //
142   std::set<BasicBlock*> AliveBlocks;
143
144   // Process the work list of instructions that just became live... if they
145   // became live, then that means that all of their operands are neccesary as
146   // well... make them live as well.
147   //
148   while (!WorkList.empty()) {
149     Instruction *I = WorkList.back(); // Get an instruction that became live...
150     WorkList.pop_back();
151
152     BasicBlock *BB = I->getParent();
153     if (AliveBlocks.count(BB) == 0) {   // Basic block not alive yet...
154       // Mark the basic block as being newly ALIVE... and mark all branches that
155       // this block is control dependant on as being alive also...
156       //
157       AliveBlocks.insert(BB);   // Block is now ALIVE!
158       DominanceFrontier::const_iterator It = CDG.find(BB);
159       if (It != CDG.end()) {
160         // Get the blocks that this node is control dependant on...
161         const DominanceFrontier::DomSetType &CDB = It->second;
162         for_each(CDB.begin(), CDB.end(),   // Mark all their terminators as live
163                  bind_obj(this, &ADCE::markTerminatorLive));
164       }
165
166       // If this basic block is live, then the terminator must be as well!
167       markTerminatorLive(BB);
168     }
169
170     // Loop over all of the operands of the live instruction, making sure that
171     // they are known to be alive as well...
172     //
173     for (unsigned op = 0, End = I->getNumOperands(); op != End; ++op) {
174       if (Instruction *Operand = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(op)))
175         markInstructionLive(Operand);
176     }
177   }
178
179 #ifdef DEBUG_ADCE
180   cerr << "Current Function: X = Live\n";
181   for (Function::iterator I = Func->begin(), E = Func->end(); I != E; ++I)
182     for (BasicBlock::iterator BI = (*I)->begin(), BE = (*I)->end();
183          BI != BE; ++BI) {
184       if (LiveSet.count(*BI)) cerr << "X ";
185       cerr << *BI;
186     }
187 #endif
188
189   // After the worklist is processed, recursively walk the CFG in depth first
190   // order, patching up references to dead blocks...
191   //
192   std::set<BasicBlock*> VisitedBlocks;
193   BasicBlock *EntryBlock = fixupCFG(Func->front(), VisitedBlocks, AliveBlocks);
194   if (EntryBlock && EntryBlock != Func->front()) {
195     if (isa<PHINode>(EntryBlock->front())) {
196       // Cannot make the first block be a block with a PHI node in it! Instead,
197       // strip the first basic block of the function to contain no instructions,
198       // then add a simple branch to the "real" entry node...
199       //
200       BasicBlock *E = Func->front();
201       if (!isa<TerminatorInst>(E->front()) || // Check for an actual change...
202           cast<TerminatorInst>(E->front())->getNumSuccessors() != 1 ||
203           cast<TerminatorInst>(E->front())->getSuccessor(0) != EntryBlock) {
204         E->getInstList().delete_all();      // Delete all instructions in block
205         E->getInstList().push_back(new BranchInst(EntryBlock));
206         MadeChanges = true;
207       }
208       AliveBlocks.insert(E);
209
210       // Next we need to change any PHI nodes in the entry block to refer to the
211       // new predecessor node...
212
213
214     } else {
215       // We need to move the new entry block to be the first bb of the function
216       Function::iterator EBI = find(Func->begin(), Func->end(), EntryBlock);
217       std::swap(*EBI, *Func->begin()); // Exchange old location with start of fn
218       MadeChanges = true;
219     }
220   }
221
222   // Now go through and tell dead blocks to drop all of their references so they
223   // can be safely deleted.
224   //
225   for (Function::iterator BI = Func->begin(), BE = Func->end(); BI != BE; ++BI){
226     BasicBlock *BB = *BI;
227     if (!AliveBlocks.count(BB)) {
228       BB->dropAllReferences();
229     }
230   }
231
232   // Now loop through all of the blocks and delete them.  We can safely do this
233   // now because we know that there are no references to dead blocks (because
234   // they have dropped all of their references...
235   //
236   for (Function::iterator BI = Func->begin(); BI != Func->end();) {
237     if (!AliveBlocks.count(*BI)) {
238       delete Func->getBasicBlocks().remove(BI);
239       MadeChanges = true;
240       continue;                                     // Don't increment iterator
241     }
242     ++BI;                                           // Increment iterator...
243   }
244 }
245
246
247 // fixupCFG - Walk the CFG in depth first order, eliminating references to 
248 // dead blocks:
249 //  If the BB is alive (in AliveBlocks):
250 //   1. Eliminate all dead instructions in the BB
251 //   2. Recursively traverse all of the successors of the BB:
252 //      - If the returned successor is non-null, update our terminator to
253 //         reference the returned BB
254 //   3. Return 0 (no update needed)
255 //
256 //  If the BB is dead (not in AliveBlocks):
257 //   1. Add the BB to the dead set
258 //   2. Recursively traverse all of the successors of the block:
259 //      - Only one shall return a nonnull value (or else this block should have
260 //        been in the alive set).
261 //   3. Return the nonnull child, or 0 if no non-null children.
262 //
263 BasicBlock *ADCE::fixupCFG(BasicBlock *BB, std::set<BasicBlock*> &VisitedBlocks,
264                            const std::set<BasicBlock*> &AliveBlocks) {
265   if (VisitedBlocks.count(BB)) return 0;   // Revisiting a node? No update.
266   VisitedBlocks.insert(BB);                // We have now visited this node!
267
268 #ifdef DEBUG_ADCE
269   cerr << "Fixing up BB: " << BB;
270 #endif
271
272   if (AliveBlocks.count(BB)) {             // Is the block alive?
273     // Yes it's alive: loop through and eliminate all dead instructions in block
274     for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(); II != BB->end()-1; ) {
275       Instruction *I = *II;
276       if (!LiveSet.count(I)) {             // Is this instruction alive?
277         // Nope... remove the instruction from it's basic block...
278         delete BB->getInstList().remove(II);
279         MadeChanges = true;
280         continue;                          // Don't increment II
281       }
282       ++II;
283     }
284
285     // Recursively traverse successors of this basic block.  
286     for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), SE = succ_end(BB); SI != SE; ++SI) {
287       BasicBlock *Succ = *SI;
288       BasicBlock *Repl = fixupCFG(Succ, VisitedBlocks, AliveBlocks);
289       if (Repl && Repl != Succ) {          // We have to replace the successor
290         Succ->replaceAllUsesWith(Repl);
291         MadeChanges = true;
292       }
293     }
294     return BB;
295   } else {                                 // Otherwise the block is dead...
296     BasicBlock *ReturnBB = 0;              // Default to nothing live down here
297     
298     // Recursively traverse successors of this basic block.  
299     for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), SE = succ_end(BB); SI != SE; ++SI) {
300       BasicBlock *RetBB = fixupCFG(*SI, VisitedBlocks, AliveBlocks);
301       if (RetBB) {
302         assert(ReturnBB == 0 && "One one live child allowed!");
303         ReturnBB = RetBB;
304       }
305     }
306     return ReturnBB;                       // Return the result of traversal
307   }
308 }
309