Use the new DEBUG(x) macro to allow debugging code to be enabled on the commandline
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / ADCE.cpp
1 //===- ADCE.cpp - Code to perform aggressive dead code elimination --------===//
2 //
3 // This file implements "aggressive" 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/Transforms/Utils/Local.h"
11 #include "llvm/Type.h"
12 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
13 #include "llvm/Analysis/Writer.h"
14 #include "llvm/iTerminators.h"
15 #include "llvm/iPHINode.h"
16 #include "llvm/Support/CFG.h"
17 #include "Support/STLExtras.h"
18 #include "Support/DepthFirstIterator.h"
19 #include "Support/StatisticReporter.h"
20 #include <algorithm>
21 #include <iostream>
22 using std::cerr;
23
24 namespace {
25
26 //===----------------------------------------------------------------------===//
27 // ADCE Class
28 //
29 // This class does all of the work of Aggressive 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 Aggressive 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 Aggressive 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     DEBUG(cerr << "Insn Live: " << I);
72     LiveSet.insert(I);
73     WorkList.push_back(I);
74   }
75
76   inline void markTerminatorLive(const BasicBlock *BB) {
77     DEBUG(cerr << "Terminat Live: " << BB->getTerminator());
78     markInstructionLive((Instruction*)BB->getTerminator());
79   }
80
81   // fixupCFG - Walk the CFG in depth first order, eliminating references to 
82   // dead blocks.
83   //
84   BasicBlock *fixupCFG(BasicBlock *Head, std::set<BasicBlock*> &VisitedBlocks,
85                        const std::set<BasicBlock*> &AliveBlocks);
86 };
87
88 } // End of anonymous namespace
89
90 Pass *createAggressiveDCEPass() {
91   return new ADCE();
92 }
93
94
95 // doADCE() - Run the Aggressive Dead Code Elimination algorithm, returning
96 // true if the function was modified.
97 //
98 void ADCE::doADCE(DominanceFrontier &CDG) {
99   DEBUG(cerr << "Function: " << Func);
100
101   // Iterate over all of the instructions in the function, eliminating trivially
102   // dead instructions, and marking instructions live that are known to be 
103   // needed.  Perform the walk in depth first order so that we avoid marking any
104   // instructions live in basic blocks that are unreachable.  These blocks will
105   // be eliminated later, along with the instructions inside.
106   //
107   for (df_iterator<Function*> BBI = df_begin(Func), BBE = df_end(Func);
108        BBI != BBE; ++BBI) {
109     BasicBlock *BB = *BBI;
110     for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), EI = BB->end(); II != EI; ) {
111       Instruction *I = *II;
112
113       if (I->hasSideEffects() || I->getOpcode() == Instruction::Ret) {
114         markInstructionLive(I);
115         ++II;  // Increment the inst iterator if the inst wasn't deleted
116       } else if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
117         // Remove the instruction from it's basic block...
118         delete BB->getInstList().remove(II);
119         MadeChanges = true;
120       } else {
121         ++II;  // Increment the inst iterator if the inst wasn't deleted
122       }
123     }
124   }
125
126   DEBUG(cerr << "Processing work list\n");
127
128   // AliveBlocks - Set of basic blocks that we know have instructions that are
129   // alive in them...
130   //
131   std::set<BasicBlock*> AliveBlocks;
132
133   // Process the work list of instructions that just became live... if they
134   // became live, then that means that all of their operands are neccesary as
135   // well... make them live as well.
136   //
137   while (!WorkList.empty()) {
138     Instruction *I = WorkList.back(); // Get an instruction that became live...
139     WorkList.pop_back();
140
141     BasicBlock *BB = I->getParent();
142     if (AliveBlocks.count(BB) == 0) {   // Basic block not alive yet...
143       // Mark the basic block as being newly ALIVE... and mark all branches that
144       // this block is control dependant on as being alive also...
145       //
146       AliveBlocks.insert(BB);   // Block is now ALIVE!
147       DominanceFrontier::const_iterator It = CDG.find(BB);
148       if (It != CDG.end()) {
149         // Get the blocks that this node is control dependant on...
150         const DominanceFrontier::DomSetType &CDB = It->second;
151         for_each(CDB.begin(), CDB.end(),   // Mark all their terminators as live
152                  bind_obj(this, &ADCE::markTerminatorLive));
153       }
154
155       // If this basic block is live, then the terminator must be as well!
156       markTerminatorLive(BB);
157     }
158
159     // Loop over all of the operands of the live instruction, making sure that
160     // they are known to be alive as well...
161     //
162     for (unsigned op = 0, End = I->getNumOperands(); op != End; ++op)
163       if (Instruction *Operand = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(op)))
164         markInstructionLive(Operand);
165   }
166
167   if (DebugFlag) {
168     cerr << "Current Function: X = Live\n";
169     for (Function::iterator I = Func->begin(), E = Func->end(); I != E; ++I)
170       for (BasicBlock::iterator BI = (*I)->begin(), BE = (*I)->end();
171            BI != BE; ++BI) {
172         if (LiveSet.count(*BI)) cerr << "X ";
173         cerr << *BI;
174       }
175   }
176
177   // After the worklist is processed, recursively walk the CFG in depth first
178   // order, patching up references to dead blocks...
179   //
180   std::set<BasicBlock*> VisitedBlocks;
181   BasicBlock *EntryBlock = fixupCFG(Func->front(), VisitedBlocks, AliveBlocks);
182
183   // Now go through and tell dead blocks to drop all of their references so they
184   // can be safely deleted.  Also, as we are doing so, if the block has
185   // successors that are still live (and that have PHI nodes in them), remove
186   // the entry for this block from the phi nodes.
187   //
188   for (Function::iterator BI = Func->begin(), BE = Func->end(); BI != BE; ++BI){
189     BasicBlock *BB = *BI;
190     if (!AliveBlocks.count(BB)) {
191       // Remove entries from successors PHI nodes if they are still alive...
192       for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), SE = succ_end(BB); SI != SE; ++SI)
193         if (AliveBlocks.count(*SI)) {  // Only if the successor is alive...
194           BasicBlock *Succ = *SI;
195           for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin();// Loop over all PHI nodes
196                PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*I); ++I)
197             PN->removeIncomingValue(BB);         // Remove value for this block
198         }
199
200       BB->dropAllReferences();
201     }
202   }
203
204   cerr << "Before Deleting Blocks: " << Func;
205
206   // Now loop through all of the blocks and delete them.  We can safely do this
207   // now because we know that there are no references to dead blocks (because
208   // they have dropped all of their references...
209   //
210   for (Function::iterator BI = Func->begin(); BI != Func->end();) {
211     if (!AliveBlocks.count(*BI)) {
212       delete Func->getBasicBlocks().remove(BI);
213       MadeChanges = true;
214       continue;                                     // Don't increment iterator
215     }
216     ++BI;                                           // Increment iterator...
217   }
218
219   if (EntryBlock && EntryBlock != Func->front()) {
220     // We need to move the new entry block to be the first bb of the function
221     Function::iterator EBI = find(Func->begin(), Func->end(), EntryBlock);
222     std::swap(*EBI, *Func->begin()); // Exchange old location with start of fn
223   }
224
225   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(EntryBlock->front())) {
226     assert(PN->getNumIncomingValues() == 1 &&
227            "Can only have a single incoming value at this point...");
228     // The incoming value must be outside of the scope of the function, a
229     // global variable, constant or parameter maybe...
230     //
231     PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
232     
233     // Nuke the phi node...
234     delete EntryBlock->getInstList().remove(EntryBlock->begin());
235   }
236 }
237
238
239 // fixupCFG - Walk the CFG in depth first order, eliminating references to 
240 // dead blocks:
241 //  If the BB is alive (in AliveBlocks):
242 //   1. Eliminate all dead instructions in the BB
243 //   2. Recursively traverse all of the successors of the BB:
244 //      - If the returned successor is non-null, update our terminator to
245 //         reference the returned BB
246 //   3. Return 0 (no update needed)
247 //
248 //  If the BB is dead (not in AliveBlocks):
249 //   1. Add the BB to the dead set
250 //   2. Recursively traverse all of the successors of the block:
251 //      - Only one shall return a nonnull value (or else this block should have
252 //        been in the alive set).
253 //   3. Return the nonnull child, or 0 if no non-null children.
254 //
255 BasicBlock *ADCE::fixupCFG(BasicBlock *BB, std::set<BasicBlock*> &VisitedBlocks,
256                            const std::set<BasicBlock*> &AliveBlocks) {
257   if (VisitedBlocks.count(BB)) return 0;   // Revisiting a node? No update.
258   VisitedBlocks.insert(BB);                // We have now visited this node!
259
260   DEBUG(cerr << "Fixing up BB: " << BB);
261
262   if (AliveBlocks.count(BB)) {             // Is the block alive?
263     // Yes it's alive: loop through and eliminate all dead instructions in block
264     for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(); II != BB->end()-1; )
265       if (!LiveSet.count(*II)) {             // Is this instruction alive?
266         // Nope... remove the instruction from it's basic block...
267         delete BB->getInstList().remove(II);
268         MadeChanges = true;
269       } else {
270         ++II;
271       }
272
273     // Recursively traverse successors of this basic block.  
274     for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), SE = succ_end(BB); SI != SE; ++SI) {
275       BasicBlock *Succ = *SI;
276       BasicBlock *Repl = fixupCFG(Succ, VisitedBlocks, AliveBlocks);
277       if (Repl && Repl != Succ) {          // We have to replace the successor
278         Succ->replaceAllUsesWith(Repl);
279         MadeChanges = true;
280       }
281     }
282     return BB;
283   } else {                                 // Otherwise the block is dead...
284     BasicBlock *ReturnBB = 0;              // Default to nothing live down here
285     
286     // Recursively traverse successors of this basic block.  
287     for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), SE = succ_end(BB); SI != SE; ++SI) {
288       BasicBlock *RetBB = fixupCFG(*SI, VisitedBlocks, AliveBlocks);
289       if (RetBB) {
290         assert(ReturnBB == 0 && "At most one live child allowed!");
291         ReturnBB = RetBB;
292       }
293     }
294     return ReturnBB;                       // Return the result of traversal
295   }
296 }
297