*** empty log message ***
[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/Constant.h"
17 #include "llvm/Support/CFG.h"
18 #include "Support/STLExtras.h"
19 #include "Support/DepthFirstIterator.h"
20 #include "Support/StatisticReporter.h"
21 #include <algorithm>
22 #include <iostream>
23 using std::cerr;
24 using std::vector;
25
26 static Statistic<> NumBlockRemoved("adce\t\t- Number of basic blocks removed");
27 static Statistic<> NumInstRemoved ("adce\t\t- Number of instructions removed");
28
29 namespace {
30
31 //===----------------------------------------------------------------------===//
32 // ADCE Class
33 //
34 // This class does all of the work of Aggressive Dead Code Elimination.
35 // It's public interface consists of a constructor and a doADCE() method.
36 //
37 class ADCE : public FunctionPass {
38   Function *Func;                       // The function that we are working on
39   std::vector<Instruction*> WorkList;   // Instructions that just became live
40   std::set<Instruction*>    LiveSet;    // The set of live instructions
41
42   //===--------------------------------------------------------------------===//
43   // The public interface for this class
44   //
45 public:
46   // Execute the Aggressive Dead Code Elimination Algorithm
47   //
48   virtual bool runOnFunction(Function &F) {
49     Func = &F;
50     bool Changed = doADCE();
51     assert(WorkList.empty());
52     LiveSet.clear();
53     return Changed;
54   }
55   // getAnalysisUsage - We require post dominance frontiers (aka Control
56   // Dependence Graph)
57   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
58     AU.addRequired(DominatorTree::PostDomID);
59     AU.addRequired(DominanceFrontier::PostDomID);
60   }
61
62
63   //===--------------------------------------------------------------------===//
64   // The implementation of this class
65   //
66 private:
67   // doADCE() - Run the Aggressive Dead Code Elimination algorithm, returning
68   // true if the function was modified.
69   //
70   bool doADCE();
71
72   void markBlockAlive(BasicBlock *BB);
73
74   inline void markInstructionLive(Instruction *I) {
75     if (LiveSet.count(I)) return;
76     DEBUG(cerr << "Insn Live: " << I);
77     LiveSet.insert(I);
78     WorkList.push_back(I);
79   }
80
81   inline void markTerminatorLive(const BasicBlock *BB) {
82     DEBUG(cerr << "Terminat Live: " << BB->getTerminator());
83     markInstructionLive((Instruction*)BB->getTerminator());
84   }
85 };
86
87   RegisterPass<ADCE> X("adce", "Aggressive Dead Code Elimination");
88 } // End of anonymous namespace
89
90 Pass *createAggressiveDCEPass() { return new ADCE(); }
91
92 void ADCE::markBlockAlive(BasicBlock *BB) {
93   // Mark the basic block as being newly ALIVE... and mark all branches that
94   // this block is control dependant on as being alive also...
95   //
96   DominanceFrontier &CDG =
97     getAnalysis<DominanceFrontier>(DominanceFrontier::PostDomID);
98
99   DominanceFrontier::const_iterator It = CDG.find(BB);
100   if (It != CDG.end()) {
101     // Get the blocks that this node is control dependant on...
102     const DominanceFrontier::DomSetType &CDB = It->second;
103     for_each(CDB.begin(), CDB.end(),   // Mark all their terminators as live
104              bind_obj(this, &ADCE::markTerminatorLive));
105   }
106   
107   // If this basic block is live, then the terminator must be as well!
108   markTerminatorLive(BB);
109 }
110
111
112 // doADCE() - Run the Aggressive Dead Code Elimination algorithm, returning
113 // true if the function was modified.
114 //
115 bool ADCE::doADCE() {
116   bool MadeChanges = false;
117
118   // Iterate over all of the instructions in the function, eliminating trivially
119   // dead instructions, and marking instructions live that are known to be 
120   // needed.  Perform the walk in depth first order so that we avoid marking any
121   // instructions live in basic blocks that are unreachable.  These blocks will
122   // be eliminated later, along with the instructions inside.
123   //
124   for (df_iterator<Function*> BBI = df_begin(Func), BBE = df_end(Func);
125        BBI != BBE; ++BBI) {
126     BasicBlock *BB = *BBI;
127     for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), EI = BB->end(); II != EI; ) {
128       if (II->hasSideEffects() || II->getOpcode() == Instruction::Ret) {
129         markInstructionLive(II);
130         ++II;  // Increment the inst iterator if the inst wasn't deleted
131       } else if (isInstructionTriviallyDead(II)) {
132         // Remove the instruction from it's basic block...
133         II = BB->getInstList().erase(II);
134         ++NumInstRemoved;
135         MadeChanges = true;
136       } else {
137         ++II;  // Increment the inst iterator if the inst wasn't deleted
138       }
139     }
140   }
141
142   DEBUG(cerr << "Processing work list\n");
143
144   // AliveBlocks - Set of basic blocks that we know have instructions that are
145   // alive in them...
146   //
147   std::set<BasicBlock*> AliveBlocks;
148
149   // Process the work list of instructions that just became live... if they
150   // became live, then that means that all of their operands are neccesary as
151   // well... make them live as well.
152   //
153   while (!WorkList.empty()) {
154     Instruction *I = WorkList.back(); // Get an instruction that became live...
155     WorkList.pop_back();
156
157     BasicBlock *BB = I->getParent();
158     if (!AliveBlocks.count(BB)) {     // Basic block not alive yet...
159       AliveBlocks.insert(BB);         // Block is now ALIVE!
160       markBlockAlive(BB);             // Make it so now!
161     }
162
163     // PHI nodes are a special case, because the incoming values are actually
164     // defined in the predecessor nodes of this block, meaning that the PHI
165     // makes the predecessors alive.
166     //
167     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I))
168       for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB); PI != PE; ++PI)
169         if (!AliveBlocks.count(*PI)) {
170           AliveBlocks.insert(BB);         // Block is now ALIVE!
171           markBlockAlive(*PI);
172         }
173
174     // Loop over all of the operands of the live instruction, making sure that
175     // they are known to be alive as well...
176     //
177     for (unsigned op = 0, End = I->getNumOperands(); op != End; ++op)
178       if (Instruction *Operand = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(op)))
179         markInstructionLive(Operand);
180   }
181
182   if (DebugFlag) {
183     cerr << "Current Function: X = Live\n";
184     for (Function::iterator I = Func->begin(), E = Func->end(); I != E; ++I)
185       for (BasicBlock::iterator BI = I->begin(), BE = I->end(); BI != BE; ++BI){
186         if (LiveSet.count(BI)) cerr << "X ";
187         cerr << *BI;
188       }
189   }
190
191   // Find the first postdominator of the entry node that is alive.  Make it the
192   // new entry node...
193   //
194   DominatorTree &DT = getAnalysis<DominatorTree>(DominatorTree::PostDomID);
195
196   // If there are some blocks dead...
197   if (AliveBlocks.size() != Func->size()) {
198     // Insert a new entry node to eliminate the entry node as a special case.
199     BasicBlock *NewEntry = new BasicBlock();
200     NewEntry->getInstList().push_back(new BranchInst(&Func->front()));
201     Func->getBasicBlockList().push_front(NewEntry);
202     AliveBlocks.insert(NewEntry);    // This block is always alive!
203     
204     // Loop over all of the alive blocks in the function.  If any successor
205     // blocks are not alive, we adjust the outgoing branches to branch to the
206     // first live postdominator of the live block, adjusting any PHI nodes in
207     // the block to reflect this.
208     //
209     for (Function::iterator I = Func->begin(), E = Func->end(); I != E; ++I)
210       if (AliveBlocks.count(I)) {
211         BasicBlock *BB = I;
212         TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
213       
214         // Loop over all of the successors, looking for ones that are not alive
215         for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
216           if (!AliveBlocks.count(TI->getSuccessor(i))) {
217             // Scan up the postdominator tree, looking for the first
218             // postdominator that is alive, and the last postdominator that is
219             // dead...
220             //
221             DominatorTree::Node *LastNode = DT[TI->getSuccessor(i)];
222             DominatorTree::Node *NextNode = LastNode->getIDom();
223             while (!AliveBlocks.count(NextNode->getNode())) {
224               LastNode = NextNode;
225               NextNode = NextNode->getIDom();
226             }
227             
228             // Get the basic blocks that we need...
229             BasicBlock *LastDead = LastNode->getNode();
230             BasicBlock *NextAlive = NextNode->getNode();
231             
232             // Make the conditional branch now go to the next alive block...
233             TI->getSuccessor(i)->removePredecessor(BB);
234             TI->setSuccessor(i, NextAlive);
235             
236             // If there are PHI nodes in NextAlive, we need to add entries to
237             // the PHI nodes for the new incoming edge.  The incoming values
238             // should be identical to the incoming values for LastDead.
239             //
240             for (BasicBlock::iterator II = NextAlive->begin();
241                  PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&*II); ++II) {
242               // Get the incoming value for LastDead...
243               int OldIdx = PN->getBasicBlockIndex(LastDead);
244               assert(OldIdx != -1 && "LastDead is not a pred of NextAlive!");
245               Value *InVal = PN->getIncomingValue(OldIdx);
246               
247               // Add an incoming value for BB now...
248               PN->addIncoming(InVal, BB);
249             }
250           }
251
252         // Now loop over all of the instructions in the basic block, telling
253         // dead instructions to drop their references.  This is so that the next
254         // sweep over the program can safely delete dead instructions without
255         // other dead instructions still refering to them.
256         //
257         for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = --BB->end(); I != E; ++I)
258           if (!LiveSet.count(I))                // Is this instruction alive?
259             I->dropAllReferences();             // Nope, drop references... 
260       }
261   }
262
263   // Loop over all of the basic blocks in the function, dropping references of
264   // the dead basic blocks
265   //
266   for (Function::iterator BB = Func->begin(), E = Func->end(); BB != E; ++BB) {
267     if (!AliveBlocks.count(BB)) {
268       // Remove all outgoing edges from this basic block and convert the
269       // terminator into a return instruction.
270       vector<BasicBlock*> Succs(succ_begin(BB), succ_end(BB));
271       
272       if (!Succs.empty()) {
273         // Loop over all of the successors, removing this block from PHI node
274         // entries that might be in the block...
275         while (!Succs.empty()) {
276           Succs.back()->removePredecessor(BB);
277           Succs.pop_back();
278         }
279         
280         // Delete the old terminator instruction...
281         BB->getInstList().pop_back();
282         const Type *RetTy = Func->getReturnType();
283         Instruction *New = new ReturnInst(RetTy != Type::VoidTy ?
284                                           Constant::getNullValue(RetTy) : 0);
285         BB->getInstList().push_back(New);
286       }
287
288       BB->dropAllReferences();
289       ++NumBlockRemoved;
290       MadeChanges = true;
291     }
292   }
293
294   // Now loop through all of the blocks and delete the dead ones.  We can safely
295   // do this now because we know that there are no references to dead blocks
296   // (because they have dropped all of their references...  we also remove dead
297   // instructions from alive blocks.
298   //
299   for (Function::iterator BI = Func->begin(); BI != Func->end(); )
300     if (!AliveBlocks.count(BI))
301       BI = Func->getBasicBlockList().erase(BI);
302     else {
303       for (BasicBlock::iterator II = BI->begin(); II != --BI->end(); )
304         if (!LiveSet.count(II)) {             // Is this instruction alive?
305           // Nope... remove the instruction from it's basic block...
306           II = BI->getInstList().erase(II);
307           ++NumInstRemoved;
308           MadeChanges = true;
309         } else {
310           ++II;
311         }
312
313       ++BI;                                           // Increment iterator...
314     }
315
316   return MadeChanges;
317 }