* Eliminate constant pool dependancies:
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / DCE.cpp
1 //===- DCE.cpp - Code to perform dead code elimination --------------------===//
2 //
3 // This file implements dead code elimination and basic block merging.
4 //
5 // Specifically, this:
6 //   * removes definitions with no uses (including unused constants)
7 //   * removes basic blocks with no predecessors
8 //   * merges a basic block into its predecessor if there is only one and the
9 //     predecessor only has one successor.
10 //   * Eliminates PHI nodes for basic blocks with a single predecessor
11 //   * Eliminates a basic block that only contains an unconditional branch
12 //   * Eliminates method prototypes that are not referenced
13 //
14 // TODO: This should REALLY be worklist driven instead of iterative.  Right now,
15 // we scan linearly through values, removing unused ones as we go.  The problem
16 // is that this may cause other earlier values to become unused.  To make sure
17 // that we get them all, we iterate until things stop changing.  Instead, when 
18 // removing a value, recheck all of its operands to see if they are now unused.
19 // Piece of cake, and more efficient as well.  
20 //
21 // Note, this is not trivial, because we have to worry about invalidating 
22 // iterators.  :(
23 //
24 //===----------------------------------------------------------------------===//
25
26 #include "llvm/Optimizations/DCE.h"
27 #include "llvm/Support/STLExtras.h"
28 #include "llvm/Module.h"
29 #include "llvm/Method.h"
30 #include "llvm/BasicBlock.h"
31 #include "llvm/iTerminators.h"
32 #include "llvm/iOther.h"
33 #include "llvm/Assembly/Writer.h"
34 #include "llvm/CFG.h"
35 #include <algorithm>
36
37 using namespace cfg;
38
39 struct ConstPoolDCE { 
40   enum { EndOffs = 0 };
41   static bool isDCEable(const ConstPoolVal *CPV) {
42     // TODO: The bytecode writer requires that all used types are in the
43     // constant pool for the current method.  This is messy and is really
44     // irritating. FIXME
45     return CPV->getType() != Type::TypeTy;  // Don't DCE Type plane constants!
46   }
47 };
48
49 struct BasicBlockDCE {
50   enum { EndOffs = 1 };
51   static bool isDCEable(const Instruction *I) {
52     return !I->hasSideEffects();
53   }
54 };
55
56
57 template<class Container, class DCEController>
58 static bool RemoveUnusedDefs(Container &Vals, DCEController DCEControl) {
59   bool Changed = false;
60   int Offset = DCEController::EndOffs;
61
62   for (typename Container::iterator DI = Vals.begin(); 
63        DI != Vals.end()-Offset; ) {
64     // Look for un"used" definitions...
65     if ((*DI)->use_empty() && DCEController::isDCEable(*DI)) {
66       // Bye bye
67       //cerr << "Removing: " << *DI;
68       delete Vals.remove(DI);
69       Changed = true;
70     } else {
71       ++DI;
72     }
73   }
74   return Changed;
75 }
76
77 // RemoveSingularPHIs - This removes PHI nodes from basic blocks that have only
78 // a single predecessor.  This means that the PHI node must only have a single
79 // RHS value and can be eliminated.
80 //
81 // This routine is very simple because we know that PHI nodes must be the first
82 // things in a basic block, if they are present.
83 //
84 static bool RemoveSingularPHIs(BasicBlock *BB) {
85   pred_iterator PI(pred_begin(BB));
86   if (PI == pred_end(BB) || ++PI != pred_end(BB)) 
87     return false;   // More than one predecessor...
88
89   Instruction *I = BB->front();
90   if (!I->isPHINode()) return false;  // No PHI nodes
91
92   //cerr << "Killing PHIs from " << BB;
93   //cerr << "Pred #0 = " << *pred_begin(BB);
94
95   //cerr << "Method == " << BB->getParent();
96
97   do {
98     PHINode *PN = (PHINode*)I;
99     assert(PN->getNumOperands() == 2 && "PHI node should only have one value!");
100     Value *V = PN->getOperand(0);
101
102     PN->replaceAllUsesWith(V);      // Replace PHI node with its single value.
103     delete BB->getInstList().remove(BB->begin());
104
105     I = BB->front();
106   } while (I->isPHINode());
107         
108   return true;  // Yes, we nuked at least one phi node
109 }
110
111 static void ReplaceUsesWithConstant(Instruction *I) {
112   ConstPoolVal *CPV = ConstPoolVal::getNullConstant(I->getType());
113   
114   // Make all users of this instruction reference the constant instead
115   I->replaceAllUsesWith(CPV);
116 }
117
118 // PropogatePredecessors - This gets "Succ" ready to have the predecessors from
119 // "BB".  This is a little tricky because "Succ" has PHI nodes, which need to
120 // have extra slots added to them to hold the merge edges from BB's
121 // predecessors.
122 //
123 // Assumption: BB is the single predecessor of Succ.
124 //
125 static void PropogatePredecessorsForPHIs(BasicBlock *BB, BasicBlock *Succ) {
126   assert(Succ->front()->isPHINode() && "Only works on PHId BBs!");
127
128   // If there is more than one predecessor, and there are PHI nodes in
129   // the successor, then we need to add incoming edges for the PHI nodes
130   //
131   const vector<BasicBlock*> BBPreds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
132
133   BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
134   do {                     // Loop over all of the PHI nodes in the successor BB
135     PHINode *PN = (PHINode*)*I;
136     Value *OldVal = PN->removeIncomingValue(BB);
137     assert(OldVal && "No entry in PHI for Pred BB!");
138
139     for (vector<BasicBlock*>::const_iterator PredI = BBPreds.begin(), 
140            End = BBPreds.end(); PredI != End; ++PredI) {
141       // Add an incoming value for each of the new incoming values...
142       PN->addIncoming(OldVal, *PredI);
143     }
144
145     ++I;
146   } while ((*I)->isPHINode());
147 }
148
149
150 // SimplifyCFG - This function is used to do simplification of a CFG.  For
151 // example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop, it
152 // eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
153 // of the CFG.  It returns true if a modification was made, and returns an 
154 // iterator that designates the first element remaining after the block that
155 // was deleted.
156 //
157 // WARNING:  The entry node of a method may not be simplified.
158 //
159 bool opt::SimplifyCFG(Method::iterator &BBIt) {
160   BasicBlock *BB = *BBIt;
161   Method *M = BB->getParent();
162
163   assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in method!");
164   assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
165   assert(BB->getParent()->front() != BB && "Can't Simplify entry block!");
166
167
168   // Remove basic blocks that have no predecessors... which are unreachable.
169   if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
170       !BB->hasConstantPoolReferences()) {
171     //cerr << "Removing BB: \n" << BB;
172
173     // Loop through all of our successors and make sure they know that one
174     // of their predecessors is going away.
175     for_each(succ_begin(BB), succ_end(BB),
176              std::bind2nd(std::mem_fun(&BasicBlock::removePredecessor), BB));
177
178     while (!BB->empty()) {
179       Instruction *I = BB->back();
180       // If this instruction is used, replace uses with an arbitrary
181       // constant value.  Because control flow can't get here, we don't care
182       // what we replace the value with.  Note that since this block is 
183       // unreachable, and all values contained within it must dominate their
184       // uses, that all uses will eventually be removed.
185       if (!I->use_empty()) ReplaceUsesWithConstant(I);
186       
187       // Remove the instruction from the basic block
188       delete BB->getInstList().pop_back();
189     }
190     delete M->getBasicBlocks().remove(BBIt);
191     return true;
192   }
193
194   // Check to see if this block has no instructions and only a single 
195   // successor.  If so, replace block references with successor.
196   succ_iterator SI(succ_begin(BB));
197   if (SI != succ_end(BB) && ++SI == succ_end(BB)) {  // One succ?
198     Instruction *I = BB->front();
199     if (I->isTerminator()) {   // Terminator is the only instruction!
200       BasicBlock *Succ = *succ_begin(BB); // There is exactly one successor
201       //cerr << "Killing Trivial BB: \n" << BB;
202       
203       if (Succ != BB) {   // Arg, don't hurt infinite loops!
204         if (Succ->front()->isPHINode()) {
205           // If our successor has PHI nodes, then we need to update them to
206           // include entries for BB's predecessors, not for BB itself.
207           //
208           PropogatePredecessorsForPHIs(BB, Succ);
209         }
210         
211         BB->replaceAllUsesWith(Succ);
212         BB = M->getBasicBlocks().remove(BBIt);
213         
214         if (BB->hasName() && !Succ->hasName())  // Transfer name if we can
215           Succ->setName(BB->getName());
216         delete BB;                              // Delete basic block
217         
218         //cerr << "Method after removal: \n" << M;
219         return true;
220       }
221     }
222   }
223
224   // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one pred, 
225   // and if there is only one successor of the predecessor. 
226   pred_iterator PI(pred_begin(BB));
227   if (PI != pred_end(BB) && *PI != BB &&    // Not empty?  Not same BB?
228       ++PI == pred_end(BB) && !BB->hasConstantPoolReferences()) {
229     BasicBlock *Pred = *pred_begin(BB);
230     TerminatorInst *Term = Pred->getTerminator();
231     assert(Term != 0 && "malformed basic block without terminator!");
232     
233     // Does the predecessor block only have a single successor?
234     succ_iterator SI(succ_begin(Pred));
235     if (++SI == succ_end(Pred)) {
236       //cerr << "Merging: " << BB << "into: " << Pred;
237       
238       // Delete the unconditianal branch from the predecessor...
239       BasicBlock::iterator DI = Pred->end();
240       assert(Pred->getTerminator() && 
241              "Degenerate basic block encountered!");  // Empty bb???      
242       delete Pred->getInstList().remove(--DI);        // Destroy uncond branch
243       
244       // Move all definitions in the succecessor to the predecessor...
245       while (!BB->empty()) {
246         DI = BB->begin();
247         Instruction *Def = BB->getInstList().remove(DI); // Remove from front
248         Pred->getInstList().push_back(Def);              // Add to end...
249       }
250       
251       // Remove basic block from the method... and advance iterator to the
252       // next valid block...
253       BB = M->getBasicBlocks().remove(BBIt);
254
255       // Make all PHI nodes that refered to BB now refer to Pred as their
256       // source...
257       BB->replaceAllUsesWith(Pred);
258       
259       // Inherit predecessors name if it exists...
260       if (BB->hasName() && !Pred->hasName()) Pred->setName(BB->getName());
261       
262       delete BB; // You ARE the weakest link... goodbye
263       return true;
264     }
265   }
266   
267   return false;
268 }
269
270 static bool DoDCEPass(Method *M) {
271   Method::iterator BBIt, BBEnd = M->end();
272   if (M->begin() == BBEnd) return false;  // Nothing to do
273   bool Changed = false;
274
275   // Loop through now and remove instructions that have no uses...
276   for (BBIt = M->begin(); BBIt != BBEnd; ++BBIt) {
277     Changed |= RemoveUnusedDefs((*BBIt)->getInstList(), BasicBlockDCE());
278     Changed |= RemoveSingularPHIs(*BBIt);
279   }
280
281   // Loop over all of the basic blocks (except the first one) and remove them
282   // if they are unneeded...
283   //
284   for (BBIt = M->begin(), ++BBIt; BBIt != M->end(); ) {
285     if (opt::SimplifyCFG(BBIt)) {
286       Changed = true;
287     } else {
288       ++BBIt;
289     }
290   }
291
292   return Changed;
293 }
294
295
296 // It is possible that we may require multiple passes over the code to fully
297 // eliminate dead code.  Iterate until we are done.
298 //
299 bool opt::DoDeadCodeElimination(Method *M) {
300   bool Changed = false;
301   while (DoDCEPass(M)) Changed = true;
302   return Changed;
303 }
304
305 bool opt::DoDeadCodeElimination(Module *Mod) {
306   bool Changed = false;
307
308   for (Module::iterator MI = Mod->begin(); MI != Mod->end(); ) {
309     Method *Meth = *MI;
310     if (!Meth->isExternal()) {                 // DCE normal methods
311       Changed |= DoDeadCodeElimination(Meth);
312       ++MI;                                    // Next method please
313     } else if (Meth->use_size() == 0) {        // No references to prototype?
314       //cerr << "Removing method proto: " << Meth->getName() << endl;
315       delete Mod->getMethodList().remove(MI);  // Remove prototype
316       // Remove moves iterator to point to the next one automatically
317     } else {
318       ++MI;                                    // Skip prototype in use.
319     }
320   }
321
322   return Changed;
323 }