Remove dead code
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / GCSE.cpp
1 //===-- GCSE.cpp - SSA based Global Common Subexpr Elimination ------------===//
2 //
3 // This pass is designed to be a very quick global transformation that
4 // eliminates global common subexpressions from a function.  It does this by
5 // using an existing value numbering implementation to identify the common
6 // subexpressions, eliminating them when possible.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9
10 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
11 #include "llvm/iMemory.h"
12 #include "llvm/Type.h"
13 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
14 #include "llvm/Analysis/ValueNumbering.h"
15 #include "llvm/Support/InstIterator.h"
16 #include "Support/Statistic.h"
17 #include <algorithm>
18
19 namespace {
20   Statistic<> NumInstRemoved("gcse", "Number of instructions removed");
21   Statistic<> NumLoadRemoved("gcse", "Number of loads removed");
22   Statistic<> NumNonInsts   ("gcse", "Number of instructions removed due "
23                              "to non-instruction values");
24
25   class GCSE : public FunctionPass {
26     std::set<Instruction*>  WorkList;
27     DominatorSet           *DomSetInfo;
28     ValueNumbering         *VN;
29   public:
30     virtual bool runOnFunction(Function &F);
31
32   private:
33     bool EliminateRedundancies(Instruction *I,std::vector<Value*> &EqualValues);
34     Instruction *EliminateCSE(Instruction *I, Instruction *Other);
35     void ReplaceInstWithInst(Instruction *First, BasicBlock::iterator SI);
36
37     // This transformation requires dominator and immediate dominator info
38     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
39       AU.setPreservesCFG();
40       AU.addRequired<DominatorSet>();
41       AU.addRequired<ImmediateDominators>();
42       AU.addRequired<ValueNumbering>();
43     }
44   };
45
46   RegisterOpt<GCSE> X("gcse", "Global Common Subexpression Elimination");
47 }
48
49 // createGCSEPass - The public interface to this file...
50 Pass *createGCSEPass() { return new GCSE(); }
51
52
53 // GCSE::runOnFunction - This is the main transformation entry point for a
54 // function.
55 //
56 bool GCSE::runOnFunction(Function &F) {
57   bool Changed = false;
58
59   // Get pointers to the analysis results that we will be using...
60   DomSetInfo = &getAnalysis<DominatorSet>();
61   VN = &getAnalysis<ValueNumbering>();
62
63   // Step #1: Add all instructions in the function to the worklist for
64   // processing.  All of the instructions are considered to be our
65   // subexpressions to eliminate if possible.
66   //
67   WorkList.insert(inst_begin(F), inst_end(F));
68
69   // Step #2: WorkList processing.  Iterate through all of the instructions,
70   // checking to see if there are any additionally defined subexpressions in the
71   // program.  If so, eliminate them!
72   //
73   while (!WorkList.empty()) {
74     Instruction &I = **WorkList.begin(); // Get an instruction from the worklist
75     WorkList.erase(WorkList.begin());
76
77     // If this instruction computes a value, try to fold together common
78     // instructions that compute it.
79     //
80     if (I.getType() != Type::VoidTy) {
81       std::vector<Value*> EqualValues;
82       VN->getEqualNumberNodes(&I, EqualValues);
83
84       if (!EqualValues.empty())
85         Changed |= EliminateRedundancies(&I, EqualValues);
86     }
87   }
88
89   // When the worklist is empty, return whether or not we changed anything...
90   return Changed;
91 }
92
93 bool GCSE::EliminateRedundancies(Instruction *I,
94                                  std::vector<Value*> &EqualValues) {
95   // If the EqualValues set contains any non-instruction values, then we know
96   // that all of the instructions can be replaced with the non-instruction value
97   // because it is guaranteed to dominate all of the instructions in the
98   // function.  We only have to do hard work if all we have are instructions.
99   //
100   for (unsigned i = 0, e = EqualValues.size(); i != e; ++i)
101     if (!isa<Instruction>(EqualValues[i])) {
102       // Found a non-instruction.  Replace all instructions with the
103       // non-instruction.
104       //
105       Value *Replacement = EqualValues[i];
106
107       // Make sure we get I as well...
108       EqualValues[i] = I;
109
110       // Replace all instructions with the Replacement value.
111       for (i = 0; i != e; ++i)
112         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EqualValues[i])) {
113           // Change all users of I to use Replacement.
114           I->replaceAllUsesWith(Replacement);
115
116           if (isa<LoadInst>(I))
117             ++NumLoadRemoved; // Keep track of loads eliminated
118           ++NumInstRemoved;   // Keep track of number of instructions eliminated
119           ++NumNonInsts;      // Keep track of number of insts repl with values
120
121           // Erase the instruction from the program.
122           I->getParent()->getInstList().erase(I);
123         }
124       
125       return true;
126     }
127   
128   // Remove duplicate entries from EqualValues...
129   std::sort(EqualValues.begin(), EqualValues.end());
130   EqualValues.erase(std::unique(EqualValues.begin(), EqualValues.end()),
131                     EqualValues.end());
132
133   // From this point on, EqualValues is logically a vector of instructions.
134   //
135   bool Changed = false;
136   EqualValues.push_back(I); // Make sure I is included...
137   while (EqualValues.size() > 1) {
138     // FIXME, this could be done better than simple iteration!
139     Instruction *Test = cast<Instruction>(EqualValues.back());
140     EqualValues.pop_back();
141     
142     for (unsigned i = 0, e = EqualValues.size(); i != e; ++i)
143       if (Instruction *Ret = EliminateCSE(Test,
144                                           cast<Instruction>(EqualValues[i]))) {
145         if (Ret == Test)          // Eliminated EqualValues[i]
146           EqualValues[i] = Test;  // Make sure that we reprocess I at some point
147         Changed = true;
148         break;
149       }
150   }
151   return Changed;
152 }
153
154
155 // ReplaceInstWithInst - Destroy the instruction pointed to by SI, making all
156 // uses of the instruction use First now instead.
157 //
158 void GCSE::ReplaceInstWithInst(Instruction *First, BasicBlock::iterator SI) {
159   Instruction &Second = *SI;
160   
161   //cerr << "DEL " << (void*)Second << Second;
162
163   // Add the first instruction back to the worklist
164   WorkList.insert(First);
165
166   // Add all uses of the second instruction to the worklist
167   for (Value::use_iterator UI = Second.use_begin(), UE = Second.use_end();
168        UI != UE; ++UI)
169     WorkList.insert(cast<Instruction>(*UI));
170     
171   // Make all users of 'Second' now use 'First'
172   Second.replaceAllUsesWith(First);
173
174   // Erase the second instruction from the program
175   Second.getParent()->getInstList().erase(SI);
176 }
177
178 // EliminateCSE - The two instruction I & Other have been found to be common
179 // subexpressions.  This function is responsible for eliminating one of them,
180 // and for fixing the worklist to be correct.  The instruction that is preserved
181 // is returned from the function if the other is eliminated, otherwise null is
182 // returned.
183 //
184 Instruction *GCSE::EliminateCSE(Instruction *I, Instruction *Other) {
185   assert(I != Other);
186
187   WorkList.erase(I);
188   WorkList.erase(Other); // Other may not actually be on the worklist anymore...
189
190   // Handle the easy case, where both instructions are in the same basic block
191   BasicBlock *BB1 = I->getParent(), *BB2 = Other->getParent();
192   Instruction *Ret = 0;
193
194   if (BB1 == BB2) {
195     // Eliminate the second occuring instruction.  Add all uses of the second
196     // instruction to the worklist.
197     //
198     // Scan the basic block looking for the "first" instruction
199     BasicBlock::iterator BI = BB1->begin();
200     while (&*BI != I && &*BI != Other) {
201       ++BI;
202       assert(BI != BB1->end() && "Instructions not found in parent BB!");
203     }
204
205     // Keep track of which instructions occurred first & second
206     Instruction *First = BI;
207     Instruction *Second = I != First ? I : Other; // Get iterator to second inst
208     BI = Second;
209
210     // Destroy Second, using First instead.
211     ReplaceInstWithInst(First, BI);
212     Ret = First;
213
214     // Otherwise, the two instructions are in different basic blocks.  If one
215     // dominates the other instruction, we can simply use it
216     //
217   } else if (DomSetInfo->dominates(BB1, BB2)) {    // I dom Other?
218     ReplaceInstWithInst(I, Other);
219     Ret = I;
220   } else if (DomSetInfo->dominates(BB2, BB1)) {    // Other dom I?
221     ReplaceInstWithInst(Other, I);
222     Ret = Other;
223   } else {
224     // This code is disabled because it has several problems:
225     // One, the actual assumption is wrong, as shown by this code:
226     // int "test"(int %X, int %Y) {
227     //         %Z = add int %X, %Y
228     //         ret int %Z
229     // Unreachable:
230     //         %Q = add int %X, %Y
231     //         ret int %Q
232     // }
233     //
234     // Here there are no shared dominators.  Additionally, this had the habit of
235     // moving computations where they were not always computed.  For example, in
236     // a cast like this:
237     //  if (c) {
238     //    if (d)  ...
239     //    else ... X+Y ...
240     //  } else {
241     //    ... X+Y ...
242     //  }
243     // 
244     // In thiscase, the expression would be hoisted to outside the 'if' stmt,
245     // causing the expression to be evaluated, even for the if (d) path, which
246     // could cause problems, if, for example, it caused a divide by zero.  In
247     // general the problem this case is trying to solve is better addressed with
248     // PRE than GCSE.
249     //
250     return 0;
251   }
252
253   if (isa<LoadInst>(Ret))
254     ++NumLoadRemoved;  // Keep track of loads eliminated
255   ++NumInstRemoved;   // Keep track of number of instructions eliminated
256
257   // Add all users of Ret to the worklist...
258   for (Value::use_iterator I = Ret->use_begin(), E = Ret->use_end(); I != E;++I)
259     if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(*I))
260       WorkList.insert(Inst);
261
262   return Ret;
263 }