lib/Transforms/Scalar/GVN.cpp

   1 //===- GVN.cpp - Eliminate redundant values and loads ------------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This pass performs global value numbering to eliminate fully redundant
  11 // instructions.  It also performs simple dead load elimination.
  12 //
  13 // Note that this pass does the value numbering itself, it does not use the
  14 // ValueNumbering analysis passes.
  15 //
  16 //===----------------------------------------------------------------------===//
  17
  18 #define DEBUG_TYPE "gvn"
  19 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
  20 #include "llvm/BasicBlock.h"
  21 #include "llvm/Constants.h"
  22 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  23 #include "llvm/Function.h"
  24 #include "llvm/Instructions.h"
  25 #include "llvm/Value.h"
  26 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  27 #include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
  28 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  29 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  30 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  31 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
  32 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
  33 #include "llvm/Analysis/MemoryDependenceAnalysis.h"
  34 #include "llvm/Support/CFG.h"
  35 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  36 #include "llvm/Support/Compiler.h"
  37 #include "llvm/Support/Debug.h"
  38 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
  39 using namespace llvm;
  40
  41 STATISTIC(NumGVNInstr, "Number of instructions deleted");
  42 STATISTIC(NumGVNLoad, "Number of loads deleted");
  43 STATISTIC(NumGVNPRE, "Number of instructions PRE'd");
  44
  45 static cl::opt<bool> EnablePRE("enable-pre",
  46                                cl::init(true), cl::Hidden);
  47
  48 //===----------------------------------------------------------------------===//
  49 //                         ValueTable Class
  50 //===----------------------------------------------------------------------===//
  51
  52 /// This class holds the mapping between values and value numbers.  It is used
  53 /// as an efficient mechanism to determine the expression-wise equivalence of
  54 /// two values.
  55 namespace {
  56   struct VISIBILITY_HIDDEN Expression {
  57     enum ExpressionOpcode { ADD, SUB, MUL, UDIV, SDIV, FDIV, UREM, SREM,
  58                             FREM, SHL, LSHR, ASHR, AND, OR, XOR, ICMPEQ,
  59                             ICMPNE, ICMPUGT, ICMPUGE, ICMPULT, ICMPULE,
  60                             ICMPSGT, ICMPSGE, ICMPSLT, ICMPSLE, FCMPOEQ,
  61                             FCMPOGT, FCMPOGE, FCMPOLT, FCMPOLE, FCMPONE,
  62                             FCMPORD, FCMPUNO, FCMPUEQ, FCMPUGT, FCMPUGE,
  63                             FCMPULT, FCMPULE, FCMPUNE, EXTRACT, INSERT,
  64                             SHUFFLE, SELECT, TRUNC, ZEXT, SEXT, FPTOUI,
  65                             FPTOSI, UITOFP, SITOFP, FPTRUNC, FPEXT,
  66                             PTRTOINT, INTTOPTR, BITCAST, GEP, CALL, CONSTANT,
  67                             EMPTY, TOMBSTONE };
  68
  69     ExpressionOpcode opcode;
  70     const Type* type;
  71     uint32_t firstVN;
  72     uint32_t secondVN;
  73     uint32_t thirdVN;
  74     SmallVector<uint32_t, 4> varargs;
  75     Value* function;
  76
  77     Expression() { }
  78     Expression(ExpressionOpcode o) : opcode(o) { }
  79
  80     bool operator==(const Expression &other) const {
  81       if (opcode != other.opcode)
  82         return false;
  83       else if (opcode == EMPTY || opcode == TOMBSTONE)
  84         return true;
  85       else if (type != other.type)
  86         return false;
  87       else if (function != other.function)
  88         return false;
  89       else if (firstVN != other.firstVN)
  90         return false;
  91       else if (secondVN != other.secondVN)
  92         return false;
  93       else if (thirdVN != other.thirdVN)
  94         return false;
  95       else {
  96         if (varargs.size() != other.varargs.size())
  97           return false;
  98
  99         for (size_t i = 0; i < varargs.size(); ++i)
 100           if (varargs[i] != other.varargs[i])
 101             return false;
 102
 103         return true;
 104       }
 105     }
 106
 107     bool operator!=(const Expression &other) const {
 108       if (opcode != other.opcode)
 109         return true;
 110       else if (opcode == EMPTY || opcode == TOMBSTONE)
 111         return false;
 112       else if (type != other.type)
 113         return true;
 114       else if (function != other.function)
 115         return true;
 116       else if (firstVN != other.firstVN)
 117         return true;
 118       else if (secondVN != other.secondVN)
 119         return true;
 120       else if (thirdVN != other.thirdVN)
 121         return true;
 122       else {
 123         if (varargs.size() != other.varargs.size())
 124           return true;
 125
 126         for (size_t i = 0; i < varargs.size(); ++i)
 127           if (varargs[i] != other.varargs[i])
 128             return true;
 129
 130           return false;
 131       }
 132     }
 133   };
 134
 135   class VISIBILITY_HIDDEN ValueTable {
 136     private:
 137       DenseMap<Value*, uint32_t> valueNumbering;
 138       DenseMap<Expression, uint32_t> expressionNumbering;
 139       AliasAnalysis* AA;
 140       MemoryDependenceAnalysis* MD;
 141       DominatorTree* DT;
 142
 143       uint32_t nextValueNumber;
 144
 145       Expression::ExpressionOpcode getOpcode(BinaryOperator* BO);
 146       Expression::ExpressionOpcode getOpcode(CmpInst* C);
 147       Expression::ExpressionOpcode getOpcode(CastInst* C);
 148       Expression create_expression(BinaryOperator* BO);
 149       Expression create_expression(CmpInst* C);
 150       Expression create_expression(ShuffleVectorInst* V);
 151       Expression create_expression(ExtractElementInst* C);
 152       Expression create_expression(InsertElementInst* V);
 153       Expression create_expression(SelectInst* V);
 154       Expression create_expression(CastInst* C);
 155       Expression create_expression(GetElementPtrInst* G);
 156       Expression create_expression(CallInst* C);
 157       Expression create_expression(Constant* C);
 158     public:
 159       ValueTable() : nextValueNumber(1) { }
 160       uint32_t lookup_or_add(Value* V);
 161       uint32_t lookup(Value* V) const;
 162       void add(Value* V, uint32_t num);
 163       void clear();
 164       void erase(Value* v);
 165       unsigned size();
 166       void setAliasAnalysis(AliasAnalysis* A) { AA = A; }
 167       void setMemDep(MemoryDependenceAnalysis* M) { MD = M; }
 168       void setDomTree(DominatorTree* D) { DT = D; }
 169   };
 170 }
 171
 172 namespace llvm {
 173 template <> struct DenseMapInfo<Expression> {
 174   static inline Expression getEmptyKey() {
 175     return Expression(Expression::EMPTY);
 176   }
 177
 178   static inline Expression getTombstoneKey() {
 179     return Expression(Expression::TOMBSTONE);
 180   }
 181
 182   static unsigned getHashValue(const Expression e) {
 183     unsigned hash = e.opcode;
 184
 185     hash = e.firstVN + hash * 37;
 186     hash = e.secondVN + hash * 37;
 187     hash = e.thirdVN + hash * 37;
 188
 189     hash = ((unsigned)((uintptr_t)e.type >> 4) ^
 190             (unsigned)((uintptr_t)e.type >> 9)) +
 191            hash * 37;
 192
 193     for (SmallVector<uint32_t, 4>::const_iterator I = e.varargs.begin(),
 194          E = e.varargs.end(); I != E; ++I)
 195       hash = *I + hash * 37;
 196
 197     hash = ((unsigned)((uintptr_t)e.function >> 4) ^
 198             (unsigned)((uintptr_t)e.function >> 9)) +
 199            hash * 37;
 200
 201     return hash;
 202   }
 203   static bool isEqual(const Expression &LHS, const Expression &RHS) {
 204     return LHS == RHS;
 205   }
 206   static bool isPod() { return true; }
 207 };
 208 }
 209
 210 //===----------------------------------------------------------------------===//
 211 //                     ValueTable Internal Functions
 212 //===----------------------------------------------------------------------===//
 213 Expression::ExpressionOpcode ValueTable::getOpcode(BinaryOperator* BO) {
 214   switch(BO->getOpcode()) {
 215   default: // THIS SHOULD NEVER HAPPEN
 216     assert(0 && "Binary operator with unknown opcode?");
 217   case Instruction::Add:  return Expression::ADD;
 218   case Instruction::Sub:  return Expression::SUB;
 219   case Instruction::Mul:  return Expression::MUL;
 220   case Instruction::UDiv: return Expression::UDIV;
 221   case Instruction::SDiv: return Expression::SDIV;
 222   case Instruction::FDiv: return Expression::FDIV;
 223   case Instruction::URem: return Expression::UREM;
 224   case Instruction::SRem: return Expression::SREM;
 225   case Instruction::FRem: return Expression::FREM;
 226   case Instruction::Shl:  return Expression::SHL;
 227   case Instruction::LShr: return Expression::LSHR;
 228   case Instruction::AShr: return Expression::ASHR;
 229   case Instruction::And:  return Expression::AND;
 230   case Instruction::Or:   return Expression::OR;
 231   case Instruction::Xor:  return Expression::XOR;
 232   }
 233 }
 234
 235 Expression::ExpressionOpcode ValueTable::getOpcode(CmpInst* C) {
 236   if (isa<ICmpInst>(C) || isa<VICmpInst>(C)) {
 237     switch (C->getPredicate()) {
 238     default:  // THIS SHOULD NEVER HAPPEN
 239       assert(0 && "Comparison with unknown predicate?");
 240     case ICmpInst::ICMP_EQ:  return Expression::ICMPEQ;
 241     case ICmpInst::ICMP_NE:  return Expression::ICMPNE;
 242     case ICmpInst::ICMP_UGT: return Expression::ICMPUGT;
 243     case ICmpInst::ICMP_UGE: return Expression::ICMPUGE;
 244     case ICmpInst::ICMP_ULT: return Expression::ICMPULT;
 245     case ICmpInst::ICMP_ULE: return Expression::ICMPULE;
 246     case ICmpInst::ICMP_SGT: return Expression::ICMPSGT;
 247     case ICmpInst::ICMP_SGE: return Expression::ICMPSGE;
 248     case ICmpInst::ICMP_SLT: return Expression::ICMPSLT;
 249     case ICmpInst::ICMP_SLE: return Expression::ICMPSLE;
 250     }
 251   }
 252   assert((isa<FCmpInst>(C) || isa<VFCmpInst>(C)) && "Unknown compare");
 253   switch (C->getPredicate()) {
 254   default: // THIS SHOULD NEVER HAPPEN
 255     assert(0 && "Comparison with unknown predicate?");
 256   case FCmpInst::FCMP_OEQ: return Expression::FCMPOEQ;
 257   case FCmpInst::FCMP_OGT: return Expression::FCMPOGT;
 258   case FCmpInst::FCMP_OGE: return Expression::FCMPOGE;
 259   case FCmpInst::FCMP_OLT: return Expression::FCMPOLT;
 260   case FCmpInst::FCMP_OLE: return Expression::FCMPOLE;
 261   case FCmpInst::FCMP_ONE: return Expression::FCMPONE;
 262   case FCmpInst::FCMP_ORD: return Expression::FCMPORD;
 263   case FCmpInst::FCMP_UNO: return Expression::FCMPUNO;
 264   case FCmpInst::FCMP_UEQ: return Expression::FCMPUEQ;
 265   case FCmpInst::FCMP_UGT: return Expression::FCMPUGT;
 266   case FCmpInst::FCMP_UGE: return Expression::FCMPUGE;
 267   case FCmpInst::FCMP_ULT: return Expression::FCMPULT;
 268   case FCmpInst::FCMP_ULE: return Expression::FCMPULE;
 269   case FCmpInst::FCMP_UNE: return Expression::FCMPUNE;
 270   }
 271 }
 272
 273 Expression::ExpressionOpcode ValueTable::getOpcode(CastInst* C) {
 274   switch(C->getOpcode()) {
 275   default: // THIS SHOULD NEVER HAPPEN
 276     assert(0 && "Cast operator with unknown opcode?");
 277   case Instruction::Trunc:    return Expression::TRUNC;
 278   case Instruction::ZExt:     return Expression::ZEXT;
 279   case Instruction::SExt:     return Expression::SEXT;
 280   case Instruction::FPToUI:   return Expression::FPTOUI;
 281   case Instruction::FPToSI:   return Expression::FPTOSI;
 282   case Instruction::UIToFP:   return Expression::UITOFP;
 283   case Instruction::SIToFP:   return Expression::SITOFP;
 284   case Instruction::FPTrunc:  return Expression::FPTRUNC;
 285   case Instruction::FPExt:    return Expression::FPEXT;
 286   case Instruction::PtrToInt: return Expression::PTRTOINT;
 287   case Instruction::IntToPtr: return Expression::INTTOPTR;
 288   case Instruction::BitCast:  return Expression::BITCAST;
 289   }
 290 }
 291
 292 Expression ValueTable::create_expression(CallInst* C) {
 293   Expression e;
 294
 295   e.type = C->getType();
 296   e.firstVN = 0;
 297   e.secondVN = 0;
 298   e.thirdVN = 0;
 299   e.function = C->getCalledFunction();
 300   e.opcode = Expression::CALL;
 301
 302   for (CallInst::op_iterator I = C->op_begin()+1, E = C->op_end();
 303        I != E; ++I)
 304     e.varargs.push_back(lookup_or_add(*I));
 305
 306   return e;
 307 }
 308
 309 Expression ValueTable::create_expression(BinaryOperator* BO) {
 310   Expression e;
 311
 312   e.firstVN = lookup_or_add(BO->getOperand(0));
 313   e.secondVN = lookup_or_add(BO->getOperand(1));
 314   e.thirdVN = 0;
 315   e.function = 0;
 316   e.type = BO->getType();
 317   e.opcode = getOpcode(BO);
 318
 319   return e;
 320 }
 321
 322 Expression ValueTable::create_expression(CmpInst* C) {
 323   Expression e;
 324
 325   e.firstVN = lookup_or_add(C->getOperand(0));
 326   e.secondVN = lookup_or_add(C->getOperand(1));
 327   e.thirdVN = 0;
 328   e.function = 0;
 329   e.type = C->getType();
 330   e.opcode = getOpcode(C);
 331
 332   return e;
 333 }
 334
 335 Expression ValueTable::create_expression(CastInst* C) {
 336   Expression e;
 337
 338   e.firstVN = lookup_or_add(C->getOperand(0));
 339   e.secondVN = 0;
 340   e.thirdVN = 0;
 341   e.function = 0;
 342   e.type = C->getType();
 343   e.opcode = getOpcode(C);
 344
 345   return e;
 346 }
 347
 348 Expression ValueTable::create_expression(ShuffleVectorInst* S) {
 349   Expression e;
 350
 351   e.firstVN = lookup_or_add(S->getOperand(0));
 352   e.secondVN = lookup_or_add(S->getOperand(1));
 353   e.thirdVN = lookup_or_add(S->getOperand(2));
 354   e.function = 0;
 355   e.type = S->getType();
 356   e.opcode = Expression::SHUFFLE;
 357
 358   return e;
 359 }
 360
 361 Expression ValueTable::create_expression(ExtractElementInst* E) {
 362   Expression e;
 363
 364   e.firstVN = lookup_or_add(E->getOperand(0));
 365   e.secondVN = lookup_or_add(E->getOperand(1));
 366   e.thirdVN = 0;
 367   e.function = 0;
 368   e.type = E->getType();
 369   e.opcode = Expression::EXTRACT;
 370
 371   return e;
 372 }
 373
 374 Expression ValueTable::create_expression(InsertElementInst* I) {
 375   Expression e;
 376
 377   e.firstVN = lookup_or_add(I->getOperand(0));
 378   e.secondVN = lookup_or_add(I->getOperand(1));
 379   e.thirdVN = lookup_or_add(I->getOperand(2));
 380   e.function = 0;
 381   e.type = I->getType();
 382   e.opcode = Expression::INSERT;
 383
 384   return e;
 385 }
 386
 387 Expression ValueTable::create_expression(SelectInst* I) {
 388   Expression e;
 389
 390   e.firstVN = lookup_or_add(I->getCondition());
 391   e.secondVN = lookup_or_add(I->getTrueValue());
 392   e.thirdVN = lookup_or_add(I->getFalseValue());
 393   e.function = 0;
 394   e.type = I->getType();
 395   e.opcode = Expression::SELECT;
 396
 397   return e;
 398 }
 399
 400 Expression ValueTable::create_expression(GetElementPtrInst* G) {
 401   Expression e;
 402
 403   e.firstVN = lookup_or_add(G->getPointerOperand());
 404   e.secondVN = 0;
 405   e.thirdVN = 0;
 406   e.function = 0;
 407   e.type = G->getType();
 408   e.opcode = Expression::GEP;
 409
 410   for (GetElementPtrInst::op_iterator I = G->idx_begin(), E = G->idx_end();
 411        I != E; ++I)
 412     e.varargs.push_back(lookup_or_add(*I));
 413
 414   return e;
 415 }
 416
 417 //===----------------------------------------------------------------------===//
 418 //                     ValueTable External Functions
 419 //===----------------------------------------------------------------------===//
 420
 421 /// add - Insert a value into the table with a specified value number.
 422 void ValueTable::add(Value* V, uint32_t num) {
 423   valueNumbering.insert(std::make_pair(V, num));
 424 }
 425
 426 /// lookup_or_add - Returns the value number for the specified value, assigning
 427 /// it a new number if it did not have one before.
 428 uint32_t ValueTable::lookup_or_add(Value* V) {
 429   DenseMap<Value*, uint32_t>::iterator VI = valueNumbering.find(V);
 430   if (VI != valueNumbering.end())
 431     return VI->second;
 432
 433   if (CallInst* C = dyn_cast<CallInst>(V)) {
 434     if (AA->doesNotAccessMemory(C)) {
 435       Expression e = create_expression(C);
 436
 437       DenseMap<Expression, uint32_t>::iterator EI = expressionNumbering.find(e);
 438       if (EI != expressionNumbering.end()) {
 439         valueNumbering.insert(std::make_pair(V, EI->second));
 440         return EI->second;
 441       } else {
 442         expressionNumbering.insert(std::make_pair(e, nextValueNumber));
 443         valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 444
 445         return nextValueNumber++;
 446       }
 447     } else if (AA->onlyReadsMemory(C)) {
 448       Expression e = create_expression(C);
 449
 450       if (expressionNumbering.find(e) == expressionNumbering.end()) {
 451         expressionNumbering.insert(std::make_pair(e, nextValueNumber));
 452         valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 453         return nextValueNumber++;
 454       }
 455
 456       Instruction* local_dep = MD->getDependency(C);
 457
 458       if (local_dep == MemoryDependenceAnalysis::None) {
 459         valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 460         return nextValueNumber++;
 461       } else if (local_dep != MemoryDependenceAnalysis::NonLocal) {
 462         if (!isa<CallInst>(local_dep)) {
 463           valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 464           return nextValueNumber++;
 465         }
 466
 467         CallInst* local_cdep = cast<CallInst>(local_dep);
 468
 469         if (local_cdep->getCalledFunction() != C->getCalledFunction() ||
 470             local_cdep->getNumOperands() != C->getNumOperands()) {
 471           valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 472           return nextValueNumber++;
 473         } else if (!C->getCalledFunction()) {
 474           valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 475           return nextValueNumber++;
 476         } else {
 477           for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i) {
 478             uint32_t c_vn = lookup_or_add(C->getOperand(i));
 479             uint32_t cd_vn = lookup_or_add(local_cdep->getOperand(i));
 480             if (c_vn != cd_vn) {
 481               valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 482               return nextValueNumber++;
 483             }
 484           }
 485
 486           uint32_t v = lookup_or_add(local_cdep);
 487           valueNumbering.insert(std::make_pair(V, v));
 488           return v;
 489         }
 490       }
 491
 492
 493       DenseMap<BasicBlock*, Value*> deps;
 494       MD->getNonLocalDependency(C, deps);
 495       CallInst* cdep = 0;
 496
 497       for (DenseMap<BasicBlock*, Value*>::iterator I = deps.begin(),
 498            E = deps.end(); I != E; ++I) {
 499         if (I->second == MemoryDependenceAnalysis::None) {
 500           valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 501
 502           return nextValueNumber++;
 503         } else if (I->second != MemoryDependenceAnalysis::NonLocal) {
 504           if (DT->properlyDominates(I->first, C->getParent())) {
 505             if (CallInst* CD = dyn_cast<CallInst>(I->second))
 506               cdep = CD;
 507             else {
 508               valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 509               return nextValueNumber++;
 510             }
 511           } else {
 512             valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 513             return nextValueNumber++;
 514           }
 515         }
 516       }
 517
 518       if (!cdep) {
 519         valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 520         return nextValueNumber++;
 521       }
 522
 523       if (cdep->getCalledFunction() != C->getCalledFunction() ||
 524           cdep->getNumOperands() != C->getNumOperands()) {
 525         valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 526         return nextValueNumber++;
 527       } else if (!C->getCalledFunction()) {
 528         valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 529         return nextValueNumber++;
 530       } else {
 531         for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i) {
 532           uint32_t c_vn = lookup_or_add(C->getOperand(i));
 533           uint32_t cd_vn = lookup_or_add(cdep->getOperand(i));
 534           if (c_vn != cd_vn) {
 535             valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 536             return nextValueNumber++;
 537           }
 538         }
 539
 540         uint32_t v = lookup_or_add(cdep);
 541         valueNumbering.insert(std::make_pair(V, v));
 542         return v;
 543       }
 544
 545     } else {
 546       valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 547       return nextValueNumber++;
 548     }
 549   } else if (BinaryOperator* BO = dyn_cast<BinaryOperator>(V)) {
 550     Expression e = create_expression(BO);
 551
 552     DenseMap<Expression, uint32_t>::iterator EI = expressionNumbering.find(e);
 553     if (EI != expressionNumbering.end()) {
 554       valueNumbering.insert(std::make_pair(V, EI->second));
 555       return EI->second;
 556     } else {
 557       expressionNumbering.insert(std::make_pair(e, nextValueNumber));
 558       valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 559
 560       return nextValueNumber++;
 561     }
 562   } else if (CmpInst* C = dyn_cast<CmpInst>(V)) {
 563     Expression e = create_expression(C);
 564
 565     DenseMap<Expression, uint32_t>::iterator EI = expressionNumbering.find(e);
 566     if (EI != expressionNumbering.end()) {
 567       valueNumbering.insert(std::make_pair(V, EI->second));
 568       return EI->second;
 569     } else {
 570       expressionNumbering.insert(std::make_pair(e, nextValueNumber));
 571       valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 572
 573       return nextValueNumber++;
 574     }
 575   } else if (ShuffleVectorInst* U = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
 576     Expression e = create_expression(U);
 577
 578     DenseMap<Expression, uint32_t>::iterator EI = expressionNumbering.find(e);
 579     if (EI != expressionNumbering.end()) {
 580       valueNumbering.insert(std::make_pair(V, EI->second));
 581       return EI->second;
 582     } else {
 583       expressionNumbering.insert(std::make_pair(e, nextValueNumber));
 584       valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 585
 586       return nextValueNumber++;
 587     }
 588   } else if (ExtractElementInst* U = dyn_cast<ExtractElementInst>(V)) {
 589     Expression e = create_expression(U);
 590
 591     DenseMap<Expression, uint32_t>::iterator EI = expressionNumbering.find(e);
 592     if (EI != expressionNumbering.end()) {
 593       valueNumbering.insert(std::make_pair(V, EI->second));
 594       return EI->second;
 595     } else {
 596       expressionNumbering.insert(std::make_pair(e, nextValueNumber));
 597       valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 598
 599       return nextValueNumber++;
 600     }
 601   } else if (InsertElementInst* U = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
 602     Expression e = create_expression(U);
 603
 604     DenseMap<Expression, uint32_t>::iterator EI = expressionNumbering.find(e);
 605     if (EI != expressionNumbering.end()) {
 606       valueNumbering.insert(std::make_pair(V, EI->second));
 607       return EI->second;
 608     } else {
 609       expressionNumbering.insert(std::make_pair(e, nextValueNumber));
 610       valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 611
 612       return nextValueNumber++;
 613     }
 614   } else if (SelectInst* U = dyn_cast<SelectInst>(V)) {
 615     Expression e = create_expression(U);
 616
 617     DenseMap<Expression, uint32_t>::iterator EI = expressionNumbering.find(e);
 618     if (EI != expressionNumbering.end()) {
 619       valueNumbering.insert(std::make_pair(V, EI->second));
 620       return EI->second;
 621     } else {
 622       expressionNumbering.insert(std::make_pair(e, nextValueNumber));
 623       valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 624
 625       return nextValueNumber++;
 626     }
 627   } else if (CastInst* U = dyn_cast<CastInst>(V)) {
 628     Expression e = create_expression(U);
 629
 630     DenseMap<Expression, uint32_t>::iterator EI = expressionNumbering.find(e);
 631     if (EI != expressionNumbering.end()) {
 632       valueNumbering.insert(std::make_pair(V, EI->second));
 633       return EI->second;
 634     } else {
 635       expressionNumbering.insert(std::make_pair(e, nextValueNumber));
 636       valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 637
 638       return nextValueNumber++;
 639     }
 640   } else if (GetElementPtrInst* U = dyn_cast<GetElementPtrInst>(V)) {
 641     Expression e = create_expression(U);
 642
 643     DenseMap<Expression, uint32_t>::iterator EI = expressionNumbering.find(e);
 644     if (EI != expressionNumbering.end()) {
 645       valueNumbering.insert(std::make_pair(V, EI->second));
 646       return EI->second;
 647     } else {
 648       expressionNumbering.insert(std::make_pair(e, nextValueNumber));
 649       valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 650
 651       return nextValueNumber++;
 652     }
 653   } else {
 654     valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 655     return nextValueNumber++;
 656   }
 657 }
 658
 659 /// lookup - Returns the value number of the specified value. Fails if
 660 /// the value has not yet been numbered.
 661 uint32_t ValueTable::lookup(Value* V) const {
 662   DenseMap<Value*, uint32_t>::iterator VI = valueNumbering.find(V);
 663   assert(VI != valueNumbering.end() && "Value not numbered?");
 664   return VI->second;
 665 }
 666
 667 /// clear - Remove all entries from the ValueTable
 668 void ValueTable::clear() {
 669   valueNumbering.clear();
 670   expressionNumbering.clear();
 671   nextValueNumber = 1;
 672 }
 673
 674 /// erase - Remove a value from the value numbering
 675 void ValueTable::erase(Value* V) {
 676   valueNumbering.erase(V);
 677 }
 678
 679 //===----------------------------------------------------------------------===//
 680 //                         GVN Pass
 681 //===----------------------------------------------------------------------===//
 682
 683 namespace llvm {
 684   template<> struct DenseMapInfo<uint32_t> {
 685     static inline uint32_t getEmptyKey() { return ~0; }
 686     static inline uint32_t getTombstoneKey() { return ~0 - 1; }
 687     static unsigned getHashValue(const uint32_t& Val) { return Val * 37; }
 688     static bool isPod() { return true; }
 689     static bool isEqual(const uint32_t& LHS, const uint32_t& RHS) {
 690       return LHS == RHS;
 691     }
 692   };
 693 }
 694
 695 namespace {
 696   struct VISIBILITY_HIDDEN ValueNumberScope {
 697     ValueNumberScope* parent;
 698     DenseMap<uint32_t, Value*> table;
 699
 700     ValueNumberScope(ValueNumberScope* p) : parent(p) { }
 701   };
 702 }
 703
 704 namespace {
 705
 706   class VISIBILITY_HIDDEN GVN : public FunctionPass {
 707     bool runOnFunction(Function &F);
 708   public:
 709     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
 710     GVN() : FunctionPass((intptr_t)&ID) { }
 711
 712   private:
 713     ValueTable VN;
 714     DenseMap<BasicBlock*, ValueNumberScope*> localAvail;
 715
 716     typedef DenseMap<Value*, SmallPtrSet<Instruction*, 4> > PhiMapType;
 717     PhiMapType phiMap;
 718
 719
 720     // This transformation requires dominator postdominator info
 721     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
 722       AU.setPreservesCFG();
 723       AU.addRequired<DominatorTree>();
 724       AU.addRequired<MemoryDependenceAnalysis>();
 725       AU.addRequired<AliasAnalysis>();
 726       AU.addPreserved<AliasAnalysis>();
 727       AU.addPreserved<MemoryDependenceAnalysis>();
 728     }
 729
 730     // Helper fuctions
 731     // FIXME: eliminate or document these better
 732     bool processLoad(LoadInst* L,
 733                      DenseMap<Value*, LoadInst*> &lastLoad,
 734                      SmallVectorImpl<Instruction*> &toErase);
 735     bool processInstruction(Instruction* I,
 736                             DenseMap<Value*, LoadInst*>& lastSeenLoad,
 737                             SmallVectorImpl<Instruction*> &toErase);
 738     bool processNonLocalLoad(LoadInst* L,
 739                              SmallVectorImpl<Instruction*> &toErase);
 740     bool processBlock(DomTreeNode* DTN);
 741     Value *GetValueForBlock(BasicBlock *BB, LoadInst* orig,
 742                             DenseMap<BasicBlock*, Value*> &Phis,
 743                             bool top_level = false);
 744     void dump(DenseMap<uint32_t, Value*>& d);
 745     bool iterateOnFunction(Function &F);
 746     Value* CollapsePhi(PHINode* p);
 747     bool isSafeReplacement(PHINode* p, Instruction* inst);
 748     bool performPRE(Function& F);
 749     Value* lookupNumber(BasicBlock* BB, uint32_t num);
 750   };
 751
 752   char GVN::ID = 0;
 753 }
 754
 755 // createGVNPass - The public interface to this file...
 756 FunctionPass *llvm::createGVNPass() { return new GVN(); }
 757
 758 static RegisterPass<GVN> X("gvn",
 759                            "Global Value Numbering");
 760
 761 void GVN::dump(DenseMap<uint32_t, Value*>& d) {
 762   printf("{\n");
 763   for (DenseMap<uint32_t, Value*>::iterator I = d.begin(),
 764        E = d.end(); I != E; ++I) {
 765       printf("%d\n", I->first);
 766       I->second->dump();
 767   }
 768   printf("}\n");
 769 }
 770
 771 Value* GVN::CollapsePhi(PHINode* p) {
 772   DominatorTree &DT = getAnalysis<DominatorTree>();
 773   Value* constVal = p->hasConstantValue();
 774
 775   if (!constVal) return 0;
 776
 777   Instruction* inst = dyn_cast<Instruction>(constVal);
 778   if (!inst)
 779     return constVal;
 780
 781   if (DT.dominates(inst, p))
 782     if (isSafeReplacement(p, inst))
 783       return inst;
 784   return 0;
 785 }
 786
 787 bool GVN::isSafeReplacement(PHINode* p, Instruction* inst) {
 788   if (!isa<PHINode>(inst))
 789     return true;
 790
 791   for (Instruction::use_iterator UI = p->use_begin(), E = p->use_end();
 792        UI != E; ++UI)
 793     if (PHINode* use_phi = dyn_cast<PHINode>(UI))
 794       if (use_phi->getParent() == inst->getParent())
 795         return false;
 796
 797   return true;
 798 }
 799
 800 /// GetValueForBlock - Get the value to use within the specified basic block.
 801 /// available values are in Phis.
 802 Value *GVN::GetValueForBlock(BasicBlock *BB, LoadInst* orig,
 803                              DenseMap<BasicBlock*, Value*> &Phis,
 804                              bool top_level) {
 805
 806   // If we have already computed this value, return the previously computed val.
 807   DenseMap<BasicBlock*, Value*>::iterator V = Phis.find(BB);
 808   if (V != Phis.end() && !top_level) return V->second;
 809
 810   BasicBlock* singlePred = BB->getSinglePredecessor();
 811   if (singlePred) {
 812     Value *ret = GetValueForBlock(singlePred, orig, Phis);
 813     Phis[BB] = ret;
 814     return ret;
 815   }
 816
 817   // Otherwise, the idom is the loop, so we need to insert a PHI node.  Do so
 818   // now, then get values to fill in the incoming values for the PHI.
 819   PHINode *PN = PHINode::Create(orig->getType(), orig->getName()+".rle",
 820                                 BB->begin());
 821   PN->reserveOperandSpace(std::distance(pred_begin(BB), pred_end(BB)));
 822
 823   if (Phis.count(BB) == 0)
 824     Phis.insert(std::make_pair(BB, PN));
 825
 826   // Fill in the incoming values for the block.
 827   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
 828     Value* val = GetValueForBlock(*PI, orig, Phis);
 829     PN->addIncoming(val, *PI);
 830   }
 831
 832   AliasAnalysis& AA = getAnalysis<AliasAnalysis>();
 833   AA.copyValue(orig, PN);
 834
 835   // Attempt to collapse PHI nodes that are trivially redundant
 836   Value* v = CollapsePhi(PN);
 837   if (!v) {
 838     // Cache our phi construction results
 839     phiMap[orig->getPointerOperand()].insert(PN);
 840     return PN;
 841   }
 842
 843   MemoryDependenceAnalysis& MD = getAnalysis<MemoryDependenceAnalysis>();
 844
 845   MD.removeInstruction(PN);
 846   PN->replaceAllUsesWith(v);
 847
 848   for (DenseMap<BasicBlock*, Value*>::iterator I = Phis.begin(),
 849        E = Phis.end(); I != E; ++I)
 850     if (I->second == PN)
 851       I->second = v;
 852
 853   PN->eraseFromParent();
 854
 855   Phis[BB] = v;
 856   return v;
 857 }
 858
 859 /// processNonLocalLoad - Attempt to eliminate a load whose dependencies are
 860 /// non-local by performing PHI construction.
 861 bool GVN::processNonLocalLoad(LoadInst* L,
 862                               SmallVectorImpl<Instruction*> &toErase) {
 863   MemoryDependenceAnalysis& MD = getAnalysis<MemoryDependenceAnalysis>();
 864
 865   // Find the non-local dependencies of the load
 866   DenseMap<BasicBlock*, Value*> deps;
 867   MD.getNonLocalDependency(L, deps);
 868
 869   DenseMap<BasicBlock*, Value*> repl;
 870
 871   // Filter out useless results (non-locals, etc)
 872   for (DenseMap<BasicBlock*, Value*>::iterator I = deps.begin(), E = deps.end();
 873        I != E; ++I) {
 874     if (I->second == MemoryDependenceAnalysis::None)
 875       return false;
 876
 877     if (I->second == MemoryDependenceAnalysis::NonLocal)
 878       continue;
 879
 880     if (StoreInst* S = dyn_cast<StoreInst>(I->second)) {
 881       if (S->getPointerOperand() != L->getPointerOperand())
 882         return false;
 883       repl[I->first] = S->getOperand(0);
 884     } else if (LoadInst* LD = dyn_cast<LoadInst>(I->second)) {
 885       if (LD->getPointerOperand() != L->getPointerOperand())
 886         return false;
 887       repl[I->first] = LD;
 888     } else {
 889       return false;
 890     }
 891   }
 892
 893   // Use cached PHI construction information from previous runs
 894   SmallPtrSet<Instruction*, 4>& p = phiMap[L->getPointerOperand()];
 895   for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::iterator I = p.begin(), E = p.end();
 896        I != E; ++I) {
 897     if ((*I)->getParent() == L->getParent()) {
 898       MD.removeInstruction(L);
 899       L->replaceAllUsesWith(*I);
 900       toErase.push_back(L);
 901       NumGVNLoad++;
 902       return true;
 903     }
 904
 905     repl.insert(std::make_pair((*I)->getParent(), *I));
 906   }
 907
 908   // Perform PHI construction
 909   SmallPtrSet<BasicBlock*, 4> visited;
 910   Value* v = GetValueForBlock(L->getParent(), L, repl, true);
 911
 912   MD.removeInstruction(L);
 913   L->replaceAllUsesWith(v);
 914   toErase.push_back(L);
 915   NumGVNLoad++;
 916
 917   return true;
 918 }
 919
 920 /// processLoad - Attempt to eliminate a load, first by eliminating it
 921 /// locally, and then attempting non-local elimination if that fails.
 922 bool GVN::processLoad(LoadInst *L, DenseMap<Value*, LoadInst*> &lastLoad,
 923                       SmallVectorImpl<Instruction*> &toErase) {
 924   if (L->isVolatile()) {
 925     lastLoad[L->getPointerOperand()] = L;
 926     return false;
 927   }
 928
 929   Value* pointer = L->getPointerOperand();
 930   LoadInst*& last = lastLoad[pointer];
 931
 932   // ... to a pointer that has been loaded from before...
 933   MemoryDependenceAnalysis& MD = getAnalysis<MemoryDependenceAnalysis>();
 934   bool removedNonLocal = false;
 935   Instruction* dep = MD.getDependency(L);
 936   if (dep == MemoryDependenceAnalysis::NonLocal &&
 937       L->getParent() != &L->getParent()->getParent()->getEntryBlock()) {
 938     removedNonLocal = processNonLocalLoad(L, toErase);
 939
 940     if (!removedNonLocal)
 941       last = L;
 942
 943     return removedNonLocal;
 944   }
 945
 946
 947   bool deletedLoad = false;
 948
 949   // Walk up the dependency chain until we either find
 950   // a dependency we can use, or we can't walk any further
 951   while (dep != MemoryDependenceAnalysis::None &&
 952          dep != MemoryDependenceAnalysis::NonLocal &&
 953          (isa<LoadInst>(dep) || isa<StoreInst>(dep))) {
 954     // ... that depends on a store ...
 955     if (StoreInst* S = dyn_cast<StoreInst>(dep)) {
 956       if (S->getPointerOperand() == pointer) {
 957         // Remove it!
 958         MD.removeInstruction(L);
 959
 960         L->replaceAllUsesWith(S->getOperand(0));
 961         toErase.push_back(L);
 962         deletedLoad = true;
 963         NumGVNLoad++;
 964       }
 965
 966       // Whether we removed it or not, we can't
 967       // go any further
 968       break;
 969     } else if (!last) {
 970       // If we don't depend on a store, and we haven't
 971       // been loaded before, bail.
 972       break;
 973     } else if (dep == last) {
 974       // Remove it!
 975       MD.removeInstruction(L);
 976
 977       L->replaceAllUsesWith(last);
 978       toErase.push_back(L);
 979       deletedLoad = true;
 980       NumGVNLoad++;
 981
 982       break;
 983     } else {
 984       dep = MD.getDependency(L, dep);
 985     }
 986   }
 987
 988   if (dep != MemoryDependenceAnalysis::None &&
 989       dep != MemoryDependenceAnalysis::NonLocal &&
 990       isa<AllocationInst>(dep)) {
 991     // Check that this load is actually from the
 992     // allocation we found
 993     Value* v = L->getOperand(0);
 994     while (true) {
 995       if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(v))
 996         v = BC->getOperand(0);
 997       else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(v))
 998         v = GEP->getOperand(0);
 999       else
1000         break;
1001     }
1002     if (v == dep) {
1003       // If this load depends directly on an allocation, there isn't
1004       // anything stored there; therefore, we can optimize this load
1005       // to undef.
1006       MD.removeInstruction(L);
1007
1008       L->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(L->getType()));
1009       toErase.push_back(L);
1010       deletedLoad = true;
1011       NumGVNLoad++;
1012     }
1013   }
1014
1015   if (!deletedLoad)
1016     last = L;
1017
1018   return deletedLoad;
1019 }
1020
1021 Value* GVN::lookupNumber(BasicBlock* BB, uint32_t num) {
1022   ValueNumberScope* locals = localAvail[BB];
1023
1024   while (locals) {
1025     DenseMap<uint32_t, Value*>::iterator I = locals->table.find(num);
1026     if (I != locals->table.end())
1027       return I->second;
1028     else
1029       locals = locals->parent;
1030   }
1031
1032   return 0;
1033 }
1034
1035 /// processInstruction - When calculating availability, handle an instruction
1036 /// by inserting it into the appropriate sets
1037 bool GVN::processInstruction(Instruction *I,
1038                              DenseMap<Value*, LoadInst*> &lastSeenLoad,
1039                              SmallVectorImpl<Instruction*> &toErase) {
1040   if (LoadInst* L = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
1041     bool changed = processLoad(L, lastSeenLoad, toErase);
1042
1043     if (!changed) {
1044       unsigned num = VN.lookup_or_add(L);
1045       localAvail[I->getParent()]->table.insert(std::make_pair(num, L));
1046     }
1047
1048     return changed;
1049   }
1050
1051   unsigned num = VN.lookup_or_add(I);
1052
1053   // Allocations are always uniquely numbered, so we can save time and memory
1054   // by fast failing them.
1055   if (isa<AllocationInst>(I)) {
1056     localAvail[I->getParent()]->table.insert(std::make_pair(num, I));
1057     return false;
1058   }
1059
1060   // Collapse PHI nodes
1061   if (PHINode* p = dyn_cast<PHINode>(I)) {
1062     Value* constVal = CollapsePhi(p);
1063
1064     if (constVal) {
1065       for (PhiMapType::iterator PI = phiMap.begin(), PE = phiMap.end();
1066            PI != PE; ++PI)
1067         if (PI->second.count(p))
1068           PI->second.erase(p);
1069
1070       p->replaceAllUsesWith(constVal);
1071       toErase.push_back(p);
1072     } else {
1073       localAvail[I->getParent()]->table.insert(std::make_pair(num, I));
1074     }
1075   // Perform value-number based elimination
1076   } else if (Value* repl = lookupNumber(I->getParent(), num)) {
1077     // Remove it!
1078     MemoryDependenceAnalysis& MD = getAnalysis<MemoryDependenceAnalysis>();
1079     MD.removeInstruction(I);
1080
1081     VN.erase(I);
1082     I->replaceAllUsesWith(repl);
1083     toErase.push_back(I);
1084     return true;
1085   } else if (!I->isTerminator()) {
1086     localAvail[I->getParent()]->table.insert(std::make_pair(num, I));
1087   }
1088
1089   return false;
1090 }
1091
1092 // GVN::runOnFunction - This is the main transformation entry point for a
1093 // function.
1094 //
1095 bool GVN::runOnFunction(Function& F) {
1096   VN.setAliasAnalysis(&getAnalysis<AliasAnalysis>());
1097   VN.setMemDep(&getAnalysis<MemoryDependenceAnalysis>());
1098   VN.setDomTree(&getAnalysis<DominatorTree>());
1099
1100   bool changed = false;
1101   bool shouldContinue = true;
1102
1103   while (shouldContinue) {
1104     shouldContinue = iterateOnFunction(F);
1105     changed |= shouldContinue;
1106   }
1107
1108   return changed;
1109 }
1110
1111
1112 bool GVN::processBlock(DomTreeNode* DTN) {
1113   BasicBlock* BB = DTN->getBlock();
1114
1115   SmallVector<Instruction*, 8> toErase;
1116   DenseMap<Value*, LoadInst*> lastSeenLoad;
1117   bool changed_function = false;
1118
1119   if (DTN->getIDom())
1120     localAvail[BB] =
1121                   new ValueNumberScope(localAvail[DTN->getIDom()->getBlock()]);
1122   else
1123     localAvail[BB] = new ValueNumberScope(0);
1124
1125   for (BasicBlock::iterator BI = BB->begin(), BE = BB->end();
1126        BI != BE;) {
1127     changed_function |= processInstruction(BI, lastSeenLoad, toErase);
1128     if (toErase.empty()) {
1129       ++BI;
1130       continue;
1131     }
1132
1133     // If we need some instructions deleted, do it now.
1134     NumGVNInstr += toErase.size();
1135
1136     // Avoid iterator invalidation.
1137     bool AtStart = BI == BB->begin();
1138     if (!AtStart)
1139       --BI;
1140
1141     for (SmallVector<Instruction*, 4>::iterator I = toErase.begin(),
1142          E = toErase.end(); I != E; ++I)
1143       (*I)->eraseFromParent();
1144
1145     if (AtStart)
1146       BI = BB->begin();
1147     else
1148       ++BI;
1149
1150     toErase.clear();
1151   }
1152
1153   return changed_function;
1154 }
1155
1156 /// performPRE - Perform a purely local form of PRE that looks for diamond
1157 /// control flow patterns and attempts to perform simple PRE at the join point.
1158 bool GVN::performPRE(Function& F) {
1159   bool changed = false;
1160   SmallVector<std::pair<TerminatorInst*, unsigned>, 4> toSplit;
1161   for (df_iterator<BasicBlock*> DI = df_begin(&F.getEntryBlock()),
1162        DE = df_end(&F.getEntryBlock()); DI != DE; ++DI) {
1163     BasicBlock* CurrentBlock = *DI;
1164
1165     // Nothing to PRE in the entry block.
1166     if (CurrentBlock == &F.getEntryBlock()) continue;
1167
1168     for (BasicBlock::iterator BI = CurrentBlock->begin(),
1169          BE = CurrentBlock->end(); BI != BE; ) {
1170       if (isa<AllocaInst>(BI) || isa<TerminatorInst>(BI) ||
1171           isa<LoadInst>(BI) || isa<StoreInst>(BI) ||
1172           isa<CallInst>(BI) || isa<PHINode>(BI)) {
1173         BI++;
1174         continue;
1175       }
1176
1177       uint32_t valno = VN.lookup(BI);
1178
1179       // Look for the predecessors for PRE opportunities.  We're
1180       // only trying to solve the basic diamond case, where
1181       // a value is computed in the successor and one predecessor,
1182       // but not the other.  We also explicitly disallow cases
1183       // where the successor is its own predecessor, because they're
1184       // more complicated to get right.
1185       unsigned numWith = 0;
1186       unsigned numWithout = 0;
1187       BasicBlock* PREPred = 0;
1188       DenseMap<BasicBlock*, Value*> predMap;
1189       for (pred_iterator PI = pred_begin(CurrentBlock),
1190            PE = pred_end(CurrentBlock); PI != PE; ++PI) {
1191         // We're not interested in PRE where the block is its
1192         // own predecessor, on in blocks with predecessors
1193         // that are not reachable.
1194         if (*PI == CurrentBlock) {
1195           numWithout = 2;
1196           break;
1197         } else if (!localAvail.count(*PI))  {
1198           numWithout = 2;
1199           break;
1200         }
1201
1202         DenseMap<uint32_t, Value*>::iterator predV =
1203                                             localAvail[*PI]->table.find(valno);
1204         if (predV == localAvail[*PI]->table.end()) {
1205           PREPred = *PI;
1206           numWithout++;
1207         } else if (predV->second == BI) {
1208           numWithout = 2;
1209         } else {
1210           predMap[*PI] = predV->second;
1211           numWith++;
1212         }
1213       }
1214
1215       // Don't do PRE when it might increase code size, i.e. when
1216       // we would need to insert instructions in more than one pred.
1217       if (numWithout != 1 || numWith == 0) {
1218         BI++;
1219         continue;
1220       }
1221
1222       // We can't do PRE safely on a critical edge, so instead we schedule
1223       // the edge to be split and perform the PRE the next time we iterate
1224       // on the function.
1225       unsigned succNum = 0;
1226       for (unsigned i = 0, e = PREPred->getTerminator()->getNumSuccessors();
1227            i != e; ++i)
1228         if (PREPred->getTerminator()->getSuccessor(i) == PREPred) {
1229           succNum = i;
1230           break;
1231         }
1232
1233       if (isCriticalEdge(PREPred->getTerminator(), succNum)) {
1234         toSplit.push_back(std::make_pair(PREPred->getTerminator(), succNum));
1235         changed = true;
1236         BI++;
1237         continue;
1238       }
1239
1240       // Instantiate the expression the in predecessor that lacked it.
1241       // Because we are going top-down through the block, all value numbers
1242       // will be available in the predecessor by the time we need them.  Any
1243       // that weren't original present will have been instantiated earlier
1244       // in this loop.
1245       Instruction* PREInstr = BI->clone();
1246       bool success = true;
1247       for (unsigned i = 0; i < BI->getNumOperands(); ++i) {
1248         Value* op = BI->getOperand(i);
1249         if (isa<Argument>(op) || isa<Constant>(op) || isa<GlobalValue>(op))
1250           PREInstr->setOperand(i, op);
1251         else if (!lookupNumber(PREPred, VN.lookup(op))) {
1252           success = false;
1253           break;
1254         } else
1255           PREInstr->setOperand(i, lookupNumber(PREPred, VN.lookup(op)));
1256       }
1257
1258       // Fail out if we encounter an operand that is not available in
1259       // the PRE predecessor.  This is typically because of loads which
1260       // are not value numbered precisely.
1261       if (!success) {
1262         delete PREInstr;
1263         BI++;
1264         continue;
1265       }
1266
1267       PREInstr->insertBefore(PREPred->getTerminator());
1268       PREInstr->setName(BI->getName() + ".pre");
1269       predMap[PREPred] = PREInstr;
1270       VN.add(PREInstr, valno);
1271       NumGVNPRE++;
1272
1273       // Update the availability map to include the new instruction.
1274       localAvail[PREPred]->table.insert(std::make_pair(valno, PREInstr));
1275
1276       // Create a PHI to make the value available in this block.
1277       PHINode* Phi = PHINode::Create(BI->getType(),
1278                                      BI->getName() + ".pre-phi",
1279                                      CurrentBlock->begin());
1280       for (pred_iterator PI = pred_begin(CurrentBlock),
1281            PE = pred_end(CurrentBlock); PI != PE; ++PI)
1282         Phi->addIncoming(predMap[*PI], *PI);
1283
1284       VN.add(Phi, valno);
1285
1286       // The newly created PHI completely replaces the old instruction,
1287       // so we need to update the maps to reflect this.
1288       DomTreeNode* DTN = getAnalysis<DominatorTree>()[CurrentBlock];
1289       for (DomTreeNode::iterator UI = DTN->begin(), UE = DTN->end();
1290            UI != UE; ++UI)
1291         localAvail[(*UI)->getBlock()]->table[valno] = Phi;
1292       localAvail[CurrentBlock]->table[valno] = Phi;
1293
1294       BI->replaceAllUsesWith(Phi);
1295       VN.erase(BI);
1296
1297       Instruction* erase = BI;
1298       BI++;
1299       erase->eraseFromParent();
1300
1301       changed = true;
1302     }
1303   }
1304
1305   for (SmallVector<std::pair<TerminatorInst*, unsigned>, 4>::iterator
1306        I = toSplit.begin(), E = toSplit.end(); I != E; ++I)
1307     SplitCriticalEdge(I->first, I->second, this);
1308
1309   return changed;
1310 }
1311
1312 // GVN::iterateOnFunction - Executes one iteration of GVN
1313 bool GVN::iterateOnFunction(Function &F) {
1314   // Clean out global sets from any previous functions
1315   VN.clear();
1316   phiMap.clear();
1317
1318   for (DenseMap<BasicBlock*, ValueNumberScope*>::iterator
1319        I = localAvail.begin(), E = localAvail.end(); I != E; ++I)
1320     delete I->second;
1321   localAvail.clear();
1322
1323   DominatorTree &DT = getAnalysis<DominatorTree>();
1324
1325   // Top-down walk of the dominator tree
1326   bool changed = false;
1327   for (df_iterator<DomTreeNode*> DI = df_begin(DT.getRootNode()),
1328        DE = df_end(DT.getRootNode()); DI != DE; ++DI)
1329     changed |= processBlock(*DI);
1330
1331   if (EnablePRE)
1332     changed |= performPRE(F);
1333
1334   return changed;
1335 }