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 STATISTIC(NumGVNBlocks, "Number of blocks merged");
  45
  46 static cl::opt<bool> EnablePRE("enable-pre",
  47                                cl::init(true), cl::Hidden);
  48
  49 //===----------------------------------------------------------------------===//
  50 //                         ValueTable Class
  51 //===----------------------------------------------------------------------===//
  52
  53 /// This class holds the mapping between values and value numbers.  It is used
  54 /// as an efficient mechanism to determine the expression-wise equivalence of
  55 /// two values.
  56 namespace {
  57   struct VISIBILITY_HIDDEN Expression {
  58     enum ExpressionOpcode { ADD, SUB, MUL, UDIV, SDIV, FDIV, UREM, SREM,
  59                             FREM, SHL, LSHR, ASHR, AND, OR, XOR, ICMPEQ,
  60                             ICMPNE, ICMPUGT, ICMPUGE, ICMPULT, ICMPULE,
  61                             ICMPSGT, ICMPSGE, ICMPSLT, ICMPSLE, FCMPOEQ,
  62                             FCMPOGT, FCMPOGE, FCMPOLT, FCMPOLE, FCMPONE,
  63                             FCMPORD, FCMPUNO, FCMPUEQ, FCMPUGT, FCMPUGE,
  64                             FCMPULT, FCMPULE, FCMPUNE, EXTRACT, INSERT,
  65                             SHUFFLE, SELECT, TRUNC, ZEXT, SEXT, FPTOUI,
  66                             FPTOSI, UITOFP, SITOFP, FPTRUNC, FPEXT,
  67                             PTRTOINT, INTTOPTR, BITCAST, GEP, CALL, CONSTANT,
  68                             EMPTY, TOMBSTONE };
  69
  70     ExpressionOpcode opcode;
  71     const Type* type;
  72     uint32_t firstVN;
  73     uint32_t secondVN;
  74     uint32_t thirdVN;
  75     SmallVector<uint32_t, 4> varargs;
  76     Value* function;
  77
  78     Expression() { }
  79     Expression(ExpressionOpcode o) : opcode(o) { }
  80
  81     bool operator==(const Expression &other) const {
  82       if (opcode != other.opcode)
  83         return false;
  84       else if (opcode == EMPTY || opcode == TOMBSTONE)
  85         return true;
  86       else if (type != other.type)
  87         return false;
  88       else if (function != other.function)
  89         return false;
  90       else if (firstVN != other.firstVN)
  91         return false;
  92       else if (secondVN != other.secondVN)
  93         return false;
  94       else if (thirdVN != other.thirdVN)
  95         return false;
  96       else {
  97         if (varargs.size() != other.varargs.size())
  98           return false;
  99
 100         for (size_t i = 0; i < varargs.size(); ++i)
 101           if (varargs[i] != other.varargs[i])
 102             return false;
 103
 104         return true;
 105       }
 106     }
 107
 108     bool operator!=(const Expression &other) const {
 109       if (opcode != other.opcode)
 110         return true;
 111       else if (opcode == EMPTY || opcode == TOMBSTONE)
 112         return false;
 113       else if (type != other.type)
 114         return true;
 115       else if (function != other.function)
 116         return true;
 117       else if (firstVN != other.firstVN)
 118         return true;
 119       else if (secondVN != other.secondVN)
 120         return true;
 121       else if (thirdVN != other.thirdVN)
 122         return true;
 123       else {
 124         if (varargs.size() != other.varargs.size())
 125           return true;
 126
 127         for (size_t i = 0; i < varargs.size(); ++i)
 128           if (varargs[i] != other.varargs[i])
 129             return true;
 130
 131           return false;
 132       }
 133     }
 134   };
 135
 136   class VISIBILITY_HIDDEN ValueTable {
 137     private:
 138       DenseMap<Value*, uint32_t> valueNumbering;
 139       DenseMap<Expression, uint32_t> expressionNumbering;
 140       AliasAnalysis* AA;
 141       MemoryDependenceAnalysis* MD;
 142       DominatorTree* DT;
 143
 144       uint32_t nextValueNumber;
 145
 146       Expression::ExpressionOpcode getOpcode(BinaryOperator* BO);
 147       Expression::ExpressionOpcode getOpcode(CmpInst* C);
 148       Expression::ExpressionOpcode getOpcode(CastInst* C);
 149       Expression create_expression(BinaryOperator* BO);
 150       Expression create_expression(CmpInst* C);
 151       Expression create_expression(ShuffleVectorInst* V);
 152       Expression create_expression(ExtractElementInst* C);
 153       Expression create_expression(InsertElementInst* V);
 154       Expression create_expression(SelectInst* V);
 155       Expression create_expression(CastInst* C);
 156       Expression create_expression(GetElementPtrInst* G);
 157       Expression create_expression(CallInst* C);
 158       Expression create_expression(Constant* C);
 159     public:
 160       ValueTable() : nextValueNumber(1) { }
 161       uint32_t lookup_or_add(Value* V);
 162       uint32_t lookup(Value* V) const;
 163       void add(Value* V, uint32_t num);
 164       void clear();
 165       void erase(Value* v);
 166       unsigned size();
 167       void setAliasAnalysis(AliasAnalysis* A) { AA = A; }
 168       void setMemDep(MemoryDependenceAnalysis* M) { MD = M; }
 169       void setDomTree(DominatorTree* D) { DT = D; }
 170       uint32_t getNextUnusedValueNumber() { return nextValueNumber; }
 171   };
 172 }
 173
 174 namespace llvm {
 175 template <> struct DenseMapInfo<Expression> {
 176   static inline Expression getEmptyKey() {
 177     return Expression(Expression::EMPTY);
 178   }
 179
 180   static inline Expression getTombstoneKey() {
 181     return Expression(Expression::TOMBSTONE);
 182   }
 183
 184   static unsigned getHashValue(const Expression e) {
 185     unsigned hash = e.opcode;
 186
 187     hash = e.firstVN + hash * 37;
 188     hash = e.secondVN + hash * 37;
 189     hash = e.thirdVN + hash * 37;
 190
 191     hash = ((unsigned)((uintptr_t)e.type >> 4) ^
 192             (unsigned)((uintptr_t)e.type >> 9)) +
 193            hash * 37;
 194
 195     for (SmallVector<uint32_t, 4>::const_iterator I = e.varargs.begin(),
 196          E = e.varargs.end(); I != E; ++I)
 197       hash = *I + hash * 37;
 198
 199     hash = ((unsigned)((uintptr_t)e.function >> 4) ^
 200             (unsigned)((uintptr_t)e.function >> 9)) +
 201            hash * 37;
 202
 203     return hash;
 204   }
 205   static bool isEqual(const Expression &LHS, const Expression &RHS) {
 206     return LHS == RHS;
 207   }
 208   static bool isPod() { return true; }
 209 };
 210 }
 211
 212 //===----------------------------------------------------------------------===//
 213 //                     ValueTable Internal Functions
 214 //===----------------------------------------------------------------------===//
 215 Expression::ExpressionOpcode ValueTable::getOpcode(BinaryOperator* BO) {
 216   switch(BO->getOpcode()) {
 217   default: // THIS SHOULD NEVER HAPPEN
 218     assert(0 && "Binary operator with unknown opcode?");
 219   case Instruction::Add:  return Expression::ADD;
 220   case Instruction::Sub:  return Expression::SUB;
 221   case Instruction::Mul:  return Expression::MUL;
 222   case Instruction::UDiv: return Expression::UDIV;
 223   case Instruction::SDiv: return Expression::SDIV;
 224   case Instruction::FDiv: return Expression::FDIV;
 225   case Instruction::URem: return Expression::UREM;
 226   case Instruction::SRem: return Expression::SREM;
 227   case Instruction::FRem: return Expression::FREM;
 228   case Instruction::Shl:  return Expression::SHL;
 229   case Instruction::LShr: return Expression::LSHR;
 230   case Instruction::AShr: return Expression::ASHR;
 231   case Instruction::And:  return Expression::AND;
 232   case Instruction::Or:   return Expression::OR;
 233   case Instruction::Xor:  return Expression::XOR;
 234   }
 235 }
 236
 237 Expression::ExpressionOpcode ValueTable::getOpcode(CmpInst* C) {
 238   if (isa<ICmpInst>(C) || isa<VICmpInst>(C)) {
 239     switch (C->getPredicate()) {
 240     default:  // THIS SHOULD NEVER HAPPEN
 241       assert(0 && "Comparison with unknown predicate?");
 242     case ICmpInst::ICMP_EQ:  return Expression::ICMPEQ;
 243     case ICmpInst::ICMP_NE:  return Expression::ICMPNE;
 244     case ICmpInst::ICMP_UGT: return Expression::ICMPUGT;
 245     case ICmpInst::ICMP_UGE: return Expression::ICMPUGE;
 246     case ICmpInst::ICMP_ULT: return Expression::ICMPULT;
 247     case ICmpInst::ICMP_ULE: return Expression::ICMPULE;
 248     case ICmpInst::ICMP_SGT: return Expression::ICMPSGT;
 249     case ICmpInst::ICMP_SGE: return Expression::ICMPSGE;
 250     case ICmpInst::ICMP_SLT: return Expression::ICMPSLT;
 251     case ICmpInst::ICMP_SLE: return Expression::ICMPSLE;
 252     }
 253   }
 254   assert((isa<FCmpInst>(C) || isa<VFCmpInst>(C)) && "Unknown compare");
 255   switch (C->getPredicate()) {
 256   default: // THIS SHOULD NEVER HAPPEN
 257     assert(0 && "Comparison with unknown predicate?");
 258   case FCmpInst::FCMP_OEQ: return Expression::FCMPOEQ;
 259   case FCmpInst::FCMP_OGT: return Expression::FCMPOGT;
 260   case FCmpInst::FCMP_OGE: return Expression::FCMPOGE;
 261   case FCmpInst::FCMP_OLT: return Expression::FCMPOLT;
 262   case FCmpInst::FCMP_OLE: return Expression::FCMPOLE;
 263   case FCmpInst::FCMP_ONE: return Expression::FCMPONE;
 264   case FCmpInst::FCMP_ORD: return Expression::FCMPORD;
 265   case FCmpInst::FCMP_UNO: return Expression::FCMPUNO;
 266   case FCmpInst::FCMP_UEQ: return Expression::FCMPUEQ;
 267   case FCmpInst::FCMP_UGT: return Expression::FCMPUGT;
 268   case FCmpInst::FCMP_UGE: return Expression::FCMPUGE;
 269   case FCmpInst::FCMP_ULT: return Expression::FCMPULT;
 270   case FCmpInst::FCMP_ULE: return Expression::FCMPULE;
 271   case FCmpInst::FCMP_UNE: return Expression::FCMPUNE;
 272   }
 273 }
 274
 275 Expression::ExpressionOpcode ValueTable::getOpcode(CastInst* C) {
 276   switch(C->getOpcode()) {
 277   default: // THIS SHOULD NEVER HAPPEN
 278     assert(0 && "Cast operator with unknown opcode?");
 279   case Instruction::Trunc:    return Expression::TRUNC;
 280   case Instruction::ZExt:     return Expression::ZEXT;
 281   case Instruction::SExt:     return Expression::SEXT;
 282   case Instruction::FPToUI:   return Expression::FPTOUI;
 283   case Instruction::FPToSI:   return Expression::FPTOSI;
 284   case Instruction::UIToFP:   return Expression::UITOFP;
 285   case Instruction::SIToFP:   return Expression::SITOFP;
 286   case Instruction::FPTrunc:  return Expression::FPTRUNC;
 287   case Instruction::FPExt:    return Expression::FPEXT;
 288   case Instruction::PtrToInt: return Expression::PTRTOINT;
 289   case Instruction::IntToPtr: return Expression::INTTOPTR;
 290   case Instruction::BitCast:  return Expression::BITCAST;
 291   }
 292 }
 293
 294 Expression ValueTable::create_expression(CallInst* C) {
 295   Expression e;
 296
 297   e.type = C->getType();
 298   e.firstVN = 0;
 299   e.secondVN = 0;
 300   e.thirdVN = 0;
 301   e.function = C->getCalledFunction();
 302   e.opcode = Expression::CALL;
 303
 304   for (CallInst::op_iterator I = C->op_begin()+1, E = C->op_end();
 305        I != E; ++I)
 306     e.varargs.push_back(lookup_or_add(*I));
 307
 308   return e;
 309 }
 310
 311 Expression ValueTable::create_expression(BinaryOperator* BO) {
 312   Expression e;
 313
 314   e.firstVN = lookup_or_add(BO->getOperand(0));
 315   e.secondVN = lookup_or_add(BO->getOperand(1));
 316   e.thirdVN = 0;
 317   e.function = 0;
 318   e.type = BO->getType();
 319   e.opcode = getOpcode(BO);
 320
 321   return e;
 322 }
 323
 324 Expression ValueTable::create_expression(CmpInst* C) {
 325   Expression e;
 326
 327   e.firstVN = lookup_or_add(C->getOperand(0));
 328   e.secondVN = lookup_or_add(C->getOperand(1));
 329   e.thirdVN = 0;
 330   e.function = 0;
 331   e.type = C->getType();
 332   e.opcode = getOpcode(C);
 333
 334   return e;
 335 }
 336
 337 Expression ValueTable::create_expression(CastInst* C) {
 338   Expression e;
 339
 340   e.firstVN = lookup_or_add(C->getOperand(0));
 341   e.secondVN = 0;
 342   e.thirdVN = 0;
 343   e.function = 0;
 344   e.type = C->getType();
 345   e.opcode = getOpcode(C);
 346
 347   return e;
 348 }
 349
 350 Expression ValueTable::create_expression(ShuffleVectorInst* S) {
 351   Expression e;
 352
 353   e.firstVN = lookup_or_add(S->getOperand(0));
 354   e.secondVN = lookup_or_add(S->getOperand(1));
 355   e.thirdVN = lookup_or_add(S->getOperand(2));
 356   e.function = 0;
 357   e.type = S->getType();
 358   e.opcode = Expression::SHUFFLE;
 359
 360   return e;
 361 }
 362
 363 Expression ValueTable::create_expression(ExtractElementInst* E) {
 364   Expression e;
 365
 366   e.firstVN = lookup_or_add(E->getOperand(0));
 367   e.secondVN = lookup_or_add(E->getOperand(1));
 368   e.thirdVN = 0;
 369   e.function = 0;
 370   e.type = E->getType();
 371   e.opcode = Expression::EXTRACT;
 372
 373   return e;
 374 }
 375
 376 Expression ValueTable::create_expression(InsertElementInst* I) {
 377   Expression e;
 378
 379   e.firstVN = lookup_or_add(I->getOperand(0));
 380   e.secondVN = lookup_or_add(I->getOperand(1));
 381   e.thirdVN = lookup_or_add(I->getOperand(2));
 382   e.function = 0;
 383   e.type = I->getType();
 384   e.opcode = Expression::INSERT;
 385
 386   return e;
 387 }
 388
 389 Expression ValueTable::create_expression(SelectInst* I) {
 390   Expression e;
 391
 392   e.firstVN = lookup_or_add(I->getCondition());
 393   e.secondVN = lookup_or_add(I->getTrueValue());
 394   e.thirdVN = lookup_or_add(I->getFalseValue());
 395   e.function = 0;
 396   e.type = I->getType();
 397   e.opcode = Expression::SELECT;
 398
 399   return e;
 400 }
 401
 402 Expression ValueTable::create_expression(GetElementPtrInst* G) {
 403   Expression e;
 404
 405   e.firstVN = lookup_or_add(G->getPointerOperand());
 406   e.secondVN = 0;
 407   e.thirdVN = 0;
 408   e.function = 0;
 409   e.type = G->getType();
 410   e.opcode = Expression::GEP;
 411
 412   for (GetElementPtrInst::op_iterator I = G->idx_begin(), E = G->idx_end();
 413        I != E; ++I)
 414     e.varargs.push_back(lookup_or_add(*I));
 415
 416   return e;
 417 }
 418
 419 //===----------------------------------------------------------------------===//
 420 //                     ValueTable External Functions
 421 //===----------------------------------------------------------------------===//
 422
 423 /// add - Insert a value into the table with a specified value number.
 424 void ValueTable::add(Value* V, uint32_t num) {
 425   valueNumbering.insert(std::make_pair(V, num));
 426 }
 427
 428 /// lookup_or_add - Returns the value number for the specified value, assigning
 429 /// it a new number if it did not have one before.
 430 uint32_t ValueTable::lookup_or_add(Value* V) {
 431   DenseMap<Value*, uint32_t>::iterator VI = valueNumbering.find(V);
 432   if (VI != valueNumbering.end())
 433     return VI->second;
 434
 435   if (CallInst* C = dyn_cast<CallInst>(V)) {
 436     if (AA->doesNotAccessMemory(C)) {
 437       Expression e = create_expression(C);
 438
 439       DenseMap<Expression, uint32_t>::iterator EI = expressionNumbering.find(e);
 440       if (EI != expressionNumbering.end()) {
 441         valueNumbering.insert(std::make_pair(V, EI->second));
 442         return EI->second;
 443       } else {
 444         expressionNumbering.insert(std::make_pair(e, nextValueNumber));
 445         valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 446
 447         return nextValueNumber++;
 448       }
 449     } else if (AA->onlyReadsMemory(C)) {
 450       Expression e = create_expression(C);
 451
 452       if (expressionNumbering.find(e) == expressionNumbering.end()) {
 453         expressionNumbering.insert(std::make_pair(e, nextValueNumber));
 454         valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 455         return nextValueNumber++;
 456       }
 457
 458       Instruction* local_dep = MD->getDependency(C);
 459
 460       if (local_dep == MemoryDependenceAnalysis::None) {
 461         valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 462         return nextValueNumber++;
 463       } else if (local_dep != MemoryDependenceAnalysis::NonLocal) {
 464         if (!isa<CallInst>(local_dep)) {
 465           valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 466           return nextValueNumber++;
 467         }
 468
 469         CallInst* local_cdep = cast<CallInst>(local_dep);
 470
 471         if (local_cdep->getCalledFunction() != C->getCalledFunction() ||
 472             local_cdep->getNumOperands() != C->getNumOperands()) {
 473           valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 474           return nextValueNumber++;
 475         } else if (!C->getCalledFunction()) {
 476           valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 477           return nextValueNumber++;
 478         } else {
 479           for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i) {
 480             uint32_t c_vn = lookup_or_add(C->getOperand(i));
 481             uint32_t cd_vn = lookup_or_add(local_cdep->getOperand(i));
 482             if (c_vn != cd_vn) {
 483               valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 484               return nextValueNumber++;
 485             }
 486           }
 487
 488           uint32_t v = lookup_or_add(local_cdep);
 489           valueNumbering.insert(std::make_pair(V, v));
 490           return v;
 491         }
 492       }
 493
 494
 495       DenseMap<BasicBlock*, Value*> deps;
 496       MD->getNonLocalDependency(C, deps);
 497       CallInst* cdep = 0;
 498
 499       for (DenseMap<BasicBlock*, Value*>::iterator I = deps.begin(),
 500            E = deps.end(); I != E; ++I) {
 501         if (I->second == MemoryDependenceAnalysis::None) {
 502           valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 503
 504           return nextValueNumber++;
 505         } else if (I->second != MemoryDependenceAnalysis::NonLocal) {
 506           if (DT->properlyDominates(I->first, C->getParent())) {
 507             if (CallInst* CD = dyn_cast<CallInst>(I->second))
 508               cdep = CD;
 509             else {
 510               valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 511               return nextValueNumber++;
 512             }
 513           } else {
 514             valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 515             return nextValueNumber++;
 516           }
 517         }
 518       }
 519
 520       if (!cdep) {
 521         valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 522         return nextValueNumber++;
 523       }
 524
 525       if (cdep->getCalledFunction() != C->getCalledFunction() ||
 526           cdep->getNumOperands() != C->getNumOperands()) {
 527         valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 528         return nextValueNumber++;
 529       } else if (!C->getCalledFunction()) {
 530         valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 531         return nextValueNumber++;
 532       } else {
 533         for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i) {
 534           uint32_t c_vn = lookup_or_add(C->getOperand(i));
 535           uint32_t cd_vn = lookup_or_add(cdep->getOperand(i));
 536           if (c_vn != cd_vn) {
 537             valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 538             return nextValueNumber++;
 539           }
 540         }
 541
 542         uint32_t v = lookup_or_add(cdep);
 543         valueNumbering.insert(std::make_pair(V, v));
 544         return v;
 545       }
 546
 547     } else {
 548       valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 549       return nextValueNumber++;
 550     }
 551   } else if (BinaryOperator* BO = dyn_cast<BinaryOperator>(V)) {
 552     Expression e = create_expression(BO);
 553
 554     DenseMap<Expression, uint32_t>::iterator EI = expressionNumbering.find(e);
 555     if (EI != expressionNumbering.end()) {
 556       valueNumbering.insert(std::make_pair(V, EI->second));
 557       return EI->second;
 558     } else {
 559       expressionNumbering.insert(std::make_pair(e, nextValueNumber));
 560       valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 561
 562       return nextValueNumber++;
 563     }
 564   } else if (CmpInst* C = dyn_cast<CmpInst>(V)) {
 565     Expression e = create_expression(C);
 566
 567     DenseMap<Expression, uint32_t>::iterator EI = expressionNumbering.find(e);
 568     if (EI != expressionNumbering.end()) {
 569       valueNumbering.insert(std::make_pair(V, EI->second));
 570       return EI->second;
 571     } else {
 572       expressionNumbering.insert(std::make_pair(e, nextValueNumber));
 573       valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 574
 575       return nextValueNumber++;
 576     }
 577   } else if (ShuffleVectorInst* U = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
 578     Expression e = create_expression(U);
 579
 580     DenseMap<Expression, uint32_t>::iterator EI = expressionNumbering.find(e);
 581     if (EI != expressionNumbering.end()) {
 582       valueNumbering.insert(std::make_pair(V, EI->second));
 583       return EI->second;
 584     } else {
 585       expressionNumbering.insert(std::make_pair(e, nextValueNumber));
 586       valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 587
 588       return nextValueNumber++;
 589     }
 590   } else if (ExtractElementInst* U = dyn_cast<ExtractElementInst>(V)) {
 591     Expression e = create_expression(U);
 592
 593     DenseMap<Expression, uint32_t>::iterator EI = expressionNumbering.find(e);
 594     if (EI != expressionNumbering.end()) {
 595       valueNumbering.insert(std::make_pair(V, EI->second));
 596       return EI->second;
 597     } else {
 598       expressionNumbering.insert(std::make_pair(e, nextValueNumber));
 599       valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 600
 601       return nextValueNumber++;
 602     }
 603   } else if (InsertElementInst* U = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
 604     Expression e = create_expression(U);
 605
 606     DenseMap<Expression, uint32_t>::iterator EI = expressionNumbering.find(e);
 607     if (EI != expressionNumbering.end()) {
 608       valueNumbering.insert(std::make_pair(V, EI->second));
 609       return EI->second;
 610     } else {
 611       expressionNumbering.insert(std::make_pair(e, nextValueNumber));
 612       valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 613
 614       return nextValueNumber++;
 615     }
 616   } else if (SelectInst* U = dyn_cast<SelectInst>(V)) {
 617     Expression e = create_expression(U);
 618
 619     DenseMap<Expression, uint32_t>::iterator EI = expressionNumbering.find(e);
 620     if (EI != expressionNumbering.end()) {
 621       valueNumbering.insert(std::make_pair(V, EI->second));
 622       return EI->second;
 623     } else {
 624       expressionNumbering.insert(std::make_pair(e, nextValueNumber));
 625       valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 626
 627       return nextValueNumber++;
 628     }
 629   } else if (CastInst* U = dyn_cast<CastInst>(V)) {
 630     Expression e = create_expression(U);
 631
 632     DenseMap<Expression, uint32_t>::iterator EI = expressionNumbering.find(e);
 633     if (EI != expressionNumbering.end()) {
 634       valueNumbering.insert(std::make_pair(V, EI->second));
 635       return EI->second;
 636     } else {
 637       expressionNumbering.insert(std::make_pair(e, nextValueNumber));
 638       valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 639
 640       return nextValueNumber++;
 641     }
 642   } else if (GetElementPtrInst* U = dyn_cast<GetElementPtrInst>(V)) {
 643     Expression e = create_expression(U);
 644
 645     DenseMap<Expression, uint32_t>::iterator EI = expressionNumbering.find(e);
 646     if (EI != expressionNumbering.end()) {
 647       valueNumbering.insert(std::make_pair(V, EI->second));
 648       return EI->second;
 649     } else {
 650       expressionNumbering.insert(std::make_pair(e, nextValueNumber));
 651       valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 652
 653       return nextValueNumber++;
 654     }
 655   } else {
 656     valueNumbering.insert(std::make_pair(V, nextValueNumber));
 657     return nextValueNumber++;
 658   }
 659 }
 660
 661 /// lookup - Returns the value number of the specified value. Fails if
 662 /// the value has not yet been numbered.
 663 uint32_t ValueTable::lookup(Value* V) const {
 664   DenseMap<Value*, uint32_t>::iterator VI = valueNumbering.find(V);
 665   assert(VI != valueNumbering.end() && "Value not numbered?");
 666   return VI->second;
 667 }
 668
 669 /// clear - Remove all entries from the ValueTable
 670 void ValueTable::clear() {
 671   valueNumbering.clear();
 672   expressionNumbering.clear();
 673   nextValueNumber = 1;
 674 }
 675
 676 /// erase - Remove a value from the value numbering
 677 void ValueTable::erase(Value* V) {
 678   valueNumbering.erase(V);
 679 }
 680
 681 //===----------------------------------------------------------------------===//
 682 //                         GVN Pass
 683 //===----------------------------------------------------------------------===//
 684
 685 namespace {
 686   struct VISIBILITY_HIDDEN ValueNumberScope {
 687     ValueNumberScope* parent;
 688     DenseMap<uint32_t, Value*> table;
 689
 690     ValueNumberScope(ValueNumberScope* p) : parent(p) { }
 691   };
 692 }
 693
 694 namespace {
 695
 696   class VISIBILITY_HIDDEN GVN : public FunctionPass {
 697     bool runOnFunction(Function &F);
 698   public:
 699     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
 700     GVN() : FunctionPass(&ID) { }
 701
 702   private:
 703     ValueTable VN;
 704     DenseMap<BasicBlock*, ValueNumberScope*> localAvail;
 705
 706     typedef DenseMap<Value*, SmallPtrSet<Instruction*, 4> > PhiMapType;
 707     PhiMapType phiMap;
 708
 709
 710     // This transformation requires dominator postdominator info
 711     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
 712       AU.addRequired<DominatorTree>();
 713       AU.addRequired<MemoryDependenceAnalysis>();
 714       AU.addRequired<AliasAnalysis>();
 715
 716       AU.addPreserved<DominatorTree>();
 717       AU.addPreserved<AliasAnalysis>();
 718     }
 719
 720     // Helper fuctions
 721     // FIXME: eliminate or document these better
 722     bool processLoad(LoadInst* L,
 723                      DenseMap<Value*, LoadInst*> &lastLoad,
 724                      SmallVectorImpl<Instruction*> &toErase);
 725     bool processInstruction(Instruction* I,
 726                             DenseMap<Value*, LoadInst*>& lastSeenLoad,
 727                             SmallVectorImpl<Instruction*> &toErase);
 728     bool processNonLocalLoad(LoadInst* L,
 729                              SmallVectorImpl<Instruction*> &toErase);
 730     bool processBlock(DomTreeNode* DTN);
 731     Value *GetValueForBlock(BasicBlock *BB, LoadInst* orig,
 732                             DenseMap<BasicBlock*, Value*> &Phis,
 733                             bool top_level = false);
 734     void dump(DenseMap<uint32_t, Value*>& d);
 735     bool iterateOnFunction(Function &F);
 736     Value* CollapsePhi(PHINode* p);
 737     bool isSafeReplacement(PHINode* p, Instruction* inst);
 738     bool performPRE(Function& F);
 739     Value* lookupNumber(BasicBlock* BB, uint32_t num);
 740     bool mergeBlockIntoPredecessor(BasicBlock* BB);
 741   };
 742
 743   char GVN::ID = 0;
 744 }
 745
 746 // createGVNPass - The public interface to this file...
 747 FunctionPass *llvm::createGVNPass() { return new GVN(); }
 748
 749 static RegisterPass<GVN> X("gvn",
 750                            "Global Value Numbering");
 751
 752 void GVN::dump(DenseMap<uint32_t, Value*>& d) {
 753   printf("{\n");
 754   for (DenseMap<uint32_t, Value*>::iterator I = d.begin(),
 755        E = d.end(); I != E; ++I) {
 756       printf("%d\n", I->first);
 757       I->second->dump();
 758   }
 759   printf("}\n");
 760 }
 761
 762 Value* GVN::CollapsePhi(PHINode* p) {
 763   DominatorTree &DT = getAnalysis<DominatorTree>();
 764   Value* constVal = p->hasConstantValue();
 765
 766   if (!constVal) return 0;
 767
 768   Instruction* inst = dyn_cast<Instruction>(constVal);
 769   if (!inst)
 770     return constVal;
 771
 772   if (DT.dominates(inst, p))
 773     if (isSafeReplacement(p, inst))
 774       return inst;
 775   return 0;
 776 }
 777
 778 bool GVN::isSafeReplacement(PHINode* p, Instruction* inst) {
 779   if (!isa<PHINode>(inst))
 780     return true;
 781
 782   for (Instruction::use_iterator UI = p->use_begin(), E = p->use_end();
 783        UI != E; ++UI)
 784     if (PHINode* use_phi = dyn_cast<PHINode>(UI))
 785       if (use_phi->getParent() == inst->getParent())
 786         return false;
 787
 788   return true;
 789 }
 790
 791 /// GetValueForBlock - Get the value to use within the specified basic block.
 792 /// available values are in Phis.
 793 Value *GVN::GetValueForBlock(BasicBlock *BB, LoadInst* orig,
 794                              DenseMap<BasicBlock*, Value*> &Phis,
 795                              bool top_level) {
 796
 797   // If we have already computed this value, return the previously computed val.
 798   DenseMap<BasicBlock*, Value*>::iterator V = Phis.find(BB);
 799   if (V != Phis.end() && !top_level) return V->second;
 800
 801   // If the block is unreachable, just return undef, since this path
 802   // can't actually occur at runtime.
 803   if (!getAnalysis<DominatorTree>().isReachableFromEntry(BB))
 804     return Phis[BB] = UndefValue::get(orig->getType());
 805
 806   BasicBlock* singlePred = BB->getSinglePredecessor();
 807   if (singlePred) {
 808     Value *ret = GetValueForBlock(singlePred, orig, Phis);
 809     Phis[BB] = ret;
 810     return ret;
 811   }
 812
 813   // Otherwise, the idom is the loop, so we need to insert a PHI node.  Do so
 814   // now, then get values to fill in the incoming values for the PHI.
 815   PHINode *PN = PHINode::Create(orig->getType(), orig->getName()+".rle",
 816                                 BB->begin());
 817   PN->reserveOperandSpace(std::distance(pred_begin(BB), pred_end(BB)));
 818
 819   if (Phis.count(BB) == 0)
 820     Phis.insert(std::make_pair(BB, PN));
 821
 822   // Fill in the incoming values for the block.
 823   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
 824     Value* val = GetValueForBlock(*PI, orig, Phis);
 825     PN->addIncoming(val, *PI);
 826   }
 827
 828   AliasAnalysis& AA = getAnalysis<AliasAnalysis>();
 829   AA.copyValue(orig, PN);
 830
 831   // Attempt to collapse PHI nodes that are trivially redundant
 832   Value* v = CollapsePhi(PN);
 833   if (!v) {
 834     // Cache our phi construction results
 835     phiMap[orig->getPointerOperand()].insert(PN);
 836     return PN;
 837   }
 838
 839   MemoryDependenceAnalysis& MD = getAnalysis<MemoryDependenceAnalysis>();
 840
 841   MD.removeInstruction(PN);
 842   PN->replaceAllUsesWith(v);
 843
 844   for (DenseMap<BasicBlock*, Value*>::iterator I = Phis.begin(),
 845        E = Phis.end(); I != E; ++I)
 846     if (I->second == PN)
 847       I->second = v;
 848
 849   PN->eraseFromParent();
 850
 851   Phis[BB] = v;
 852   return v;
 853 }
 854
 855 /// processNonLocalLoad - Attempt to eliminate a load whose dependencies are
 856 /// non-local by performing PHI construction.
 857 bool GVN::processNonLocalLoad(LoadInst* L,
 858                               SmallVectorImpl<Instruction*> &toErase) {
 859   MemoryDependenceAnalysis& MD = getAnalysis<MemoryDependenceAnalysis>();
 860
 861   // Find the non-local dependencies of the load
 862   DenseMap<BasicBlock*, Value*> deps;
 863   MD.getNonLocalDependency(L, deps);
 864
 865   // If we had to process more than one hundred blocks to find the
 866   // dependencies, this load isn't worth worrying about.  Optimizing
 867   // it will be too expensive.
 868   if (deps.size() > 100)
 869     return false;
 870
 871   DenseMap<BasicBlock*, Value*> repl;
 872
 873   // Filter out useless results (non-locals, etc)
 874   for (DenseMap<BasicBlock*, Value*>::iterator I = deps.begin(), E = deps.end();
 875        I != E; ++I) {
 876     if (I->second == MemoryDependenceAnalysis::None)
 877       return false;
 878
 879     if (I->second == MemoryDependenceAnalysis::NonLocal)
 880       continue;
 881
 882     if (StoreInst* S = dyn_cast<StoreInst>(I->second)) {
 883       if (S->getPointerOperand() != L->getPointerOperand())
 884         return false;
 885       repl[I->first] = S->getOperand(0);
 886     } else if (LoadInst* LD = dyn_cast<LoadInst>(I->second)) {
 887       if (LD->getPointerOperand() != L->getPointerOperand())
 888         return false;
 889       repl[I->first] = LD;
 890     } else {
 891       return false;
 892     }
 893   }
 894
 895   // Use cached PHI construction information from previous runs
 896   SmallPtrSet<Instruction*, 4>& p = phiMap[L->getPointerOperand()];
 897   for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::iterator I = p.begin(), E = p.end();
 898        I != E; ++I) {
 899     if ((*I)->getParent() == L->getParent()) {
 900       MD.removeInstruction(L);
 901       L->replaceAllUsesWith(*I);
 902       toErase.push_back(L);
 903       NumGVNLoad++;
 904       return true;
 905     }
 906
 907     repl.insert(std::make_pair((*I)->getParent(), *I));
 908   }
 909
 910   // Perform PHI construction
 911   SmallPtrSet<BasicBlock*, 4> visited;
 912   Value* v = GetValueForBlock(L->getParent(), L, repl, true);
 913
 914   MD.removeInstruction(L);
 915   L->replaceAllUsesWith(v);
 916   toErase.push_back(L);
 917   NumGVNLoad++;
 918
 919   return true;
 920 }
 921
 922 /// processLoad - Attempt to eliminate a load, first by eliminating it
 923 /// locally, and then attempting non-local elimination if that fails.
 924 bool GVN::processLoad(LoadInst *L, DenseMap<Value*, LoadInst*> &lastLoad,
 925                       SmallVectorImpl<Instruction*> &toErase) {
 926   if (L->isVolatile()) {
 927     lastLoad[L->getPointerOperand()] = L;
 928     return false;
 929   }
 930
 931   Value* pointer = L->getPointerOperand();
 932   LoadInst*& last = lastLoad[pointer];
 933
 934   // ... to a pointer that has been loaded from before...
 935   MemoryDependenceAnalysis& MD = getAnalysis<MemoryDependenceAnalysis>();
 936   bool removedNonLocal = false;
 937   Instruction* dep = MD.getDependency(L);
 938   if (dep == MemoryDependenceAnalysis::NonLocal &&
 939       L->getParent() != &L->getParent()->getParent()->getEntryBlock()) {
 940     removedNonLocal = processNonLocalLoad(L, toErase);
 941
 942     if (!removedNonLocal)
 943       last = L;
 944
 945     return removedNonLocal;
 946   }
 947
 948
 949   bool deletedLoad = false;
 950
 951   // Walk up the dependency chain until we either find
 952   // a dependency we can use, or we can't walk any further
 953   while (dep != MemoryDependenceAnalysis::None &&
 954          dep != MemoryDependenceAnalysis::NonLocal &&
 955          (isa<LoadInst>(dep) || isa<StoreInst>(dep))) {
 956     // ... that depends on a store ...
 957     if (StoreInst* S = dyn_cast<StoreInst>(dep)) {
 958       if (S->getPointerOperand() == pointer) {
 959         // Remove it!
 960         MD.removeInstruction(L);
 961
 962         L->replaceAllUsesWith(S->getOperand(0));
 963         toErase.push_back(L);
 964         deletedLoad = true;
 965         NumGVNLoad++;
 966       }
 967
 968       // Whether we removed it or not, we can't
 969       // go any further
 970       break;
 971     } else if (!last) {
 972       // If we don't depend on a store, and we haven't
 973       // been loaded before, bail.
 974       break;
 975     } else if (dep == last) {
 976       // Remove it!
 977       MD.removeInstruction(L);
 978
 979       L->replaceAllUsesWith(last);
 980       toErase.push_back(L);
 981       deletedLoad = true;
 982       NumGVNLoad++;
 983
 984       break;
 985     } else {
 986       dep = MD.getDependency(L, dep);
 987     }
 988   }
 989
 990   if (dep != MemoryDependenceAnalysis::None &&
 991       dep != MemoryDependenceAnalysis::NonLocal &&
 992       isa<AllocationInst>(dep)) {
 993     // Check that this load is actually from the
 994     // allocation we found
 995     if (L->getOperand(0)->getUnderlyingObject() == dep) {
 996       // If this load depends directly on an allocation, there isn't
 997       // anything stored there; therefore, we can optimize this load
 998       // to undef.
 999       MD.removeInstruction(L);
1000
1001       L->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(L->getType()));
1002       toErase.push_back(L);
1003       deletedLoad = true;
1004       NumGVNLoad++;
1005     }
1006   }
1007
1008   if (!deletedLoad)
1009     last = L;
1010
1011   return deletedLoad;
1012 }
1013
1014 Value* GVN::lookupNumber(BasicBlock* BB, uint32_t num) {
1015   DenseMap<BasicBlock*, ValueNumberScope*>::iterator I = localAvail.find(BB);
1016   if (I == localAvail.end())
1017     return 0;
1018
1019   ValueNumberScope* locals = I->second;
1020
1021   while (locals) {
1022     DenseMap<uint32_t, Value*>::iterator I = locals->table.find(num);
1023     if (I != locals->table.end())
1024       return I->second;
1025     else
1026       locals = locals->parent;
1027   }
1028
1029   return 0;
1030 }
1031
1032 /// processInstruction - When calculating availability, handle an instruction
1033 /// by inserting it into the appropriate sets
1034 bool GVN::processInstruction(Instruction *I,
1035                              DenseMap<Value*, LoadInst*> &lastSeenLoad,
1036                              SmallVectorImpl<Instruction*> &toErase) {
1037   if (LoadInst* L = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
1038     bool changed = processLoad(L, lastSeenLoad, toErase);
1039
1040     if (!changed) {
1041       unsigned num = VN.lookup_or_add(L);
1042       localAvail[I->getParent()]->table.insert(std::make_pair(num, L));
1043     }
1044
1045     return changed;
1046   }
1047
1048   uint32_t nextNum = VN.getNextUnusedValueNumber();
1049   unsigned num = VN.lookup_or_add(I);
1050
1051   // Allocations are always uniquely numbered, so we can save time and memory
1052   // by fast failing them.
1053   if (isa<AllocationInst>(I) || isa<TerminatorInst>(I)) {
1054     localAvail[I->getParent()]->table.insert(std::make_pair(num, I));
1055     return false;
1056   }
1057
1058   // Collapse PHI nodes
1059   if (PHINode* p = dyn_cast<PHINode>(I)) {
1060     Value* constVal = CollapsePhi(p);
1061
1062     if (constVal) {
1063       for (PhiMapType::iterator PI = phiMap.begin(), PE = phiMap.end();
1064            PI != PE; ++PI)
1065         if (PI->second.count(p))
1066           PI->second.erase(p);
1067
1068       p->replaceAllUsesWith(constVal);
1069       toErase.push_back(p);
1070     } else {
1071       localAvail[I->getParent()]->table.insert(std::make_pair(num, I));
1072     }
1073
1074   // If the number we were assigned was a brand new VN, then we don't
1075   // need to do a lookup to see if the number already exists
1076   // somewhere in the domtree: it can't!
1077   } else if (num == nextNum) {
1078     localAvail[I->getParent()]->table.insert(std::make_pair(num, I));
1079
1080   // Perform value-number based elimination
1081   } else if (Value* repl = lookupNumber(I->getParent(), num)) {
1082     // Remove it!
1083     MemoryDependenceAnalysis& MD = getAnalysis<MemoryDependenceAnalysis>();
1084     MD.removeInstruction(I);
1085
1086     VN.erase(I);
1087     I->replaceAllUsesWith(repl);
1088     toErase.push_back(I);
1089     return true;
1090   } else {
1091     localAvail[I->getParent()]->table.insert(std::make_pair(num, I));
1092   }
1093
1094   return false;
1095 }
1096
1097 // GVN::runOnFunction - This is the main transformation entry point for a
1098 // function.
1099 //
1100 bool GVN::runOnFunction(Function& F) {
1101   VN.setAliasAnalysis(&getAnalysis<AliasAnalysis>());
1102   VN.setMemDep(&getAnalysis<MemoryDependenceAnalysis>());
1103   VN.setDomTree(&getAnalysis<DominatorTree>());
1104
1105   bool changed = false;
1106   bool shouldContinue = true;
1107
1108   // Merge unconditional branches, allowing PRE to catch more
1109   // optimization opportunities.
1110   for (Function::iterator FI = F.begin(), FE = F.end(); FI != FE; ) {
1111     BasicBlock* BB = FI;
1112     ++FI;
1113     bool removedBlock = MergeBlockIntoPredecessor(BB, this);
1114     if (removedBlock) NumGVNBlocks++;
1115
1116     changed |= removedBlock;
1117   }
1118
1119   while (shouldContinue) {
1120     shouldContinue = iterateOnFunction(F);
1121     changed |= shouldContinue;
1122   }
1123
1124   if (EnablePRE) {
1125     bool PREChanged = true;
1126     while (PREChanged) {
1127       PREChanged = performPRE(F);
1128       changed |= PREChanged;
1129     }
1130   }
1131
1132   return changed;
1133 }
1134
1135
1136 bool GVN::processBlock(DomTreeNode* DTN) {
1137   BasicBlock* BB = DTN->getBlock();
1138
1139   SmallVector<Instruction*, 8> toErase;
1140   DenseMap<Value*, LoadInst*> lastSeenLoad;
1141   bool changed_function = false;
1142
1143   if (DTN->getIDom())
1144     localAvail[BB] =
1145                   new ValueNumberScope(localAvail[DTN->getIDom()->getBlock()]);
1146   else
1147     localAvail[BB] = new ValueNumberScope(0);
1148
1149   for (BasicBlock::iterator BI = BB->begin(), BE = BB->end();
1150        BI != BE;) {
1151     changed_function |= processInstruction(BI, lastSeenLoad, toErase);
1152     if (toErase.empty()) {
1153       ++BI;
1154       continue;
1155     }
1156
1157     // If we need some instructions deleted, do it now.
1158     NumGVNInstr += toErase.size();
1159
1160     // Avoid iterator invalidation.
1161     bool AtStart = BI == BB->begin();
1162     if (!AtStart)
1163       --BI;
1164
1165     for (SmallVector<Instruction*, 4>::iterator I = toErase.begin(),
1166          E = toErase.end(); I != E; ++I)
1167       (*I)->eraseFromParent();
1168
1169     if (AtStart)
1170       BI = BB->begin();
1171     else
1172       ++BI;
1173
1174     toErase.clear();
1175   }
1176
1177   return changed_function;
1178 }
1179
1180 /// performPRE - Perform a purely local form of PRE that looks for diamond
1181 /// control flow patterns and attempts to perform simple PRE at the join point.
1182 bool GVN::performPRE(Function& F) {
1183   bool changed = false;
1184   SmallVector<std::pair<TerminatorInst*, unsigned>, 4> toSplit;
1185   for (df_iterator<BasicBlock*> DI = df_begin(&F.getEntryBlock()),
1186        DE = df_end(&F.getEntryBlock()); DI != DE; ++DI) {
1187     BasicBlock* CurrentBlock = *DI;
1188
1189     // Nothing to PRE in the entry block.
1190     if (CurrentBlock == &F.getEntryBlock()) continue;
1191
1192     for (BasicBlock::iterator BI = CurrentBlock->begin(),
1193          BE = CurrentBlock->end(); BI != BE; ) {
1194       if (isa<AllocationInst>(BI) || isa<TerminatorInst>(BI) ||
1195           isa<PHINode>(BI) || BI->mayReadFromMemory() ||
1196           BI->mayWriteToMemory()) {
1197         BI++;
1198         continue;
1199       }
1200
1201       uint32_t valno = VN.lookup(BI);
1202
1203       // Look for the predecessors for PRE opportunities.  We're
1204       // only trying to solve the basic diamond case, where
1205       // a value is computed in the successor and one predecessor,
1206       // but not the other.  We also explicitly disallow cases
1207       // where the successor is its own predecessor, because they're
1208       // more complicated to get right.
1209       unsigned numWith = 0;
1210       unsigned numWithout = 0;
1211       BasicBlock* PREPred = 0;
1212       DenseMap<BasicBlock*, Value*> predMap;
1213       for (pred_iterator PI = pred_begin(CurrentBlock),
1214            PE = pred_end(CurrentBlock); PI != PE; ++PI) {
1215         // We're not interested in PRE where the block is its
1216         // own predecessor, on in blocks with predecessors
1217         // that are not reachable.
1218         if (*PI == CurrentBlock) {
1219           numWithout = 2;
1220           break;
1221         } else if (!localAvail.count(*PI))  {
1222           numWithout = 2;
1223           break;
1224         }
1225
1226         DenseMap<uint32_t, Value*>::iterator predV =
1227                                             localAvail[*PI]->table.find(valno);
1228         if (predV == localAvail[*PI]->table.end()) {
1229           PREPred = *PI;
1230           numWithout++;
1231         } else if (predV->second == BI) {
1232           numWithout = 2;
1233         } else {
1234           predMap[*PI] = predV->second;
1235           numWith++;
1236         }
1237       }
1238
1239       // Don't do PRE when it might increase code size, i.e. when
1240       // we would need to insert instructions in more than one pred.
1241       if (numWithout != 1 || numWith == 0) {
1242         BI++;
1243         continue;
1244       }
1245
1246       // We can't do PRE safely on a critical edge, so instead we schedule
1247       // the edge to be split and perform the PRE the next time we iterate
1248       // on the function.
1249       unsigned succNum = 0;
1250       for (unsigned i = 0, e = PREPred->getTerminator()->getNumSuccessors();
1251            i != e; ++i)
1252         if (PREPred->getTerminator()->getSuccessor(i) == CurrentBlock) {
1253           succNum = i;
1254           break;
1255         }
1256
1257       if (isCriticalEdge(PREPred->getTerminator(), succNum)) {
1258         toSplit.push_back(std::make_pair(PREPred->getTerminator(), succNum));
1259         changed = true;
1260         BI++;
1261         continue;
1262       }
1263
1264       // Instantiate the expression the in predecessor that lacked it.
1265       // Because we are going top-down through the block, all value numbers
1266       // will be available in the predecessor by the time we need them.  Any
1267       // that weren't original present will have been instantiated earlier
1268       // in this loop.
1269       Instruction* PREInstr = BI->clone();
1270       bool success = true;
1271       for (unsigned i = 0; i < BI->getNumOperands(); ++i) {
1272         Value* op = BI->getOperand(i);
1273         if (isa<Argument>(op) || isa<Constant>(op) || isa<GlobalValue>(op))
1274           PREInstr->setOperand(i, op);
1275         else {
1276           Value* V = lookupNumber(PREPred, VN.lookup(op));
1277           if (!V) {
1278             success = false;
1279             break;
1280           } else
1281             PREInstr->setOperand(i, V);
1282         }
1283       }
1284
1285       // Fail out if we encounter an operand that is not available in
1286       // the PRE predecessor.  This is typically because of loads which
1287       // are not value numbered precisely.
1288       if (!success) {
1289         delete PREInstr;
1290         BI++;
1291         continue;
1292       }
1293
1294       PREInstr->insertBefore(PREPred->getTerminator());
1295       PREInstr->setName(BI->getName() + ".pre");
1296       predMap[PREPred] = PREInstr;
1297       VN.add(PREInstr, valno);
1298       NumGVNPRE++;
1299
1300       // Update the availability map to include the new instruction.
1301       localAvail[PREPred]->table.insert(std::make_pair(valno, PREInstr));
1302
1303       // Create a PHI to make the value available in this block.
1304       PHINode* Phi = PHINode::Create(BI->getType(),
1305                                      BI->getName() + ".pre-phi",
1306                                      CurrentBlock->begin());
1307       for (pred_iterator PI = pred_begin(CurrentBlock),
1308            PE = pred_end(CurrentBlock); PI != PE; ++PI)
1309         Phi->addIncoming(predMap[*PI], *PI);
1310
1311       VN.add(Phi, valno);
1312       localAvail[CurrentBlock]->table[valno] = Phi;
1313
1314       BI->replaceAllUsesWith(Phi);
1315       VN.erase(BI);
1316
1317       Instruction* erase = BI;
1318       BI++;
1319       erase->eraseFromParent();
1320
1321       changed = true;
1322     }
1323   }
1324
1325   for (SmallVector<std::pair<TerminatorInst*, unsigned>, 4>::iterator
1326        I = toSplit.begin(), E = toSplit.end(); I != E; ++I)
1327     SplitCriticalEdge(I->first, I->second, this);
1328
1329   return changed || toSplit.size();
1330 }
1331
1332 // iterateOnFunction - Executes one iteration of GVN
1333 bool GVN::iterateOnFunction(Function &F) {
1334   // Clean out global sets from any previous functions
1335   VN.clear();
1336   phiMap.clear();
1337
1338   for (DenseMap<BasicBlock*, ValueNumberScope*>::iterator
1339        I = localAvail.begin(), E = localAvail.end(); I != E; ++I)
1340     delete I->second;
1341   localAvail.clear();
1342
1343   DominatorTree &DT = getAnalysis<DominatorTree>();
1344
1345   // Top-down walk of the dominator tree
1346   bool changed = false;
1347   for (df_iterator<DomTreeNode*> DI = df_begin(DT.getRootNode()),
1348        DE = df_end(DT.getRootNode()); DI != DE; ++DI)
1349     changed |= processBlock(*DI);
1350
1351   return changed;
1352 }