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