LICM: Do not loose alignment on promotion
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / LICM.cpp
1 //===-- LICM.cpp - Loop Invariant Code Motion Pass ------------------------===//
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 loop invariant code motion, attempting to remove as much
11 // code from the body of a loop as possible.  It does this by either hoisting
12 // code into the preheader block, or by sinking code to the exit blocks if it is
13 // safe.  This pass also promotes must-aliased memory locations in the loop to
14 // live in registers, thus hoisting and sinking "invariant" loads and stores.
15 //
16 // This pass uses alias analysis for two purposes:
17 //
18 //  1. Moving loop invariant loads and calls out of loops.  If we can determine
19 //     that a load or call inside of a loop never aliases anything stored to,
20 //     we can hoist it or sink it like any other instruction.
21 //  2. Scalar Promotion of Memory - If there is a store instruction inside of
22 //     the loop, we try to move the store to happen AFTER the loop instead of
23 //     inside of the loop.  This can only happen if a few conditions are true:
24 //       A. The pointer stored through is loop invariant
25 //       B. There are no stores or loads in the loop which _may_ alias the
26 //          pointer.  There are no calls in the loop which mod/ref the pointer.
27 //     If these conditions are true, we can promote the loads and stores in the
28 //     loop of the pointer to use a temporary alloca'd variable.  We then use
29 //     the SSAUpdater to construct the appropriate SSA form for the value.
30 //
31 //===----------------------------------------------------------------------===//
32
33 #define DEBUG_TYPE "licm"
34 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
35 #include "llvm/Constants.h"
36 #include "llvm/DerivedTypes.h"
37 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
38 #include "llvm/Instructions.h"
39 #include "llvm/LLVMContext.h"
40 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
41 #include "llvm/Analysis/AliasSetTracker.h"
42 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
43 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
44 #include "llvm/Analysis/LoopPass.h"
45 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
46 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
47 #include "llvm/Transforms/Utils/SSAUpdater.h"
48 #include "llvm/Support/CFG.h"
49 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
50 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
51 #include "llvm/Support/Debug.h"
52 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
53 #include <algorithm>
54 using namespace llvm;
55
56 STATISTIC(NumSunk      , "Number of instructions sunk out of loop");
57 STATISTIC(NumHoisted   , "Number of instructions hoisted out of loop");
58 STATISTIC(NumMovedLoads, "Number of load insts hoisted or sunk");
59 STATISTIC(NumMovedCalls, "Number of call insts hoisted or sunk");
60 STATISTIC(NumPromoted  , "Number of memory locations promoted to registers");
61
62 static cl::opt<bool>
63 DisablePromotion("disable-licm-promotion", cl::Hidden,
64                  cl::desc("Disable memory promotion in LICM pass"));
65
66 namespace {
67   struct LICM : public LoopPass {
68     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
69     LICM() : LoopPass(ID) {
70       initializeLICMPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
71     }
72
73     virtual bool runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM);
74
75     /// This transformation requires natural loop information & requires that
76     /// loop preheaders be inserted into the CFG...
77     ///
78     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
79       AU.setPreservesCFG();
80       AU.addRequired<DominatorTree>();
81       AU.addRequired<LoopInfo>();
82       AU.addRequiredID(LoopSimplifyID);
83       AU.addRequired<AliasAnalysis>();
84       AU.addPreserved<AliasAnalysis>();
85       AU.addPreserved("scalar-evolution");
86       AU.addPreservedID(LoopSimplifyID);
87     }
88
89     bool doFinalization() {
90       assert(LoopToAliasSetMap.empty() && "Didn't free loop alias sets");
91       return false;
92     }
93
94   private:
95     AliasAnalysis *AA;       // Current AliasAnalysis information
96     LoopInfo      *LI;       // Current LoopInfo
97     DominatorTree *DT;       // Dominator Tree for the current Loop.
98
99     // State that is updated as we process loops.
100     bool Changed;            // Set to true when we change anything.
101     BasicBlock *Preheader;   // The preheader block of the current loop...
102     Loop *CurLoop;           // The current loop we are working on...
103     AliasSetTracker *CurAST; // AliasSet information for the current loop...
104     DenseMap<Loop*, AliasSetTracker*> LoopToAliasSetMap;
105
106     /// cloneBasicBlockAnalysis - Simple Analysis hook. Clone alias set info.
107     void cloneBasicBlockAnalysis(BasicBlock *From, BasicBlock *To, Loop *L);
108
109     /// deleteAnalysisValue - Simple Analysis hook. Delete value V from alias
110     /// set.
111     void deleteAnalysisValue(Value *V, Loop *L);
112
113     /// SinkRegion - Walk the specified region of the CFG (defined by all blocks
114     /// dominated by the specified block, and that are in the current loop) in
115     /// reverse depth first order w.r.t the DominatorTree.  This allows us to
116     /// visit uses before definitions, allowing us to sink a loop body in one
117     /// pass without iteration.
118     ///
119     void SinkRegion(DomTreeNode *N);
120
121     /// HoistRegion - Walk the specified region of the CFG (defined by all
122     /// blocks dominated by the specified block, and that are in the current
123     /// loop) in depth first order w.r.t the DominatorTree.  This allows us to
124     /// visit definitions before uses, allowing us to hoist a loop body in one
125     /// pass without iteration.
126     ///
127     void HoistRegion(DomTreeNode *N);
128
129     /// inSubLoop - Little predicate that returns true if the specified basic
130     /// block is in a subloop of the current one, not the current one itself.
131     ///
132     bool inSubLoop(BasicBlock *BB) {
133       assert(CurLoop->contains(BB) && "Only valid if BB is IN the loop");
134       return LI->getLoopFor(BB) != CurLoop;
135     }
136
137     /// sink - When an instruction is found to only be used outside of the loop,
138     /// this function moves it to the exit blocks and patches up SSA form as
139     /// needed.
140     ///
141     void sink(Instruction &I);
142
143     /// hoist - When an instruction is found to only use loop invariant operands
144     /// that is safe to hoist, this instruction is called to do the dirty work.
145     ///
146     void hoist(Instruction &I);
147
148     /// isSafeToExecuteUnconditionally - Only sink or hoist an instruction if it
149     /// is not a trapping instruction or if it is a trapping instruction and is
150     /// guaranteed to execute.
151     ///
152     bool isSafeToExecuteUnconditionally(Instruction &I);
153
154     /// pointerInvalidatedByLoop - Return true if the body of this loop may
155     /// store into the memory location pointed to by V.
156     ///
157     bool pointerInvalidatedByLoop(Value *V, uint64_t Size,
158                                   const MDNode *TBAAInfo) {
159       // Check to see if any of the basic blocks in CurLoop invalidate *V.
160       return CurAST->getAliasSetForPointer(V, Size, TBAAInfo).isMod();
161     }
162
163     bool canSinkOrHoistInst(Instruction &I);
164     bool isNotUsedInLoop(Instruction &I);
165
166     void PromoteAliasSet(AliasSet &AS);
167   };
168 }
169
170 char LICM::ID = 0;
171 INITIALIZE_PASS_BEGIN(LICM, "licm", "Loop Invariant Code Motion", false, false)
172 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTree)
173 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopInfo)
174 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopSimplify)
175 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
176 INITIALIZE_PASS_END(LICM, "licm", "Loop Invariant Code Motion", false, false)
177
178 Pass *llvm::createLICMPass() { return new LICM(); }
179
180 /// Hoist expressions out of the specified loop. Note, alias info for inner
181 /// loop is not preserved so it is not a good idea to run LICM multiple 
182 /// times on one loop.
183 ///
184 bool LICM::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
185   Changed = false;
186
187   // Get our Loop and Alias Analysis information...
188   LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
189   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
190   DT = &getAnalysis<DominatorTree>();
191
192   CurAST = new AliasSetTracker(*AA);
193   // Collect Alias info from subloops.
194   for (Loop::iterator LoopItr = L->begin(), LoopItrE = L->end();
195        LoopItr != LoopItrE; ++LoopItr) {
196     Loop *InnerL = *LoopItr;
197     AliasSetTracker *InnerAST = LoopToAliasSetMap[InnerL];
198     assert(InnerAST && "Where is my AST?");
199
200     // What if InnerLoop was modified by other passes ?
201     CurAST->add(*InnerAST);
202     
203     // Once we've incorporated the inner loop's AST into ours, we don't need the
204     // subloop's anymore.
205     delete InnerAST;
206     LoopToAliasSetMap.erase(InnerL);
207   }
208   
209   CurLoop = L;
210
211   // Get the preheader block to move instructions into...
212   Preheader = L->getLoopPreheader();
213
214   // Loop over the body of this loop, looking for calls, invokes, and stores.
215   // Because subloops have already been incorporated into AST, we skip blocks in
216   // subloops.
217   //
218   for (Loop::block_iterator I = L->block_begin(), E = L->block_end();
219        I != E; ++I) {
220     BasicBlock *BB = *I;
221     if (LI->getLoopFor(BB) == L)        // Ignore blocks in subloops.
222       CurAST->add(*BB);                 // Incorporate the specified basic block
223   }
224
225   // We want to visit all of the instructions in this loop... that are not parts
226   // of our subloops (they have already had their invariants hoisted out of
227   // their loop, into this loop, so there is no need to process the BODIES of
228   // the subloops).
229   //
230   // Traverse the body of the loop in depth first order on the dominator tree so
231   // that we are guaranteed to see definitions before we see uses.  This allows
232   // us to sink instructions in one pass, without iteration.  After sinking
233   // instructions, we perform another pass to hoist them out of the loop.
234   //
235   if (L->hasDedicatedExits())
236     SinkRegion(DT->getNode(L->getHeader()));
237   if (Preheader)
238     HoistRegion(DT->getNode(L->getHeader()));
239
240   // Now that all loop invariants have been removed from the loop, promote any
241   // memory references to scalars that we can.
242   if (!DisablePromotion && Preheader && L->hasDedicatedExits()) {
243     // Loop over all of the alias sets in the tracker object.
244     for (AliasSetTracker::iterator I = CurAST->begin(), E = CurAST->end();
245          I != E; ++I)
246       PromoteAliasSet(*I);
247   }
248   
249   // Clear out loops state information for the next iteration
250   CurLoop = 0;
251   Preheader = 0;
252
253   // If this loop is nested inside of another one, save the alias information
254   // for when we process the outer loop.
255   if (L->getParentLoop())
256     LoopToAliasSetMap[L] = CurAST;
257   else
258     delete CurAST;
259   return Changed;
260 }
261
262 /// SinkRegion - Walk the specified region of the CFG (defined by all blocks
263 /// dominated by the specified block, and that are in the current loop) in
264 /// reverse depth first order w.r.t the DominatorTree.  This allows us to visit
265 /// uses before definitions, allowing us to sink a loop body in one pass without
266 /// iteration.
267 ///
268 void LICM::SinkRegion(DomTreeNode *N) {
269   assert(N != 0 && "Null dominator tree node?");
270   BasicBlock *BB = N->getBlock();
271
272   // If this subregion is not in the top level loop at all, exit.
273   if (!CurLoop->contains(BB)) return;
274
275   // We are processing blocks in reverse dfo, so process children first.
276   const std::vector<DomTreeNode*> &Children = N->getChildren();
277   for (unsigned i = 0, e = Children.size(); i != e; ++i)
278     SinkRegion(Children[i]);
279
280   // Only need to process the contents of this block if it is not part of a
281   // subloop (which would already have been processed).
282   if (inSubLoop(BB)) return;
283
284   for (BasicBlock::iterator II = BB->end(); II != BB->begin(); ) {
285     Instruction &I = *--II;
286     
287     // If the instruction is dead, we would try to sink it because it isn't used
288     // in the loop, instead, just delete it.
289     if (isInstructionTriviallyDead(&I)) {
290       DEBUG(dbgs() << "LICM deleting dead inst: " << I << '\n');
291       ++II;
292       CurAST->deleteValue(&I);
293       I.eraseFromParent();
294       Changed = true;
295       continue;
296     }
297
298     // Check to see if we can sink this instruction to the exit blocks
299     // of the loop.  We can do this if the all users of the instruction are
300     // outside of the loop.  In this case, it doesn't even matter if the
301     // operands of the instruction are loop invariant.
302     //
303     if (isNotUsedInLoop(I) && canSinkOrHoistInst(I)) {
304       ++II;
305       sink(I);
306     }
307   }
308 }
309
310 /// HoistRegion - Walk the specified region of the CFG (defined by all blocks
311 /// dominated by the specified block, and that are in the current loop) in depth
312 /// first order w.r.t the DominatorTree.  This allows us to visit definitions
313 /// before uses, allowing us to hoist a loop body in one pass without iteration.
314 ///
315 void LICM::HoistRegion(DomTreeNode *N) {
316   assert(N != 0 && "Null dominator tree node?");
317   BasicBlock *BB = N->getBlock();
318
319   // If this subregion is not in the top level loop at all, exit.
320   if (!CurLoop->contains(BB)) return;
321
322   // Only need to process the contents of this block if it is not part of a
323   // subloop (which would already have been processed).
324   if (!inSubLoop(BB))
325     for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), E = BB->end(); II != E; ) {
326       Instruction &I = *II++;
327
328       // Try constant folding this instruction.  If all the operands are
329       // constants, it is technically hoistable, but it would be better to just
330       // fold it.
331       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(&I)) {
332         DEBUG(dbgs() << "LICM folding inst: " << I << "  --> " << *C << '\n');
333         CurAST->copyValue(&I, C);
334         CurAST->deleteValue(&I);
335         I.replaceAllUsesWith(C);
336         I.eraseFromParent();
337         continue;
338       }
339       
340       // Try hoisting the instruction out to the preheader.  We can only do this
341       // if all of the operands of the instruction are loop invariant and if it
342       // is safe to hoist the instruction.
343       //
344       if (CurLoop->hasLoopInvariantOperands(&I) && canSinkOrHoistInst(I) &&
345           isSafeToExecuteUnconditionally(I))
346         hoist(I);
347     }
348
349   const std::vector<DomTreeNode*> &Children = N->getChildren();
350   for (unsigned i = 0, e = Children.size(); i != e; ++i)
351     HoistRegion(Children[i]);
352 }
353
354 /// canSinkOrHoistInst - Return true if the hoister and sinker can handle this
355 /// instruction.
356 ///
357 bool LICM::canSinkOrHoistInst(Instruction &I) {
358   // Loads have extra constraints we have to verify before we can hoist them.
359   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(&I)) {
360     if (LI->isVolatile())
361       return false;        // Don't hoist volatile loads!
362
363     // Loads from constant memory are always safe to move, even if they end up
364     // in the same alias set as something that ends up being modified.
365     if (AA->pointsToConstantMemory(LI->getOperand(0)))
366       return true;
367     
368     // Don't hoist loads which have may-aliased stores in loop.
369     uint64_t Size = 0;
370     if (LI->getType()->isSized())
371       Size = AA->getTypeStoreSize(LI->getType());
372     return !pointerInvalidatedByLoop(LI->getOperand(0), Size,
373                                      LI->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa));
374   } else if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(&I)) {
375     // Don't sink or hoist dbg info; it's legal, but not useful.
376     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
377       return false;
378
379     // Handle simple cases by querying alias analysis.
380     AliasAnalysis::ModRefBehavior Behavior = AA->getModRefBehavior(CI);
381     if (Behavior == AliasAnalysis::DoesNotAccessMemory)
382       return true;
383     if (AliasAnalysis::onlyReadsMemory(Behavior)) {
384       // If this call only reads from memory and there are no writes to memory
385       // in the loop, we can hoist or sink the call as appropriate.
386       bool FoundMod = false;
387       for (AliasSetTracker::iterator I = CurAST->begin(), E = CurAST->end();
388            I != E; ++I) {
389         AliasSet &AS = *I;
390         if (!AS.isForwardingAliasSet() && AS.isMod()) {
391           FoundMod = true;
392           break;
393         }
394       }
395       if (!FoundMod) return true;
396     }
397
398     // FIXME: This should use mod/ref information to see if we can hoist or sink
399     // the call.
400
401     return false;
402   }
403
404   // Otherwise these instructions are hoistable/sinkable
405   return isa<BinaryOperator>(I) || isa<CastInst>(I) ||
406          isa<SelectInst>(I) || isa<GetElementPtrInst>(I) || isa<CmpInst>(I) ||
407          isa<InsertElementInst>(I) || isa<ExtractElementInst>(I) ||
408          isa<ShuffleVectorInst>(I);
409 }
410
411 /// isNotUsedInLoop - Return true if the only users of this instruction are
412 /// outside of the loop.  If this is true, we can sink the instruction to the
413 /// exit blocks of the loop.
414 ///
415 bool LICM::isNotUsedInLoop(Instruction &I) {
416   for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), E = I.use_end(); UI != E; ++UI) {
417     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
418     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
419       // PHI node uses occur in predecessor blocks!
420       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
421         if (PN->getIncomingValue(i) == &I)
422           if (CurLoop->contains(PN->getIncomingBlock(i)))
423             return false;
424     } else if (CurLoop->contains(User)) {
425       return false;
426     }
427   }
428   return true;
429 }
430
431
432 /// sink - When an instruction is found to only be used outside of the loop,
433 /// this function moves it to the exit blocks and patches up SSA form as needed.
434 /// This method is guaranteed to remove the original instruction from its
435 /// position, and may either delete it or move it to outside of the loop.
436 ///
437 void LICM::sink(Instruction &I) {
438   DEBUG(dbgs() << "LICM sinking instruction: " << I << "\n");
439
440   SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitBlocks;
441   CurLoop->getUniqueExitBlocks(ExitBlocks);
442
443   if (isa<LoadInst>(I)) ++NumMovedLoads;
444   else if (isa<CallInst>(I)) ++NumMovedCalls;
445   ++NumSunk;
446   Changed = true;
447
448   // The case where there is only a single exit node of this loop is common
449   // enough that we handle it as a special (more efficient) case.  It is more
450   // efficient to handle because there are no PHI nodes that need to be placed.
451   if (ExitBlocks.size() == 1) {
452     if (!DT->dominates(I.getParent(), ExitBlocks[0])) {
453       // Instruction is not used, just delete it.
454       CurAST->deleteValue(&I);
455       // If I has users in unreachable blocks, eliminate.
456       // If I is not void type then replaceAllUsesWith undef.
457       // This allows ValueHandlers and custom metadata to adjust itself.
458       if (!I.use_empty())
459         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
460       I.eraseFromParent();
461     } else {
462       // Move the instruction to the start of the exit block, after any PHI
463       // nodes in it.
464       I.moveBefore(ExitBlocks[0]->getFirstNonPHI());
465
466       // This instruction is no longer in the AST for the current loop, because
467       // we just sunk it out of the loop.  If we just sunk it into an outer
468       // loop, we will rediscover the operation when we process it.
469       CurAST->deleteValue(&I);
470     }
471     return;
472   }
473   
474   if (ExitBlocks.empty()) {
475     // The instruction is actually dead if there ARE NO exit blocks.
476     CurAST->deleteValue(&I);
477     // If I has users in unreachable blocks, eliminate.
478     // If I is not void type then replaceAllUsesWith undef.
479     // This allows ValueHandlers and custom metadata to adjust itself.
480     if (!I.use_empty())
481       I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
482     I.eraseFromParent();
483     return;
484   }
485   
486   // Otherwise, if we have multiple exits, use the SSAUpdater to do all of the
487   // hard work of inserting PHI nodes as necessary.
488   SmallVector<PHINode*, 8> NewPHIs;
489   SSAUpdater SSA(&NewPHIs);
490   
491   if (!I.use_empty())
492     SSA.Initialize(I.getType(), I.getName());
493   
494   // Insert a copy of the instruction in each exit block of the loop that is
495   // dominated by the instruction.  Each exit block is known to only be in the
496   // ExitBlocks list once.
497   BasicBlock *InstOrigBB = I.getParent();
498   unsigned NumInserted = 0;
499   
500   for (unsigned i = 0, e = ExitBlocks.size(); i != e; ++i) {
501     BasicBlock *ExitBlock = ExitBlocks[i];
502     
503     if (!DT->dominates(InstOrigBB, ExitBlock))
504       continue;
505     
506     // Insert the code after the last PHI node.
507     BasicBlock::iterator InsertPt = ExitBlock->getFirstNonPHI();
508     
509     // If this is the first exit block processed, just move the original
510     // instruction, otherwise clone the original instruction and insert
511     // the copy.
512     Instruction *New;
513     if (NumInserted++ == 0) {
514       I.moveBefore(InsertPt);
515       New = &I;
516     } else {
517       New = I.clone();
518       if (!I.getName().empty())
519         New->setName(I.getName()+".le");
520       ExitBlock->getInstList().insert(InsertPt, New);
521     }
522     
523     // Now that we have inserted the instruction, inform SSAUpdater.
524     if (!I.use_empty())
525       SSA.AddAvailableValue(ExitBlock, New);
526   }
527   
528   // If the instruction doesn't dominate any exit blocks, it must be dead.
529   if (NumInserted == 0) {
530     CurAST->deleteValue(&I);
531     if (!I.use_empty())
532       I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
533     I.eraseFromParent();
534     return;
535   }
536   
537   // Next, rewrite uses of the instruction, inserting PHI nodes as needed.
538   for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end(); UI != UE; ) {
539     // Grab the use before incrementing the iterator.
540     Use &U = UI.getUse();
541     // Increment the iterator before removing the use from the list.
542     ++UI;
543     SSA.RewriteUseAfterInsertions(U);
544   }
545   
546   // Update CurAST for NewPHIs if I had pointer type.
547   if (I.getType()->isPointerTy())
548     for (unsigned i = 0, e = NewPHIs.size(); i != e; ++i)
549       CurAST->copyValue(&I, NewPHIs[i]);
550   
551   // Finally, remove the instruction from CurAST.  It is no longer in the loop.
552   CurAST->deleteValue(&I);
553 }
554
555 /// hoist - When an instruction is found to only use loop invariant operands
556 /// that is safe to hoist, this instruction is called to do the dirty work.
557 ///
558 void LICM::hoist(Instruction &I) {
559   DEBUG(dbgs() << "LICM hoisting to " << Preheader->getName() << ": "
560         << I << "\n");
561
562   // Move the new node to the Preheader, before its terminator.
563   I.moveBefore(Preheader->getTerminator());
564
565   if (isa<LoadInst>(I)) ++NumMovedLoads;
566   else if (isa<CallInst>(I)) ++NumMovedCalls;
567   ++NumHoisted;
568   Changed = true;
569 }
570
571 /// isSafeToExecuteUnconditionally - Only sink or hoist an instruction if it is
572 /// not a trapping instruction or if it is a trapping instruction and is
573 /// guaranteed to execute.
574 ///
575 bool LICM::isSafeToExecuteUnconditionally(Instruction &Inst) {
576   // If it is not a trapping instruction, it is always safe to hoist.
577   if (Inst.isSafeToSpeculativelyExecute())
578     return true;
579
580   // Otherwise we have to check to make sure that the instruction dominates all
581   // of the exit blocks.  If it doesn't, then there is a path out of the loop
582   // which does not execute this instruction, so we can't hoist it.
583
584   // If the instruction is in the header block for the loop (which is very
585   // common), it is always guaranteed to dominate the exit blocks.  Since this
586   // is a common case, and can save some work, check it now.
587   if (Inst.getParent() == CurLoop->getHeader())
588     return true;
589
590   // Get the exit blocks for the current loop.
591   SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitBlocks;
592   CurLoop->getExitBlocks(ExitBlocks);
593
594   // Verify that the block dominates each of the exit blocks of the loop.
595   for (unsigned i = 0, e = ExitBlocks.size(); i != e; ++i)
596     if (!DT->dominates(Inst.getParent(), ExitBlocks[i]))
597       return false;
598
599   return true;
600 }
601
602 namespace {
603   class LoopPromoter : public LoadAndStorePromoter {
604     Value *SomePtr;  // Designated pointer to store to.
605     SmallPtrSet<Value*, 4> &PointerMustAliases;
606     SmallVectorImpl<BasicBlock*> &LoopExitBlocks;
607     AliasSetTracker &AST;
608     DebugLoc DL;
609     int Alignment;
610   public:
611     LoopPromoter(Value *SP,
612                  const SmallVectorImpl<Instruction*> &Insts, SSAUpdater &S,
613                  SmallPtrSet<Value*, 4> &PMA,
614                  SmallVectorImpl<BasicBlock*> &LEB, AliasSetTracker &ast,
615                  DebugLoc dl, int alignment)
616       : LoadAndStorePromoter(Insts, S, 0, 0), SomePtr(SP),
617         PointerMustAliases(PMA), LoopExitBlocks(LEB), AST(ast), DL(dl),
618         Alignment(alignment) {}
619     
620     virtual bool isInstInList(Instruction *I,
621                               const SmallVectorImpl<Instruction*> &) const {
622       Value *Ptr;
623       if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I))
624         Ptr = LI->getOperand(0);
625       else
626         Ptr = cast<StoreInst>(I)->getPointerOperand();
627       return PointerMustAliases.count(Ptr);
628     }
629     
630     virtual void doExtraRewritesBeforeFinalDeletion() const {
631       // Insert stores after in the loop exit blocks.  Each exit block gets a
632       // store of the live-out values that feed them.  Since we've already told
633       // the SSA updater about the defs in the loop and the preheader
634       // definition, it is all set and we can start using it.
635       for (unsigned i = 0, e = LoopExitBlocks.size(); i != e; ++i) {
636         BasicBlock *ExitBlock = LoopExitBlocks[i];
637         Value *LiveInValue = SSA.GetValueInMiddleOfBlock(ExitBlock);
638         Instruction *InsertPos = ExitBlock->getFirstNonPHI();
639         StoreInst *NewSI = new StoreInst(LiveInValue, SomePtr, InsertPos);
640         NewSI->setAlignment(Alignment);
641         NewSI->setDebugLoc(DL);
642       }
643     }
644
645     virtual void replaceLoadWithValue(LoadInst *LI, Value *V) const {
646       // Update alias analysis.
647       AST.copyValue(LI, V);
648     }
649     virtual void instructionDeleted(Instruction *I) const {
650       AST.deleteValue(I);
651     }
652   };
653 } // end anon namespace
654
655 /// PromoteAliasSet - Try to promote memory values to scalars by sinking
656 /// stores out of the loop and moving loads to before the loop.  We do this by
657 /// looping over the stores in the loop, looking for stores to Must pointers
658 /// which are loop invariant.
659 ///
660 void LICM::PromoteAliasSet(AliasSet &AS) {
661   // We can promote this alias set if it has a store, if it is a "Must" alias
662   // set, if the pointer is loop invariant, and if we are not eliminating any
663   // volatile loads or stores.
664   if (AS.isForwardingAliasSet() || !AS.isMod() || !AS.isMustAlias() ||
665       AS.isVolatile() || !CurLoop->isLoopInvariant(AS.begin()->getValue()))
666     return;
667   
668   assert(!AS.empty() &&
669          "Must alias set should have at least one pointer element in it!");
670   Value *SomePtr = AS.begin()->getValue();
671
672   // It isn't safe to promote a load/store from the loop if the load/store is
673   // conditional.  For example, turning:
674   //
675   //    for () { if (c) *P += 1; }
676   //
677   // into:
678   //
679   //    tmp = *P;  for () { if (c) tmp +=1; } *P = tmp;
680   //
681   // is not safe, because *P may only be valid to access if 'c' is true.
682   // 
683   // It is safe to promote P if all uses are direct load/stores and if at
684   // least one is guaranteed to be executed.
685   bool GuaranteedToExecute = false;
686
687   SmallVector<Instruction*, 64> LoopUses;
688   SmallPtrSet<Value*, 4> PointerMustAliases;
689
690   // We start with an alignment of one and try to find instructions that allow
691   // us to prove better alignment.
692   unsigned Alignment = 1;
693
694   // Check that all of the pointers in the alias set have the same type.  We
695   // cannot (yet) promote a memory location that is loaded and stored in
696   // different sizes.
697   for (AliasSet::iterator ASI = AS.begin(), E = AS.end(); ASI != E; ++ASI) {
698     Value *ASIV = ASI->getValue();
699     PointerMustAliases.insert(ASIV);
700     
701     // Check that all of the pointers in the alias set have the same type.  We
702     // cannot (yet) promote a memory location that is loaded and stored in
703     // different sizes.
704     if (SomePtr->getType() != ASIV->getType())
705       return;
706     
707     for (Value::use_iterator UI = ASIV->use_begin(), UE = ASIV->use_end();
708          UI != UE; ++UI) {
709       // Ignore instructions that are outside the loop.
710       Instruction *Use = dyn_cast<Instruction>(*UI);
711       if (!Use || !CurLoop->contains(Use))
712         continue;
713       
714       // If there is an non-load/store instruction in the loop, we can't promote
715       // it.
716       unsigned InstAlignment;
717       if (LoadInst *load = dyn_cast<LoadInst>(Use)) {
718         assert(!cast<LoadInst>(Use)->isVolatile() && "AST broken");
719         InstAlignment = load->getAlignment();
720       } else if (StoreInst *store = dyn_cast<StoreInst>(Use)) {
721         // Stores *of* the pointer are not interesting, only stores *to* the
722         // pointer.
723         if (Use->getOperand(1) != ASIV)
724           continue;
725         InstAlignment = store->getAlignment();
726         assert(!cast<StoreInst>(Use)->isVolatile() && "AST broken");
727       } else
728         return; // Not a load or store.
729
730       // If the alignment of this instruction allows us to specify a more
731       // restrictive (and performant) alignment and if we are sure this
732       // instruction will be executed, update the alignment.
733       // Larger is better, with the exception of 0 being the best alignment.
734       if ((InstAlignment > Alignment || InstAlignment == 0)
735           && (Alignment != 0))
736         if (isSafeToExecuteUnconditionally(*Use)) {
737           GuaranteedToExecute = true;
738           Alignment = InstAlignment;
739         }
740
741       if (!GuaranteedToExecute)
742         GuaranteedToExecute = isSafeToExecuteUnconditionally(*Use);
743       
744       LoopUses.push_back(Use);
745     }
746   }
747
748   // If there isn't a guaranteed-to-execute instruction, we can't promote.
749   if (!GuaranteedToExecute)
750     return;
751   
752   // Otherwise, this is safe to promote, lets do it!
753   DEBUG(dbgs() << "LICM: Promoting value stored to in loop: " <<*SomePtr<<'\n');  
754   Changed = true;
755   ++NumPromoted;
756
757   // Grab a debug location for the inserted loads/stores; given that the
758   // inserted loads/stores have little relation to the original loads/stores,
759   // this code just arbitrarily picks a location from one, since any debug
760   // location is better than none.
761   DebugLoc DL = LoopUses[0]->getDebugLoc();
762
763   SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitBlocks;
764   CurLoop->getUniqueExitBlocks(ExitBlocks);
765   
766   // We use the SSAUpdater interface to insert phi nodes as required.
767   SmallVector<PHINode*, 16> NewPHIs;
768   SSAUpdater SSA(&NewPHIs);
769   LoopPromoter Promoter(SomePtr, LoopUses, SSA, PointerMustAliases, ExitBlocks,
770                         *CurAST, DL, Alignment);
771   
772   // Set up the preheader to have a definition of the value.  It is the live-out
773   // value from the preheader that uses in the loop will use.
774   LoadInst *PreheaderLoad =
775     new LoadInst(SomePtr, SomePtr->getName()+".promoted",
776                  Preheader->getTerminator());
777   PreheaderLoad->setAlignment(Alignment);
778   PreheaderLoad->setDebugLoc(DL);
779   SSA.AddAvailableValue(Preheader, PreheaderLoad);
780
781   // Rewrite all the loads in the loop and remember all the definitions from
782   // stores in the loop.
783   Promoter.run(LoopUses);
784
785   // If the SSAUpdater didn't use the load in the preheader, just zap it now.
786   if (PreheaderLoad->use_empty())
787     PreheaderLoad->eraseFromParent();
788 }
789
790
791 /// cloneBasicBlockAnalysis - Simple Analysis hook. Clone alias set info.
792 void LICM::cloneBasicBlockAnalysis(BasicBlock *From, BasicBlock *To, Loop *L) {
793   AliasSetTracker *AST = LoopToAliasSetMap.lookup(L);
794   if (!AST)
795     return;
796
797   AST->copyValue(From, To);
798 }
799
800 /// deleteAnalysisValue - Simple Analysis hook. Delete value V from alias
801 /// set.
802 void LICM::deleteAnalysisValue(Value *V, Loop *L) {
803   AliasSetTracker *AST = LoopToAliasSetMap.lookup(L);
804   if (!AST)
805     return;
806
807   AST->deleteValue(V);
808 }