Teach TailRecursionElimination to handle certain cases of nocapture escaping allocas.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / TailRecursionElimination.cpp
1 //===- TailRecursionElimination.cpp - Eliminate Tail Calls ----------------===//
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 file transforms calls of the current function (self recursion) followed
11 // by a return instruction with a branch to the entry of the function, creating
12 // a loop.  This pass also implements the following extensions to the basic
13 // algorithm:
14 //
15 //  1. Trivial instructions between the call and return do not prevent the
16 //     transformation from taking place, though currently the analysis cannot
17 //     support moving any really useful instructions (only dead ones).
18 //  2. This pass transforms functions that are prevented from being tail
19 //     recursive by an associative and commutative expression to use an
20 //     accumulator variable, thus compiling the typical naive factorial or
21 //     'fib' implementation into efficient code.
22 //  3. TRE is performed if the function returns void, if the return
23 //     returns the result returned by the call, or if the function returns a
24 //     run-time constant on all exits from the function.  It is possible, though
25 //     unlikely, that the return returns something else (like constant 0), and
26 //     can still be TRE'd.  It can be TRE'd if ALL OTHER return instructions in
27 //     the function return the exact same value.
28 //  4. If it can prove that callees do not access their caller stack frame,
29 //     they are marked as eligible for tail call elimination (by the code
30 //     generator).
31 //
32 // There are several improvements that could be made:
33 //
34 //  1. If the function has any alloca instructions, these instructions will be
35 //     moved out of the entry block of the function, causing them to be
36 //     evaluated each time through the tail recursion.  Safely keeping allocas
37 //     in the entry block requires analysis to proves that the tail-called
38 //     function does not read or write the stack object.
39 //  2. Tail recursion is only performed if the call immediately precedes the
40 //     return instruction.  It's possible that there could be a jump between
41 //     the call and the return.
42 //  3. There can be intervening operations between the call and the return that
43 //     prevent the TRE from occurring.  For example, there could be GEP's and
44 //     stores to memory that will not be read or written by the call.  This
45 //     requires some substantial analysis (such as with DSA) to prove safe to
46 //     move ahead of the call, but doing so could allow many more TREs to be
47 //     performed, for example in TreeAdd/TreeAlloc from the treeadd benchmark.
48 //  4. The algorithm we use to detect if callees access their caller stack
49 //     frames is very primitive.
50 //
51 //===----------------------------------------------------------------------===//
52
53 #define DEBUG_TYPE "tailcallelim"
54 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
55 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
56 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
57 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
58 #include "llvm/Analysis/CaptureTracking.h"
59 #include "llvm/Analysis/InlineCost.h"
60 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
61 #include "llvm/Analysis/Loads.h"
62 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
63 #include "llvm/IR/Constants.h"
64 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
65 #include "llvm/IR/Function.h"
66 #include "llvm/IR/Instructions.h"
67 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
68 #include "llvm/IR/Module.h"
69 #include "llvm/Pass.h"
70 #include "llvm/Support/CFG.h"
71 #include "llvm/Support/CallSite.h"
72 #include "llvm/Support/Debug.h"
73 #include "llvm/Support/ValueHandle.h"
74 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
75 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
76 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
77 using namespace llvm;
78
79 STATISTIC(NumEliminated, "Number of tail calls removed");
80 STATISTIC(NumRetDuped,   "Number of return duplicated");
81 STATISTIC(NumAccumAdded, "Number of accumulators introduced");
82
83 namespace {
84   struct TailCallElim : public FunctionPass {
85     const TargetTransformInfo *TTI;
86
87     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
88     TailCallElim() : FunctionPass(ID) {
89       initializeTailCallElimPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
90     }
91
92     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
93
94     virtual bool runOnFunction(Function &F);
95
96   private:
97     CallInst *FindTRECandidate(Instruction *I,
98                                bool CannotTailCallElimCallsMarkedTail);
99     bool EliminateRecursiveTailCall(CallInst *CI, ReturnInst *Ret,
100                                     BasicBlock *&OldEntry,
101                                     bool &TailCallsAreMarkedTail,
102                                     SmallVector<PHINode*, 8> &ArgumentPHIs,
103                                     bool CannotTailCallElimCallsMarkedTail);
104     bool FoldReturnAndProcessPred(BasicBlock *BB,
105                                   ReturnInst *Ret, BasicBlock *&OldEntry,
106                                   bool &TailCallsAreMarkedTail,
107                                   SmallVector<PHINode*, 8> &ArgumentPHIs,
108                                   bool CannotTailCallElimCallsMarkedTail);
109     bool ProcessReturningBlock(ReturnInst *RI, BasicBlock *&OldEntry,
110                                bool &TailCallsAreMarkedTail,
111                                SmallVector<PHINode*, 8> &ArgumentPHIs,
112                                bool CannotTailCallElimCallsMarkedTail);
113     bool CanMoveAboveCall(Instruction *I, CallInst *CI);
114     Value *CanTransformAccumulatorRecursion(Instruction *I, CallInst *CI);
115   };
116 }
117
118 char TailCallElim::ID = 0;
119 INITIALIZE_PASS_BEGIN(TailCallElim, "tailcallelim",
120                       "Tail Call Elimination", false, false)
121 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(TargetTransformInfo)
122 INITIALIZE_PASS_END(TailCallElim, "tailcallelim",
123                     "Tail Call Elimination", false, false)
124
125 // Public interface to the TailCallElimination pass
126 FunctionPass *llvm::createTailCallEliminationPass() {
127   return new TailCallElim();
128 }
129
130 void TailCallElim::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
131   AU.addRequired<TargetTransformInfo>();
132 }
133
134 /// CanTRE - Scan the specified basic block for alloca instructions.
135 /// If it contains any that are variable-sized or not in the entry block,
136 /// returns false.
137 static bool CanTRE(AllocaInst *AI) {
138   // Because of PR962, we don't TRE allocas outside the entry block.
139
140   // If this alloca is in the body of the function, or if it is a variable
141   // sized allocation, we cannot tail call eliminate calls marked 'tail'
142   // with this mechanism.
143   BasicBlock *BB = AI->getParent();
144   return BB == &BB->getParent()->getEntryBlock() &&
145          isa<ConstantInt>(AI->getArraySize());
146 }
147
148 struct AllocaCaptureTracker : public CaptureTracker {
149   AllocaCaptureTracker() : Captured(false) {}
150
151   void tooManyUses() { Captured = true; }
152
153   bool shouldExplore(Use *U) {
154     Value *V = U->getUser();
155     if (isa<CallInst>(V) || isa<InvokeInst>(V))
156       UsesAlloca.insert(V);
157     return true;
158   }
159
160   bool captured(Use *U) {
161     if (isa<ReturnInst>(U->getUser()))
162       return false;
163     Captured = true;
164     return true;
165   }
166
167   bool Captured;
168   SmallPtrSet<const Value *, 64> UsesAlloca;
169 };
170
171 bool TailCallElim::runOnFunction(Function &F) {
172   // If this function is a varargs function, we won't be able to PHI the args
173   // right, so don't even try to convert it...
174   if (F.getFunctionType()->isVarArg()) return false;
175
176   TTI = &getAnalysis<TargetTransformInfo>();
177   BasicBlock *OldEntry = 0;
178   bool TailCallsAreMarkedTail = false;
179   SmallVector<PHINode*, 8> ArgumentPHIs;
180   bool MadeChange = false;
181
182   // CanTRETailMarkedCall - If false, we cannot perform TRE on tail calls
183   // marked with the 'tail' attribute, because doing so would cause the stack
184   // size to increase (real TRE would deallocate variable sized allocas, TRE
185   // doesn't).
186   bool CanTRETailMarkedCall = true;
187
188   // Find calls that can be marked tail.
189   AllocaCaptureTracker ACT;
190   for (Function::iterator BB = F.begin(), EE = F.end(); BB != EE; ++BB) {
191     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
192       if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(I)) {
193         CanTRETailMarkedCall &= CanTRE(AI);
194         PointerMayBeCaptured(AI, &ACT);
195         // If any allocas are captured, exit.
196         if (ACT.Captured)
197           return false;
198       }
199     }
200   }
201
202   // Second pass, change any tail recursive calls to loops.
203   //
204   // FIXME: The code generator produces really bad code when an 'escaping
205   // alloca' is changed from being a static alloca to being a dynamic alloca.
206   // Until this is resolved, disable this transformation if that would ever
207   // happen.  This bug is PR962.
208   if (ACT.UsesAlloca.empty()) {
209     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB) {
210       if (ReturnInst *Ret = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator())) {
211         bool Change = ProcessReturningBlock(Ret, OldEntry, TailCallsAreMarkedTail,
212                                             ArgumentPHIs, !CanTRETailMarkedCall);
213         if (!Change && BB->getFirstNonPHIOrDbg() == Ret)
214           Change = FoldReturnAndProcessPred(BB, Ret, OldEntry,
215                                             TailCallsAreMarkedTail, ArgumentPHIs,
216                                             !CanTRETailMarkedCall);
217         MadeChange |= Change;
218       }
219     }
220   }
221
222   // If we eliminated any tail recursions, it's possible that we inserted some
223   // silly PHI nodes which just merge an initial value (the incoming operand)
224   // with themselves.  Check to see if we did and clean up our mess if so.  This
225   // occurs when a function passes an argument straight through to its tail
226   // call.
227   if (!ArgumentPHIs.empty()) {
228     for (unsigned i = 0, e = ArgumentPHIs.size(); i != e; ++i) {
229       PHINode *PN = ArgumentPHIs[i];
230
231       // If the PHI Node is a dynamic constant, replace it with the value it is.
232       if (Value *PNV = SimplifyInstruction(PN)) {
233         PN->replaceAllUsesWith(PNV);
234         PN->eraseFromParent();
235       }
236     }
237   }
238
239   // At this point, we know that the function does not have any captured
240   // allocas. If additionally the function does not call setjmp, mark all calls
241   // in the function that do not access stack memory with the tail keyword. This
242   // implies ensuring that there does not exist any path from a call that takes
243   // in an alloca but does not capture it and the call which we wish to mark
244   // with "tail".
245   if (!F.callsFunctionThatReturnsTwice()) {
246     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB) {
247       for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
248         if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I)) {
249           if (!ACT.UsesAlloca.count(CI)) {
250             CI->setTailCall();
251             MadeChange = true;
252           }
253         }
254       }
255     }
256   }
257
258   return MadeChange;
259 }
260
261
262 /// CanMoveAboveCall - Return true if it is safe to move the specified
263 /// instruction from after the call to before the call, assuming that all
264 /// instructions between the call and this instruction are movable.
265 ///
266 bool TailCallElim::CanMoveAboveCall(Instruction *I, CallInst *CI) {
267   // FIXME: We can move load/store/call/free instructions above the call if the
268   // call does not mod/ref the memory location being processed.
269   if (I->mayHaveSideEffects())  // This also handles volatile loads.
270     return false;
271
272   if (LoadInst *L = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
273     // Loads may always be moved above calls without side effects.
274     if (CI->mayHaveSideEffects()) {
275       // Non-volatile loads may be moved above a call with side effects if it
276       // does not write to memory and the load provably won't trap.
277       // FIXME: Writes to memory only matter if they may alias the pointer
278       // being loaded from.
279       if (CI->mayWriteToMemory() ||
280           !isSafeToLoadUnconditionally(L->getPointerOperand(), L,
281                                        L->getAlignment()))
282         return false;
283     }
284   }
285
286   // Otherwise, if this is a side-effect free instruction, check to make sure
287   // that it does not use the return value of the call.  If it doesn't use the
288   // return value of the call, it must only use things that are defined before
289   // the call, or movable instructions between the call and the instruction
290   // itself.
291   for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
292     if (I->getOperand(i) == CI)
293       return false;
294   return true;
295 }
296
297 // isDynamicConstant - Return true if the specified value is the same when the
298 // return would exit as it was when the initial iteration of the recursive
299 // function was executed.
300 //
301 // We currently handle static constants and arguments that are not modified as
302 // part of the recursion.
303 //
304 static bool isDynamicConstant(Value *V, CallInst *CI, ReturnInst *RI) {
305   if (isa<Constant>(V)) return true; // Static constants are always dyn consts
306
307   // Check to see if this is an immutable argument, if so, the value
308   // will be available to initialize the accumulator.
309   if (Argument *Arg = dyn_cast<Argument>(V)) {
310     // Figure out which argument number this is...
311     unsigned ArgNo = 0;
312     Function *F = CI->getParent()->getParent();
313     for (Function::arg_iterator AI = F->arg_begin(); &*AI != Arg; ++AI)
314       ++ArgNo;
315
316     // If we are passing this argument into call as the corresponding
317     // argument operand, then the argument is dynamically constant.
318     // Otherwise, we cannot transform this function safely.
319     if (CI->getArgOperand(ArgNo) == Arg)
320       return true;
321   }
322
323   // Switch cases are always constant integers. If the value is being switched
324   // on and the return is only reachable from one of its cases, it's
325   // effectively constant.
326   if (BasicBlock *UniquePred = RI->getParent()->getUniquePredecessor())
327     if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(UniquePred->getTerminator()))
328       if (SI->getCondition() == V)
329         return SI->getDefaultDest() != RI->getParent();
330
331   // Not a constant or immutable argument, we can't safely transform.
332   return false;
333 }
334
335 // getCommonReturnValue - Check to see if the function containing the specified
336 // tail call consistently returns the same runtime-constant value at all exit
337 // points except for IgnoreRI.  If so, return the returned value.
338 //
339 static Value *getCommonReturnValue(ReturnInst *IgnoreRI, CallInst *CI) {
340   Function *F = CI->getParent()->getParent();
341   Value *ReturnedValue = 0;
342
343   for (Function::iterator BBI = F->begin(), E = F->end(); BBI != E; ++BBI) {
344     ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BBI->getTerminator());
345     if (RI == 0 || RI == IgnoreRI) continue;
346
347     // We can only perform this transformation if the value returned is
348     // evaluatable at the start of the initial invocation of the function,
349     // instead of at the end of the evaluation.
350     //
351     Value *RetOp = RI->getOperand(0);
352     if (!isDynamicConstant(RetOp, CI, RI))
353       return 0;
354
355     if (ReturnedValue && RetOp != ReturnedValue)
356       return 0;     // Cannot transform if differing values are returned.
357     ReturnedValue = RetOp;
358   }
359   return ReturnedValue;
360 }
361
362 /// CanTransformAccumulatorRecursion - If the specified instruction can be
363 /// transformed using accumulator recursion elimination, return the constant
364 /// which is the start of the accumulator value.  Otherwise return null.
365 ///
366 Value *TailCallElim::CanTransformAccumulatorRecursion(Instruction *I,
367                                                       CallInst *CI) {
368   if (!I->isAssociative() || !I->isCommutative()) return 0;
369   assert(I->getNumOperands() == 2 &&
370          "Associative/commutative operations should have 2 args!");
371
372   // Exactly one operand should be the result of the call instruction.
373   if ((I->getOperand(0) == CI && I->getOperand(1) == CI) ||
374       (I->getOperand(0) != CI && I->getOperand(1) != CI))
375     return 0;
376
377   // The only user of this instruction we allow is a single return instruction.
378   if (!I->hasOneUse() || !isa<ReturnInst>(I->use_back()))
379     return 0;
380
381   // Ok, now we have to check all of the other return instructions in this
382   // function.  If they return non-constants or differing values, then we cannot
383   // transform the function safely.
384   return getCommonReturnValue(cast<ReturnInst>(I->use_back()), CI);
385 }
386
387 static Instruction *FirstNonDbg(BasicBlock::iterator I) {
388   while (isa<DbgInfoIntrinsic>(I))
389     ++I;
390   return &*I;
391 }
392
393 CallInst*
394 TailCallElim::FindTRECandidate(Instruction *TI,
395                                bool CannotTailCallElimCallsMarkedTail) {
396   BasicBlock *BB = TI->getParent();
397   Function *F = BB->getParent();
398
399   if (&BB->front() == TI) // Make sure there is something before the terminator.
400     return 0;
401
402   // Scan backwards from the return, checking to see if there is a tail call in
403   // this block.  If so, set CI to it.
404   CallInst *CI = 0;
405   BasicBlock::iterator BBI = TI;
406   while (true) {
407     CI = dyn_cast<CallInst>(BBI);
408     if (CI && CI->getCalledFunction() == F)
409       break;
410
411     if (BBI == BB->begin())
412       return 0;          // Didn't find a potential tail call.
413     --BBI;
414   }
415
416   // If this call is marked as a tail call, and if there are dynamic allocas in
417   // the function, we cannot perform this optimization.
418   if (CI->isTailCall() && CannotTailCallElimCallsMarkedTail)
419     return 0;
420
421   // As a special case, detect code like this:
422   //   double fabs(double f) { return __builtin_fabs(f); } // a 'fabs' call
423   // and disable this xform in this case, because the code generator will
424   // lower the call to fabs into inline code.
425   if (BB == &F->getEntryBlock() &&
426       FirstNonDbg(BB->front()) == CI &&
427       FirstNonDbg(llvm::next(BB->begin())) == TI &&
428       CI->getCalledFunction() &&
429       !TTI->isLoweredToCall(CI->getCalledFunction())) {
430     // A single-block function with just a call and a return. Check that
431     // the arguments match.
432     CallSite::arg_iterator I = CallSite(CI).arg_begin(),
433                            E = CallSite(CI).arg_end();
434     Function::arg_iterator FI = F->arg_begin(),
435                            FE = F->arg_end();
436     for (; I != E && FI != FE; ++I, ++FI)
437       if (*I != &*FI) break;
438     if (I == E && FI == FE)
439       return 0;
440   }
441
442   return CI;
443 }
444
445 bool TailCallElim::EliminateRecursiveTailCall(CallInst *CI, ReturnInst *Ret,
446                                        BasicBlock *&OldEntry,
447                                        bool &TailCallsAreMarkedTail,
448                                        SmallVector<PHINode*, 8> &ArgumentPHIs,
449                                        bool CannotTailCallElimCallsMarkedTail) {
450   // If we are introducing accumulator recursion to eliminate operations after
451   // the call instruction that are both associative and commutative, the initial
452   // value for the accumulator is placed in this variable.  If this value is set
453   // then we actually perform accumulator recursion elimination instead of
454   // simple tail recursion elimination.  If the operation is an LLVM instruction
455   // (eg: "add") then it is recorded in AccumulatorRecursionInstr.  If not, then
456   // we are handling the case when the return instruction returns a constant C
457   // which is different to the constant returned by other return instructions
458   // (which is recorded in AccumulatorRecursionEliminationInitVal).  This is a
459   // special case of accumulator recursion, the operation being "return C".
460   Value *AccumulatorRecursionEliminationInitVal = 0;
461   Instruction *AccumulatorRecursionInstr = 0;
462
463   // Ok, we found a potential tail call.  We can currently only transform the
464   // tail call if all of the instructions between the call and the return are
465   // movable to above the call itself, leaving the call next to the return.
466   // Check that this is the case now.
467   BasicBlock::iterator BBI = CI;
468   for (++BBI; &*BBI != Ret; ++BBI) {
469     if (CanMoveAboveCall(BBI, CI)) continue;
470
471     // If we can't move the instruction above the call, it might be because it
472     // is an associative and commutative operation that could be transformed
473     // using accumulator recursion elimination.  Check to see if this is the
474     // case, and if so, remember the initial accumulator value for later.
475     if ((AccumulatorRecursionEliminationInitVal =
476                            CanTransformAccumulatorRecursion(BBI, CI))) {
477       // Yes, this is accumulator recursion.  Remember which instruction
478       // accumulates.
479       AccumulatorRecursionInstr = BBI;
480     } else {
481       return false;   // Otherwise, we cannot eliminate the tail recursion!
482     }
483   }
484
485   // We can only transform call/return pairs that either ignore the return value
486   // of the call and return void, ignore the value of the call and return a
487   // constant, return the value returned by the tail call, or that are being
488   // accumulator recursion variable eliminated.
489   if (Ret->getNumOperands() == 1 && Ret->getReturnValue() != CI &&
490       !isa<UndefValue>(Ret->getReturnValue()) &&
491       AccumulatorRecursionEliminationInitVal == 0 &&
492       !getCommonReturnValue(0, CI)) {
493     // One case remains that we are able to handle: the current return
494     // instruction returns a constant, and all other return instructions
495     // return a different constant.
496     if (!isDynamicConstant(Ret->getReturnValue(), CI, Ret))
497       return false; // Current return instruction does not return a constant.
498     // Check that all other return instructions return a common constant.  If
499     // so, record it in AccumulatorRecursionEliminationInitVal.
500     AccumulatorRecursionEliminationInitVal = getCommonReturnValue(Ret, CI);
501     if (!AccumulatorRecursionEliminationInitVal)
502       return false;
503   }
504
505   BasicBlock *BB = Ret->getParent();
506   Function *F = BB->getParent();
507
508   // OK! We can transform this tail call.  If this is the first one found,
509   // create the new entry block, allowing us to branch back to the old entry.
510   if (OldEntry == 0) {
511     OldEntry = &F->getEntryBlock();
512     BasicBlock *NewEntry = BasicBlock::Create(F->getContext(), "", F, OldEntry);
513     NewEntry->takeName(OldEntry);
514     OldEntry->setName("tailrecurse");
515     BranchInst::Create(OldEntry, NewEntry);
516
517     // If this tail call is marked 'tail' and if there are any allocas in the
518     // entry block, move them up to the new entry block.
519     TailCallsAreMarkedTail = CI->isTailCall();
520     if (TailCallsAreMarkedTail)
521       // Move all fixed sized allocas from OldEntry to NewEntry.
522       for (BasicBlock::iterator OEBI = OldEntry->begin(), E = OldEntry->end(),
523              NEBI = NewEntry->begin(); OEBI != E; )
524         if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(OEBI++))
525           if (isa<ConstantInt>(AI->getArraySize()))
526             AI->moveBefore(NEBI);
527
528     // Now that we have created a new block, which jumps to the entry
529     // block, insert a PHI node for each argument of the function.
530     // For now, we initialize each PHI to only have the real arguments
531     // which are passed in.
532     Instruction *InsertPos = OldEntry->begin();
533     for (Function::arg_iterator I = F->arg_begin(), E = F->arg_end();
534          I != E; ++I) {
535       PHINode *PN = PHINode::Create(I->getType(), 2,
536                                     I->getName() + ".tr", InsertPos);
537       I->replaceAllUsesWith(PN); // Everyone use the PHI node now!
538       PN->addIncoming(I, NewEntry);
539       ArgumentPHIs.push_back(PN);
540     }
541   }
542
543   // If this function has self recursive calls in the tail position where some
544   // are marked tail and some are not, only transform one flavor or another.  We
545   // have to choose whether we move allocas in the entry block to the new entry
546   // block or not, so we can't make a good choice for both.  NOTE: We could do
547   // slightly better here in the case that the function has no entry block
548   // allocas.
549   if (TailCallsAreMarkedTail && !CI->isTailCall())
550     return false;
551
552   // Ok, now that we know we have a pseudo-entry block WITH all of the
553   // required PHI nodes, add entries into the PHI node for the actual
554   // parameters passed into the tail-recursive call.
555   for (unsigned i = 0, e = CI->getNumArgOperands(); i != e; ++i)
556     ArgumentPHIs[i]->addIncoming(CI->getArgOperand(i), BB);
557
558   // If we are introducing an accumulator variable to eliminate the recursion,
559   // do so now.  Note that we _know_ that no subsequent tail recursion
560   // eliminations will happen on this function because of the way the
561   // accumulator recursion predicate is set up.
562   //
563   if (AccumulatorRecursionEliminationInitVal) {
564     Instruction *AccRecInstr = AccumulatorRecursionInstr;
565     // Start by inserting a new PHI node for the accumulator.
566     pred_iterator PB = pred_begin(OldEntry), PE = pred_end(OldEntry);
567     PHINode *AccPN =
568       PHINode::Create(AccumulatorRecursionEliminationInitVal->getType(),
569                       std::distance(PB, PE) + 1,
570                       "accumulator.tr", OldEntry->begin());
571
572     // Loop over all of the predecessors of the tail recursion block.  For the
573     // real entry into the function we seed the PHI with the initial value,
574     // computed earlier.  For any other existing branches to this block (due to
575     // other tail recursions eliminated) the accumulator is not modified.
576     // Because we haven't added the branch in the current block to OldEntry yet,
577     // it will not show up as a predecessor.
578     for (pred_iterator PI = PB; PI != PE; ++PI) {
579       BasicBlock *P = *PI;
580       if (P == &F->getEntryBlock())
581         AccPN->addIncoming(AccumulatorRecursionEliminationInitVal, P);
582       else
583         AccPN->addIncoming(AccPN, P);
584     }
585
586     if (AccRecInstr) {
587       // Add an incoming argument for the current block, which is computed by
588       // our associative and commutative accumulator instruction.
589       AccPN->addIncoming(AccRecInstr, BB);
590
591       // Next, rewrite the accumulator recursion instruction so that it does not
592       // use the result of the call anymore, instead, use the PHI node we just
593       // inserted.
594       AccRecInstr->setOperand(AccRecInstr->getOperand(0) != CI, AccPN);
595     } else {
596       // Add an incoming argument for the current block, which is just the
597       // constant returned by the current return instruction.
598       AccPN->addIncoming(Ret->getReturnValue(), BB);
599     }
600
601     // Finally, rewrite any return instructions in the program to return the PHI
602     // node instead of the "initval" that they do currently.  This loop will
603     // actually rewrite the return value we are destroying, but that's ok.
604     for (Function::iterator BBI = F->begin(), E = F->end(); BBI != E; ++BBI)
605       if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BBI->getTerminator()))
606         RI->setOperand(0, AccPN);
607     ++NumAccumAdded;
608   }
609
610   // Now that all of the PHI nodes are in place, remove the call and
611   // ret instructions, replacing them with an unconditional branch.
612   BranchInst *NewBI = BranchInst::Create(OldEntry, Ret);
613   NewBI->setDebugLoc(CI->getDebugLoc());
614
615   BB->getInstList().erase(Ret);  // Remove return.
616   BB->getInstList().erase(CI);   // Remove call.
617   ++NumEliminated;
618   return true;
619 }
620
621 bool TailCallElim::FoldReturnAndProcessPred(BasicBlock *BB,
622                                        ReturnInst *Ret, BasicBlock *&OldEntry,
623                                        bool &TailCallsAreMarkedTail,
624                                        SmallVector<PHINode*, 8> &ArgumentPHIs,
625                                        bool CannotTailCallElimCallsMarkedTail) {
626   bool Change = false;
627
628   // If the return block contains nothing but the return and PHI's,
629   // there might be an opportunity to duplicate the return in its
630   // predecessors and perform TRC there. Look for predecessors that end
631   // in unconditional branch and recursive call(s).
632   SmallVector<BranchInst*, 8> UncondBranchPreds;
633   for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
634     BasicBlock *Pred = *PI;
635     TerminatorInst *PTI = Pred->getTerminator();
636     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(PTI))
637       if (BI->isUnconditional())
638         UncondBranchPreds.push_back(BI);
639   }
640
641   while (!UncondBranchPreds.empty()) {
642     BranchInst *BI = UncondBranchPreds.pop_back_val();
643     BasicBlock *Pred = BI->getParent();
644     if (CallInst *CI = FindTRECandidate(BI, CannotTailCallElimCallsMarkedTail)){
645       DEBUG(dbgs() << "FOLDING: " << *BB
646             << "INTO UNCOND BRANCH PRED: " << *Pred);
647       EliminateRecursiveTailCall(CI, FoldReturnIntoUncondBranch(Ret, BB, Pred),
648                                  OldEntry, TailCallsAreMarkedTail, ArgumentPHIs,
649                                  CannotTailCallElimCallsMarkedTail);
650       ++NumRetDuped;
651       Change = true;
652     }
653   }
654
655   return Change;
656 }
657
658 bool TailCallElim::ProcessReturningBlock(ReturnInst *Ret, BasicBlock *&OldEntry,
659                                          bool &TailCallsAreMarkedTail,
660                                          SmallVector<PHINode*, 8> &ArgumentPHIs,
661                                        bool CannotTailCallElimCallsMarkedTail) {
662   CallInst *CI = FindTRECandidate(Ret, CannotTailCallElimCallsMarkedTail);
663   if (!CI)
664     return false;
665
666   return EliminateRecursiveTailCall(CI, Ret, OldEntry, TailCallsAreMarkedTail,
667                                     ArgumentPHIs,
668                                     CannotTailCallElimCallsMarkedTail);
669 }