lib/Transforms/Utils/SSAUpdater.cpp

   1 //===- SSAUpdater.cpp - Unstructured SSA Update Tool ----------------------===//
   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 implements the SSAUpdater class.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "llvm/Transforms/Utils/SSAUpdater.h"
  15 #include "llvm/Instructions.h"
  16 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  17 #include "llvm/Support/CFG.h"
  18 #include "llvm/Support/Debug.h"
  19 #include "llvm/Support/ValueHandle.h"
  20 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  21 using namespace llvm;
  22
  23 typedef DenseMap<BasicBlock*, TrackingVH<Value> > AvailableValsTy;
  24 typedef std::vector<std::pair<BasicBlock*, TrackingVH<Value> > >
  25                 IncomingPredInfoTy;
  26
  27 static AvailableValsTy &getAvailableVals(void *AV) {
  28   return *static_cast<AvailableValsTy*>(AV);
  29 }
  30
  31 static IncomingPredInfoTy &getIncomingPredInfo(void *IPI) {
  32   return *static_cast<IncomingPredInfoTy*>(IPI);
  33 }
  34
  35
  36 SSAUpdater::SSAUpdater(SmallVectorImpl<PHINode*> *NewPHI)
  37   : AV(0), PrototypeValue(0), IPI(0), InsertedPHIs(NewPHI) {}
  38
  39 SSAUpdater::~SSAUpdater() {
  40   delete &getAvailableVals(AV);
  41   delete &getIncomingPredInfo(IPI);
  42 }
  43
  44 /// Initialize - Reset this object to get ready for a new set of SSA
  45 /// updates.  ProtoValue is the value used to name PHI nodes.
  46 void SSAUpdater::Initialize(Value *ProtoValue) {
  47   if (AV == 0)
  48     AV = new AvailableValsTy();
  49   else
  50     getAvailableVals(AV).clear();
  51
  52   if (IPI == 0)
  53     IPI = new IncomingPredInfoTy();
  54   else
  55     getIncomingPredInfo(IPI).clear();
  56   PrototypeValue = ProtoValue;
  57 }
  58
  59 /// HasValueForBlock - Return true if the SSAUpdater already has a value for
  60 /// the specified block.
  61 bool SSAUpdater::HasValueForBlock(BasicBlock *BB) const {
  62   return getAvailableVals(AV).count(BB);
  63 }
  64
  65 /// AddAvailableValue - Indicate that a rewritten value is available in the
  66 /// specified block with the specified value.
  67 void SSAUpdater::AddAvailableValue(BasicBlock *BB, Value *V) {
  68   assert(PrototypeValue != 0 && "Need to initialize SSAUpdater");
  69   assert(PrototypeValue->getType() == V->getType() &&
  70          "All rewritten values must have the same type");
  71   getAvailableVals(AV)[BB] = V;
  72 }
  73
  74 /// GetValueAtEndOfBlock - Construct SSA form, materializing a value that is
  75 /// live at the end of the specified block.
  76 Value *SSAUpdater::GetValueAtEndOfBlock(BasicBlock *BB) {
  77   assert(getIncomingPredInfo(IPI).empty() && "Unexpected Internal State");
  78   Value *Res = GetValueAtEndOfBlockInternal(BB);
  79   assert(getIncomingPredInfo(IPI).empty() && "Unexpected Internal State");
  80   return Res;
  81 }
  82
  83 /// GetValueInMiddleOfBlock - Construct SSA form, materializing a value that
  84 /// is live in the middle of the specified block.
  85 ///
  86 /// GetValueInMiddleOfBlock is the same as GetValueAtEndOfBlock except in one
  87 /// important case: if there is a definition of the rewritten value after the
  88 /// 'use' in BB.  Consider code like this:
  89 ///
  90 ///      X1 = ...
  91 ///   SomeBB:
  92 ///      use(X)
  93 ///      X2 = ...
  94 ///      br Cond, SomeBB, OutBB
  95 ///
  96 /// In this case, there are two values (X1 and X2) added to the AvailableVals
  97 /// set by the client of the rewriter, and those values are both live out of
  98 /// their respective blocks.  However, the use of X happens in the *middle* of
  99 /// a block.  Because of this, we need to insert a new PHI node in SomeBB to
 100 /// merge the appropriate values, and this value isn't live out of the block.
 101 ///
 102 Value *SSAUpdater::GetValueInMiddleOfBlock(BasicBlock *BB) {
 103   // If there is no definition of the renamed variable in this block, just use
 104   // GetValueAtEndOfBlock to do our work.
 105   if (!getAvailableVals(AV).count(BB))
 106     return GetValueAtEndOfBlock(BB);
 107
 108   // Otherwise, we have the hard case.  Get the live-in values for each
 109   // predecessor.
 110   SmallVector<std::pair<BasicBlock*, Value*>, 8> PredValues;
 111   Value *SingularValue = 0;
 112
 113   // We can get our predecessor info by walking the pred_iterator list, but it
 114   // is relatively slow.  If we already have PHI nodes in this block, walk one
 115   // of them to get the predecessor list instead.
 116   if (PHINode *SomePhi = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
 117     for (unsigned i = 0, e = SomePhi->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 118       BasicBlock *PredBB = SomePhi->getIncomingBlock(i);
 119       Value *PredVal = GetValueAtEndOfBlock(PredBB);
 120       PredValues.push_back(std::make_pair(PredBB, PredVal));
 121
 122       // Compute SingularValue.
 123       if (i == 0)
 124         SingularValue = PredVal;
 125       else if (PredVal != SingularValue)
 126         SingularValue = 0;
 127     }
 128   } else {
 129     bool isFirstPred = true;
 130     for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
 131       BasicBlock *PredBB = *PI;
 132       Value *PredVal = GetValueAtEndOfBlock(PredBB);
 133       PredValues.push_back(std::make_pair(PredBB, PredVal));
 134
 135       // Compute SingularValue.
 136       if (isFirstPred) {
 137         SingularValue = PredVal;
 138         isFirstPred = false;
 139       } else if (PredVal != SingularValue)
 140         SingularValue = 0;
 141     }
 142   }
 143
 144   // If there are no predecessors, just return undef.
 145   if (PredValues.empty())
 146     return UndefValue::get(PrototypeValue->getType());
 147
 148   // Otherwise, if all the merged values are the same, just use it.
 149   if (SingularValue != 0)
 150     return SingularValue;
 151
 152   // Otherwise, we do need a PHI: insert one now.
 153   PHINode *InsertedPHI = PHINode::Create(PrototypeValue->getType(),
 154                                          PrototypeValue->getName(),
 155                                          &BB->front());
 156   InsertedPHI->reserveOperandSpace(PredValues.size());
 157
 158   // Fill in all the predecessors of the PHI.
 159   for (unsigned i = 0, e = PredValues.size(); i != e; ++i)
 160     InsertedPHI->addIncoming(PredValues[i].second, PredValues[i].first);
 161
 162   // See if the PHI node can be merged to a single value.  This can happen in
 163   // loop cases when we get a PHI of itself and one other value.
 164   if (Value *ConstVal = InsertedPHI->hasConstantValue()) {
 165     InsertedPHI->eraseFromParent();
 166     return ConstVal;
 167   }
 168
 169   // If the client wants to know about all new instructions, tell it.
 170   if (InsertedPHIs) InsertedPHIs->push_back(InsertedPHI);
 171
 172   DEBUG(errs() << "  Inserted PHI: " << *InsertedPHI << "\n");
 173   return InsertedPHI;
 174 }
 175
 176 /// RewriteUse - Rewrite a use of the symbolic value.  This handles PHI nodes,
 177 /// which use their value in the corresponding predecessor.
 178 void SSAUpdater::RewriteUse(Use &U) {
 179   Instruction *User = cast<Instruction>(U.getUser());
 180   BasicBlock *UseBB = User->getParent();
 181   PHINode *UserPN = dyn_cast<PHINode>(User);
 182   if (UserPN)
 183     UseBB = UserPN->getIncomingBlock(U);
 184
 185   Value *V = GetValueInMiddleOfBlock(UseBB);
 186   U.set(V);
 187   if (UserPN) {
 188     // Incoming value from the same BB must be consistent
 189     for (unsigned i=0;i<UserPN->getNumIncomingValues();i++)
 190       if (UserPN->getIncomingBlock(i) == UseBB)
 191         UserPN->setIncomingValue(i, V);
 192   }
 193 }
 194
 195
 196 /// GetValueAtEndOfBlockInternal - Check to see if AvailableVals has an entry
 197 /// for the specified BB and if so, return it.  If not, construct SSA form by
 198 /// walking predecessors inserting PHI nodes as needed until we get to a block
 199 /// where the value is available.
 200 ///
 201 Value *SSAUpdater::GetValueAtEndOfBlockInternal(BasicBlock *BB) {
 202   AvailableValsTy &AvailableVals = getAvailableVals(AV);
 203
 204   // Query AvailableVals by doing an insertion of null.
 205   std::pair<AvailableValsTy::iterator, bool> InsertRes =
 206   AvailableVals.insert(std::make_pair(BB, WeakVH()));
 207
 208   // Handle the case when the insertion fails because we have already seen BB.
 209   if (!InsertRes.second) {
 210     // If the insertion failed, there are two cases.  The first case is that the
 211     // value is already available for the specified block.  If we get this, just
 212     // return the value.
 213     if (InsertRes.first->second != 0)
 214       return InsertRes.first->second;
 215
 216     // Otherwise, if the value we find is null, then this is the value is not
 217     // known but it is being computed elsewhere in our recursion.  This means
 218     // that we have a cycle.  Handle this by inserting a PHI node and returning
 219     // it.  When we get back to the first instance of the recursion we will fill
 220     // in the PHI node.
 221     return InsertRes.first->second =
 222     PHINode::Create(PrototypeValue->getType(), PrototypeValue->getName(),
 223                     &BB->front());
 224   }
 225
 226   // Okay, the value isn't in the map and we just inserted a null in the entry
 227   // to indicate that we're processing the block.  Since we have no idea what
 228   // value is in this block, we have to recurse through our predecessors.
 229   //
 230   // While we're walking our predecessors, we keep track of them in a vector,
 231   // then insert a PHI node in the end if we actually need one.  We could use a
 232   // smallvector here, but that would take a lot of stack space for every level
 233   // of the recursion, just use IncomingPredInfo as an explicit stack.
 234   IncomingPredInfoTy &IncomingPredInfo = getIncomingPredInfo(IPI);
 235   unsigned FirstPredInfoEntry = IncomingPredInfo.size();
 236
 237   // As we're walking the predecessors, keep track of whether they are all
 238   // producing the same value.  If so, this value will capture it, if not, it
 239   // will get reset to null.  We distinguish the no-predecessor case explicitly
 240   // below.
 241   TrackingVH<Value> SingularValue;
 242
 243   // We can get our predecessor info by walking the pred_iterator list, but it
 244   // is relatively slow.  If we already have PHI nodes in this block, walk one
 245   // of them to get the predecessor list instead.
 246   if (PHINode *SomePhi = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
 247     for (unsigned i = 0, e = SomePhi->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 248       BasicBlock *PredBB = SomePhi->getIncomingBlock(i);
 249       Value *PredVal = GetValueAtEndOfBlockInternal(PredBB);
 250       IncomingPredInfo.push_back(std::make_pair(PredBB, PredVal));
 251
 252       // Compute SingularValue.
 253       if (i == 0)
 254         SingularValue = PredVal;
 255       else if (PredVal != SingularValue)
 256         SingularValue = 0;
 257     }
 258   } else {
 259     bool isFirstPred = true;
 260     for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
 261       BasicBlock *PredBB = *PI;
 262       Value *PredVal = GetValueAtEndOfBlockInternal(PredBB);
 263       IncomingPredInfo.push_back(std::make_pair(PredBB, PredVal));
 264
 265       // Compute SingularValue.
 266       if (isFirstPred) {
 267         SingularValue = PredVal;
 268         isFirstPred = false;
 269       } else if (PredVal != SingularValue)
 270         SingularValue = 0;
 271     }
 272   }
 273
 274   // If there are no predecessors, then we must have found an unreachable block
 275   // just return 'undef'.  Since there are no predecessors, InsertRes must not
 276   // be invalidated.
 277   if (IncomingPredInfo.size() == FirstPredInfoEntry)
 278     return InsertRes.first->second = UndefValue::get(PrototypeValue->getType());
 279
 280   /// Look up BB's entry in AvailableVals.  'InsertRes' may be invalidated.  If
 281   /// this block is involved in a loop, a no-entry PHI node will have been
 282   /// inserted as InsertedVal.  Otherwise, we'll still have the null we inserted
 283   /// above.
 284   TrackingVH<Value> &InsertedVal = AvailableVals[BB];
 285
 286   // If all the predecessor values are the same then we don't need to insert a
 287   // PHI.  This is the simple and common case.
 288   if (SingularValue) {
 289     // If a PHI node got inserted, replace it with the singlar value and delete
 290     // it.
 291     if (InsertedVal) {
 292       PHINode *OldVal = cast<PHINode>(InsertedVal);
 293       // Be careful about dead loops.  These RAUW's also update InsertedVal.
 294       if (InsertedVal != SingularValue)
 295         OldVal->replaceAllUsesWith(SingularValue);
 296       else
 297         OldVal->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(InsertedVal->getType()));
 298       OldVal->eraseFromParent();
 299     } else {
 300       InsertedVal = SingularValue;
 301     }
 302
 303     // Drop the entries we added in IncomingPredInfo to restore the stack.
 304     IncomingPredInfo.erase(IncomingPredInfo.begin()+FirstPredInfoEntry,
 305                            IncomingPredInfo.end());
 306     return InsertedVal;
 307   }
 308
 309   // Otherwise, we do need a PHI: insert one now if we don't already have one.
 310   if (InsertedVal == 0)
 311     InsertedVal = PHINode::Create(PrototypeValue->getType(),
 312                                   PrototypeValue->getName(), &BB->front());
 313
 314   PHINode *InsertedPHI = cast<PHINode>(InsertedVal);
 315   InsertedPHI->reserveOperandSpace(IncomingPredInfo.size()-FirstPredInfoEntry);
 316
 317   // Fill in all the predecessors of the PHI.
 318   for (IncomingPredInfoTy::iterator I =
 319          IncomingPredInfo.begin()+FirstPredInfoEntry,
 320        E = IncomingPredInfo.end(); I != E; ++I)
 321     InsertedPHI->addIncoming(I->second, I->first);
 322
 323   // Drop the entries we added in IncomingPredInfo to restore the stack.
 324   IncomingPredInfo.erase(IncomingPredInfo.begin()+FirstPredInfoEntry,
 325                          IncomingPredInfo.end());
 326
 327   // See if the PHI node can be merged to a single value.  This can happen in
 328   // loop cases when we get a PHI of itself and one other value.
 329   if (Value *ConstVal = InsertedPHI->hasConstantValue()) {
 330     InsertedPHI->replaceAllUsesWith(ConstVal);
 331     InsertedPHI->eraseFromParent();
 332     InsertedVal = ConstVal;
 333   } else {
 334     DEBUG(errs() << "  Inserted PHI: " << *InsertedPHI << "\n");
 335
 336     // If the client wants to know about all new instructions, tell it.
 337     if (InsertedPHIs) InsertedPHIs->push_back(InsertedPHI);
 338   }
 339
 340   return InsertedVal;
 341 }