Added LLVM project notice to the top of every C++ source file.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / SimplifyCFG.cpp
1 //===- SimplifyCFG.cpp - Code to perform CFG simplification ---------------===//
2 // 
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
7 // 
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // Peephole optimize the CFG.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
15 #include "llvm/Constant.h"
16 #include "llvm/Intrinsics.h"
17 #include "llvm/iPHINode.h"
18 #include "llvm/iTerminators.h"
19 #include "llvm/iOther.h"
20 #include "llvm/Support/CFG.h"
21 #include <algorithm>
22 #include <functional>
23
24 // PropagatePredecessors - This gets "Succ" ready to have the predecessors from
25 // "BB".  This is a little tricky because "Succ" has PHI nodes, which need to
26 // have extra slots added to them to hold the merge edges from BB's
27 // predecessors, and BB itself might have had PHI nodes in it.  This function
28 // returns true (failure) if the Succ BB already has a predecessor that is a
29 // predecessor of BB and incoming PHI arguments would not be discernible.
30 //
31 // Assumption: Succ is the single successor for BB.
32 //
33 static bool PropagatePredecessorsForPHIs(BasicBlock *BB, BasicBlock *Succ) {
34   assert(*succ_begin(BB) == Succ && "Succ is not successor of BB!");
35
36   if (!isa<PHINode>(Succ->front()))
37     return false;  // We can make the transformation, no problem.
38
39   // If there is more than one predecessor, and there are PHI nodes in
40   // the successor, then we need to add incoming edges for the PHI nodes
41   //
42   const std::vector<BasicBlock*> BBPreds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
43
44   // Check to see if one of the predecessors of BB is already a predecessor of
45   // Succ.  If so, we cannot do the transformation if there are any PHI nodes
46   // with incompatible values coming in from the two edges!
47   //
48   for (pred_iterator PI = pred_begin(Succ), PE = pred_end(Succ); PI != PE; ++PI)
49     if (find(BBPreds.begin(), BBPreds.end(), *PI) != BBPreds.end()) {
50       // Loop over all of the PHI nodes checking to see if there are
51       // incompatible values coming in.
52       for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
53            PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
54         // Loop up the entries in the PHI node for BB and for *PI if the values
55         // coming in are non-equal, we cannot merge these two blocks (instead we
56         // should insert a conditional move or something, then merge the
57         // blocks).
58         int Idx1 = PN->getBasicBlockIndex(BB);
59         int Idx2 = PN->getBasicBlockIndex(*PI);
60         assert(Idx1 != -1 && Idx2 != -1 &&
61                "Didn't have entries for my predecessors??");
62         if (PN->getIncomingValue(Idx1) != PN->getIncomingValue(Idx2))
63           return true;  // Values are not equal...
64       }
65     }
66
67   // Loop over all of the PHI nodes in the successor BB
68   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
69        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
70     Value *OldVal = PN->removeIncomingValue(BB, false);
71     assert(OldVal && "No entry in PHI for Pred BB!");
72
73     // If this incoming value is one of the PHI nodes in BB...
74     if (isa<PHINode>(OldVal) && cast<PHINode>(OldVal)->getParent() == BB) {
75       PHINode *OldValPN = cast<PHINode>(OldVal);
76       for (std::vector<BasicBlock*>::const_iterator PredI = BBPreds.begin(), 
77              End = BBPreds.end(); PredI != End; ++PredI) {
78         PN->addIncoming(OldValPN->getIncomingValueForBlock(*PredI), *PredI);
79       }
80     } else {
81       for (std::vector<BasicBlock*>::const_iterator PredI = BBPreds.begin(), 
82              End = BBPreds.end(); PredI != End; ++PredI) {
83         // Add an incoming value for each of the new incoming values...
84         PN->addIncoming(OldVal, *PredI);
85       }
86     }
87   }
88   return false;
89 }
90
91
92 // SimplifyCFG - This function is used to do simplification of a CFG.  For
93 // example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop, it
94 // eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
95 // of the CFG.  It returns true if a modification was made.
96 //
97 // WARNING:  The entry node of a function may not be simplified.
98 //
99 bool SimplifyCFG(BasicBlock *BB) {
100   bool Changed = false;
101   Function *M = BB->getParent();
102
103   assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in function!");
104   assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
105   assert(&BB->getParent()->front() != BB && "Can't Simplify entry block!");
106
107   // Check to see if the first instruction in this block is just an
108   // 'llvm.unwind'.  If so, replace any invoke instructions which use this as an
109   // exception destination with call instructions.
110   //
111   if (UnwindInst *UI = dyn_cast<UnwindInst>(BB->getTerminator()))
112     if (BB->begin() == BasicBlock::iterator(UI)) {  // Empty block?
113       std::vector<BasicBlock*> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
114       while (!Preds.empty()) {
115         BasicBlock *Pred = Preds.back();
116         if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Pred->getTerminator()))
117           if (II->getExceptionalDest() == BB) {
118             // Insert a new branch instruction before the invoke, because this
119             // is now a fall through...
120             BranchInst *BI = new BranchInst(II->getNormalDest(), II);
121             Pred->getInstList().remove(II);   // Take out of symbol table
122             
123             // Insert the call now...
124             std::vector<Value*> Args(II->op_begin()+3, II->op_end());
125             CallInst *CI = new CallInst(II->getCalledValue(), Args,
126                                         II->getName(), BI);
127             // If the invoke produced a value, the Call now does instead
128             II->replaceAllUsesWith(CI);
129             delete II;
130             Changed = true;
131           }
132         
133         Preds.pop_back();
134       }
135     }
136
137   // Remove basic blocks that have no predecessors... which are unreachable.
138   if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
139       !BB->hasConstantReferences()) {
140     //cerr << "Removing BB: \n" << BB;
141
142     // Loop through all of our successors and make sure they know that one
143     // of their predecessors is going away.
144     for_each(succ_begin(BB), succ_end(BB),
145              std::bind2nd(std::mem_fun(&BasicBlock::removePredecessor), BB));
146
147     while (!BB->empty()) {
148       Instruction &I = BB->back();
149       // If this instruction is used, replace uses with an arbitrary
150       // constant value.  Because control flow can't get here, we don't care
151       // what we replace the value with.  Note that since this block is 
152       // unreachable, and all values contained within it must dominate their
153       // uses, that all uses will eventually be removed.
154       if (!I.use_empty()) 
155         // Make all users of this instruction reference the constant instead
156         I.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(I.getType()));
157       
158       // Remove the instruction from the basic block
159       BB->getInstList().pop_back();
160     }
161     M->getBasicBlockList().erase(BB);
162     return true;
163   }
164
165   // Check to see if we can constant propagate this terminator instruction
166   // away...
167   Changed |= ConstantFoldTerminator(BB);
168
169   // Check to see if this block has no non-phi instructions and only a single
170   // successor.  If so, replace references to this basic block with references
171   // to the successor.
172   succ_iterator SI(succ_begin(BB));
173   if (SI != succ_end(BB) && ++SI == succ_end(BB)) {  // One succ?
174
175     BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();  // Skip over phi nodes...
176     while (isa<PHINode>(*BBI)) ++BBI;
177
178     if (BBI->isTerminator()) {   // Terminator is the only non-phi instruction!
179       BasicBlock *Succ = *succ_begin(BB); // There is exactly one successor
180      
181       if (Succ != BB) {   // Arg, don't hurt infinite loops!
182         // If our successor has PHI nodes, then we need to update them to
183         // include entries for BB's predecessors, not for BB itself.
184         // Be careful though, if this transformation fails (returns true) then
185         // we cannot do this transformation!
186         //
187         if (!PropagatePredecessorsForPHIs(BB, Succ)) {
188           //cerr << "Killing Trivial BB: \n" << BB;
189           std::string OldName = BB->getName();
190
191           std::vector<BasicBlock*>
192             OldSuccPreds(pred_begin(Succ), pred_end(Succ));
193
194           // Move all PHI nodes in BB to Succ if they are alive, otherwise
195           // delete them.
196           while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&BB->front()))
197             if (PN->use_empty())
198               BB->getInstList().erase(BB->begin());  // Nuke instruction...
199             else {
200               // The instruction is alive, so this means that Succ must have
201               // *ONLY* had BB as a predecessor, and the PHI node is still valid
202               // now.  Simply move it into Succ, because we know that BB
203               // strictly dominated Succ.
204               BB->getInstList().remove(BB->begin());
205               Succ->getInstList().push_front(PN);
206
207               // We need to add new entries for the PHI node to account for
208               // predecessors of Succ that the PHI node does not take into
209               // account.  At this point, since we know that BB dominated succ,
210               // this means that we should any newly added incoming edges should
211               // use the PHI node as the value for these edges, because they are
212               // loop back edges.
213               
214               for (unsigned i = 0, e = OldSuccPreds.size(); i != e; ++i)
215                 if (OldSuccPreds[i] != BB)
216                   PN->addIncoming(PN, OldSuccPreds[i]);
217             }
218
219           // Everything that jumped to BB now goes to Succ...
220           BB->replaceAllUsesWith(Succ);
221
222           // Delete the old basic block...
223           M->getBasicBlockList().erase(BB);
224         
225           if (!OldName.empty() && !Succ->hasName())  // Transfer name if we can
226             Succ->setName(OldName);
227           
228           //cerr << "Function after removal: \n" << M;
229           return true;
230         }
231       }
232     }
233   }
234
235   // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one distinct
236   // pred, and if there is only one distinct successor of the predecessor, and
237   // if there are no PHI nodes.
238   //
239   if (!BB->hasConstantReferences()) {
240     pred_iterator PI(pred_begin(BB)), PE(pred_end(BB));
241     BasicBlock *OnlyPred = *PI++;
242     for (; PI != PE; ++PI)  // Search all predecessors, see if they are all same
243       if (*PI != OnlyPred) {
244         OnlyPred = 0;       // There are multiple different predecessors...
245         break;
246       }
247   
248     BasicBlock *OnlySucc = 0;
249     if (OnlyPred && OnlyPred != BB &&    // Don't break self loops
250         OnlyPred->getTerminator()->getOpcode() != Instruction::Invoke) {
251       // Check to see if there is only one distinct successor...
252       succ_iterator SI(succ_begin(OnlyPred)), SE(succ_end(OnlyPred));
253       OnlySucc = BB;
254       for (; SI != SE; ++SI)
255         if (*SI != OnlySucc) {
256           OnlySucc = 0;     // There are multiple distinct successors!
257           break;
258         }
259     }
260
261     if (OnlySucc) {
262       //cerr << "Merging: " << BB << "into: " << OnlyPred;
263       TerminatorInst *Term = OnlyPred->getTerminator();
264
265       // Resolve any PHI nodes at the start of the block.  They are all
266       // guaranteed to have exactly one entry if they exist, unless there are
267       // multiple duplicate (but guaranteed to be equal) entries for the
268       // incoming edges.  This occurs when there are multiple edges from
269       // OnlyPred to OnlySucc.
270       //
271       while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&BB->front())) {
272         PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
273         BB->getInstList().pop_front();  // Delete the phi node...
274       }
275
276       // Delete the unconditional branch from the predecessor...
277       OnlyPred->getInstList().pop_back();
278       
279       // Move all definitions in the successor to the predecessor...
280       OnlyPred->getInstList().splice(OnlyPred->end(), BB->getInstList());
281                                      
282       // Make all PHI nodes that referred to BB now refer to Pred as their
283       // source...
284       BB->replaceAllUsesWith(OnlyPred);
285
286       std::string OldName = BB->getName();
287
288       // Erase basic block from the function... 
289       M->getBasicBlockList().erase(BB);
290
291       // Inherit predecessors name if it exists...
292       if (!OldName.empty() && !OnlyPred->hasName())
293         OnlyPred->setName(OldName);
294       
295       return true;
296     }
297   }
298   
299   return Changed;
300 }