Add implementation of SimplifyCFG
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / SimplifyCFG.cpp
1 //===- SimplifyCFG.cpp - Code to perform CFG simplification ---------------===//
2 //
3 // SimplifyCFG - This function is used to do simplification of a CFG.  For
4 // example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop, it
5 // eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
6 // of the CFG.  It returns true if a modification was made, and returns an 
7 // iterator that designates the first element remaining after the block that
8 // was deleted.
9 //
10 // WARNING:  The entry node of a function may not be simplified.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
15 #include "llvm/Constant.h"
16 #include "llvm/iPHINode.h"
17 #include "llvm/Support/CFG.h"
18 #include <algorithm>
19 #include <functional>
20
21 // PropogatePredecessors - This gets "Succ" ready to have the predecessors from
22 // "BB".  This is a little tricky because "Succ" has PHI nodes, which need to
23 // have extra slots added to them to hold the merge edges from BB's
24 // predecessors.  This function returns true (failure) if the Succ BB already
25 // has a predecessor that is a predecessor of BB.
26 //
27 // Assumption: Succ is the single successor for BB.
28 //
29 static bool PropogatePredecessorsForPHIs(BasicBlock *BB, BasicBlock *Succ) {
30   assert(*succ_begin(BB) == Succ && "Succ is not successor of BB!");
31   assert(isa<PHINode>(Succ->front()) && "Only works on PHId BBs!");
32
33   // If there is more than one predecessor, and there are PHI nodes in
34   // the successor, then we need to add incoming edges for the PHI nodes
35   //
36   const std::vector<BasicBlock*> BBPreds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
37
38   // Check to see if one of the predecessors of BB is already a predecessor of
39   // Succ.  If so, we cannot do the transformation!
40   //
41   for (pred_iterator PI = pred_begin(Succ), PE = pred_end(Succ);
42        PI != PE; ++PI) {
43     if (find(BBPreds.begin(), BBPreds.end(), *PI) != BBPreds.end())
44       return true;
45   }
46
47   // Loop over all of the PHI nodes in the successor BB
48   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
49        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*I); ++I) {
50     Value *OldVal = PN->removeIncomingValue(BB);
51     assert(OldVal && "No entry in PHI for Pred BB!");
52
53     for (std::vector<BasicBlock*>::const_iterator PredI = BBPreds.begin(), 
54            End = BBPreds.end(); PredI != End; ++PredI) {
55       // Add an incoming value for each of the new incoming values...
56       PN->addIncoming(OldVal, *PredI);
57     }
58   }
59   return false;
60 }
61
62
63 // SimplifyCFG - This function is used to do simplification of a CFG.  For
64 // example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop, it
65 // eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
66 // of the CFG.  It returns true if a modification was made, and returns an 
67 // iterator that designates the first element remaining after the block that
68 // was deleted.
69 //
70 // WARNING:  The entry node of a function may not be simplified.
71 //
72 bool SimplifyCFG(Function::iterator &BBIt) {
73   BasicBlock *BB = *BBIt;
74   Function *M = BB->getParent();
75
76   assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in function!");
77   assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
78   assert(BB->getParent()->front() != BB && "Can't Simplify entry block!");
79
80
81   // Remove basic blocks that have no predecessors... which are unreachable.
82   if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
83       !BB->hasConstantReferences()) {
84     //cerr << "Removing BB: \n" << BB;
85
86     // Loop through all of our successors and make sure they know that one
87     // of their predecessors is going away.
88     for_each(succ_begin(BB), succ_end(BB),
89              std::bind2nd(std::mem_fun(&BasicBlock::removePredecessor), BB));
90
91     while (!BB->empty()) {
92       Instruction *I = BB->back();
93       // If this instruction is used, replace uses with an arbitrary
94       // constant value.  Because control flow can't get here, we don't care
95       // what we replace the value with.  Note that since this block is 
96       // unreachable, and all values contained within it must dominate their
97       // uses, that all uses will eventually be removed.
98       if (!I->use_empty()) 
99         // Make all users of this instruction reference the constant instead
100         I->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(I->getType()));
101       
102       // Remove the instruction from the basic block
103       delete BB->getInstList().pop_back();
104     }
105     delete M->getBasicBlocks().remove(BBIt);
106     return true;
107   }
108
109   // Check to see if this block has no instructions and only a single 
110   // successor.  If so, replace block references with successor.
111   succ_iterator SI(succ_begin(BB));
112   if (SI != succ_end(BB) && ++SI == succ_end(BB)) {  // One succ?
113     if (BB->front()->isTerminator()) {   // Terminator is the only instruction!
114       BasicBlock *Succ = *succ_begin(BB); // There is exactly one successor
115      
116       if (Succ != BB) {   // Arg, don't hurt infinite loops!
117         // If our successor has PHI nodes, then we need to update them to
118         // include entries for BB's predecessors, not for BB itself.
119         // Be careful though, if this transformation fails (returns true) then
120         // we cannot do this transformation!
121         //
122         if (!isa<PHINode>(Succ->front()) ||
123             !PropogatePredecessorsForPHIs(BB, Succ)) {
124
125           //cerr << "Killing Trivial BB: \n" << BB;
126
127           BB->replaceAllUsesWith(Succ);
128           BB = M->getBasicBlocks().remove(BBIt);
129         
130           if (BB->hasName() && !Succ->hasName())  // Transfer name if we can
131             Succ->setName(BB->getName());
132           delete BB;                              // Delete basic block
133           
134           //cerr << "Function after removal: \n" << M;
135           return true;
136         }
137       }
138     }
139   }
140
141   // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one distinct
142   // pred, and if there is only one distinct successor of the predecessor, and
143   // if there are no PHI nodes.
144   //
145   if (!isa<PHINode>(BB->front()) && !BB->hasConstantReferences()) {
146     pred_iterator PI(pred_begin(BB)), PE(pred_end(BB));
147     BasicBlock *OnlyPred = *PI++;
148     for (; PI != PE; ++PI)  // Search all predecessors, see if they are all same
149       if (*PI != OnlyPred) {
150         OnlyPred = 0;       // There are multiple different predecessors...
151         break;
152       }
153   
154     BasicBlock *OnlySucc = 0;
155     if (OnlyPred && OnlyPred != BB) {   // Don't break self loops
156       // Check to see if there is only one distinct successor...
157       succ_iterator SI(succ_begin(OnlyPred)), SE(succ_end(OnlyPred));
158       OnlySucc = BB;
159       for (; SI != SE; ++SI)
160         if (*SI != OnlySucc) {
161           OnlySucc = 0;     // There are multiple distinct successors!
162           break;
163         }
164     }
165
166     if (OnlySucc) {
167       //cerr << "Merging: " << BB << "into: " << OnlyPred;
168       TerminatorInst *Term = OnlyPred->getTerminator();
169
170       // Delete the unconditional branch from the predecessor...
171       BasicBlock::iterator DI = OnlyPred->end();
172       delete OnlyPred->getInstList().remove(--DI);       // Destroy branch
173       
174       // Move all definitions in the succecessor to the predecessor...
175       std::vector<Instruction*> Insts(BB->begin(), BB->end());
176       BB->getInstList().remove(BB->begin(), BB->end());
177       OnlyPred->getInstList().insert(OnlyPred->end(),
178                                      Insts.begin(), Insts.end());
179       
180       // Remove basic block from the function... and advance iterator to the
181       // next valid block...
182       M->getBasicBlocks().remove(BBIt);
183
184       // Make all PHI nodes that refered to BB now refer to Pred as their
185       // source...
186       BB->replaceAllUsesWith(OnlyPred);
187       
188       // Inherit predecessors name if it exists...
189       if (BB->hasName() && !OnlyPred->hasName())
190         OnlyPred->setName(BB->getName());
191       
192       delete BB; // You ARE the weakest link... goodbye
193       return true;
194     }
195   }
196   
197   return false;
198 }