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