Finegrainify namespacification
[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 using namespace llvm;
24
25 // PropagatePredecessors - This gets "Succ" ready to have the predecessors from
26 // "BB".  This is a little tricky because "Succ" has PHI nodes, which need to
27 // have extra slots added to them to hold the merge edges from BB's
28 // predecessors, and BB itself might have had PHI nodes in it.  This function
29 // returns true (failure) if the Succ BB already has a predecessor that is a
30 // predecessor of BB and incoming PHI arguments would not be discernible.
31 //
32 // Assumption: Succ is the single successor for BB.
33 //
34 static bool PropagatePredecessorsForPHIs(BasicBlock *BB, BasicBlock *Succ) {
35   assert(*succ_begin(BB) == Succ && "Succ is not successor of BB!");
36
37   if (!isa<PHINode>(Succ->front()))
38     return false;  // We can make the transformation, no problem.
39
40   // If there is more than one predecessor, and there are PHI nodes in
41   // the successor, then we need to add incoming edges for the PHI nodes
42   //
43   const std::vector<BasicBlock*> BBPreds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
44
45   // Check to see if one of the predecessors of BB is already a predecessor of
46   // Succ.  If so, we cannot do the transformation if there are any PHI nodes
47   // with incompatible values coming in from the two edges!
48   //
49   for (pred_iterator PI = pred_begin(Succ), PE = pred_end(Succ); PI != PE; ++PI)
50     if (find(BBPreds.begin(), BBPreds.end(), *PI) != BBPreds.end()) {
51       // Loop over all of the PHI nodes checking to see if there are
52       // incompatible values coming in.
53       for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
54            PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
55         // Loop up the entries in the PHI node for BB and for *PI if the values
56         // coming in are non-equal, we cannot merge these two blocks (instead we
57         // should insert a conditional move or something, then merge the
58         // blocks).
59         int Idx1 = PN->getBasicBlockIndex(BB);
60         int Idx2 = PN->getBasicBlockIndex(*PI);
61         assert(Idx1 != -1 && Idx2 != -1 &&
62                "Didn't have entries for my predecessors??");
63         if (PN->getIncomingValue(Idx1) != PN->getIncomingValue(Idx2))
64           return true;  // Values are not equal...
65       }
66     }
67
68   // Loop over all of the PHI nodes in the successor BB
69   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
70        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I) {
71     Value *OldVal = PN->removeIncomingValue(BB, false);
72     assert(OldVal && "No entry in PHI for Pred BB!");
73
74     // If this incoming value is one of the PHI nodes in BB...
75     if (isa<PHINode>(OldVal) && cast<PHINode>(OldVal)->getParent() == BB) {
76       PHINode *OldValPN = cast<PHINode>(OldVal);
77       for (std::vector<BasicBlock*>::const_iterator PredI = BBPreds.begin(), 
78              End = BBPreds.end(); PredI != End; ++PredI) {
79         PN->addIncoming(OldValPN->getIncomingValueForBlock(*PredI), *PredI);
80       }
81     } else {
82       for (std::vector<BasicBlock*>::const_iterator PredI = BBPreds.begin(), 
83              End = BBPreds.end(); PredI != End; ++PredI) {
84         // Add an incoming value for each of the new incoming values...
85         PN->addIncoming(OldVal, *PredI);
86       }
87     }
88   }
89   return false;
90 }
91
92
93 // SimplifyCFG - This function is used to do simplification of a CFG.  For
94 // example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop, it
95 // eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
96 // of the CFG.  It returns true if a modification was made.
97 //
98 // WARNING:  The entry node of a function may not be simplified.
99 //
100 bool llvm::SimplifyCFG(BasicBlock *BB) {
101   bool Changed = false;
102   Function *M = BB->getParent();
103
104   assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in function!");
105   assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
106   assert(&BB->getParent()->front() != BB && "Can't Simplify entry block!");
107
108   // Check to see if the first instruction in this block is just an
109   // 'llvm.unwind'.  If so, replace any invoke instructions which use this as an
110   // exception destination with call instructions.
111   //
112   if (UnwindInst *UI = dyn_cast<UnwindInst>(BB->getTerminator()))
113     if (BB->begin() == BasicBlock::iterator(UI)) {  // Empty block?
114       std::vector<BasicBlock*> Preds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
115       while (!Preds.empty()) {
116         BasicBlock *Pred = Preds.back();
117         if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Pred->getTerminator()))
118           if (II->getExceptionalDest() == BB) {
119             // Insert a new branch instruction before the invoke, because this
120             // is now a fall through...
121             BranchInst *BI = new BranchInst(II->getNormalDest(), II);
122             Pred->getInstList().remove(II);   // Take out of symbol table
123             
124             // Insert the call now...
125             std::vector<Value*> Args(II->op_begin()+3, II->op_end());
126             CallInst *CI = new CallInst(II->getCalledValue(), Args,
127                                         II->getName(), BI);
128             // If the invoke produced a value, the Call now does instead
129             II->replaceAllUsesWith(CI);
130             delete II;
131             Changed = true;
132           }
133         
134         Preds.pop_back();
135       }
136     }
137
138   // Remove basic blocks that have no predecessors... which are unreachable.
139   if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
140       !BB->hasConstantReferences()) {
141     //cerr << "Removing BB: \n" << BB;
142
143     // Loop through all of our successors and make sure they know that one
144     // of their predecessors is going away.
145     for_each(succ_begin(BB), succ_end(BB),
146              std::bind2nd(std::mem_fun(&BasicBlock::removePredecessor), BB));
147
148     while (!BB->empty()) {
149       Instruction &I = BB->back();
150       // If this instruction is used, replace uses with an arbitrary
151       // constant value.  Because control flow can't get here, we don't care
152       // what we replace the value with.  Note that since this block is 
153       // unreachable, and all values contained within it must dominate their
154       // uses, that all uses will eventually be removed.
155       if (!I.use_empty()) 
156         // Make all users of this instruction reference the constant instead
157         I.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(I.getType()));
158       
159       // Remove the instruction from the basic block
160       BB->getInstList().pop_back();
161     }
162     M->getBasicBlockList().erase(BB);
163     return true;
164   }
165
166   // Check to see if we can constant propagate this terminator instruction
167   // away...
168   Changed |= ConstantFoldTerminator(BB);
169
170   // Check to see if this block has no non-phi instructions and only a single
171   // successor.  If so, replace references to this basic block with references
172   // to the successor.
173   succ_iterator SI(succ_begin(BB));
174   if (SI != succ_end(BB) && ++SI == succ_end(BB)) {  // One succ?
175
176     BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();  // Skip over phi nodes...
177     while (isa<PHINode>(*BBI)) ++BBI;
178
179     if (BBI->isTerminator()) {   // Terminator is the only non-phi instruction!
180       BasicBlock *Succ = *succ_begin(BB); // There is exactly one successor
181      
182       if (Succ != BB) {   // Arg, don't hurt infinite loops!
183         // If our successor has PHI nodes, then we need to update them to
184         // include entries for BB's predecessors, not for BB itself.
185         // Be careful though, if this transformation fails (returns true) then
186         // we cannot do this transformation!
187         //
188         if (!PropagatePredecessorsForPHIs(BB, Succ)) {
189           //cerr << "Killing Trivial BB: \n" << BB;
190           std::string OldName = BB->getName();
191
192           std::vector<BasicBlock*>
193             OldSuccPreds(pred_begin(Succ), pred_end(Succ));
194
195           // Move all PHI nodes in BB to Succ if they are alive, otherwise
196           // delete them.
197           while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&BB->front()))
198             if (PN->use_empty())
199               BB->getInstList().erase(BB->begin());  // Nuke instruction...
200             else {
201               // The instruction is alive, so this means that Succ must have
202               // *ONLY* had BB as a predecessor, and the PHI node is still valid
203               // now.  Simply move it into Succ, because we know that BB
204               // strictly dominated Succ.
205               BB->getInstList().remove(BB->begin());
206               Succ->getInstList().push_front(PN);
207
208               // We need to add new entries for the PHI node to account for
209               // predecessors of Succ that the PHI node does not take into
210               // account.  At this point, since we know that BB dominated succ,
211               // this means that we should any newly added incoming edges should
212               // use the PHI node as the value for these edges, because they are
213               // loop back edges.
214               
215               for (unsigned i = 0, e = OldSuccPreds.size(); i != e; ++i)
216                 if (OldSuccPreds[i] != BB)
217                   PN->addIncoming(PN, OldSuccPreds[i]);
218             }
219
220           // Everything that jumped to BB now goes to Succ...
221           BB->replaceAllUsesWith(Succ);
222
223           // Delete the old basic block...
224           M->getBasicBlockList().erase(BB);
225         
226           if (!OldName.empty() && !Succ->hasName())  // Transfer name if we can
227             Succ->setName(OldName);
228           
229           //cerr << "Function after removal: \n" << M;
230           return true;
231         }
232       }
233     }
234   }
235
236   // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one distinct
237   // pred, and if there is only one distinct successor of the predecessor, and
238   // if there are no PHI nodes.
239   //
240   if (!BB->hasConstantReferences()) {
241     pred_iterator PI(pred_begin(BB)), PE(pred_end(BB));
242     BasicBlock *OnlyPred = *PI++;
243     for (; PI != PE; ++PI)  // Search all predecessors, see if they are all same
244       if (*PI != OnlyPred) {
245         OnlyPred = 0;       // There are multiple different predecessors...
246         break;
247       }
248   
249     BasicBlock *OnlySucc = 0;
250     if (OnlyPred && OnlyPred != BB &&    // Don't break self loops
251         OnlyPred->getTerminator()->getOpcode() != Instruction::Invoke) {
252       // Check to see if there is only one distinct successor...
253       succ_iterator SI(succ_begin(OnlyPred)), SE(succ_end(OnlyPred));
254       OnlySucc = BB;
255       for (; SI != SE; ++SI)
256         if (*SI != OnlySucc) {
257           OnlySucc = 0;     // There are multiple distinct successors!
258           break;
259         }
260     }
261
262     if (OnlySucc) {
263       //cerr << "Merging: " << BB << "into: " << OnlyPred;
264       TerminatorInst *Term = OnlyPred->getTerminator();
265
266       // Resolve any PHI nodes at the start of the block.  They are all
267       // guaranteed to have exactly one entry if they exist, unless there are
268       // multiple duplicate (but guaranteed to be equal) entries for the
269       // incoming edges.  This occurs when there are multiple edges from
270       // OnlyPred to OnlySucc.
271       //
272       while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&BB->front())) {
273         PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
274         BB->getInstList().pop_front();  // Delete the phi node...
275       }
276
277       // Delete the unconditional branch from the predecessor...
278       OnlyPred->getInstList().pop_back();
279       
280       // Move all definitions in the successor to the predecessor...
281       OnlyPred->getInstList().splice(OnlyPred->end(), BB->getInstList());
282                                      
283       // Make all PHI nodes that referred to BB now refer to Pred as their
284       // source...
285       BB->replaceAllUsesWith(OnlyPred);
286
287       std::string OldName = BB->getName();
288
289       // Erase basic block from the function... 
290       M->getBasicBlockList().erase(BB);
291
292       // Inherit predecessors name if it exists...
293       if (!OldName.empty() && !OnlyPred->hasName())
294         OnlyPred->setName(OldName);
295       
296       return true;
297     }
298   }
299   
300   return Changed;
301 }