[PM/AA] Run clang-format over the SCEV-AA code to normalize the
[oota-llvm.git] / include / llvm / Analysis / ScalarEvolutionExpander.h
index b40fbf06f9c871565f1d911e178afdfc7daff047..e5647860db5c136f5d043f36f7c60931937399a4 100644 (file)
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#ifndef LLVM_ANALYSIS_SCALAREVOLUTION_EXPANDER_H
-#define LLVM_ANALYSIS_SCALAREVOLUTION_EXPANDER_H
+#ifndef LLVM_ANALYSIS_SCALAREVOLUTIONEXPANDER_H
+#define LLVM_ANALYSIS_SCALAREVOLUTIONEXPANDER_H
 
-#include "llvm/Instructions.h"
-#include "llvm/Type.h"
-#include "llvm/Analysis/ScalarEvolution.h"
 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpressions.h"
+#include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionNormalization.h"
+#include "llvm/Analysis/TargetFolder.h"
+#include "llvm/IR/IRBuilder.h"
+#include "llvm/IR/ValueHandle.h"
+#include <set>
 
 namespace llvm {
-  /// SCEVExpander - This class uses information about analyze scalars to
+  class TargetTransformInfo;
+
+  /// Return true if the given expression is safe to expand in the sense that
+  /// all materialized values are safe to speculate.
+  bool isSafeToExpand(const SCEV *S, ScalarEvolution &SE);
+
+  /// This class uses information about analyze scalars to
   /// rewrite expressions in canonical form.
   ///
   /// Clients should create an instance of this class when rewriting is needed,
-  /// and destroy it when finished to allow the release of the associated 
+  /// and destroy it when finished to allow the release of the associated
   /// memory.
-  struct SCEVExpander : public SCEVVisitor<SCEVExpander, Value*> {
+  class SCEVExpander : public SCEVVisitor<SCEVExpander, Value*> {
     ScalarEvolution &SE;
-    std::map<SCEVHandle, AssertingVH<Value> > InsertedExpressions;
-    std::set<Value*> InsertedValues;
-
-    BasicBlock::iterator InsertPt;
+    const DataLayout &DL;
+
+    // New instructions receive a name to identifies them with the current pass.
+    const char* IVName;
+
+    // InsertedExpressions caches Values for reuse, so must track RAUW.
+    std::map<std::pair<const SCEV *, Instruction *>, TrackingVH<Value> >
+      InsertedExpressions;
+    // InsertedValues only flags inserted instructions so needs no RAUW.
+    std::set<AssertingVH<Value> > InsertedValues;
+    std::set<AssertingVH<Value> > InsertedPostIncValues;
+
+    /// A memoization of the "relevant" loop for a given SCEV.
+    DenseMap<const SCEV *, const Loop *> RelevantLoops;
+
+    /// \brief Addrecs referring to any of the given loops are expanded
+    /// in post-inc mode. For example, expanding {1,+,1}<L> in post-inc mode
+    /// returns the add instruction that adds one to the phi for {0,+,1}<L>,
+    /// as opposed to a new phi starting at 1. This is only supported in
+    /// non-canonical mode.
+    PostIncLoopSet PostIncLoops;
+
+    /// \brief When this is non-null, addrecs expanded in the loop it indicates
+    /// should be inserted with increments at IVIncInsertPos.
+    const Loop *IVIncInsertLoop;
+
+    /// \brief When expanding addrecs in the IVIncInsertLoop loop, insert the IV
+    /// increment at this position.
+    Instruction *IVIncInsertPos;
+
+    /// \brief Phis that complete an IV chain. Reuse
+    std::set<AssertingVH<PHINode> > ChainedPhis;
+
+    /// \brief When true, expressions are expanded in "canonical" form. In
+    /// particular, addrecs are expanded as arithmetic based on a canonical
+    /// induction variable. When false, expression are expanded in a more
+    /// literal form.
+    bool CanonicalMode;
+
+    /// \brief When invoked from LSR, the expander is in "strength reduction"
+    /// mode. The only difference is that phi's are only reused if they are
+    /// already in "expanded" form.
+    bool LSRMode;
+
+    typedef IRBuilder<true, TargetFolder> BuilderType;
+    BuilderType Builder;
+
+#ifndef NDEBUG
+    const char *DebugType;
+#endif
 
     friend struct SCEVVisitor<SCEVExpander, Value*>;
+
   public:
-    explicit SCEVExpander(ScalarEvolution &se)
-      : SE(se) {}
+    /// \brief Construct a SCEVExpander in "canonical" mode.
+    explicit SCEVExpander(ScalarEvolution &se, const DataLayout &DL,
+                          const char *name)
+        : SE(se), DL(DL), IVName(name), IVIncInsertLoop(nullptr),
+          IVIncInsertPos(nullptr), CanonicalMode(true), LSRMode(false),
+          Builder(se.getContext(), TargetFolder(DL)) {
+#ifndef NDEBUG
+      DebugType = "";
+#endif
+    }
 
-    /// clear - Erase the contents of the InsertedExpressions map so that users
+#ifndef NDEBUG
+    void setDebugType(const char* s) { DebugType = s; }
+#endif
+
+    /// \brief Erase the contents of the InsertedExpressions map so that users
     /// trying to expand the same expression into multiple BasicBlocks or
     /// different places within the same BasicBlock can do so.
-    void clear() { InsertedExpressions.clear(); }
+    void clear() {
+      InsertedExpressions.clear();
+      InsertedValues.clear();
+      InsertedPostIncValues.clear();
+      ChainedPhis.clear();
+    }
 
-    /// isInsertedInstruction - Return true if the specified instruction was
-    /// inserted by the code rewriter.  If so, the client should not modify the
-    /// instruction.
-    bool isInsertedInstruction(Instruction *I) const {
-      return InsertedValues.count(I);
+    /// \brief Return true for expressions that may incur non-trivial cost to
+    /// evaluate at runtime.
+    /// 'At' is an optional parameter which specifies point in code where user
+    /// is going to expand this expression. Sometimes this knowledge can lead to
+    /// a more accurate cost estimation.
+    bool isHighCostExpansion(const SCEV *Expr, Loop *L,
+                             const Instruction *At = nullptr) {
+      SmallPtrSet<const SCEV *, 8> Processed;
+      return isHighCostExpansionHelper(Expr, L, At, Processed);
     }
 
-    /// isInsertedExpression - Return true if the the code rewriter has a
-    /// Value* recorded for the given expression.
-    bool isInsertedExpression(const SCEV *S) const {
-      return InsertedExpressions.count(S);
+    /// \brief This method returns the canonical induction variable of the
+    /// specified type for the specified loop (inserting one if there is none).
+    /// A canonical induction variable starts at zero and steps by one on each
+    /// iteration.
+    PHINode *getOrInsertCanonicalInductionVariable(const Loop *L, Type *Ty);
+
+    /// \brief Return the induction variable increment's IV operand.
+    Instruction *getIVIncOperand(Instruction *IncV, Instruction *InsertPos,
+                                 bool allowScale);
+
+    /// \brief Utility for hoisting an IV increment.
+    bool hoistIVInc(Instruction *IncV, Instruction *InsertPos);
+
+    /// \brief replace congruent phis with their most canonical
+    /// representative. Return the number of phis eliminated.
+    unsigned replaceCongruentIVs(Loop *L, const DominatorTree *DT,
+                                 SmallVectorImpl<WeakVH> &DeadInsts,
+                                 const TargetTransformInfo *TTI = nullptr);
+
+    /// \brief Insert code to directly compute the specified SCEV expression
+    /// into the program.  The inserted code is inserted into the specified
+    /// block.
+    Value *expandCodeFor(const SCEV *SH, Type *Ty, Instruction *I);
+
+    /// \brief Set the current IV increment loop and position.
+    void setIVIncInsertPos(const Loop *L, Instruction *Pos) {
+      assert(!CanonicalMode &&
+             "IV increment positions are not supported in CanonicalMode");
+      IVIncInsertLoop = L;
+      IVIncInsertPos = Pos;
     }
 
-    /// getOrInsertCanonicalInductionVariable - This method returns the
-    /// canonical induction variable of the specified type for the specified
-    /// loop (inserting one if there is none).  A canonical induction variable
-    /// starts at zero and steps by one on each iteration.
-    Value *getOrInsertCanonicalInductionVariable(const Loop *L, const Type *Ty);
-
-    /// addInsertedValue - Remember the specified instruction as being the
-    /// canonical form for the specified SCEV.
-    void addInsertedValue(Value *V, const SCEV *S) {
-      InsertedExpressions[S] = V;
-      InsertedValues.insert(V);
+    /// \brief Enable post-inc expansion for addrecs referring to the given
+    /// loops. Post-inc expansion is only supported in non-canonical mode.
+    void setPostInc(const PostIncLoopSet &L) {
+      assert(!CanonicalMode &&
+             "Post-inc expansion is not supported in CanonicalMode");
+      PostIncLoops = L;
     }
 
-    void setInsertionPoint(BasicBlock::iterator NewIP) { InsertPt = NewIP; }
+    /// \brief Disable all post-inc expansion.
+    void clearPostInc() {
+      PostIncLoops.clear();
 
-    BasicBlock::iterator getInsertionPoint() const { return InsertPt; }
+      // When we change the post-inc loop set, cached expansions may no
+      // longer be valid.
+      InsertedPostIncValues.clear();
+    }
 
-    /// expandCodeFor - Insert code to directly compute the specified SCEV
-    /// expression into the program.  The inserted code is inserted into the
-    /// SCEVExpander's current insertion point. If a type is specified, the
-    /// result will be expanded to have that type, with a cast if necessary.
-    Value *expandCodeFor(SCEVHandle SH, const Type *Ty = 0);
+    /// \brief Disable the behavior of expanding expressions in canonical form
+    /// rather than in a more literal form. Non-canonical mode is useful for
+    /// late optimization passes.
+    void disableCanonicalMode() { CanonicalMode = false; }
 
-    /// expandCodeFor - Insert code to directly compute the specified SCEV
-    /// expression into the program.  The inserted code is inserted into the
-    /// specified block.
-    Value *expandCodeFor(SCEVHandle SH, const Type *Ty,
-                         BasicBlock::iterator IP) {
-      setInsertionPoint(IP);
-      return expandCodeFor(SH, Ty);
+    void enableLSRMode() { LSRMode = true; }
+
+    /// \brief Clear the current insertion point. This is useful if the
+    /// instruction that had been serving as the insertion point may have been
+    /// deleted.
+    void clearInsertPoint() {
+      Builder.ClearInsertionPoint();
     }
 
-    /// InsertCastOfTo - Insert a cast of V to the specified type, doing what
-    /// we can to share the casts.
-    Value *InsertCastOfTo(Instruction::CastOps opcode, Value *V,
-                          const Type *Ty);
+    /// \brief Return true if the specified instruction was inserted by the code
+    /// rewriter.  If so, the client should not modify the instruction.
+    bool isInsertedInstruction(Instruction *I) const {
+      return InsertedValues.count(I) || InsertedPostIncValues.count(I);
+    }
 
-    /// InsertNoopCastOfTo - Insert a cast of V to the specified type,
-    /// which must be possible with a noop cast.
-    Value *InsertNoopCastOfTo(Value *V, const Type *Ty);
+    void setChainedPhi(PHINode *PN) { ChainedPhis.insert(PN); }
 
-    /// InsertBinop - Insert the specified binary operator, doing a small amount
-    /// of work to avoid inserting an obviously redundant operation.
-    Value *InsertBinop(Instruction::BinaryOps Opcode, Value *LHS,
-                       Value *RHS, BasicBlock::iterator InsertPt);
+    /// \brief Try to find LLVM IR value for 'S' available at the point 'At'.
+    // 'L' is a hint which tells in which loop to look for the suitable value.
+    // On success return value which is equivalent to the expanded 'S' at point
+    // 'At'. Return nullptr if value was not found.
+    // Note that this function does not perform exhaustive search. I.e if it
+    // didn't find any value it does not mean that there is no such value.
+    Value *findExistingExpansion(const SCEV *S, const Instruction *At, Loop *L);
 
   private:
-    /// expandAddToGEP - Expand a SCEVAddExpr with a pointer type into a GEP
+    LLVMContext &getContext() const { return SE.getContext(); }
+
+    /// \brief Recursive helper function for isHighCostExpansion.
+    bool isHighCostExpansionHelper(const SCEV *S, Loop *L,
+                                   const Instruction *At,
+                                   SmallPtrSetImpl<const SCEV *> &Processed);
+
+    /// \brief Insert the specified binary operator, doing a small amount
+    /// of work to avoid inserting an obviously redundant operation.
+    Value *InsertBinop(Instruction::BinaryOps Opcode, Value *LHS, Value *RHS);
+
+    /// \brief Arrange for there to be a cast of V to Ty at IP, reusing an
+    /// existing cast if a suitable one exists, moving an existing cast if a
+    /// suitable one exists but isn't in the right place, or or creating a new
+    /// one.
+    Value *ReuseOrCreateCast(Value *V, Type *Ty,
+                             Instruction::CastOps Op,
+                             BasicBlock::iterator IP);
+
+    /// \brief Insert a cast of V to the specified type, which must be possible
+    /// with a noop cast, doing what we can to share the casts.
+    Value *InsertNoopCastOfTo(Value *V, Type *Ty);
+
+    /// \brief Expand a SCEVAddExpr with a pointer type into a GEP
     /// instead of using ptrtoint+arithmetic+inttoptr.
-    Value *expandAddToGEP(const SCEVHandle *op_begin, const SCEVHandle *op_end,
-                          const PointerType *PTy, const Type *Ty, Value *V);
+    Value *expandAddToGEP(const SCEV *const *op_begin,
+                          const SCEV *const *op_end,
+                          PointerType *PTy, Type *Ty, Value *V);
 
     Value *expand(const SCEV *S);
 
+    /// \brief Insert code to directly compute the specified SCEV expression
+    /// into the program.  The inserted code is inserted into the SCEVExpander's
+    /// current insertion point. If a type is specified, the result will be
+    /// expanded to have that type, with a cast if necessary.
+    Value *expandCodeFor(const SCEV *SH, Type *Ty = nullptr);
+
+    /// \brief Determine the most "relevant" loop for the given SCEV.
+    const Loop *getRelevantLoop(const SCEV *);
+
     Value *visitConstant(const SCEVConstant *S) {
       return S->getValue();
     }
@@ -135,8 +271,23 @@ namespace llvm {
     Value *visitUnknown(const SCEVUnknown *S) {
       return S->getValue();
     }
+
+    void rememberInstruction(Value *I);
+
+    bool isNormalAddRecExprPHI(PHINode *PN, Instruction *IncV, const Loop *L);
+
+    bool isExpandedAddRecExprPHI(PHINode *PN, Instruction *IncV, const Loop *L);
+
+    Value *expandAddRecExprLiterally(const SCEVAddRecExpr *);
+    PHINode *getAddRecExprPHILiterally(const SCEVAddRecExpr *Normalized,
+                                       const Loop *L,
+                                       Type *ExpandTy,
+                                       Type *IntTy,
+                                       Type *&TruncTy,
+                                       bool &InvertStep);
+    Value *expandIVInc(PHINode *PN, Value *StepV, const Loop *L,
+                       Type *ExpandTy, Type *IntTy, bool useSubtract);
   };
 }
 
 #endif
-