Taints the non-acquire RMW's store address with the load part
[oota-llvm.git] / lib / Analysis / IVUsers.cpp
index fb0e860416bb6285e325725e371ba5f7f352f0b1..e0c5d8fa5f5a6d8c008892d99c152b39412abed3 100644 (file)
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#define DEBUG_TYPE "iv-users"
+#include "llvm/ADT/STLExtras.h"
+#include "llvm/Analysis/AssumptionCache.h"
+#include "llvm/Analysis/CodeMetrics.h"
 #include "llvm/Analysis/IVUsers.h"
-#include "llvm/Constants.h"
-#include "llvm/Instructions.h"
-#include "llvm/Type.h"
-#include "llvm/DerivedTypes.h"
-#include "llvm/Analysis/Dominators.h"
 #include "llvm/Analysis/LoopPass.h"
 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpressions.h"
-#include "llvm/ADT/STLExtras.h"
+#include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
+#include "llvm/IR/Constants.h"
+#include "llvm/IR/DataLayout.h"
+#include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
+#include "llvm/IR/Dominators.h"
+#include "llvm/IR/Instructions.h"
+#include "llvm/IR/Module.h"
+#include "llvm/IR/Type.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
 #include <algorithm>
 using namespace llvm;
 
+#define DEBUG_TYPE "iv-users"
+
 char IVUsers::ID = 0;
 INITIALIZE_PASS_BEGIN(IVUsers, "iv-users",
                       "Induction Variable Users", false, true)
-INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopInfo)
-INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTree)
-INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ScalarEvolution)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(AssumptionCacheTracker)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopInfoWrapperPass)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTreeWrapperPass)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ScalarEvolutionWrapperPass)
 INITIALIZE_PASS_END(IVUsers, "iv-users",
                       "Induction Variable Users", false, true)
 
@@ -44,17 +51,20 @@ Pass *llvm::createIVUsersPass() {
 /// used by the given expression, within the context of analyzing the
 /// given loop.
 static bool isInteresting(const SCEV *S, const Instruction *I, const Loop *L,
-                          ScalarEvolution *SE) {
+                          ScalarEvolution *SE, LoopInfo *LI) {
   // An addrec is interesting if it's affine or if it has an interesting start.
   if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S)) {
-    // Keep things simple. Don't touch loop-variant strides.
+    // Keep things simple. Don't touch loop-variant strides unless they're
+    // only used outside the loop and we can simplify them.
     if (AR->getLoop() == L)
-      return AR->isAffine() || !L->contains(I);
+      return AR->isAffine() ||
+             (!L->contains(I) &&
+              SE->getSCEVAtScope(AR, LI->getLoopFor(I->getParent())) != AR);
     // Otherwise recurse to see if the start value is interesting, and that
     // the step value is not interesting, since we don't yet know how to
     // do effective SCEV expansions for addrecs with interesting steps.
-    return isInteresting(AR->getStart(), I, L, SE) &&
-          !isInteresting(AR->getStepRecurrence(*SE), I, L, SE);
+    return isInteresting(AR->getStart(), I, L, SE, LI) &&
+          !isInteresting(AR->getStepRecurrence(*SE), I, L, SE, LI);
   }
 
   // An add is interesting if exactly one of its operands is interesting.
@@ -62,7 +72,7 @@ static bool isInteresting(const SCEV *S, const Instruction *I, const Loop *L,
     bool AnyInterestingYet = false;
     for (SCEVAddExpr::op_iterator OI = Add->op_begin(), OE = Add->op_end();
          OI != OE; ++OI)
-      if (isInteresting(*OI, I, L, SE)) {
+      if (isInteresting(*OI, I, L, SE, LI)) {
         if (AnyInterestingYet)
           return false;
         AnyInterestingYet = true;
@@ -74,39 +84,97 @@ static bool isInteresting(const SCEV *S, const Instruction *I, const Loop *L,
   return false;
 }
 
-/// AddUsersIfInteresting - Inspect the specified instruction.  If it is a
+/// Return true if all loop headers that dominate this block are in simplified
+/// form.
+static bool isSimplifiedLoopNest(BasicBlock *BB, const DominatorTree *DT,
+                                 const LoopInfo *LI,
+                                 SmallPtrSetImpl<Loop*> &SimpleLoopNests) {
+  Loop *NearestLoop = nullptr;
+  for (DomTreeNode *Rung = DT->getNode(BB);
+       Rung; Rung = Rung->getIDom()) {
+    BasicBlock *DomBB = Rung->getBlock();
+    Loop *DomLoop = LI->getLoopFor(DomBB);
+    if (DomLoop && DomLoop->getHeader() == DomBB) {
+      // If the domtree walk reaches a loop with no preheader, return false.
+      if (!DomLoop->isLoopSimplifyForm())
+        return false;
+      // If we have already checked this loop nest, stop checking.
+      if (SimpleLoopNests.count(DomLoop))
+        break;
+      // If we have not already checked this loop nest, remember the loop
+      // header nearest to BB. The nearest loop may not contain BB.
+      if (!NearestLoop)
+        NearestLoop = DomLoop;
+    }
+  }
+  if (NearestLoop)
+    SimpleLoopNests.insert(NearestLoop);
+  return true;
+}
+
+/// AddUsersImpl - Inspect the specified instruction.  If it is a
 /// reducible SCEV, recursively add its users to the IVUsesByStride set and
 /// return true.  Otherwise, return false.
-bool IVUsers::AddUsersIfInteresting(Instruction *I) {
+bool IVUsers::AddUsersImpl(Instruction *I,
+                           SmallPtrSetImpl<Loop*> &SimpleLoopNests) {
+  const DataLayout &DL = I->getModule()->getDataLayout();
+
+  // Add this IV user to the Processed set before returning false to ensure that
+  // all IV users are members of the set. See IVUsers::isIVUserOrOperand.
+  if (!Processed.insert(I).second)
+    return true;    // Instruction already handled.
+
   if (!SE->isSCEVable(I->getType()))
     return false;   // Void and FP expressions cannot be reduced.
 
+  // IVUsers is used by LSR which assumes that all SCEV expressions are safe to
+  // pass to SCEVExpander. Expressions are not safe to expand if they represent
+  // operations that are not safe to speculate, namely integer division.
+  if (!isa<PHINode>(I) && !isSafeToSpeculativelyExecute(I))
+    return false;
+
   // LSR is not APInt clean, do not touch integers bigger than 64-bits.
-  if (SE->getTypeSizeInBits(I->getType()) > 64)
+  // Also avoid creating IVs of non-native types. For example, we don't want a
+  // 64-bit IV in 32-bit code just because the loop has one 64-bit cast.
+  uint64_t Width = SE->getTypeSizeInBits(I->getType());
+  if (Width > 64 || !DL.isLegalInteger(Width))
     return false;
 
-  if (!Processed.insert(I))
-    return true;    // Instruction already handled.
+  // Don't attempt to promote ephemeral values to indvars. They will be removed
+  // later anyway.
+  if (EphValues.count(I))
+    return false;
 
   // Get the symbolic expression for this instruction.
   const SCEV *ISE = SE->getSCEV(I);
 
   // If we've come to an uninteresting expression, stop the traversal and
   // call this a user.
-  if (!isInteresting(ISE, I, L, SE))
+  if (!isInteresting(ISE, I, L, SE, LI))
     return false;
 
   SmallPtrSet<Instruction *, 4> UniqueUsers;
-  for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end();
-       UI != E; ++UI) {
-    Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
-    if (!UniqueUsers.insert(User))
+  for (Use &U : I->uses()) {
+    Instruction *User = cast<Instruction>(U.getUser());
+    if (!UniqueUsers.insert(User).second)
       continue;
 
     // Do not infinitely recurse on PHI nodes.
     if (isa<PHINode>(User) && Processed.count(User))
       continue;
 
+    // Only consider IVUsers that are dominated by simplified loop
+    // headers. Otherwise, SCEVExpander will crash.
+    BasicBlock *UseBB = User->getParent();
+    // A phi's use is live out of its predecessor block.
+    if (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(User)) {
+      unsigned OperandNo = U.getOperandNo();
+      unsigned ValNo = PHINode::getIncomingValueNumForOperand(OperandNo);
+      UseBB = PHI->getIncomingBlock(ValNo);
+    }
+    if (!isSimplifiedLoopNest(UseBB, DT, LI, SimpleLoopNests))
+      return false;
+
     // Descend recursively, but not into PHI nodes outside the current loop.
     // It's important to see the entire expression outside the loop to get
     // choices that depend on addressing mode use right, although we won't
@@ -116,13 +184,12 @@ bool IVUsers::AddUsersIfInteresting(Instruction *I) {
     bool AddUserToIVUsers = false;
     if (LI->getLoopFor(User->getParent()) != L) {
       if (isa<PHINode>(User) || Processed.count(User) ||
-          !AddUsersIfInteresting(User)) {
+          !AddUsersImpl(User, SimpleLoopNests)) {
         DEBUG(dbgs() << "FOUND USER in other loop: " << *User << '\n'
                      << "   OF SCEV: " << *ISE << '\n');
         AddUserToIVUsers = true;
       }
-    } else if (Processed.count(User) ||
-               !AddUsersIfInteresting(User)) {
+    } else if (Processed.count(User) || !AddUsersImpl(User, SimpleLoopNests)) {
       DEBUG(dbgs() << "FOUND USER: " << *User << '\n'
                    << "   OF SCEV: " << *ISE << '\n');
       AddUserToIVUsers = true;
@@ -130,19 +197,50 @@ bool IVUsers::AddUsersIfInteresting(Instruction *I) {
 
     if (AddUserToIVUsers) {
       // Okay, we found a user that we cannot reduce.
-      IVUses.push_back(new IVStrideUse(this, User, I));
-      IVStrideUse &NewUse = IVUses.back();
-      // Transform the expression into a normalized form.
+      IVStrideUse &NewUse = AddUser(User, I);
+      // Autodetect the post-inc loop set, populating NewUse.PostIncLoops.
+      // The regular return value here is discarded; instead of recording
+      // it, we just recompute it when we need it.
+      const SCEV *OriginalISE = ISE;
       ISE = TransformForPostIncUse(NormalizeAutodetect,
                                    ISE, User, I,
                                    NewUse.PostIncLoops,
                                    *SE, *DT);
-      DEBUG(dbgs() << "   NORMALIZED TO: " << *ISE << '\n');
+
+      // PostIncNormalization effectively simplifies the expression under
+      // pre-increment assumptions. Those assumptions (no wrapping) might not
+      // hold for the post-inc value. Catch such cases by making sure the
+      // transformation is invertible.
+      if (OriginalISE != ISE) {
+        const SCEV *DenormalizedISE =
+          TransformForPostIncUse(Denormalize, ISE, User, I,
+              NewUse.PostIncLoops, *SE, *DT);
+
+        // If we normalized the expression, but denormalization doesn't give the
+        // original one, discard this user.
+        if (OriginalISE != DenormalizedISE) {
+          DEBUG(dbgs() << "   DISCARDING (NORMALIZATION ISN'T INVERTIBLE): "
+                       << *ISE << '\n');
+          IVUses.pop_back();
+          return false;
+        }
+      }
+      DEBUG(if (SE->getSCEV(I) != ISE)
+              dbgs() << "   NORMALIZED TO: " << *ISE << '\n');
     }
   }
   return true;
 }
 
+bool IVUsers::AddUsersIfInteresting(Instruction *I) {
+  // SCEVExpander can only handle users that are dominated by simplified loop
+  // entries. Keep track of all loops that are only dominated by other simple
+  // loops so we don't traverse the domtree for each user.
+  SmallPtrSet<Loop*,16> SimpleLoopNests;
+
+  return AddUsersImpl(I, SimpleLoopNests);
+}
+
 IVStrideUse &IVUsers::AddUser(Instruction *User, Value *Operand) {
   IVUses.push_back(new IVStrideUse(this, User, Operand));
   return IVUses.back();
@@ -154,31 +252,38 @@ IVUsers::IVUsers()
 }
 
 void IVUsers::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
-  AU.addRequired<LoopInfo>();
-  AU.addRequired<DominatorTree>();
-  AU.addRequired<ScalarEvolution>();
+  AU.addRequired<AssumptionCacheTracker>();
+  AU.addRequired<LoopInfoWrapperPass>();
+  AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
+  AU.addRequired<ScalarEvolutionWrapperPass>();
   AU.setPreservesAll();
 }
 
 bool IVUsers::runOnLoop(Loop *l, LPPassManager &LPM) {
 
   L = l;
-  LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
-  DT = &getAnalysis<DominatorTree>();
-  SE = &getAnalysis<ScalarEvolution>();
+  AC = &getAnalysis<AssumptionCacheTracker>().getAssumptionCache(
+      *L->getHeader()->getParent());
+  LI = &getAnalysis<LoopInfoWrapperPass>().getLoopInfo();
+  DT = &getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
+  SE = &getAnalysis<ScalarEvolutionWrapperPass>().getSE();
+
+  // Collect ephemeral values so that AddUsersIfInteresting skips them.
+  EphValues.clear();
+  CodeMetrics::collectEphemeralValues(L, AC, EphValues);
 
   // Find all uses of induction variables in this loop, and categorize
   // them by stride.  Start by finding all of the PHI nodes in the header for
   // this loop.  If they are induction variables, inspect their uses.
   for (BasicBlock::iterator I = L->getHeader()->begin(); isa<PHINode>(I); ++I)
-    (void)AddUsersIfInteresting(I);
+    (void)AddUsersIfInteresting(&*I);
 
   return false;
 }
 
 void IVUsers::print(raw_ostream &OS, const Module *M) const {
   OS << "IV Users for loop ";
-  WriteAsOperand(OS, L->getHeader(), false);
+  L->getHeader()->printAsOperand(OS, false);
   if (SE->hasLoopInvariantBackedgeTakenCount(L)) {
     OS << " with backedge-taken count "
        << *SE->getBackedgeTakenCount(L);
@@ -188,24 +293,29 @@ void IVUsers::print(raw_ostream &OS, const Module *M) const {
   for (ilist<IVStrideUse>::const_iterator UI = IVUses.begin(),
        E = IVUses.end(); UI != E; ++UI) {
     OS << "  ";
-    WriteAsOperand(OS, UI->getOperandValToReplace(), false);
+    UI->getOperandValToReplace()->printAsOperand(OS, false);
     OS << " = " << *getReplacementExpr(*UI);
     for (PostIncLoopSet::const_iterator
          I = UI->PostIncLoops.begin(),
          E = UI->PostIncLoops.end(); I != E; ++I) {
       OS << " (post-inc with loop ";
-      WriteAsOperand(OS, (*I)->getHeader(), false);
+      (*I)->getHeader()->printAsOperand(OS, false);
       OS << ")";
     }
     OS << " in  ";
-    UI->getUser()->print(OS);
+    if (UI->getUser())
+      UI->getUser()->print(OS);
+    else
+      OS << "Printing <null> User";
     OS << '\n';
   }
 }
 
+#if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
 void IVUsers::dump() const {
   print(dbgs());
 }
+#endif
 
 void IVUsers::releaseMemory() {
   Processed.clear();
@@ -239,16 +349,16 @@ static const SCEVAddRecExpr *findAddRecForLoop(const SCEV *S, const Loop *L) {
          I != E; ++I)
       if (const SCEVAddRecExpr *AR = findAddRecForLoop(*I, L))
         return AR;
-    return 0;
+    return nullptr;
   }
 
-  return 0;
+  return nullptr;
 }
 
 const SCEV *IVUsers::getStride(const IVStrideUse &IU, const Loop *L) const {
   if (const SCEVAddRecExpr *AR = findAddRecForLoop(getExpr(IU), L))
     return AR->getStepRecurrence(*SE);
-  return 0;
+  return nullptr;
 }
 
 void IVStrideUse::transformToPostInc(const Loop *L) {
@@ -257,6 +367,7 @@ void IVStrideUse::transformToPostInc(const Loop *L) {
 
 void IVStrideUse::deleted() {
   // Remove this user from the list.
+  Parent->Processed.erase(this->getUser());
   Parent->IVUses.erase(this);
   // this now dangles!
 }