Fix bug: LoopPreheaders/2003-08-15-PreheadersFail.ll
[oota-llvm.git] / lib / Analysis / LoopInfo.cpp
index a2f2ccec5dc0f050e93246951d1355f8c2249628..a86d73b34a488beb62507a6f51793e1c869d7434 100644 (file)
@@ -24,22 +24,59 @@ bool Loop::contains(const BasicBlock *BB) const {
   return find(Blocks.begin(), Blocks.end(), BB) != Blocks.end();
 }
 
-void Loop::print(std::ostream &OS) const {
-  OS << std::string(getLoopDepth()*2, ' ') << "Loop Containing: ";
+bool Loop::isLoopExit(const BasicBlock *BB) const {
+  for (BasicBlock::succ_const_iterator SI = succ_begin(BB), SE = succ_end(BB);
+       SI != SE; ++SI) {
+    if (!contains(*SI))
+      return true;
+  }
+  return false;
+}
+
+unsigned Loop::getNumBackEdges() const {
+  unsigned NumBackEdges = 0;
+  BasicBlock *H = getHeader();
+
+  for (std::vector<BasicBlock*>::const_iterator I = Blocks.begin(),
+         E = Blocks.end(); I != E; ++I)
+    for (BasicBlock::succ_iterator SI = succ_begin(*I), SE = succ_end(*I);
+         SI != SE; ++SI)
+      if (*SI == H)
+       ++NumBackEdges;
+  
+  return NumBackEdges;
+}
+
+void Loop::print(std::ostream &OS, unsigned Depth) const {
+  OS << std::string(Depth*2, ' ') << "Loop Containing: ";
 
   for (unsigned i = 0; i < getBlocks().size(); ++i) {
     if (i) OS << ",";
-    WriteAsOperand(OS, (const Value*)getBlocks()[i]);
+    WriteAsOperand(OS, getBlocks()[i], false);
+  }
+  if (!ExitBlocks.empty()) {
+    OS << "\tExitBlocks: ";
+    for (unsigned i = 0; i < getExitBlocks().size(); ++i) {
+      if (i) OS << ",";
+      WriteAsOperand(OS, getExitBlocks()[i], false);
+    }
   }
+
   OS << "\n";
 
-  std::copy(getSubLoops().begin(), getSubLoops().end(),
-            std::ostream_iterator<const Loop*>(OS, "\n"));
+  for (unsigned i = 0, e = getSubLoops().size(); i != e; ++i)
+    getSubLoops()[i]->print(OS, Depth+2);
 }
 
+void Loop::dump() const {
+  print(std::cerr);
+}
+
+
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 // LoopInfo implementation
 //
+void LoopInfo::stub() {}
 
 bool LoopInfo::runOnFunction(Function &) {
   releaseMemory();
@@ -75,22 +112,34 @@ void LoopInfo::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
 }
 
 void LoopInfo::print(std::ostream &OS) const {
-  std::copy(getTopLevelLoops().begin(), getTopLevelLoops().end(),
-            std::ostream_iterator<const Loop*>(OS, "\n"));
+  for (unsigned i = 0; i < TopLevelLoops.size(); ++i)
+    TopLevelLoops[i]->print(OS);
+#if 0
+  for (std::map<BasicBlock*, Loop*>::const_iterator I = BBMap.begin(),
+         E = BBMap.end(); I != E; ++I)
+    OS << "BB '" << I->first->getName() << "' level = "
+       << I->second->LoopDepth << "\n";
+#endif
+}
+
+static bool isNotAlreadyContainedIn(Loop *SubLoop, Loop *ParentLoop) {
+  if (SubLoop == 0) return true;
+  if (SubLoop == ParentLoop) return false;
+  return isNotAlreadyContainedIn(SubLoop->getParentLoop(), ParentLoop);
 }
 
 Loop *LoopInfo::ConsiderForLoop(BasicBlock *BB, const DominatorSet &DS) {
-  if (BBMap.find(BB) != BBMap.end()) return 0;   // Havn't processed this node?
+  if (BBMap.find(BB) != BBMap.end()) return 0;   // Haven't processed this node?
 
   std::vector<BasicBlock *> TodoStack;
 
   // Scan the predecessors of BB, checking to see if BB dominates any of
-  // them.
+  // them.  This identifies backedges which target this node...
   for (pred_iterator I = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); I != E; ++I)
     if (DS.dominates(BB, *I))   // If BB dominates it's predecessor...
       TodoStack.push_back(*I);
 
-  if (TodoStack.empty()) return 0;  // Doesn't dominate any predecessors...
+  if (TodoStack.empty()) return 0;  // No backedges to this block...
 
   // Create a new loop to represent this basic block...
   Loop *L = new Loop(BB);
@@ -100,30 +149,212 @@ Loop *LoopInfo::ConsiderForLoop(BasicBlock *BB, const DominatorSet &DS) {
     BasicBlock *X = TodoStack.back();
     TodoStack.pop_back();
 
-    if (!L->contains(X)) {                  // As of yet unprocessed??
-      L->Blocks.push_back(X);
+    if (!L->contains(X)) {         // As of yet unprocessed??
+      // Check to see if this block already belongs to a loop.  If this occurs
+      // then we have a case where a loop that is supposed to be a child of the
+      // current loop was processed before the current loop.  When this occurs,
+      // this child loop gets added to a part of the current loop, making it a
+      // sibling to the current loop.  We have to reparent this loop.
+      if (Loop *SubLoop = const_cast<Loop*>(getLoopFor(X)))
+        if (SubLoop->getHeader() == X && isNotAlreadyContainedIn(SubLoop, L)) {
+          // Remove the subloop from it's current parent...
+          assert(SubLoop->ParentLoop && SubLoop->ParentLoop != L);
+          Loop *SLP = SubLoop->ParentLoop;  // SubLoopParent
+          std::vector<Loop*>::iterator I =
+            std::find(SLP->SubLoops.begin(), SLP->SubLoops.end(), SubLoop);
+          assert(I != SLP->SubLoops.end() && "SubLoop not a child of parent?");
+          SLP->SubLoops.erase(I);   // Remove from parent...
+          
+          // Add the subloop to THIS loop...
+          SubLoop->ParentLoop = L;
+          L->SubLoops.push_back(SubLoop);
+        }
 
+      // Normal case, add the block to our loop...
+      L->Blocks.push_back(X);
+        
       // Add all of the predecessors of X to the end of the work stack...
       TodoStack.insert(TodoStack.end(), pred_begin(X), pred_end(X));
     }
   }
 
-  // Add the basic blocks that comprise this loop to the BBMap so that this
-  // loop can be found for them.  Also check subsidary basic blocks to see if
-  // they start subloops of their own.
-  //
-  for (std::vector<BasicBlock*>::reverse_iterator I = L->Blocks.rbegin(),
-        E = L->Blocks.rend(); I != E; ++I) {
-
-    // Check to see if this block starts a new loop
+  // If there are any loops nested within this loop, create them now!
+  for (std::vector<BasicBlock*>::iterator I = L->Blocks.begin(),
+        E = L->Blocks.end(); I != E; ++I)
     if (Loop *NewLoop = ConsiderForLoop(*I, DS)) {
       L->SubLoops.push_back(NewLoop);
       NewLoop->ParentLoop = L;
     }
-  
-    if (BBMap.find(*I) == BBMap.end())
-      BBMap.insert(std::make_pair(*I, L));
+
+  // Add the basic blocks that comprise this loop to the BBMap so that this
+  // loop can be found for them.
+  //
+  for (std::vector<BasicBlock*>::iterator I = L->Blocks.begin(),
+        E = L->Blocks.end(); I != E; ++I) {
+    std::map<BasicBlock*, Loop*>::iterator BBMI = BBMap.lower_bound(*I);
+    if (BBMI == BBMap.end() || BBMI->first != *I)  // Not in map yet...
+      BBMap.insert(BBMI, std::make_pair(*I, L));   // Must be at this level
+  }
+
+  // Now that we have a list of all of the child loops of this loop, check to
+  // see if any of them should actually be nested inside of each other.  We can
+  // accidentally pull loops our of their parents, so we must make sure to
+  // organize the loop nests correctly now.
+  {
+    std::map<BasicBlock*, Loop*> ContainingLoops;
+    for (unsigned i = 0; i != L->SubLoops.size(); ++i) {
+      Loop *Child = L->SubLoops[i];
+      assert(Child->getParentLoop() == L && "Not proper child loop?");
+
+      if (Loop *ContainingLoop = ContainingLoops[Child->getHeader()]) {
+        // If there is already a loop which contains this loop, move this loop
+        // into the containing loop.
+        MoveSiblingLoopInto(Child, ContainingLoop);
+        --i;  // The loop got removed from the SubLoops list.
+      } else {
+        // This is currently considered to be a top-level loop.  Check to see if
+        // any of the contained blocks are loop headers for subloops we have
+        // already processed.
+        for (unsigned b = 0, e = Child->Blocks.size(); b != e; ++b) {
+          Loop *&BlockLoop = ContainingLoops[Child->Blocks[b]];
+          if (BlockLoop == 0) {   // Child block not processed yet...
+            BlockLoop = Child;
+          } else if (BlockLoop != Child) {
+            // There is already a loop which contains this block, that means
+            // that we should reparent the loop which the block is currently
+            // considered to belong to to be a child of this loop.
+            MoveSiblingLoopInto(BlockLoop, Child);
+            
+            // Reparent all of the blocks which used to belong to BlockLoops
+            for (unsigned j = 0, e = BlockLoop->Blocks.size(); j != e; ++j)
+              ContainingLoops[BlockLoop->Blocks[j]] = Child;
+            
+            --i;  // We just shrunk the SubLoops list.
+          }
+        }
+      }      
+    }
   }
 
+  // Now that we know all of the blocks that make up this loop, see if there are
+  // any branches to outside of the loop... building the ExitBlocks list.
+  for (std::vector<BasicBlock*>::iterator BI = L->Blocks.begin(),
+         BE = L->Blocks.end(); BI != BE; ++BI)
+    for (succ_iterator I = succ_begin(*BI), E = succ_end(*BI); I != E; ++I)
+      if (!L->contains(*I))               // Not in current loop?
+        L->ExitBlocks.push_back(*I);      // It must be an exit block...
+
   return L;
 }
+
+/// MoveSiblingLoopInto - This method moves the NewChild loop to live inside of
+/// the NewParent Loop, instead of being a sibling of it.
+void LoopInfo::MoveSiblingLoopInto(Loop *NewChild, Loop *NewParent) {
+  Loop *OldParent = NewChild->getParentLoop();
+  assert(OldParent && OldParent == NewParent->getParentLoop() &&
+         NewChild != NewParent && "Not sibling loops!");
+
+  // Remove NewChild from being a child of OldParent
+  std::vector<Loop*>::iterator I =
+    std::find(OldParent->SubLoops.begin(), OldParent->SubLoops.end(), NewChild);
+  assert(I != OldParent->SubLoops.end() && "Parent fields incorrect??");
+  OldParent->SubLoops.erase(I);   // Remove from parent's subloops list
+  NewChild->ParentLoop = 0;
+  
+  InsertLoopInto(NewChild, NewParent);  
+}
+
+/// InsertLoopInto - This inserts loop L into the specified parent loop.  If the
+/// parent loop contains a loop which should contain L, the loop gets inserted
+/// into L instead.
+void LoopInfo::InsertLoopInto(Loop *L, Loop *Parent) {
+  BasicBlock *LHeader = L->getHeader();
+  assert(Parent->contains(LHeader) && "This loop should not be inserted here!");
+  
+  // Check to see if it belongs in a child loop...
+  for (unsigned i = 0, e = Parent->SubLoops.size(); i != e; ++i)
+    if (Parent->SubLoops[i]->contains(LHeader)) {
+      InsertLoopInto(L, Parent->SubLoops[i]);
+      return;
+    }      
+
+  // If not, insert it here!
+  Parent->SubLoops.push_back(L);
+  L->ParentLoop = Parent;
+}
+
+
+
+/// getLoopPreheader - If there is a preheader for this loop, return it.  A
+/// loop has a preheader if there is only one edge to the header of the loop
+/// from outside of the loop.  If this is the case, the block branching to the
+/// header of the loop is the preheader node.  The "preheaders" pass can be
+/// "Required" to ensure that there is always a preheader node for every loop.
+///
+/// This method returns null if there is no preheader for the loop (either
+/// because the loop is dead or because multiple blocks branch to the header
+/// node of this loop).
+///
+BasicBlock *Loop::getLoopPreheader() const {
+  // Keep track of nodes outside the loop branching to the header...
+  BasicBlock *Out = 0;
+
+  // Loop over the predecessors of the header node...
+  BasicBlock *Header = getHeader();
+  for (pred_iterator PI = pred_begin(Header), PE = pred_end(Header);
+       PI != PE; ++PI)
+    if (!contains(*PI)) {     // If the block is not in the loop...
+      if (Out && Out != *PI)
+        return 0;             // Multiple predecessors outside the loop
+      Out = *PI;
+    }
+  
+  // Make sure there is only one exit out of the preheader...
+  succ_iterator SI = succ_begin(Out);
+  ++SI;
+  if (SI != succ_end(Out))
+    return 0;  // Multiple exits from the block, must not be a preheader.
+
+
+  // If there is exactly one preheader, return it.  If there was zero, then Out
+  // is still null.
+  return Out;
+}
+
+/// addBasicBlockToLoop - This function is used by other analyses to update loop
+/// information.  NewBB is set to be a new member of the current loop.  Because
+/// of this, it is added as a member of all parent loops, and is added to the
+/// specified LoopInfo object as being in the current basic block.  It is not
+/// valid to replace the loop header with this method.
+///
+void Loop::addBasicBlockToLoop(BasicBlock *NewBB, LoopInfo &LI) {
+  assert(LI[getHeader()] == this && "Incorrect LI specified for this loop!");
+  assert(NewBB && "Cannot add a null basic block to the loop!");
+  assert(LI[NewBB] == 0 && "BasicBlock already in the loop!");
+
+  // Add the loop mapping to the LoopInfo object...
+  LI.BBMap[NewBB] = this;
+
+  // Add the basic block to this loop and all parent loops...
+  Loop *L = this;
+  while (L) {
+    L->Blocks.push_back(NewBB);
+    L = L->getParentLoop();
+  }
+}
+
+/// changeExitBlock - This method is used to update loop information.  All
+/// instances of the specified Old basic block are removed from the exit list
+/// and replaced with New.
+///
+void Loop::changeExitBlock(BasicBlock *Old, BasicBlock *New) {
+  assert(Old != New && "Cannot changeExitBlock to the same thing!");
+  assert(Old && New && "Cannot changeExitBlock to or from a null node!");
+  assert(hasExitBlock(Old) && "Old exit block not found!");
+  std::vector<BasicBlock*>::iterator
+    I = std::find(ExitBlocks.begin(), ExitBlocks.end(), Old);
+  while (I != ExitBlocks.end()) {
+    *I = New;
+    I = std::find(I+1, ExitBlocks.end(), Old);
+  }
+}