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[oota-llvm.git] / lib / Analysis / LoopPass.cpp
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 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #include "llvm/Analysis/LoopPass.h"
-#include "llvm/Assembly/PrintModulePass.h"
+#include "llvm/IR/IRPrintingPasses.h"
+#include "llvm/IR/LLVMContext.h"
+#include "llvm/IR/PassManager.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
 #include "llvm/Support/Timer.h"
+#include "llvm/Support/raw_ostream.h"
 using namespace llvm;
 
+#define DEBUG_TYPE "loop-pass-manager"
+
 namespace {
 
 /// PrintLoopPass - Print a Function corresponding to a Loop.
 ///
-class PrintLoopPass : public LoopPass {
-private:
-  std::string Banner;
-  raw_ostream &Out;       // raw_ostream to print on.
+class PrintLoopPassWrapper : public LoopPass {
+  PrintLoopPass P;
 
 public:
   static char ID;
-  PrintLoopPass() : LoopPass(&ID), Out(dbgs()) {}
-  PrintLoopPass(const std::string &B, raw_ostream &o)
-      : LoopPass(&ID), Banner(B), Out(o) {}
+  PrintLoopPassWrapper() : LoopPass(ID) {}
+  PrintLoopPassWrapper(raw_ostream &OS, const std::string &Banner)
+      : LoopPass(ID), P(OS, Banner) {}
 
-  virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
+  void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
     AU.setPreservesAll();
   }
 
-  bool runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &) {
-    Out << Banner;
-    for (Loop::block_iterator b = L->block_begin(), be = L->block_end();
-         b != be;
-         ++b) {
-      (*b)->print(Out);
-    }
+  bool runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &) override {
+    auto BBI = find_if(L->blocks().begin(), L->blocks().end(),
+                       [](BasicBlock *BB) { return BB; });
+    if (BBI != L->blocks().end() &&
+        isFunctionInPrintList((*BBI)->getParent()->getName()))
+      P.run(*L);
     return false;
   }
 };
 
-char PrintLoopPass::ID = 0;
+char PrintLoopPassWrapper::ID = 0;
 }
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
@@ -58,132 +60,44 @@ char PrintLoopPass::ID = 0;
 
 char LPPassManager::ID = 0;
 
-LPPassManager::LPPassManager(int Depth) 
-  : FunctionPass(&ID), PMDataManager(Depth) { 
-  skipThisLoop = false;
-  redoThisLoop = false;
-  LI = NULL;
-  CurrentLoop = NULL;
-}
-
-/// Delete loop from the loop queue and loop hierarchy (LoopInfo). 
-void LPPassManager::deleteLoopFromQueue(Loop *L) {
-
-  if (Loop *ParentLoop = L->getParentLoop()) { // Not a top-level loop.
-    // Reparent all of the blocks in this loop.  Since BBLoop had a parent,
-    // they are now all in it.
-    for (Loop::block_iterator I = L->block_begin(), E = L->block_end(); 
-         I != E; ++I)
-      if (LI->getLoopFor(*I) == L)    // Don't change blocks in subloops.
-        LI->changeLoopFor(*I, ParentLoop);
-    
-    // Remove the loop from its parent loop.
-    for (Loop::iterator I = ParentLoop->begin(), E = ParentLoop->end();;
-         ++I) {
-      assert(I != E && "Couldn't find loop");
-      if (*I == L) {
-        ParentLoop->removeChildLoop(I);
-        break;
-      }
-    }
-    
-    // Move all subloops into the parent loop.
-    while (!L->empty())
-      ParentLoop->addChildLoop(L->removeChildLoop(L->end()-1));
-  } else {
-    // Reparent all of the blocks in this loop.  Since BBLoop had no parent,
-    // they no longer in a loop at all.
-    
-    for (unsigned i = 0; i != L->getBlocks().size(); ++i) {
-      // Don't change blocks in subloops.
-      if (LI->getLoopFor(L->getBlocks()[i]) == L) {
-        LI->removeBlock(L->getBlocks()[i]);
-        --i;
-      }
-    }
-
-    // Remove the loop from the top-level LoopInfo object.
-    for (LoopInfo::iterator I = LI->begin(), E = LI->end();; ++I) {
-      assert(I != E && "Couldn't find loop");
-      if (*I == L) {
-        LI->removeLoop(I);
-        break;
-      }
-    }
-
-    // Move all of the subloops to the top-level.
-    while (!L->empty())
-      LI->addTopLevelLoop(L->removeChildLoop(L->end()-1));
-  }
-
-  delete L;
-
-  // If L is current loop then skip rest of the passes and let
-  // runOnFunction remove L from LQ. Otherwise, remove L from LQ now
-  // and continue applying other passes on CurrentLoop.
-  if (CurrentLoop == L) {
-    skipThisLoop = true;
-    return;
-  }
-
-  for (std::deque<Loop *>::iterator I = LQ.begin(),
-         E = LQ.end(); I != E; ++I) {
-    if (*I == L) {
-      LQ.erase(I);
-      break;
-    }
-  }
+LPPassManager::LPPassManager()
+  : FunctionPass(ID), PMDataManager() {
+  LI = nullptr;
+  CurrentLoop = nullptr;
 }
 
 // Inset loop into loop nest (LoopInfo) and loop queue (LQ).
-void LPPassManager::insertLoop(Loop *L, Loop *ParentLoop) {
-
-  assert (CurrentLoop != L && "Cannot insert CurrentLoop");
+Loop &LPPassManager::addLoop(Loop *ParentLoop) {
+  // Create a new loop. LI will take ownership.
+  Loop *L = new Loop();
 
-  // Insert into loop nest
-  if (ParentLoop)
-    ParentLoop->addChildLoop(L);
-  else
+  // Insert into the loop nest and the loop queue.
+  if (!ParentLoop) {
+    // This is the top level loop.
     LI->addTopLevelLoop(L);
-
-  insertLoopIntoQueue(L);
-}
-
-void LPPassManager::insertLoopIntoQueue(Loop *L) {
-  // Insert L into loop queue
-  if (L == CurrentLoop) 
-    redoLoop(L);
-  else if (!L->getParentLoop())
-    // This is top level loop. 
     LQ.push_front(L);
-  else {
-    // Insert L after the parent loop.
-    for (std::deque<Loop *>::iterator I = LQ.begin(),
-           E = LQ.end(); I != E; ++I) {
-      if (*I == L->getParentLoop()) {
-        // deque does not support insert after.
-        ++I;
-        LQ.insert(I, 1, L);
-        break;
-      }
-    }
+    return *L;
   }
-}
 
-// Reoptimize this loop. LPPassManager will re-insert this loop into the
-// queue. This allows LoopPass to change loop nest for the loop. This
-// utility may send LPPassManager into infinite loops so use caution.
-void LPPassManager::redoLoop(Loop *L) {
-  assert (CurrentLoop == L && "Can redo only CurrentLoop");
-  redoThisLoop = true;
+  ParentLoop->addChildLoop(L);
+  // Insert L into the loop queue after the parent loop.
+  for (auto I = LQ.begin(), E = LQ.end(); I != E; ++I) {
+    if (*I == L->getParentLoop()) {
+      // deque does not support insert after.
+      ++I;
+      LQ.insert(I, 1, L);
+      break;
+    }
+  }
+  return *L;
 }
 
 /// cloneBasicBlockSimpleAnalysis - Invoke cloneBasicBlockAnalysis hook for
 /// all loop passes.
-void LPPassManager::cloneBasicBlockSimpleAnalysis(BasicBlock *From, 
+void LPPassManager::cloneBasicBlockSimpleAnalysis(BasicBlock *From,
                                                   BasicBlock *To, Loop *L) {
-  for (unsigned Index = 0; Index < getNumContainedPasses(); ++Index) {  
-    LoopPass *LP = (LoopPass *)getContainedPass(Index);
+  for (unsigned Index = 0; Index < getNumContainedPasses(); ++Index) {
+    LoopPass *LP = getContainedPass(Index);
     LP->cloneBasicBlockAnalysis(From, To, L);
   }
 }
@@ -191,45 +105,62 @@ void LPPassManager::cloneBasicBlockSimpleAnalysis(BasicBlock *From,
 /// deleteSimpleAnalysisValue - Invoke deleteAnalysisValue hook for all passes.
 void LPPassManager::deleteSimpleAnalysisValue(Value *V, Loop *L) {
   if (BasicBlock *BB = dyn_cast<BasicBlock>(V)) {
-    for (BasicBlock::iterator BI = BB->begin(), BE = BB->end(); BI != BE; 
+    for (BasicBlock::iterator BI = BB->begin(), BE = BB->end(); BI != BE;
          ++BI) {
       Instruction &I = *BI;
       deleteSimpleAnalysisValue(&I, L);
     }
   }
-  for (unsigned Index = 0; Index < getNumContainedPasses(); ++Index) {  
-    LoopPass *LP = (LoopPass *)getContainedPass(Index);
+  for (unsigned Index = 0; Index < getNumContainedPasses(); ++Index) {
+    LoopPass *LP = getContainedPass(Index);
     LP->deleteAnalysisValue(V, L);
   }
 }
 
+/// Invoke deleteAnalysisLoop hook for all passes.
+void LPPassManager::deleteSimpleAnalysisLoop(Loop *L) {
+  for (unsigned Index = 0; Index < getNumContainedPasses(); ++Index) {
+    LoopPass *LP = getContainedPass(Index);
+    LP->deleteAnalysisLoop(L);
+  }
+}
+
 
 // Recurse through all subloops and all loops  into LQ.
 static void addLoopIntoQueue(Loop *L, std::deque<Loop *> &LQ) {
   LQ.push_back(L);
-  for (Loop::iterator I = L->begin(), E = L->end(); I != E; ++I)
+  for (Loop::reverse_iterator I = L->rbegin(), E = L->rend(); I != E; ++I)
     addLoopIntoQueue(*I, LQ);
 }
 
 /// Pass Manager itself does not invalidate any analysis info.
 void LPPassManager::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &Info) const {
-  // LPPassManager needs LoopInfo. In the long term LoopInfo class will 
+  // LPPassManager needs LoopInfo. In the long term LoopInfo class will
   // become part of LPPassManager.
-  Info.addRequired<LoopInfo>();
+  Info.addRequired<LoopInfoWrapperPass>();
   Info.setPreservesAll();
 }
 
 /// run - Execute all of the passes scheduled for execution.  Keep track of
 /// whether any of the passes modifies the function, and if so, return true.
 bool LPPassManager::runOnFunction(Function &F) {
-  LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
+  auto &LIWP = getAnalysis<LoopInfoWrapperPass>();
+  LI = &LIWP.getLoopInfo();
   bool Changed = false;
 
   // Collect inherited analysis from Module level pass manager.
   populateInheritedAnalysis(TPM->activeStack);
 
-  // Populate Loop Queue
-  for (LoopInfo::iterator I = LI->begin(), E = LI->end(); I != E; ++I)
+  // Populate the loop queue in reverse program order. There is no clear need to
+  // process sibling loops in either forward or reverse order. There may be some
+  // advantage in deleting uses in a later loop before optimizing the
+  // definitions in an earlier loop. If we find a clear reason to process in
+  // forward order, then a forward variant of LoopPassManager should be created.
+  //
+  // Note that LoopInfo::iterator visits loops in reverse program
+  // order. Here, reverse_iterator gives us a forward order, and the LoopQueue
+  // reverses the order a third time by popping from the back.
+  for (LoopInfo::reverse_iterator I = LI->rbegin(), E = LI->rend(); I != E; ++I)
     addLoopIntoQueue(*I, LQ);
 
   if (LQ.empty()) // No loops, skip calling finalizers
@@ -239,22 +170,20 @@ bool LPPassManager::runOnFunction(Function &F) {
   for (std::deque<Loop *>::const_iterator I = LQ.begin(), E = LQ.end();
        I != E; ++I) {
     Loop *L = *I;
-    for (unsigned Index = 0; Index < getNumContainedPasses(); ++Index) {  
-      LoopPass *P = (LoopPass*)getContainedPass(Index);
+    for (unsigned Index = 0; Index < getNumContainedPasses(); ++Index) {
+      LoopPass *P = getContainedPass(Index);
       Changed |= P->doInitialization(L, *this);
     }
   }
 
   // Walk Loops
   while (!LQ.empty()) {
-      
-    CurrentLoop  = LQ.back();
-    skipThisLoop = false;
-    redoThisLoop = false;
+    bool LoopWasDeleted = false;
+    CurrentLoop = LQ.back();
 
     // Run all passes on the current Loop.
-    for (unsigned Index = 0; Index < getNumContainedPasses(); ++Index) {  
-      LoopPass *P = (LoopPass*)getContainedPass(Index);
+    for (unsigned Index = 0; Index < getNumContainedPasses(); ++Index) {
+      LoopPass *P = getContainedPass(Index);
 
       dumpPassInfo(P, EXECUTION_MSG, ON_LOOP_MSG,
                    CurrentLoop->getHeader()->getName());
@@ -268,59 +197,62 @@ bool LPPassManager::runOnFunction(Function &F) {
 
         Changed |= P->runOnLoop(CurrentLoop, *this);
       }
+      LoopWasDeleted = CurrentLoop->isInvalid();
 
       if (Changed)
         dumpPassInfo(P, MODIFICATION_MSG, ON_LOOP_MSG,
-                     skipThisLoop ? "<deleted>" :
-                                    CurrentLoop->getHeader()->getName());
+                     LoopWasDeleted ? "<deleted>"
+                                    CurrentLoop->getHeader()->getName());
       dumpPreservedSet(P);
 
-      if (!skipThisLoop) {
+      if (LoopWasDeleted) {
+        // Notify passes that the loop is being deleted.
+        deleteSimpleAnalysisLoop(CurrentLoop);
+      } else {
         // Manually check that this loop is still healthy. This is done
         // instead of relying on LoopInfo::verifyLoop since LoopInfo
         // is a function pass and it's really expensive to verify every
         // loop in the function every time. That level of checking can be
         // enabled with the -verify-loop-info option.
         {
-          TimeRegion PassTimer(getPassTimer(LI));
+          TimeRegion PassTimer(getPassTimer(&LIWP));
           CurrentLoop->verifyLoop();
         }
 
         // Then call the regular verifyAnalysis functions.
         verifyPreservedAnalysis(P);
+
+        F.getContext().yield();
       }
 
       removeNotPreservedAnalysis(P);
       recordAvailableAnalysis(P);
-      removeDeadPasses(P,
-                       skipThisLoop ? "<deleted>" :
-                                      CurrentLoop->getHeader()->getName(),
+      removeDeadPasses(P, LoopWasDeleted ? "<deleted>"
+                                         : CurrentLoop->getHeader()->getName(),
                        ON_LOOP_MSG);
 
-      if (skipThisLoop)
+      if (LoopWasDeleted)
         // Do not run other passes on this loop.
         break;
     }
-    
+
     // If the loop was deleted, release all the loop passes. This frees up
     // some memory, and avoids trouble with the pass manager trying to call
     // verifyAnalysis on them.
-    if (skipThisLoop)
-      for (unsigned Index = 0; Index < getNumContainedPasses(); ++Index) {  
+    if (LoopWasDeleted) {
+      for (unsigned Index = 0; Index < getNumContainedPasses(); ++Index) {
         Pass *P = getContainedPass(Index);
         freePass(P, "<deleted>", ON_LOOP_MSG);
       }
+    }
 
     // Pop the loop from queue after running all passes.
     LQ.pop_back();
-    
-    if (redoThisLoop)
-      LQ.push_back(CurrentLoop);
   }
-  
+
   // Finalization
   for (unsigned Index = 0; Index < getNumContainedPasses(); ++Index) {
-    LoopPass *P = (LoopPass *)getContainedPass(Index);
+    LoopPass *P = getContainedPass(Index);
     Changed |= P->doFinalization();
   }
 
@@ -343,7 +275,7 @@ void LPPassManager::dumpPassStructure(unsigned Offset) {
 
 Pass *LoopPass::createPrinterPass(raw_ostream &O,
                                   const std::string &Banner) const {
-  return new PrintLoopPass(Banner, O);
+  return new PrintLoopPassWrapper(O, Banner);
 }
 
 // Check if this pass is suitable for the current LPPassManager, if
@@ -354,7 +286,7 @@ Pass *LoopPass::createPrinterPass(raw_ostream &O,
 // LPPassManger as expected.
 void LoopPass::preparePassManager(PMStack &PMS) {
 
-  // Find LPPassManager 
+  // Find LPPassManager
   while (!PMS.empty() &&
          PMS.top()->getPassManagerType() > PMT_LoopPassManager)
     PMS.pop();
@@ -363,14 +295,14 @@ void LoopPass::preparePassManager(PMStack &PMS) {
   // by other passes that are managed by LPM then do not insert
   // this pass in current LPM. Use new LPPassManager.
   if (PMS.top()->getPassManagerType() == PMT_LoopPassManager &&
-      !PMS.top()->preserveHigherLevelAnalysis(this)) 
+      !PMS.top()->preserveHigherLevelAnalysis(this))
     PMS.pop();
 }
 
 /// Assign pass manager to manage this pass.
 void LoopPass::assignPassManager(PMStack &PMS,
                                  PassManagerType PreferredType) {
-  // Find LPPassManager 
+  // Find LPPassManager
   while (!PMS.empty() &&
          PMS.top()->getPassManagerType() > PMT_LoopPassManager)
     PMS.pop();
@@ -379,12 +311,12 @@ void LoopPass::assignPassManager(PMStack &PMS,
   if (PMS.top()->getPassManagerType() == PMT_LoopPassManager)
     LPPM = (LPPassManager*)PMS.top();
   else {
-    // Create new Loop Pass Manager if it does not exist. 
+    // Create new Loop Pass Manager if it does not exist.
     assert (!PMS.empty() && "Unable to create Loop Pass Manager");
     PMDataManager *PMD = PMS.top();
 
-    // [1] Create new Call Graph Pass Manager
-    LPPM = new LPPassManager(PMD->getDepth() + 1);
+    // [1] Create new Loop Pass Manager
+    LPPM = new LPPassManager();
     LPPM->populateInheritedAnalysis(PMS);
 
     // [2] Set up new manager's top level manager
@@ -402,3 +334,17 @@ void LoopPass::assignPassManager(PMStack &PMS,
 
   LPPM->add(this);
 }
+
+// Containing function has Attribute::OptimizeNone and transformation
+// passes should skip it.
+bool LoopPass::skipOptnoneFunction(const Loop *L) const {
+  const Function *F = L->getHeader()->getParent();
+  if (F && F->hasFnAttribute(Attribute::OptimizeNone)) {
+    // FIXME: Report this to dbgs() only once per function.
+    DEBUG(dbgs() << "Skipping pass '" << getPassName()
+          << "' in function " << F->getName() << "\n");
+    // FIXME: Delete loop from pass manager's queue?
+    return true;
+  }
+  return false;
+}