Move stuff out of the Optimizations directories into the appropriate Transforms
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / DCE.cpp
index 14ee8d5a6ca1e15f0413391571003645eba06a84..218c0add8be3790182f560043f61137d0627fc3e 100644 (file)
@@ -9,11 +9,12 @@
 //     predecessor only has one successor.
 //   * Eliminates PHI nodes for basic blocks with a single predecessor
 //   * Eliminates a basic block that only contains an unconditional branch
+//   * Eliminates method prototypes that are not referenced
 //
-// TODO: This should REALLY be recursive instead of iterative.  Right now, we 
-// scan linearly through values, removing unused ones as we go.  The problem is
-// that this may cause other earlier values to become unused.  To make sure that
-// we get them all, we iterate until things stop changing.  Instead, when 
+// TODO: This should REALLY be worklist driven instead of iterative.  Right now,
+// we scan linearly through values, removing unused ones as we go.  The problem
+// is that this may cause other earlier values to become unused.  To make sure
+// that we get them all, we iterate until things stop changing.  Instead, when 
 // removing a value, recheck all of its operands to see if they are now unused.
 // Piece of cake, and more efficient as well.  
 //
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
+#include "llvm/Transforms/Scalar/DCE.h"
 #include "llvm/Module.h"
+#include "llvm/GlobalVariable.h"
 #include "llvm/Method.h"
 #include "llvm/BasicBlock.h"
 #include "llvm/iTerminators.h"
-#include "llvm/iOther.h"
-#include "llvm/Opt/AllOpts.h"
+#include "llvm/iPHINode.h"
 #include "llvm/Assembly/Writer.h"
-#include "llvm/CFG.h"
+#include "Support/STLExtras.h"
+#include <algorithm>
 
-using namespace cfg;
-
-struct ConstPoolDCE { 
-  enum { EndOffs = 0 };
-  static bool isDCEable(const Value *) { return true; } 
-};
-
-struct BasicBlockDCE {
-  enum { EndOffs = 1 };
-  static bool isDCEable(const Instruction *I) {
-    return !I->hasSideEffects();
+// dceInstruction - Inspect the instruction at *BBI and figure out if it's
+// [trivially] dead.  If so, remove the instruction and update the iterator
+// to point to the instruction that immediately succeeded the original
+// instruction.
+//
+bool DeadCodeElimination::dceInstruction(BasicBlock::InstListType &BBIL,
+                                         BasicBlock::iterator &BBI) {
+  // Look for un"used" definitions...
+  if ((*BBI)->use_empty() && !(*BBI)->hasSideEffects() && 
+      !isa<TerminatorInst>(*BBI)) {
+    delete BBIL.remove(BBI);   // Bye bye
+    return true;
   }
-};
-
+  return false;
+}
 
-template<class ValueSubclass, class ItemParentType, class DCEController>
-static bool RemoveUnusedDefs(ValueHolder<ValueSubclass, ItemParentType> &Vals, 
-                            DCEController DCEControl) {
+static inline bool RemoveUnusedDefs(BasicBlock::InstListType &Vals) {
   bool Changed = false;
-  typedef ValueHolder<ValueSubclass, ItemParentType> Container;
-
-  int Offset = DCEController::EndOffs;
-  for (Container::iterator DI = Vals.begin(); DI != Vals.end()-Offset; ) {
-    // Look for un"used" definitions...
-    if ((*DI)->use_empty() && DCEController::isDCEable(*DI)) {
-      // Bye bye
-      //cerr << "Removing: " << *DI;
-      delete Vals.remove(DI);
+  for (BasicBlock::InstListType::iterator DI = Vals.begin(); 
+       DI != Vals.end(); )
+    if (DeadCodeElimination::dceInstruction(Vals, DI))
       Changed = true;
-    } else {
-      DI++;
-    }
-  }
+    else
+      ++DI;
   return Changed;
 }
 
@@ -75,246 +69,226 @@ static bool RemoveUnusedDefs(ValueHolder<ValueSubclass, ItemParentType> &Vals,
 // things in a basic block, if they are present.
 //
 static bool RemoveSingularPHIs(BasicBlock *BB) {
-  pred_iterator PI(pred_begin(BB));
-  if (PI == pred_end(BB) || ++PI != pred_end(BB)) 
+  BasicBlock::pred_iterator PI(BB->pred_begin());
+  if (PI == BB->pred_end() || ++PI != BB->pred_end()) 
     return false;   // More than one predecessor...
 
-  Instruction *I = BB->getInstList().front();
-  if (I->getInstType() != Instruction::PHINode) return false;  // No PHI nodes
+  Instruction *I = BB->front();
+  if (!isa<PHINode>(I)) return false;  // No PHI nodes
 
   //cerr << "Killing PHIs from " << BB;
-  //cerr << "Pred #0 = " << *pred_begin(BB);
+  //cerr << "Pred #0 = " << *BB->pred_begin();
 
   //cerr << "Method == " << BB->getParent();
 
   do {
-    PHINode *PN = (PHINode*)I;
-    assert(PN->getOperand(2) == 0 && "PHI node should only have one value!");
+    PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
+    assert(PN->getNumOperands() == 2 && "PHI node should only have one value!");
     Value *V = PN->getOperand(0);
 
     PN->replaceAllUsesWith(V);      // Replace PHI node with its single value.
-    delete BB->getInstList().remove(BB->getInstList().begin());
+    delete BB->getInstList().remove(BB->begin());
 
-    I = BB->getInstList().front();
-  } while (I->getInstType() == Instruction::PHINode);
+    I = BB->front();
+  } while (isa<PHINode>(I));
        
   return true;  // Yes, we nuked at least one phi node
 }
 
-bool DoRemoveUnusedConstants(SymTabValue *S) {
-  bool Changed = false;
-  ConstantPool &CP = S->getConstantPool();
-  for (ConstantPool::plane_iterator PI = CP.begin(); PI != CP.end(); ++PI)
-    Changed |= RemoveUnusedDefs(**PI, ConstPoolDCE());
-  return Changed;
-}
-
 static void ReplaceUsesWithConstant(Instruction *I) {
-  // Get the method level constant pool
-  ConstantPool &CP = I->getParent()->getParent()->getConstantPool();
-
-  ConstPoolVal *CPV = 0;
-  ConstantPool::PlaneType *P;
-  if (!CP.getPlane(I->getType(), P)) {  // Does plane exist?
-    // Yes, is it empty?
-    if (!P->empty()) CPV = P->front();
-  }
-
-  if (CPV == 0) { // We don't have an existing constant to reuse.  Just add one.
-    CPV = ConstPoolVal::getNullConstant(I->getType());  // Create a new constant
-
-    // Add the new value to the constant pool...
-    CP.insert(CPV);
-  }
+  Constant *CPV = Constant::getNullConstant(I->getType());
   
   // Make all users of this instruction reference the constant instead
   I->replaceAllUsesWith(CPV);
 }
 
-// RemovePredecessorFromBlock - This function is called when we are about
-// to remove a predecessor from a basic block.  This function takes care of
-// removing the predecessor from the PHI nodes in BB so that after the pred
-// is removed, the number of PHI slots per bb is equal to the number of
-// predecessors.
-//
-static void RemovePredecessorFromBlock(BasicBlock *BB, BasicBlock *Pred) {
-  pred_iterator PI(pred_begin(BB)), EI(pred_end(BB));
-  unsigned max_idx;
-
-  //cerr << "RPFB: " << Pred << "From Block: " << BB;
-  
-  // Loop over the rest of the predecssors until we run out, or until we find
-  // out that there are more than 2 predecessors.
-  for (max_idx = 0; PI != EI && max_idx < 3; ++PI, ++max_idx) /*empty*/;
-
-  // If there are exactly two predecessors, then we want to nuke the PHI nodes
-  // altogether.
-  bool NukePHIs = max_idx == 2;
-  assert(max_idx != 0 && "PHI Node in block with 0 predecessors!?!?!");
-  
-  // Okay, now we know that we need to remove predecessor #pred_idx from all
-  // PHI nodes.  Iterate over each PHI node fixing them up
-  BasicBlock::InstListType::iterator II(BB->getInstList().begin());
-  for (; (*II)->getInstType() == Instruction::PHINode; ++II) {
-    PHINode *PN = (PHINode*)*II;
-    PN->removeIncomingValue(BB);
-
-    if (NukePHIs) {  // Destroy the PHI altogether??
-      assert(PN->getOperand(1) == 0 && "PHI node should only have one value!");
-      Value *V = PN->getOperand(0);
-
-      PN->replaceAllUsesWith(V);      // Replace PHI node with its single value.
-      delete BB->getInstList().remove(II);
-    }
-  }
-}
-
 // PropogatePredecessors - This gets "Succ" ready to have the predecessors from
 // "BB".  This is a little tricky because "Succ" has PHI nodes, which need to
 // have extra slots added to them to hold the merge edges from BB's
-// predecessors.
+// predecessors.  This function returns true (failure) if the Succ BB already
+// has a predecessor that is a predecessor of BB.
 //
-// Assumption: BB is the single predecessor of Succ.
+// Assumption: Succ is the single successor for BB.
 //
-static void PropogatePredecessorsForPHIs(BasicBlock *BB, BasicBlock *Succ) {
-  assert(BB && Succ && *pred_begin(Succ) == BB && "BB is only pred of Succ" &&
-        ++pred_begin(Succ) == pred_end(Succ));
+static bool PropogatePredecessorsForPHIs(BasicBlock *BB, BasicBlock *Succ) {
+  assert(*BB->succ_begin() == Succ && "Succ is not successor of BB!");
+  assert(isa<PHINode>(Succ->front()) && "Only works on PHId BBs!");
 
   // If there is more than one predecessor, and there are PHI nodes in
   // the successor, then we need to add incoming edges for the PHI nodes
-  pred_iterator PI(pred_begin(BB));
-  for (; PI != pred_end(BB); ++PI) {
-    // TODO:
+  //
+  const std::vector<BasicBlock*> BBPreds(BB->pred_begin(), BB->pred_end());
+
+  // Check to see if one of the predecessors of BB is already a predecessor of
+  // Succ.  If so, we cannot do the transformation!
+  //
+  for (BasicBlock::pred_iterator PI = Succ->pred_begin(), PE = Succ->pred_end();
+         PI != PE; ++PI) {
+    if (find(BBPreds.begin(), BBPreds.end(), *PI) != BBPreds.end())
+      return true;
   }
+
+  BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
+  do {                     // Loop over all of the PHI nodes in the successor BB
+    PHINode *PN = cast<PHINode>(*I);
+    Value *OldVal = PN->removeIncomingValue(BB);
+    assert(OldVal && "No entry in PHI for Pred BB!");
+
+    for (std::vector<BasicBlock*>::const_iterator PredI = BBPreds.begin(), 
+          End = BBPreds.end(); PredI != End; ++PredI) {
+      // Add an incoming value for each of the new incoming values...
+      PN->addIncoming(OldVal, *PredI);
+    }
+
+    ++I;
+  } while (isa<PHINode>(*I));
+  return false;
+}
+
+
+// SimplifyCFG - This function is used to do simplification of a CFG.  For
+// example, it adjusts branches to branches to eliminate the extra hop, it
+// eliminates unreachable basic blocks, and does other "peephole" optimization
+// of the CFG.  It returns true if a modification was made, and returns an 
+// iterator that designates the first element remaining after the block that
+// was deleted.
+//
+// WARNING:  The entry node of a method may not be simplified.
+//
+bool SimplifyCFG(Method::iterator &BBIt) {
+  BasicBlock *BB = *BBIt;
+  Method *M = BB->getParent();
+
+  assert(BB && BB->getParent() && "Block not embedded in method!");
+  assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
+  assert(BB->getParent()->front() != BB && "Can't Simplify entry block!");
+
+
+  // Remove basic blocks that have no predecessors... which are unreachable.
+  if (BB->pred_begin() == BB->pred_end() &&
+      !BB->hasConstantReferences()) {
+    //cerr << "Removing BB: \n" << BB;
+
+    // Loop through all of our successors and make sure they know that one
+    // of their predecessors is going away.
+    for_each(BB->succ_begin(), BB->succ_end(),
+            std::bind2nd(std::mem_fun(&BasicBlock::removePredecessor), BB));
+
+    while (!BB->empty()) {
+      Instruction *I = BB->back();
+      // If this instruction is used, replace uses with an arbitrary
+      // constant value.  Because control flow can't get here, we don't care
+      // what we replace the value with.  Note that since this block is 
+      // unreachable, and all values contained within it must dominate their
+      // uses, that all uses will eventually be removed.
+      if (!I->use_empty()) ReplaceUsesWithConstant(I);
+      
+      // Remove the instruction from the basic block
+      delete BB->getInstList().pop_back();
+    }
+    delete M->getBasicBlocks().remove(BBIt);
+    return true;
+  }
+
+  // Check to see if this block has no instructions and only a single 
+  // successor.  If so, replace block references with successor.
+  BasicBlock::succ_iterator SI(BB->succ_begin());
+  if (SI != BB->succ_end() && ++SI == BB->succ_end()) {  // One succ?
+    if (BB->front()->isTerminator()) {   // Terminator is the only instruction!
+      BasicBlock *Succ = *BB->succ_begin(); // There is exactly one successor
+      //cerr << "Killing Trivial BB: \n" << BB;
+      
+      if (Succ != BB) {   // Arg, don't hurt infinite loops!
+        // If our successor has PHI nodes, then we need to update them to
+        // include entries for BB's predecessors, not for BB itself.
+        // Be careful though, if this transformation fails (returns true) then
+        // we cannot do this transformation!
+        //
+       if (!isa<PHINode>(Succ->front()) ||
+            !PropogatePredecessorsForPHIs(BB, Succ)) {
+          
+          BB->replaceAllUsesWith(Succ);
+          BB = M->getBasicBlocks().remove(BBIt);
+       
+          if (BB->hasName() && !Succ->hasName())  // Transfer name if we can
+            Succ->setName(BB->getName());
+          delete BB;                              // Delete basic block
+          
+          //cerr << "Method after removal: \n" << M;
+          return true;
+       }
+      }
+    }
+  }
+
+  // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one pred, 
+  // and if there is only one successor of the predecessor. 
+  BasicBlock::pred_iterator PI(BB->pred_begin());
+  if (PI != BB->pred_end() && *PI != BB &&    // Not empty?  Not same BB?
+      ++PI == BB->pred_end() && !BB->hasConstantReferences()) {
+    BasicBlock *Pred = *BB->pred_begin();
+    TerminatorInst *Term = Pred->getTerminator();
+    assert(Term != 0 && "malformed basic block without terminator!");
+    
+    // Does the predecessor block only have a single successor?
+    BasicBlock::succ_iterator SI(Pred->succ_begin());
+    if (++SI == Pred->succ_end()) {
+      //cerr << "Merging: " << BB << "into: " << Pred;
+      
+      // Delete the unconditianal branch from the predecessor...
+      BasicBlock::iterator DI = Pred->end();
+      assert(Pred->getTerminator() && 
+            "Degenerate basic block encountered!");  // Empty bb???      
+      delete Pred->getInstList().remove(--DI);        // Destroy uncond branch
+      
+      // Move all definitions in the succecessor to the predecessor...
+      while (!BB->empty()) {
+       DI = BB->begin();
+       Instruction *Def = BB->getInstList().remove(DI); // Remove from front
+       Pred->getInstList().push_back(Def);              // Add to end...
+      }
+      
+      // Remove basic block from the method... and advance iterator to the
+      // next valid block...
+      BB = M->getBasicBlocks().remove(BBIt);
+
+      // Make all PHI nodes that refered to BB now refer to Pred as their
+      // source...
+      BB->replaceAllUsesWith(Pred);
+      
+      // Inherit predecessors name if it exists...
+      if (BB->hasName() && !Pred->hasName()) Pred->setName(BB->getName());
+      
+      delete BB; // You ARE the weakest link... goodbye
+      return true;
+    }
+  }
+  
+  return false;
 }
 
 static bool DoDCEPass(Method *M) {
-  Method::BasicBlocksType &BBs = M->getBasicBlocks();
-  Method::BasicBlocksType::iterator BBIt, BBEnd = BBs.end();
-  if (BBs.begin() == BBEnd) return false;  // Nothing to do
+  Method::iterator BBIt, BBEnd = M->end();
+  if (M->begin() == BBEnd) return false;  // Nothing to do
   bool Changed = false;
 
   // Loop through now and remove instructions that have no uses...
-  for (BBIt = BBs.begin(); BBIt != BBEnd; BBIt++) {
-    Changed |= RemoveUnusedDefs((*BBIt)->getInstList(), BasicBlockDCE());
+  for (BBIt = M->begin(); BBIt != BBEnd; ++BBIt) {
+    Changed |= RemoveUnusedDefs((*BBIt)->getInstList());
     Changed |= RemoveSingularPHIs(*BBIt);
   }
 
   // Loop over all of the basic blocks (except the first one) and remove them
   // if they are unneeded...
   //
-  for (BBIt = BBs.begin(), ++BBIt; BBIt != BBs.end(); ++BBIt) {
-    BasicBlock *BB = *BBIt;
-    assert(BB->getTerminator() && "Degenerate basic block encountered!");
-
-#if 0
-    // Remove basic blocks that have no predecessors... which are unreachable.
-    if (pred_begin(BB) == pred_end(BB) &&
-       !BB->hasConstantPoolReferences() && 0) {
-      cerr << "Removing BB: \n" << BB;
-
-      // Loop through all of our successors and make sure they know that one
-      // of their predecessors is going away.
-      for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), EI = succ_end(BB); SI != EI; ++SI)
-       RemovePredecessorFromBlock(*SI, BB);
-
-      while (!BB->getInstList().empty()) {
-       Instruction *I = BB->getInstList().front();
-       // If this instruction is used, replace uses with an arbitrary
-       // constant value.  Because control flow can't get here, we don't care
-       // what we replace the value with.
-       if (!I->use_empty()) ReplaceUsesWithConstant(I);
-
-       // Remove the instruction from the basic block
-       delete BB->getInstList().remove(BB->getInstList().begin());
-      }
-      delete BBs.remove(BBIt);
-      --BBIt;  // remove puts use on the next block, we want the previous one
+  for (BBIt = M->begin(), ++BBIt; BBIt != M->end(); ) {
+    if (SimplifyCFG(BBIt)) {
       Changed = true;
-      continue;
-    } 
-
-    // Check to see if this block has no instructions and only a single 
-    // successor.  If so, replace block references with successor.
-    succ_iterator SI(succ_begin(BB));
-    if (SI != succ_end(BB) && ++SI == succ_end(BB)) {  // One succ?
-      Instruction *I = BB->getInstList().front();
-      if (I->isTerminator()) {   // Terminator is the only instruction!
-
-       if (Succ->getInstList().front()->getInstType() == Instruction::PHINode){
-         // Add entries to the PHI nodes so that the PHI nodes have the right
-         // number of entries...
-         PropogatePredecessorsForPHIs(BB, Succ);
-       }
-
-       BasicBlock *Succ = *succ_begin(BB); // There is exactly one successor
-       BB->replaceAllUsesWith(Succ);
-       cerr << "Killing Trivial BB: \n" << BB;
-
-       BB = BBs.remove(BBIt);
-       --BBIt; // remove puts use on the next block, we want the previous one
-       
-       if (BB->hasName() && !Succ->hasName())  // Transfer name if we can
-         Succ->setName(BB->getName());
-       delete BB;                              // Delete basic block
-
-       cerr << "Method after removal: \n" << M;
-       Changed = true;
-       continue;
-      }
-    }
-#endif
-
-    // Merge basic blocks into their predecessor if there is only one pred, 
-    // and if there is only one successor of the predecessor. 
-    pred_iterator PI(pred_begin(BB));
-    if (PI != pred_end(BB) && *PI != BB &&    // Not empty?  Not same BB?
-       ++PI == pred_end(BB) && !BB->hasConstantPoolReferences()) {
-      BasicBlock *Pred = *pred_begin(BB);
-      TerminatorInst *Term = Pred->getTerminator();
-      assert(Term != 0 && "malformed basic block without terminator!");
-
-      // Does the predecessor block only have a single successor?
-      succ_iterator SI(succ_begin(Pred));
-      if (++SI == succ_end(Pred)) {
-       //cerr << "Merging: " << BB << "into: " << Pred;
-
-       // Delete the unconditianal branch from the predecessor...
-       BasicBlock::InstListType::iterator DI = Pred->getInstList().end();
-       assert(Pred->getTerminator() && 
-              "Degenerate basic block encountered!");  // Empty bb???      
-       delete Pred->getInstList().remove(--DI);        // Destroy uncond branch
-       
-       // Move all definitions in the succecessor to the predecessor...
-       while (!BB->getInstList().empty()) {
-         DI = BB->getInstList().begin();
-         Instruction *Def = BB->getInstList().remove(DI); // Remove from front
-         Pred->getInstList().push_back(Def);              // Add to end...
-       }
-
-       // Remove basic block from the method... and advance iterator to the
-       // next valid block...
-       BB = BBs.remove(BBIt);
-       --BBIt;  // remove puts us on the NEXT bb.  We want the prev BB
-       Changed = true;
-
-       // Make all PHI nodes that refered to BB now refer to Pred as their
-       // source...
-       BB->replaceAllUsesWith(Pred);
-       
-       // Inherit predecessors name if it exists...
-       if (BB->hasName() && !Pred->hasName()) Pred->setName(BB->getName());
-       
-       // You ARE the weakest link... goodbye
-       delete BB;
-
-       //WriteToVCG(M, "MergedInto");
-      }
+    } else {
+      ++BBIt;
     }
   }
 
-  // Remove unused constants
-  Changed |= DoRemoveUnusedConstants(M);
   return Changed;
 }
 
@@ -322,14 +296,40 @@ static bool DoDCEPass(Method *M) {
 // It is possible that we may require multiple passes over the code to fully
 // eliminate dead code.  Iterate until we are done.
 //
-bool DoDeadCodeElimination(Method *M) {
+bool DeadCodeElimination::doDCE(Method *M) {
   bool Changed = false;
   while (DoDCEPass(M)) Changed = true;
   return Changed;
 }
 
-bool DoDeadCodeElimination(Module *C) { 
-  bool Val = ApplyOptToAllMethods(C, DoDeadCodeElimination);
-  while (DoRemoveUnusedConstants(C)) Val = true;
-  return Val;
+bool DeadCodeElimination::RemoveUnusedGlobalValues(Module *Mod) {
+  bool Changed = false;
+
+  for (Module::iterator MI = Mod->begin(); MI != Mod->end(); ) {
+    Method *Meth = *MI;
+    if (Meth->isExternal() && Meth->use_size() == 0) {
+      // No references to prototype?
+      //cerr << "Removing method proto: " << Meth->getName() << endl;
+      delete Mod->getMethodList().remove(MI);  // Remove prototype
+      // Remove moves iterator to point to the next one automatically
+      Changed = true;
+    } else {
+      ++MI;                                    // Skip prototype in use.
+    }
+  }
+
+  for (Module::giterator GI = Mod->gbegin(); GI != Mod->gend(); ) {
+    GlobalVariable *GV = *GI;
+    if (!GV->hasInitializer() && GV->use_size() == 0) {
+      // No references to uninitialized global variable?
+      //cerr << "Removing global var: " << GV->getName() << endl;
+      delete Mod->getGlobalList().remove(GI);
+      // Remove moves iterator to point to the next one automatically
+      Changed = true;
+    } else {
+      ++GI;
+    }
+  }
+
+  return Changed;
 }