Refactor code a little bit, eliminating the gratuitous InstVisitor, which
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / LICM.cpp
index be635dff35ba4878a48a954c8301911d8ba63942..2a8dc7c1b00dad8b9c3425cf9cc4464d400b5919 100644 (file)
@@ -7,12 +7,17 @@
 // 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
-// This pass is a simple loop invariant code motion pass.  An interesting aspect
-// of this pass is that it uses alias analysis for two purposes:
+// This pass performs loop invariant code motion, attempting to remove as much
+// code from the body of a loop as possible.  It does this by either hoisting
+// code into the preheader block, or by sinking code to the exit blocks if it is
+// safe.  This pass also promotes must-aliased memory locations in the loop to
+// live in registers.
+//
+// This pass uses alias analysis for two purposes:
 //
 //  1. Moving loop invariant loads out of loops.  If we can determine that a
 //     load inside of a loop never aliases anything stored to, we can hoist it
-//     like any other instruction.
+//     or sink it like any other instruction.
 //  2. Scalar Promotion of Memory - If there is a store instruction inside of
 //     the loop, we try to move the store to happen AFTER the loop instead of
 //     inside of the loop.  This can only happen if a few conditions are true:
 #include "llvm/Instructions.h"
 #include "llvm/DerivedTypes.h"
 #include "llvm/Target/TargetData.h"
-#include "llvm/Support/InstVisitor.h"
 #include "llvm/Support/CFG.h"
 #include "Support/CommandLine.h"
 #include "Support/Debug.h"
 #include "Support/Statistic.h"
 #include "llvm/Assembly/Writer.h"
 #include <algorithm>
-
-namespace llvm {
+using namespace llvm;
 
 namespace {
   cl::opt<bool>
@@ -56,7 +59,7 @@ namespace {
   Statistic<> NumPromoted("licm",
                           "Number of memory locations promoted to registers");
 
-  struct LICM : public FunctionPass, public InstVisitor<LICM> {
+  struct LICM : public FunctionPass {
     virtual bool runOnFunction(Function &F);
 
     /// This transformation requires natural loop information & requires that
@@ -72,14 +75,17 @@ namespace {
     }
 
   private:
-    LoopInfo      *LI;       // Current LoopInfo
+    // Various analyses that we use...
     AliasAnalysis *AA;       // Current AliasAnalysis information
+    LoopInfo      *LI;       // Current LoopInfo
+    DominatorTree *DT;       // Dominator Tree for the current Loop...
     DominanceFrontier *DF;   // Current Dominance Frontier
+
+    // State that is updated as we process loops
     bool Changed;            // Set to true when we change anything.
     BasicBlock *Preheader;   // The preheader block of the current loop...
     Loop *CurLoop;           // The current loop we are working on...
     AliasSetTracker *CurAST; // AliasSet information for the current loop...
-    DominatorTree *DT;       // Dominator Tree for the current Loop...
 
     /// visitLoop - Hoist expressions out of the specified loop...    
     ///
@@ -130,6 +136,7 @@ namespace {
         return !CurLoop->contains(I->getParent());
       return true;  // All non-instructions are loop invariant
     }
+    bool isLoopInvariantInst(Instruction &Inst);
 
     /// PromoteValuesInLoop - Look at the stores in the loop and promote as many
     /// to scalars as we can.
@@ -145,38 +152,12 @@ namespace {
     void findPromotableValuesInLoop(
                    std::vector<std::pair<AllocaInst*, Value*> > &PromotedValues,
                                     std::map<Value*, AllocaInst*> &Val2AlMap);
-    
-
-    /// Instruction visitation handlers... these basically control whether or
-    /// not the specified instruction types are hoisted.
-    ///
-    friend class InstVisitor<LICM>;
-    void visitBinaryOperator(Instruction &I) {
-      if (isLoopInvariant(I.getOperand(0)) &&
-          isLoopInvariant(I.getOperand(1)) && SafeToHoist(I))
-        hoist(I);
-    }
-    void visitCastInst(CastInst &CI) {
-      Instruction &I = (Instruction&)CI;
-      if (isLoopInvariant(I.getOperand(0)) && SafeToHoist(CI)) hoist(I);
-    }
-    void visitShiftInst(ShiftInst &I) { visitBinaryOperator((Instruction&)I); }
-
-    void visitLoadInst(LoadInst &LI);
-
-    void visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEPI) {
-      Instruction &I = (Instruction&)GEPI;
-      for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
-        if (!isLoopInvariant(I.getOperand(i))) return;
-      if(SafeToHoist(GEPI))
-        hoist(I);
-    }
   };
 
   RegisterOpt<LICM> X("licm", "Loop Invariant Code Motion");
 }
 
-FunctionPass *createLICMPass() { return new LICM(); }
+FunctionPass *llvm::createLICMPass() { return new LICM(); }
 
 /// runOnFunction - For LICM, this simply traverses the loop structure of the
 /// function, hoisting expressions out of loops if possible.
@@ -195,7 +176,7 @@ bool LICM::runOnFunction(Function &) {
   for (std::vector<Loop*>::const_iterator I = TopLevelLoops.begin(),
          E = TopLevelLoops.end(); I != E; ++I) {
     AliasSetTracker AST(*AA);
-    LICM::visitLoop(*I, AST);
+    visitLoop(*I, AST);
   }
   return Changed;
 }
@@ -208,7 +189,7 @@ void LICM::visitLoop(Loop *L, AliasSetTracker &AST) {
   for (std::vector<Loop*>::const_iterator I = L->getSubLoops().begin(),
          E = L->getSubLoops().end(); I != E; ++I) {
     AliasSetTracker SubAST(*AA);
-    LICM::visitLoop(*I, SubAST);
+    visitLoop(*I, SubAST);
 
     // Incorporate information about the subloops into this loop...
     AST.add(SubAST);
@@ -258,20 +239,53 @@ void LICM::visitLoop(Loop *L, AliasSetTracker &AST) {
 ///
 void LICM::HoistRegion(DominatorTree::Node *N) {
   assert(N != 0 && "Null dominator tree node?");
+  BasicBlock *BB = N->getBlock();
 
   // If this subregion is not in the top level loop at all, exit.
-  if (!CurLoop->contains(N->getBlock())) return;
+  if (!CurLoop->contains(BB)) return;
 
   // Only need to hoist the contents of this block if it is not part of a
   // subloop (which would already have been hoisted)
-  if (!inSubLoop(N->getBlock()))
-    visit(*N->getBlock());
+  if (!inSubLoop(BB))
+    for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = --BB->end(); I != E; ) {
+      Instruction &Inst = *I++;
+      if (isLoopInvariantInst(Inst) && SafeToHoist(Inst))
+        hoist(Inst);
+    }
 
   const std::vector<DominatorTree::Node*> &Children = N->getChildren();
   for (unsigned i = 0, e = Children.size(); i != e; ++i)
     HoistRegion(Children[i]);
 }
 
+bool LICM::isLoopInvariantInst(Instruction &I) {
+  assert(!isa<TerminatorInst>(I) && "Can't hoist terminator instructions!");
+
+  // We can only hoist simple expressions...
+  if (!isa<BinaryOperator>(I) && !isa<ShiftInst>(I) && !isa<LoadInst>(I) &&
+      !isa<GetElementPtrInst>(I) && !isa<CastInst>(I) && !isa<VANextInst>(I) &&
+      !isa<VAArgInst>(I))
+    return false;
+
+  // The instruction is loop invariant if all of its operands are loop-invariant
+  for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
+    if (!isLoopInvariant(I.getOperand(i)))
+      return false;
+
+  // Loads have extra constraints we have to verify before we can hoist them.
+  if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(&I)) {
+    if (LI->isVolatile())
+      return false;        // Don't hoist volatile loads!
+
+    // Don't hoist loads which have may-aliased stores in loop.
+    if (pointerInvalidatedByLoop(I.getOperand(0)))
+      return false;
+  }
+
+  // If we got this far, the instruction is loop invariant!
+  return true;
+}
+
 
 /// hoist - When an instruction is found to only use loop invariant operands
 /// that is safe to hoist, this instruction is called to do the dirty work.
@@ -281,6 +295,9 @@ void LICM::hoist(Instruction &Inst) {
         WriteAsOperand(std::cerr, Preheader, false);
         std::cerr << ": " << Inst);
 
+  if (isa<LoadInst>(Inst))
+    ++NumHoistedLoads;
+
   // Remove the instruction from its current basic block... but don't delete the
   // instruction.
   Inst.getParent()->getInstList().remove(&Inst);
@@ -296,48 +313,47 @@ void LICM::hoist(Instruction &Inst) {
 /// or if it is a trapping instruction and is guaranteed to execute
 ///
 bool LICM::SafeToHoist(Instruction &Inst) {
+  // If it is not a trapping instruction, it is always safe to hoist.
+  if (!Inst.isTrapping()) return true;
+  
+  // Otherwise we have to check to make sure that the instruction dominates all
+  // of the exit blocks.  If it doesn't, then there is a path out of the loop
+  // which does not execute this instruction, so we can't hoist it.
+
+  // If the instruction is in the header block for the loop (which is very
+  // common), it is always guaranteed to dominate the exit blocks.  Since this
+  // is a common case, and can save some work, check it now.
+  BasicBlock *LoopHeader = CurLoop->getHeader();
+  if (Inst.getParent() == LoopHeader)
+    return true;
+
+  // Get the Dominator Tree Node for the instruction's basic block.
+  DominatorTree::Node *InstDTNode = DT->getNode(Inst.getParent());
+  
+  // Get the exit blocks for the current loop.
+  const std::vector<BasicBlock* > &ExitBlocks = CurLoop->getExitBlocks();
 
-  //If it is a trapping instruction, then check if its guaranteed to execute.
-  if(Inst.isTrapping()) {
-
-    //Get the instruction's basic block.
-    BasicBlock *InstBB = Inst.getParent();
+  // For each exit block, get the DT node and walk up the DT until the
+  // instruction's basic block is found or we exit the loop.
+  for (unsigned i = 0, e = ExitBlocks.size(); i != e; ++i) {
+    DominatorTree::Node *IDom = DT->getNode(ExitBlocks[i]);
     
-    //Get the Dominator Tree Node for the instruction's basic block/
-    DominatorTree::Node *InstDTNode = DT->getNode(InstBB);
-
-    //Get the exit blocks for the current loop.
-    const std::vector<BasicBlock* > &ExitBlocks = CurLoop->getExitBlocks();
-
-    //For each exit block, get the DT node and walk up the DT until
-    //the instruction's basic block is found or we exit the loop.
-    for(unsigned i=0; i < ExitBlocks.size(); ++i) {
-      DominatorTree::Node *IDom = DT->getNode(ExitBlocks[i]);
-      
-      while(IDom != InstDTNode) {
-        //Get next Immediate Dominator.
-        IDom = IDom->getIDom();
-
-        //See if we exited the loop.
-        if(!CurLoop->contains(IDom->getBlock()))
-          return false;
-      }
-    }
+    do {
+      // Get next Immediate Dominator.
+      IDom = IDom->getIDom();
+
+      // If we have got to the header of the loop, then the instructions block
+      // did not dominate the exit node, so we can't hoist it.
+      if (IDom->getBlock() == LoopHeader)
+        return false;
+
+    } while(IDom != InstDTNode);
   }
   
   return true;
 }
 
 
-void LICM::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
-  if (isLoopInvariant(LI.getOperand(0)) && !LI.isVolatile() &&
-      !pointerInvalidatedByLoop(LI.getOperand(0)) && SafeToHoist(LI)) {
-    hoist(LI);
-    ++NumHoistedLoads;
-  }
-}
-
 /// PromoteValuesInLoop - Try to promote memory values to scalars by sinking
 /// stores out of the loop and moving loads to before the loop.  We do this by
 /// looping over the stores in the loop, looking for stores to Must pointers
@@ -468,5 +484,3 @@ void LICM::findPromotableValuesInLoop(
     }
   }
 }
-
-} // End llvm namespace