[cleanup] Move the Dominators.h and Verifier.h headers into the IR
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / LoopDeletion.cpp
index 02a5ca98d97761e803d1ef98ffe9d0d163af85b4..40294336d0d1e5e8c8948c7b7551adeedc4167db 100644 (file)
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #define DEBUG_TYPE "loop-delete"
-
 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
-#include "llvm/Analysis/LoopPass.h"
-#include "llvm/ADT/Statistic.h"
 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
-
+#include "llvm/ADT/Statistic.h"
+#include "llvm/Analysis/LoopPass.h"
+#include "llvm/Analysis/ScalarEvolution.h"
+#include "llvm/IR/Dominators.h"
 using namespace llvm;
 
 STATISTIC(NumDeleted, "Number of loops deleted");
 
 namespace {
-  class VISIBILITY_HIDDEN LoopDeletion : public LoopPass {
+  class LoopDeletion : public LoopPass {
   public:
     static char ID; // Pass ID, replacement for typeid
-    LoopDeletion() : LoopPass((intptr_t)&ID) { }
-    
+    LoopDeletion() : LoopPass(ID) {
+      initializeLoopDeletionPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+    }
+
     // Possibly eliminate loop L if it is dead.
-    bool runOnLoop(Loop* L, LPPassManager& LPM);
-    
-    bool SingleDominatingExit(Loop* L,
-                              SmallVector<BasicBlock*, 4>& exitingBlocks);
-    bool IsLoopDead(Loop* L, SmallVector<BasicBlock*, 4>& exitingBlocks,
-                    SmallVector<BasicBlock*, 4>& exitBlocks);
-    bool IsLoopInvariantInst(Instruction *I, Loop* L);
-    
-    virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage& AU) const {
+    bool runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM);
+
+    virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
       AU.addRequired<DominatorTree>();
       AU.addRequired<LoopInfo>();
+      AU.addRequired<ScalarEvolution>();
       AU.addRequiredID(LoopSimplifyID);
       AU.addRequiredID(LCSSAID);
-      
+
+      AU.addPreserved<ScalarEvolution>();
       AU.addPreserved<DominatorTree>();
       AU.addPreserved<LoopInfo>();
       AU.addPreservedID(LoopSimplifyID);
       AU.addPreservedID(LCSSAID);
     }
-  };
-  
-  char LoopDeletion::ID = 0;
-  RegisterPass<LoopDeletion> X ("loop-deletion", "Delete dead loops");
-}
 
-LoopPass* llvm::createLoopDeletionPass() {
-  return new LoopDeletion();
-}
+  private:
+    bool isLoopDead(Loop *L, SmallVectorImpl<BasicBlock *> &exitingBlocks,
+                    SmallVectorImpl<BasicBlock *> &exitBlocks,
+                    bool &Changed, BasicBlock *Preheader);
 
-/// SingleDominatingExit - Checks that there is only a single blocks that 
-/// branches out of the loop, and that it also dominates the latch block.  Loops
-/// with multiple or non-latch-dominating exiting blocks could be dead, but we'd
-/// have to do more extensive analysis to make sure, for instance, that the 
-/// control flow logic involves was or could be made loop-invariant.
-bool LoopDeletion::SingleDominatingExit(Loop* L,
-                                   SmallVector<BasicBlock*, 4>& exitingBlocks) {
-  
-  if (exitingBlocks.size() != 1)
-    return false;
-  
-  BasicBlock* latch = L->getLoopLatch();
-  if (!latch)
-    return false;
-  
-  DominatorTree& DT = getAnalysis<DominatorTree>();
-  if (DT.dominates(exitingBlocks[0], latch))
-    return true;
-  else
-    return false;
+  };
 }
 
-/// IsLoopInvariantInst - Checks if an instruction is invariant with respect to
-/// a loop, which is defined as being true if all of its operands are defined
-/// outside of the loop.  These instructions can be hoisted out of the loop
-/// if their results are needed.  This could be made more aggressive by
-/// recursively checking the operands for invariance, but it's not clear that
-/// it's worth it.
-bool LoopDeletion::IsLoopInvariantInst(Instruction *I, Loop* L)  {
-  // PHI nodes are not loop invariant if defined in  the loop.
-  if (isa<PHINode>(I) && L->contains(I->getParent()))
-    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 (!L->isLoopInvariant(I->getOperand(i)))
-      return false;
+char LoopDeletion::ID = 0;
+INITIALIZE_PASS_BEGIN(LoopDeletion, "loop-deletion",
+                "Delete dead loops", false, false)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTree)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopInfo)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ScalarEvolution)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopSimplify)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LCSSA)
+INITIALIZE_PASS_END(LoopDeletion, "loop-deletion",
+                "Delete dead loops", false, false)
 
-  // If we got this far, the instruction is loop invariant!
-  return true;
+Pass *llvm::createLoopDeletionPass() {
+  return new LoopDeletion();
 }
 
-/// IsLoopDead - Determined if a loop is dead.  This assumes that we've already
+/// isLoopDead - Determined if a loop is dead.  This assumes that we've already
 /// checked for unique exit and exiting blocks, and that the code is in LCSSA
 /// form.
-bool LoopDeletion::IsLoopDead(Loop* L,
-                              SmallVector<BasicBlock*, 4>& exitingBlocks,
-                              SmallVector<BasicBlock*, 4>& exitBlocks) {
-  BasicBlock* exitingBlock = exitingBlocks[0];
-  BasicBlockexitBlock = exitBlocks[0];
-  
+bool LoopDeletion::isLoopDead(Loop *L,
+                              SmallVectorImpl<BasicBlock *> &exitingBlocks,
+                              SmallVectorImpl<BasicBlock *> &exitBlocks,
+                              bool &Changed, BasicBlock *Preheader) {
+  BasicBlock *exitBlock = exitBlocks[0];
+
   // Make sure that all PHI entries coming from the loop are loop invariant.
   // Because the code is in LCSSA form, any values used outside of the loop
   // must pass through a PHI in the exit block, meaning that this check is
   // sufficient to guarantee that no loop-variant values are used outside
   // of the loop.
   BasicBlock::iterator BI = exitBlock->begin();
-  while (PHINode* P = dyn_cast<PHINode>(BI)) {
-    Value* incoming = P->getIncomingValueForBlock(exitingBlock);
-    if (Instruction* I = dyn_cast<Instruction>(incoming))
-      if (!IsLoopInvariantInst(I, L))
+  while (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(BI)) {
+    Value *incoming = P->getIncomingValueForBlock(exitingBlocks[0]);
+
+    // Make sure all exiting blocks produce the same incoming value for the exit
+    // block.  If there are different incoming values for different exiting
+    // blocks, then it is impossible to statically determine which value should
+    // be used.
+    for (unsigned i = 1, e = exitingBlocks.size(); i < e; ++i) {
+      if (incoming != P->getIncomingValueForBlock(exitingBlocks[i]))
+        return false;
+    }
+
+    if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(incoming))
+      if (!L->makeLoopInvariant(I, Changed, Preheader->getTerminator()))
         return false;
-      
-    BI++;
+
+    ++BI;
   }
-  
+
   // Make sure that no instructions in the block have potential side-effects.
   // This includes instructions that could write to memory, and loads that are
   // marked volatile.  This could be made more aggressive by using aliasing
@@ -135,146 +115,136 @@ bool LoopDeletion::IsLoopDead(Loop* L,
        LI != LE; ++LI) {
     for (BasicBlock::iterator BI = (*LI)->begin(), BE = (*LI)->end();
          BI != BE; ++BI) {
-      if (BI->mayWriteToMemory())
+      if (BI->mayHaveSideEffects())
         return false;
-      else if (LoadInst* L = dyn_cast<LoadInst>(BI))
-        if (L->isVolatile())
-          return false;
     }
   }
-  
+
   return true;
 }
 
 /// runOnLoop - Remove dead loops, by which we mean loops that do not impact the
-/// observable behavior of the program other than finite running time.  Note 
+/// observable behavior of the program other than finite running time.  Note
 /// we do ensure that this never remove a loop that might be infinite, as doing
 /// so could change the halting/non-halting nature of a program.
 /// NOTE: This entire process relies pretty heavily on LoopSimplify and LCSSA
 /// in order to make various safety checks work.
-bool LoopDeletion::runOnLoop(Loop* L, LPPassManager& LPM) {
+bool LoopDeletion::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
+  // We can only remove the loop if there is a preheader that we can
+  // branch from after removing it.
+  BasicBlock *preheader = L->getLoopPreheader();
+  if (!preheader)
+    return false;
+
+  // If LoopSimplify form is not available, stay out of trouble.
+  if (!L->hasDedicatedExits())
+    return false;
+
+  // We can't remove loops that contain subloops.  If the subloops were dead,
+  // they would already have been removed in earlier executions of this pass.
+  if (L->begin() != L->end())
+    return false;
+
   SmallVector<BasicBlock*, 4> exitingBlocks;
   L->getExitingBlocks(exitingBlocks);
-  
+
   SmallVector<BasicBlock*, 4> exitBlocks;
   L->getUniqueExitBlocks(exitBlocks);
-  
+
   // We require that the loop only have a single exit block.  Otherwise, we'd
   // be in the situation of needing to be able to solve statically which exit
-  // block will be branced to, or trying to preserve the branching logic in
+  // block will be branched to, or trying to preserve the branching logic in
   // a loop invariant manner.
   if (exitBlocks.size() != 1)
     return false;
-  
-  // We can only remove the loop if there is a preheader that we can 
-  // branch from after removing it.
-  BasicBlock* preheader = L->getLoopPreheader();
-  if (!preheader)
-    return false;
-  
-  // We can't remove loops that contain subloops.  If the subloops were dead,
-  // they would already have been removed in earlier executions of this pass.
-  if (L->begin() != L->end())
-    return false;
-  
+
+  // Finally, we have to check that the loop really is dead.
+  bool Changed = false;
+  if (!isLoopDead(L, exitingBlocks, exitBlocks, Changed, preheader))
+    return Changed;
+
   // Don't remove loops for which we can't solve the trip count.
   // They could be infinite, in which case we'd be changing program behavior.
-  if (!L->getTripCount())
-    return false;
-  
-  // Loops with multiple exits or exits that don't dominate the latch
-  // are too complicated to handle correctly.
-  if (!SingleDominatingExit(L, exitingBlocks))
-    return false;
-  
-  // Finally, we have to check that the loop really is dead.
-  if (!IsLoopDead(L, exitingBlocks, exitBlocks))
-    return false;
-  
+  ScalarEvolution &SE = getAnalysis<ScalarEvolution>();
+  const SCEV *S = SE.getMaxBackedgeTakenCount(L);
+  if (isa<SCEVCouldNotCompute>(S))
+    return Changed;
+
   // Now that we know the removal is safe, remove the loop by changing the
-  // branch from the preheader to go to the single exit block.  
-  BasicBlock* exitBlock = exitBlocks[0];
-  BasicBlock* exitingBlock = exitingBlocks[0];
-  
+  // branch from the preheader to go to the single exit block.
+  BasicBlock *exitBlock = exitBlocks[0];
+
   // Because we're deleting a large chunk of code at once, the sequence in which
   // we remove things is very important to avoid invalidation issues.  Don't
   // mess with this unless you have good reason and know what you're doing.
-  
-  // Move simple loop-invariant expressions out of the loop, since they
-  // might be needed by the exit phis.
-  for (Loop::block_iterator LI = L->block_begin(), LE = L->block_end();
-       LI != LE; ++LI)
-    for (BasicBlock::iterator BI = (*LI)->begin(), BE = (*LI)->end();
-         BI != BE; ) {
-      Instruction* I = BI++;
-      if (I->getNumUses() > 0 && IsLoopInvariantInst(I, L))
-        I->moveBefore(preheader->getTerminator());
-    }
-  
+
+  // Tell ScalarEvolution that the loop is deleted. Do this before
+  // deleting the loop so that ScalarEvolution can look at the loop
+  // to determine what it needs to clean up.
+  SE.forgetLoop(L);
+
   // Connect the preheader directly to the exit block.
-  TerminatorInstTI = preheader->getTerminator();
+  TerminatorInst *TI = preheader->getTerminator();
   TI->replaceUsesOfWith(L->getHeader(), exitBlock);
 
   // Rewrite phis in the exit block to get their inputs from
   // the preheader instead of the exiting block.
+  BasicBlock *exitingBlock = exitingBlocks[0];
   BasicBlock::iterator BI = exitBlock->begin();
-  while (PHINode* P = dyn_cast<PHINode>(BI)) {
-    P->replaceUsesOfWith(exitingBlock, preheader);
-    BI++;
+  while (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(BI)) {
+    int j = P->getBasicBlockIndex(exitingBlock);
+    assert(j >= 0 && "Can't find exiting block in exit block's phi node!");
+    P->setIncomingBlock(j, preheader);
+    for (unsigned i = 1; i < exitingBlocks.size(); ++i)
+      P->removeIncomingValue(exitingBlocks[i]);
+    ++BI;
   }
-  
+
   // Update the dominator tree and remove the instructions and blocks that will
   // be deleted from the reference counting scheme.
-  DominatorTreeDT = getAnalysis<DominatorTree>();
-  SmallPtrSet<DomTreeNode*, 8> ChildNodes;
+  DominatorTree &DT = getAnalysis<DominatorTree>();
+  SmallVector<DomTreeNode*, 8> ChildNodes;
   for (Loop::block_iterator LI = L->block_begin(), LE = L->block_end();
        LI != LE; ++LI) {
     // Move all of the block's children to be children of the preheader, which
     // allows us to remove the domtree entry for the block.
-    ChildNodes.insert(DT[*LI]->begin(), DT[*LI]->end());
-    for (SmallPtrSet<DomTreeNode*, 8>::iterator DI = ChildNodes.begin(),
-         DE = ChildNodes.end(); DI != DE; ++DI)
+    ChildNodes.insert(ChildNodes.begin(), DT[*LI]->begin(), DT[*LI]->end());
+    for (SmallVectorImpl<DomTreeNode *>::iterator DI = ChildNodes.begin(),
+         DE = ChildNodes.end(); DI != DE; ++DI) {
       DT.changeImmediateDominator(*DI, DT[preheader]);
-    
+    }
+
     ChildNodes.clear();
     DT.eraseNode(*LI);
-    
-    // Drop all references between the instructions and the block so
-    // that we don't have reference counting problems later.
-    for (BasicBlock::iterator BI = (*LI)->begin(), BE = (*LI)->end();
-         BI != BE; ++BI) {
-      BI->dropAllReferences();
-    }
-    
+
+    // Remove the block from the reference counting scheme, so that we can
+    // delete it freely later.
     (*LI)->dropAllReferences();
   }
-  
+
   // Erase the instructions and the blocks without having to worry
   // about ordering because we already dropped the references.
   // NOTE: This iteration is safe because erasing the block does not remove its
   // entry from the loop's block list.  We do that in the next section.
   for (Loop::block_iterator LI = L->block_begin(), LE = L->block_end();
-       LI != LE; ++LI) {
-    for (Value::use_iterator UI = (*LI)->use_begin(), UE = (*LI)->use_end();
-         UI != UE; ++UI)
-      (*UI)->dump();
+       LI != LE; ++LI)
     (*LI)->eraseFromParent();
-  }
-  
+
   // Finally, the blocks from loopinfo.  This has to happen late because
   // otherwise our loop iterators won't work.
-  LoopInfoloopInfo = getAnalysis<LoopInfo>();
+  LoopInfo &loopInfo = getAnalysis<LoopInfo>();
   SmallPtrSet<BasicBlock*, 8> blocks;
   blocks.insert(L->block_begin(), L->block_end());
   for (SmallPtrSet<BasicBlock*,8>::iterator I = blocks.begin(),
        E = blocks.end(); I != E; ++I)
     loopInfo.removeBlock(*I);
-  
+
   // The last step is to inform the loop pass manager that we've
   // eliminated this loop.
   LPM.deleteLoopFromQueue(L);
-  
-  NumDeleted++;
-  
-  return true;
+  Changed = true;
+
+  ++NumDeleted;
+
+  return Changed;
 }