Re-sort all of the includes with ./utils/sort_includes.py so that
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / DemoteRegToStack.cpp
index 76725ec14e08725e93dd9965bf892b3f80214371..69134fc69dcaaa14945560aa2f8bfef359d9bfc7 100644 (file)
-//===- DemoteRegToStack.cpp - Move a virtual reg. to stack ------*- C++ -*-===//
-// 
-// This file provide the function DemoteRegToStack().
-// This function takes a virtual register computed by an
-// Instruction& X and replaces it with a slot in the stack frame,
-// allocated via alloca. It returns the pointer to the AllocaInst inserted.
-//===----------------------------------------------------------------------===//
-
-#include "llvm/Transforms/Utils/DemoteRegToStack.h"
-#include "llvm/Function.h"
-#include "llvm/BasicBlock.h"
-#include "llvm/iMemory.h"
-#include "llvm/iPHINode.h"
-#include "llvm/iTerminators.h"
-#include "llvm/Type.h"
-#include "Support/hash_set"
-#include <stack>
-
-
-//---------------------------------------------------------------------------- 
-// function DemoteRegToStack()
+//===- DemoteRegToStack.cpp - Move a virtual register to the stack --------===//
 //
-//---------------------------------------------------------------------------- 
-
-typedef hash_set<PHINode*>           PhiSet;
-typedef hash_set<PHINode*>::iterator PhiSetIterator;
-
-// Helper function to push a phi *and* all its operands to the worklist!
-// Do not push an instruction if it is already in the result set of Phis to go.
-inline void PushOperandsOnWorkList(std::stack<Instruction*>& workList,
-                                   PhiSet& phisToGo, PHINode* phiN)
-{
-  for (User::op_iterator OI=phiN->op_begin(), OE=phiN->op_end();
-       OI != OE; ++OI)
-    if (Instruction* opI = dyn_cast<Instruction>(OI->get()))
-      if (!isa<PHINode>(opI) ||
-          phisToGo.find(cast<PHINode>(opI)) == phisToGo.end())
-        workList.push(opI);
-}
+//                     The LLVM Compiler Infrastructure
+//
+// This file is distributed under the University of Illinois Open Source
+// License. See LICENSE.TXT for details.
+//
+//===----------------------------------------------------------------------===//
 
-void FindPhis(Instruction& X, PhiSet& phisToGo)
-{
-  std::stack<Instruction*> workList;
-  workList.push(&X);
+#include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
+#include "llvm/ADT/DenseMap.h"
+#include "llvm/Analysis/CFG.h"
+#include "llvm/IR/Function.h"
+#include "llvm/IR/Instructions.h"
+#include "llvm/IR/Type.h"
+#include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
+using namespace llvm;
+
+/// DemoteRegToStack - This function takes a virtual register computed by an
+/// Instruction and replaces it with a slot in the stack frame, allocated via
+/// alloca.  This allows the CFG to be changed around without fear of
+/// invalidating the SSA information for the value.  It returns the pointer to
+/// the alloca inserted to create a stack slot for I.
+AllocaInst *llvm::DemoteRegToStack(Instruction &I, bool VolatileLoads,
+                                   Instruction *AllocaPoint) {
+  if (I.use_empty()) {
+    I.eraseFromParent();
+    return 0;
+  }
+
+  // Create a stack slot to hold the value.
+  AllocaInst *Slot;
+  if (AllocaPoint) {
+    Slot = new AllocaInst(I.getType(), 0,
+                          I.getName()+".reg2mem", AllocaPoint);
+  } else {
+    Function *F = I.getParent()->getParent();
+    Slot = new AllocaInst(I.getType(), 0, I.getName()+".reg2mem",
+                          F->getEntryBlock().begin());
+  }
+
+  // Change all of the users of the instruction to read from the stack slot.
+  while (!I.use_empty()) {
+    Instruction *U = cast<Instruction>(I.use_back());
+    if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(U)) {
+      // If this is a PHI node, we can't insert a load of the value before the
+      // use.  Instead insert the load in the predecessor block corresponding
+      // to the incoming value.
+      //
+      // Note that if there are multiple edges from a basic block to this PHI
+      // node that we cannot have multiple loads. The problem is that the
+      // resulting PHI node will have multiple values (from each load) coming in
+      // from the same block, which is illegal SSA form. For this reason, we
+      // keep track of and reuse loads we insert.
+      DenseMap<BasicBlock*, Value*> Loads;
+      for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
+        if (PN->getIncomingValue(i) == &I) {
+          Value *&V = Loads[PN->getIncomingBlock(i)];
+          if (V == 0) {
+            // Insert the load into the predecessor block
+            V = new LoadInst(Slot, I.getName()+".reload", VolatileLoads,
+                             PN->getIncomingBlock(i)->getTerminator());
+          }
+          PN->setIncomingValue(i, V);
+        }
 
-  // Handle the case that X itself is a Phi!
-  if (PHINode* phiX = dyn_cast<PHINode>(&X))
-    {
-      phisToGo.insert(phiX);
-      PushOperandsOnWorkList(workList, phisToGo, phiX);
+    } else {
+      // If this is a normal instruction, just insert a load.
+      Value *V = new LoadInst(Slot, I.getName()+".reload", VolatileLoads, U);
+      U->replaceUsesOfWith(&I, V);
     }
-
-  // Now use a worklist to find all phis reachable from X, and
-  // (recursively) all phis reachable from operands of such phis.
-  for (Instruction* workI; !workList.empty(); workList.pop())
-    {
-      workI = workList.top();
-      for (Value::use_iterator UI=workI->use_begin(), UE=workI->use_end();
-           UI != UE; ++UI)
-        if (PHINode* phiN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
-          if (phisToGo.find(phiN) == phisToGo.end())
-            { // Seeing this phi for the first time: it must go!
-              phisToGo.insert(phiN);
-              workList.push(phiN);
-              PushOperandsOnWorkList(workList, phisToGo, phiN);
-            }
+  }
+
+
+  // Insert stores of the computed value into the stack slot. We have to be
+  // careful if I is an invoke instruction, because we can't insert the store
+  // AFTER the terminator instruction.
+  BasicBlock::iterator InsertPt;
+  if (!isa<TerminatorInst>(I)) {
+    InsertPt = &I;
+    ++InsertPt;
+  } else {
+    InvokeInst &II = cast<InvokeInst>(I);
+    if (II.getNormalDest()->getSinglePredecessor())
+      InsertPt = II.getNormalDest()->getFirstInsertionPt();
+    else {
+      // We cannot demote invoke instructions to the stack if their normal edge
+      // is critical.  Therefore, split the critical edge and insert the store
+      // in the newly created basic block.
+      unsigned SuccNum = GetSuccessorNumber(I.getParent(), II.getNormalDest());
+      TerminatorInst *TI = &cast<TerminatorInst>(I);
+      assert (isCriticalEdge(TI, SuccNum) &&
+              "Expected a critical edge!");
+      BasicBlock *BB = SplitCriticalEdge(TI, SuccNum);
+      assert (BB && "Unable to split critical edge.");
+      InsertPt = BB->getFirstInsertionPt();
     }
-}
-
+  }
 
-// Create the Alloca for X
-AllocaInst* CreateAllocaForX(Instruction& X)
-{
-  Function* parentFunc = X.getParent()->getParent();
-  Instruction* entryInst = parentFunc->getEntryNode().begin();
-  return new AllocaInst(X.getType(), /*arraySize*/ NULL,
-                        X.hasName()? X.getName()+std::string("OnStack")
-                                   : "DemotedTmp",
-                        entryInst);
-}
-
-// Insert loads before all uses of I, except uses in Phis
-// since all such Phis *must* be deleted.
-void LoadBeforeUses(Instruction* def, AllocaInst* XSlot)
-{
-  for (unsigned nPhis = 0; def->use_size() - nPhis > 0; )
-    {
-      Instruction* useI = cast<Instruction>(def->use_back());
-      if (!isa<PHINode>(useI))
-        {
-          LoadInst* loadI =
-            new LoadInst(XSlot, std::string("Load")+XSlot->getName(), useI);
-          useI->replaceUsesOfWith(def, loadI);
-        }
-      else
-        ++nPhis;
-    }
-}
+  for (; isa<PHINode>(InsertPt) || isa<LandingPadInst>(InsertPt); ++InsertPt)
+    /* empty */;   // Don't insert before PHI nodes or landingpad instrs.
 
-void AddLoadsAndStores(AllocaInst* XSlot, Instruction& X, PhiSet& phisToGo)
-{
-  for (PhiSetIterator PI=phisToGo.begin(), PE=phisToGo.end(); PI != PE; ++PI)
-    {
-      PHINode* pn = *PI;
-
-      // First, insert loads before all uses except uses in Phis.
-      // Do this first because new stores will appear as uses also!
-      LoadBeforeUses(pn, XSlot);
-
-      // For every incoming operand of the Phi, insert a store either
-      // just after the instruction defining the value or just before the
-      // predecessor of the Phi if the value is a formal, not an instruction.
-      // 
-      for (unsigned i=0, N=pn->getNumIncomingValues(); i < N; ++i)
-        {
-          Value* phiOp = pn->getIncomingValue(i);
-          if (phiOp != &X &&
-              (!isa<PHINode>(phiOp) ||
-               phisToGo.find(cast<PHINode>(phiOp)) == phisToGo.end()))
-            { // This operand is not a phi that will be deleted: need to store.
-              assert(!isa<TerminatorInst>(phiOp));
-
-              Instruction* storeBefore;
-              if (Instruction* I = dyn_cast<Instruction>(phiOp))
-                { // phiOp is an instruction, store its result right after it.
-                  assert(I->getNext() && "Non-terminator without successor?");
-                  storeBefore = I->getNext();
-                }
-              else
-                { // If not, it must be a formal: store it at the end of the
-                  // predecessor block of the Phi (*not* at function entry!).
-                  storeBefore = pn->getIncomingBlock(i)->getTerminator();
-                }
-              
-              // Create instr. to store the value of phiOp before `insertBefore'
-              StoreInst* storeI = new StoreInst(phiOp, XSlot, storeBefore);
-            }
-        }
-    }
+  new StoreInst(&I, Slot, InsertPt);
+  return Slot;
 }
 
-void DeletePhis(PhiSet& phisToGo)
-{
-  for (PhiSetIterator PI=phisToGo.begin(), PE=phisToGo.end(); PI != PE; ++PI)
-    {
-      assert((*PI)->use_size() == 0 && "This PHI should be DEAD!");
-      (*PI)->getParent()->getInstList().remove(*PI);
-      delete *PI;
+/// DemotePHIToStack - This function takes a virtual register computed by a PHI
+/// node and replaces it with a slot in the stack frame allocated via alloca.
+/// The PHI node is deleted. It returns the pointer to the alloca inserted.
+AllocaInst *llvm::DemotePHIToStack(PHINode *P, Instruction *AllocaPoint) {
+  if (P->use_empty()) {
+    P->eraseFromParent();
+    return 0;
+  }
+
+  // Create a stack slot to hold the value.
+  AllocaInst *Slot;
+  if (AllocaPoint) {
+    Slot = new AllocaInst(P->getType(), 0,
+                          P->getName()+".reg2mem", AllocaPoint);
+  } else {
+    Function *F = P->getParent()->getParent();
+    Slot = new AllocaInst(P->getType(), 0, P->getName()+".reg2mem",
+                          F->getEntryBlock().begin());
+  }
+
+  // Iterate over each operand inserting a store in each predecessor.
+  for (unsigned i = 0, e = P->getNumIncomingValues(); i < e; ++i) {
+    if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(P->getIncomingValue(i))) {
+      assert(II->getParent() != P->getIncomingBlock(i) &&
+             "Invoke edge not supported yet"); (void)II;
     }
-  phisToGo.clear();
-}
-
-//---------------------------------------------------------------------------- 
-// function DemoteRegToStack()
-// 
-// This function takes a virtual register computed by an
-// Instruction& X and replaces it with a slot in the stack frame,
-// allocated via alloca.  It has to:
-// (1) Identify all Phi operations that have X as an operand and
-//     transitively other Phis that use such Phis; 
-// (2) Store all values merged with X via Phi operations to the stack slot;
-// (3) Load the value from the stack slot just before any use of X or any
-//     of the Phis that were eliminated; and
-// (4) Delete all the Phis, which should all now be dead.
-//
-// Returns the pointer to the alloca inserted to create a stack slot for X.
-//---------------------------------------------------------------------------- 
-
-AllocaInst* DemoteRegToStack(Instruction& X)
-{
-  if (X.getType() == Type::VoidTy)
-    return NULL;                             // nothing to do!
-
-  // Find all Phis involving X or recursively using such Phis or Phis
-  // involving operands of such Phis (essentially all Phis in the "web" of X)
-  PhiSet phisToGo;
-  FindPhis(X, phisToGo);
+    new StoreInst(P->getIncomingValue(i), Slot,
+                  P->getIncomingBlock(i)->getTerminator());
+  }
 
-  // Create a stack slot to hold X
-  AllocaInst* XSlot = CreateAllocaForX(X);
+  // Insert a load in place of the PHI and replace all uses.
+  BasicBlock::iterator InsertPt = P;
 
-  // Insert loads before all uses of X and (*only then*) insert store after X
-  assert(X.getNext() && "Non-terminator (since non-void) with no successor?");
-  LoadBeforeUses(&X, XSlot);
-  StoreInst* storeI = new StoreInst(&X, XSlot, X.getNext());
+  for (; isa<PHINode>(InsertPt) || isa<LandingPadInst>(InsertPt); ++InsertPt)
+    /* empty */;   // Don't insert before PHI nodes or landingpad instrs.
 
-  // Do the same for all the phis that will be deleted
-  AddLoadsAndStores(XSlot, X, phisToGo);
+  Value *V = new LoadInst(Slot, P->getName()+".reload", InsertPt);
+  P->replaceAllUsesWith(V);
 
-  // Delete the phis and return the alloca instruction
-  DeletePhis(phisToGo);
-  return XSlot;
+  // Delete PHI.
+  P->eraseFromParent();
+  return Slot;
 }