lib/Analysis/PHITransAddr.cpp

   1 //===- PHITransAddr.cpp - PHI Translation for Addresses -------------------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file implements the PHITransAddr class.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "llvm/Analysis/PHITransAddr.h"
  15 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
  16 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
  17 using namespace llvm;
  18
  19 static bool CanPHITrans(Instruction *Inst) {
  20   if (isa<PHINode>(Inst) ||
  21       isa<BitCastInst>(Inst) ||
  22       isa<GetElementPtrInst>(Inst))
  23     return true;
  24
  25   if (Inst->getOpcode() == Instruction::And &&
  26       isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1)))
  27     return true;
  28
  29   //   cerr << "MEMDEP: Could not PHI translate: " << *Pointer;
  30   //   if (isa<BitCastInst>(PtrInst) || isa<GetElementPtrInst>(PtrInst))
  31   //     cerr << "OP:\t\t\t\t" << *PtrInst->getOperand(0);
  32   return false;
  33 }
  34
  35 /// IsPotentiallyPHITranslatable - If this needs PHI translation, return true
  36 /// if we have some hope of doing it.  This should be used as a filter to
  37 /// avoid calling PHITranslateValue in hopeless situations.
  38 bool PHITransAddr::IsPotentiallyPHITranslatable() const {
  39   // If the input value is not an instruction, or if it is not defined in CurBB,
  40   // then we don't need to phi translate it.
  41   Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(Addr);
  42   return Inst == 0 || CanPHITrans(Inst);
  43 }
  44
  45
  46 Value *PHITransAddr::PHITranslateSubExpr(Value *V, BasicBlock *CurBB,
  47                                          BasicBlock *PredBB) {
  48   // If this is a non-instruction value, it can't require PHI translation.
  49   Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(V);
  50   if (Inst == 0) return V;
  51
  52   // If 'Inst' is defined in this block, it must be an input that needs to be
  53   // phi translated or an intermediate expression that needs to be incorporated
  54   // into the expression.
  55   if (Inst->getParent() == CurBB) {
  56     assert(std::count(InstInputs.begin(), InstInputs.end(), Inst) &&
  57            "Not an input?");
  58
  59     // If this is a PHI, go ahead and translate it.
  60     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Inst))
  61       return PN->getIncomingValueForBlock(PredBB);
  62
  63
  64     // If this is a non-phi value, and it is analyzable, we can incorporate it
  65     // into the expression by making all instruction operands be inputs.
  66     if (!CanPHITrans(Inst))
  67       return 0;
  68
  69     // Okay, we can incorporate it, this instruction is no longer an input.
  70     InstInputs.erase(std::find(InstInputs.begin(), InstInputs.end(), Inst));
  71
  72     // All instruction operands are now inputs (and of course, they may also be
  73     // defined in this block, so they may need to be phi translated themselves.
  74     for (unsigned i = 0, e = Inst->getNumOperands(); i != e; ++i)
  75       if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(Inst->getOperand(i)))
  76         InstInputs.push_back(Op);
  77
  78   } else {
  79     // Determine whether 'Inst' is an input to our PHI translatable expression.
  80     bool isInput = std::count(InstInputs.begin(), InstInputs.end(), Inst);
  81
  82     // If it is an input defined in a different block, then it remains an input.
  83     if (isInput)
  84       return Inst;
  85   }
  86
  87   // Ok, it must be an intermediate result (either because it started that way
  88   // or because we just incorporated it into the expression).  See if its
  89   // operands need to be phi translated, and if so, reconstruct it.
  90
  91   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Inst)) {
  92     Value *PHIIn = PHITranslateSubExpr(BC->getOperand(0), CurBB, PredBB);
  93     if (PHIIn == 0) return 0;
  94     if (PHIIn == BC->getOperand(0))
  95       return BC;
  96
  97     // Find an available version of this cast.
  98
  99     // Constants are trivial to find.
 100     if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(PHIIn))
 101       return ConstantExpr::getBitCast(C, BC->getType());
 102
 103     // Otherwise we have to see if a bitcasted version of the incoming pointer
 104     // is available.  If so, we can use it, otherwise we have to fail.
 105     for (Value::use_iterator UI = PHIIn->use_begin(), E = PHIIn->use_end();
 106          UI != E; ++UI) {
 107       if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(*UI))
 108         if (BCI->getType() == BC->getType())
 109           return BCI;
 110     }
 111     return 0;
 112   }
 113
 114   // Handle getelementptr with at least one PHI translatable operand.
 115   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Inst)) {
 116     SmallVector<Value*, 8> GEPOps;
 117     BasicBlock *CurBB = GEP->getParent();
 118     bool AnyChanged = false;
 119     for (unsigned i = 0, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 120       Value *GEPOp = PHITranslateSubExpr(GEP->getOperand(i), CurBB, PredBB);
 121       if (GEPOp == 0) return 0;
 122
 123       AnyChanged = GEPOp != GEP->getOperand(i);
 124       GEPOps.push_back(GEPOp);
 125     }
 126
 127     if (!AnyChanged)
 128       return GEP;
 129
 130     // Simplify the GEP to handle 'gep x, 0' -> x etc.
 131     if (Value *V = SimplifyGEPInst(&GEPOps[0], GEPOps.size(), TD))
 132       return V;
 133
 134     // Scan to see if we have this GEP available.
 135     Value *APHIOp = GEPOps[0];
 136     for (Value::use_iterator UI = APHIOp->use_begin(), E = APHIOp->use_end();
 137          UI != E; ++UI) {
 138       if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(*UI))
 139         if (GEPI->getType() == GEP->getType() &&
 140             GEPI->getNumOperands() == GEPOps.size() &&
 141             GEPI->getParent()->getParent() == CurBB->getParent()) {
 142           bool Mismatch = false;
 143           for (unsigned i = 0, e = GEPOps.size(); i != e; ++i)
 144             if (GEPI->getOperand(i) != GEPOps[i]) {
 145               Mismatch = true;
 146               break;
 147             }
 148           if (!Mismatch)
 149             return GEPI;
 150         }
 151     }
 152     return 0;
 153   }
 154
 155   // Handle add with a constant RHS.
 156   if (Inst->getOpcode() == Instruction::Add &&
 157       isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
 158     // PHI translate the LHS.
 159     Constant *RHS = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
 160     bool isNSW = cast<BinaryOperator>(Inst)->hasNoSignedWrap();
 161     bool isNUW = cast<BinaryOperator>(Inst)->hasNoUnsignedWrap();
 162
 163     Value *LHS = PHITranslateSubExpr(Inst->getOperand(0), CurBB, PredBB);
 164     if (LHS == 0) return 0;
 165
 166     // If the PHI translated LHS is an add of a constant, fold the immediates.
 167     if (BinaryOperator *BOp = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS))
 168       if (BOp->getOpcode() == Instruction::Add)
 169         if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(BOp->getOperand(1))) {
 170           LHS = BOp->getOperand(0);
 171           RHS = ConstantExpr::getAdd(RHS, CI);
 172           isNSW = isNUW = false;
 173         }
 174
 175     // See if the add simplifies away.
 176     if (Value *Res = SimplifyAddInst(LHS, RHS, isNSW, isNUW, TD))
 177       return Res;
 178
 179     // Otherwise, see if we have this add available somewhere.
 180     for (Value::use_iterator UI = LHS->use_begin(), E = LHS->use_end();
 181          UI != E; ++UI) {
 182       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(*UI))
 183         if (BO->getOperand(0) == LHS && BO->getOperand(1) == RHS &&
 184             BO->getParent()->getParent() == CurBB->getParent())
 185           return BO;
 186     }
 187
 188     return 0;
 189   }
 190
 191   // Otherwise, we failed.
 192   return 0;
 193 }
 194
 195
 196 /// PHITranslateValue - PHI translate the current address up the CFG from
 197 /// CurBB to Pred, updating our state the reflect any needed changes.  This
 198 /// returns true on failure.
 199 bool PHITransAddr::PHITranslateValue(BasicBlock *CurBB, BasicBlock *PredBB) {
 200   Addr = PHITranslateSubExpr(Addr, CurBB, PredBB);
 201   return Addr == 0;
 202 }
 203
 204 /// GetAvailablePHITranslatedSubExpr - Return the value computed by
 205 /// PHITranslateSubExpr if it dominates PredBB, otherwise return null.
 206 Value *PHITransAddr::
 207 GetAvailablePHITranslatedSubExpr(Value *V, BasicBlock *CurBB,BasicBlock *PredBB,
 208                                  const DominatorTree &DT) {
 209   // See if PHI translation succeeds.
 210   V = PHITranslateSubExpr(V, CurBB, PredBB);
 211
 212   // Make sure the value is live in the predecessor.
 213   if (Instruction *Inst = dyn_cast_or_null<Instruction>(V))
 214     if (!DT.dominates(Inst->getParent(), PredBB))
 215       return 0;
 216   return V;
 217 }
 218
 219
 220 /// PHITranslateWithInsertion - PHI translate this value into the specified
 221 /// predecessor block, inserting a computation of the value if it is
 222 /// unavailable.
 223 ///
 224 /// All newly created instructions are added to the NewInsts list.  This
 225 /// returns null on failure.
 226 ///
 227 Value *PHITransAddr::
 228 PHITranslateWithInsertion(BasicBlock *CurBB, BasicBlock *PredBB,
 229                           const DominatorTree &DT,
 230                           SmallVectorImpl<Instruction*> &NewInsts) {
 231   unsigned NISize = NewInsts.size();
 232
 233   // Attempt to PHI translate with insertion.
 234   Addr = InsertPHITranslatedSubExpr(Addr, CurBB, PredBB, DT, NewInsts);
 235
 236   // If successful, return the new value.
 237   if (Addr) return Addr;
 238
 239   // If not, destroy any intermediate instructions inserted.
 240   while (NewInsts.size() != NISize)
 241     NewInsts.pop_back_val()->eraseFromParent();
 242   return 0;
 243 }
 244
 245
 246 /// InsertPHITranslatedPointer - Insert a computation of the PHI translated
 247 /// version of 'V' for the edge PredBB->CurBB into the end of the PredBB
 248 /// block.  All newly created instructions are added to the NewInsts list.
 249 /// This returns null on failure.
 250 ///
 251 Value *PHITransAddr::
 252 InsertPHITranslatedSubExpr(Value *InVal, BasicBlock *CurBB,
 253                            BasicBlock *PredBB, const DominatorTree &DT,
 254                            SmallVectorImpl<Instruction*> &NewInsts) {
 255   // See if we have a version of this value already available and dominating
 256   // PredBB.  If so, there is no need to insert a new instance of it.
 257   if (Value *Res = GetAvailablePHITranslatedSubExpr(InVal, CurBB, PredBB, DT))
 258     return Res;
 259
 260   // If we don't have an available version of this value, it must be an
 261   // instruction.
 262   Instruction *Inst = cast<Instruction>(InVal);
 263
 264   // Handle bitcast of PHI translatable value.
 265   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Inst)) {
 266     Value *OpVal = InsertPHITranslatedSubExpr(BC->getOperand(0),
 267                                               CurBB, PredBB, DT, NewInsts);
 268     if (OpVal == 0) return 0;
 269
 270     // Otherwise insert a bitcast at the end of PredBB.
 271     BitCastInst *New = new BitCastInst(OpVal, InVal->getType(),
 272                                        InVal->getName()+".phi.trans.insert",
 273                                        PredBB->getTerminator());
 274     NewInsts.push_back(New);
 275     return New;
 276   }
 277
 278   // Handle getelementptr with at least one PHI operand.
 279   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Inst)) {
 280     SmallVector<Value*, 8> GEPOps;
 281     BasicBlock *CurBB = GEP->getParent();
 282     for (unsigned i = 0, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 283       Value *OpVal = InsertPHITranslatedSubExpr(GEP->getOperand(i),
 284                                                 CurBB, PredBB, DT, NewInsts);
 285       if (OpVal == 0) return 0;
 286       GEPOps.push_back(OpVal);
 287     }
 288
 289     GetElementPtrInst *Result =
 290     GetElementPtrInst::Create(GEPOps[0], GEPOps.begin()+1, GEPOps.end(),
 291                               InVal->getName()+".phi.trans.insert",
 292                               PredBB->getTerminator());
 293     Result->setIsInBounds(GEP->isInBounds());
 294     NewInsts.push_back(Result);
 295     return Result;
 296   }
 297
 298 #if 0
 299   // FIXME: This code works, but it is unclear that we actually want to insert
 300   // a big chain of computation in order to make a value available in a block.
 301   // This needs to be evaluated carefully to consider its cost trade offs.
 302
 303   // Handle add with a constant RHS.
 304   if (Inst->getOpcode() == Instruction::Add &&
 305       isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
 306     // PHI translate the LHS.
 307     Value *OpVal = InsertPHITranslatedSubExpr(Inst->getOperand(0),
 308                                               CurBB, PredBB, DT, NewInsts);
 309     if (OpVal == 0) return 0;
 310
 311     BinaryOperator *Res = BinaryOperator::CreateAdd(OpVal, Inst->getOperand(1),
 312                                            InVal->getName()+".phi.trans.insert",
 313                                                     PredBB->getTerminator());
 314     Res->setHasNoSignedWrap(cast<BinaryOperator>(Inst)->hasNoSignedWrap());
 315     Res->setHasNoUnsignedWrap(cast<BinaryOperator>(Inst)->hasNoUnsignedWrap());
 316     NewInsts.push_back(Res);
 317     return Res;
 318   }
 319 #endif
 320
 321   return 0;
 322 }