lib/CodeGen/OptimizePHIs.cpp

   1 //===-- OptimizePHIs.cpp - Optimize machine instruction PHIs --------------===//
   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 pass optimizes machine instruction PHIs to take advantage of
  11 // opportunities created during DAG legalization.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #define DEBUG_TYPE "phi-opt"
  16 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  17 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  18 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  19 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  20 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  22 #include "llvm/IR/Function.h"
  23 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  24 using namespace llvm;
  25
  26 STATISTIC(NumPHICycles, "Number of PHI cycles replaced");
  27 STATISTIC(NumDeadPHICycles, "Number of dead PHI cycles");
  28
  29 namespace {
  30   class OptimizePHIs : public MachineFunctionPass {
  31     MachineRegisterInfo *MRI;
  32     const TargetInstrInfo *TII;
  33
  34   public:
  35     static char ID; // Pass identification
  36     OptimizePHIs() : MachineFunctionPass(ID) {
  37       initializeOptimizePHIsPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  38     }
  39
  40     virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
  41
  42     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  43       AU.setPreservesCFG();
  44       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
  45     }
  46
  47   private:
  48     typedef SmallPtrSet<MachineInstr*, 16> InstrSet;
  49     typedef SmallPtrSetIterator<MachineInstr*> InstrSetIterator;
  50
  51     bool IsSingleValuePHICycle(MachineInstr *MI, unsigned &SingleValReg,
  52                                InstrSet &PHIsInCycle);
  53     bool IsDeadPHICycle(MachineInstr *MI, InstrSet &PHIsInCycle);
  54     bool OptimizeBB(MachineBasicBlock &MBB);
  55   };
  56 }
  57
  58 char OptimizePHIs::ID = 0;
  59 char &llvm::OptimizePHIsID = OptimizePHIs::ID;
  60 INITIALIZE_PASS(OptimizePHIs, "opt-phis",
  61                 "Optimize machine instruction PHIs", false, false)
  62
  63 bool OptimizePHIs::runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
  64   MRI = &Fn.getRegInfo();
  65   TII = Fn.getTarget().getInstrInfo();
  66
  67   // Find dead PHI cycles and PHI cycles that can be replaced by a single
  68   // value.  InstCombine does these optimizations, but DAG legalization may
  69   // introduce new opportunities, e.g., when i64 values are split up for
  70   // 32-bit targets.
  71   bool Changed = false;
  72   for (MachineFunction::iterator I = Fn.begin(), E = Fn.end(); I != E; ++I)
  73     Changed |= OptimizeBB(*I);
  74
  75   return Changed;
  76 }
  77
  78 /// IsSingleValuePHICycle - Check if MI is a PHI where all the source operands
  79 /// are copies of SingleValReg, possibly via copies through other PHIs.  If
  80 /// SingleValReg is zero on entry, it is set to the register with the single
  81 /// non-copy value.  PHIsInCycle is a set used to keep track of the PHIs that
  82 /// have been scanned.
  83 bool OptimizePHIs::IsSingleValuePHICycle(MachineInstr *MI,
  84                                          unsigned &SingleValReg,
  85                                          InstrSet &PHIsInCycle) {
  86   assert(MI->isPHI() && "IsSingleValuePHICycle expects a PHI instruction");
  87   unsigned DstReg = MI->getOperand(0).getReg();
  88
  89   // See if we already saw this register.
  90   if (!PHIsInCycle.insert(MI))
  91     return true;
  92
  93   // Don't scan crazily complex things.
  94   if (PHIsInCycle.size() == 16)
  95     return false;
  96
  97   // Scan the PHI operands.
  98   for (unsigned i = 1; i != MI->getNumOperands(); i += 2) {
  99     unsigned SrcReg = MI->getOperand(i).getReg();
 100     if (SrcReg == DstReg)
 101       continue;
 102     MachineInstr *SrcMI = MRI->getVRegDef(SrcReg);
 103
 104     // Skip over register-to-register moves.
 105     if (SrcMI && SrcMI->isCopy() &&
 106         !SrcMI->getOperand(0).getSubReg() &&
 107         !SrcMI->getOperand(1).getSubReg() &&
 108         TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SrcMI->getOperand(1).getReg()))
 109       SrcMI = MRI->getVRegDef(SrcMI->getOperand(1).getReg());
 110     if (!SrcMI)
 111       return false;
 112
 113     if (SrcMI->isPHI()) {
 114       if (!IsSingleValuePHICycle(SrcMI, SingleValReg, PHIsInCycle))
 115         return false;
 116     } else {
 117       // Fail if there is more than one non-phi/non-move register.
 118       if (SingleValReg != 0)
 119         return false;
 120       SingleValReg = SrcReg;
 121     }
 122   }
 123   return true;
 124 }
 125
 126 /// IsDeadPHICycle - Check if the register defined by a PHI is only used by
 127 /// other PHIs in a cycle.
 128 bool OptimizePHIs::IsDeadPHICycle(MachineInstr *MI, InstrSet &PHIsInCycle) {
 129   assert(MI->isPHI() && "IsDeadPHICycle expects a PHI instruction");
 130   unsigned DstReg = MI->getOperand(0).getReg();
 131   assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg) &&
 132          "PHI destination is not a virtual register");
 133
 134   // See if we already saw this register.
 135   if (!PHIsInCycle.insert(MI))
 136     return true;
 137
 138   // Don't scan crazily complex things.
 139   if (PHIsInCycle.size() == 16)
 140     return false;
 141
 142   for (MachineRegisterInfo::use_iterator I = MRI->use_begin(DstReg),
 143          E = MRI->use_end(); I != E; ++I) {
 144     MachineInstr *UseMI = &*I;
 145     if (!UseMI->isPHI() || !IsDeadPHICycle(UseMI, PHIsInCycle))
 146       return false;
 147   }
 148
 149   return true;
 150 }
 151
 152 /// OptimizeBB - Remove dead PHI cycles and PHI cycles that can be replaced by
 153 /// a single value.
 154 bool OptimizePHIs::OptimizeBB(MachineBasicBlock &MBB) {
 155   bool Changed = false;
 156   for (MachineBasicBlock::iterator
 157          MII = MBB.begin(), E = MBB.end(); MII != E; ) {
 158     MachineInstr *MI = &*MII++;
 159     if (!MI->isPHI())
 160       break;
 161
 162     // Check for single-value PHI cycles.
 163     unsigned SingleValReg = 0;
 164     InstrSet PHIsInCycle;
 165     if (IsSingleValuePHICycle(MI, SingleValReg, PHIsInCycle) &&
 166         SingleValReg != 0) {
 167       unsigned OldReg = MI->getOperand(0).getReg();
 168       if (!MRI->constrainRegClass(SingleValReg, MRI->getRegClass(OldReg)))
 169         continue;
 170
 171       MRI->replaceRegWith(OldReg, SingleValReg);
 172       MI->eraseFromParent();
 173       ++NumPHICycles;
 174       Changed = true;
 175       continue;
 176     }
 177
 178     // Check for dead PHI cycles.
 179     PHIsInCycle.clear();
 180     if (IsDeadPHICycle(MI, PHIsInCycle)) {
 181       for (InstrSetIterator PI = PHIsInCycle.begin(), PE = PHIsInCycle.end();
 182            PI != PE; ++PI) {
 183         MachineInstr *PhiMI = *PI;
 184         if (&*MII == PhiMI)
 185           ++MII;
 186         PhiMI->eraseFromParent();
 187       }
 188       ++NumDeadPHICycles;
 189       Changed = true;
 190     }
 191   }
 192   return Changed;
 193 }