lib/Transforms/Scalar/SCCP.cpp

   1 //===- SCCP.cpp - Sparse Conditional Constant Propagation -----------------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
   6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file implements sparse conditional constant propagation and merging:
  11 //
  12 // Specifically, this:
  13 //   * Assumes values are constant unless proven otherwise
  14 //   * Assumes BasicBlocks are dead unless proven otherwise
  15 //   * Proves values to be constant, and replaces them with constants
  16 //   * Proves conditional branches to be unconditional
  17 //
  18 // Notice that:
  19 //   * This pass has a habit of making definitions be dead.  It is a good idea
  20 //     to to run a DCE pass sometime after running this pass.
  21 //
  22 //===----------------------------------------------------------------------===//
  23
  24 #define DEBUG_TYPE "sccp"
  25 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
  26 #include "llvm/Transforms/IPO.h"
  27 #include "llvm/Constants.h"
  28 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  29 #include "llvm/Instructions.h"
  30 #include "llvm/Pass.h"
  31 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
  32 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
  33 #include "llvm/Support/CallSite.h"
  34 #include "llvm/Support/Debug.h"
  35 #include "llvm/ADT/hash_map"
  36 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  37 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  38 #include <algorithm>
  39 #include <set>
  40 using namespace llvm;
  41
  42 // LatticeVal class - This class represents the different lattice values that an
  43 // instruction may occupy.  It is a simple class with value semantics.
  44 //
  45 namespace {
  46
  47 class LatticeVal {
  48   enum {
  49     undefined,           // This instruction has no known value
  50     constant,            // This instruction has a constant value
  51     overdefined          // This instruction has an unknown value
  52   } LatticeValue;        // The current lattice position
  53   Constant *ConstantVal; // If Constant value, the current value
  54 public:
  55   inline LatticeVal() : LatticeValue(undefined), ConstantVal(0) {}
  56
  57   // markOverdefined - Return true if this is a new status to be in...
  58   inline bool markOverdefined() {
  59     if (LatticeValue != overdefined) {
  60       LatticeValue = overdefined;
  61       return true;
  62     }
  63     return false;
  64   }
  65
  66   // markConstant - Return true if this is a new status for us...
  67   inline bool markConstant(Constant *V) {
  68     if (LatticeValue != constant) {
  69       LatticeValue = constant;
  70       ConstantVal = V;
  71       return true;
  72     } else {
  73       assert(ConstantVal == V && "Marking constant with different value");
  74     }
  75     return false;
  76   }
  77
  78   inline bool isUndefined()   const { return LatticeValue == undefined; }
  79   inline bool isConstant()    const { return LatticeValue == constant; }
  80   inline bool isOverdefined() const { return LatticeValue == overdefined; }
  81
  82   inline Constant *getConstant() const {
  83     assert(isConstant() && "Cannot get the constant of a non-constant!");
  84     return ConstantVal;
  85   }
  86 };
  87
  88 } // end anonymous namespace
  89
  90
  91 //===----------------------------------------------------------------------===//
  92 //
  93 /// SCCPSolver - This class is a general purpose solver for Sparse Conditional
  94 /// Constant Propagation.
  95 ///
  96 class SCCPSolver : public InstVisitor<SCCPSolver> {
  97   std::set<BasicBlock*>     BBExecutable;// The basic blocks that are executable
  98   hash_map<Value*, LatticeVal> ValueState;  // The state each value is in...
  99
 100   /// GlobalValue - If we are tracking any values for the contents of a global
 101   /// variable, we keep a mapping from the constant accessor to the element of
 102   /// the global, to the currently known value.  If the value becomes
 103   /// overdefined, it's entry is simply removed from this map.
 104   hash_map<GlobalVariable*, LatticeVal> TrackedGlobals;
 105
 106   /// TrackedFunctionRetVals - If we are tracking arguments into and the return
 107   /// value out of a function, it will have an entry in this map, indicating
 108   /// what the known return value for the function is.
 109   hash_map<Function*, LatticeVal> TrackedFunctionRetVals;
 110
 111   // The reason for two worklists is that overdefined is the lowest state
 112   // on the lattice, and moving things to overdefined as fast as possible
 113   // makes SCCP converge much faster.
 114   // By having a separate worklist, we accomplish this because everything
 115   // possibly overdefined will become overdefined at the soonest possible
 116   // point.
 117   std::vector<Value*> OverdefinedInstWorkList;
 118   std::vector<Value*> InstWorkList;
 119
 120
 121   std::vector<BasicBlock*>  BBWorkList;  // The BasicBlock work list
 122
 123   /// UsersOfOverdefinedPHIs - Keep track of any users of PHI nodes that are not
 124   /// overdefined, despite the fact that the PHI node is overdefined.
 125   std::multimap<PHINode*, Instruction*> UsersOfOverdefinedPHIs;
 126
 127   /// KnownFeasibleEdges - Entries in this set are edges which have already had
 128   /// PHI nodes retriggered.
 129   typedef std::pair<BasicBlock*,BasicBlock*> Edge;
 130   std::set<Edge> KnownFeasibleEdges;
 131 public:
 132
 133   /// MarkBlockExecutable - This method can be used by clients to mark all of
 134   /// the blocks that are known to be intrinsically live in the processed unit.
 135   void MarkBlockExecutable(BasicBlock *BB) {
 136     DEBUG(std::cerr << "Marking Block Executable: " << BB->getName() << "\n");
 137     BBExecutable.insert(BB);   // Basic block is executable!
 138     BBWorkList.push_back(BB);  // Add the block to the work list!
 139   }
 140
 141   /// TrackValueOfGlobalVariable - Clients can use this method to
 142   /// inform the SCCPSolver that it should track loads and stores to the
 143   /// specified global variable if it can.  This is only legal to call if
 144   /// performing Interprocedural SCCP.
 145   void TrackValueOfGlobalVariable(GlobalVariable *GV) {
 146     const Type *ElTy = GV->getType()->getElementType();
 147     if (ElTy->isFirstClassType()) {
 148       LatticeVal &IV = TrackedGlobals[GV];
 149       if (!isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
 150         IV.markConstant(GV->getInitializer());
 151     }
 152   }
 153
 154   /// AddTrackedFunction - If the SCCP solver is supposed to track calls into
 155   /// and out of the specified function (which cannot have its address taken),
 156   /// this method must be called.
 157   void AddTrackedFunction(Function *F) {
 158     assert(F->hasInternalLinkage() && "Can only track internal functions!");
 159     // Add an entry, F -> undef.
 160     TrackedFunctionRetVals[F];
 161   }
 162
 163   /// Solve - Solve for constants and executable blocks.
 164   ///
 165   void Solve();
 166
 167   /// ResolveBranchesIn - While solving the dataflow for a function, we assume
 168   /// that branches on undef values cannot reach any of their successors.
 169   /// However, this is not a safe assumption.  After we solve dataflow, this
 170   /// method should be use to handle this.  If this returns true, the solver
 171   /// should be rerun.
 172   bool ResolveBranchesIn(Function &F);
 173
 174   /// getExecutableBlocks - Once we have solved for constants, return the set of
 175   /// blocks that is known to be executable.
 176   std::set<BasicBlock*> &getExecutableBlocks() {
 177     return BBExecutable;
 178   }
 179
 180   /// getValueMapping - Once we have solved for constants, return the mapping of
 181   /// LLVM values to LatticeVals.
 182   hash_map<Value*, LatticeVal> &getValueMapping() {
 183     return ValueState;
 184   }
 185
 186   /// getTrackedFunctionRetVals - Get the inferred return value map.
 187   ///
 188   const hash_map<Function*, LatticeVal> &getTrackedFunctionRetVals() {
 189     return TrackedFunctionRetVals;
 190   }
 191
 192   /// getTrackedGlobals - Get and return the set of inferred initializers for
 193   /// global variables.
 194   const hash_map<GlobalVariable*, LatticeVal> &getTrackedGlobals() {
 195     return TrackedGlobals;
 196   }
 197
 198
 199 private:
 200   // markConstant - Make a value be marked as "constant".  If the value
 201   // is not already a constant, add it to the instruction work list so that
 202   // the users of the instruction are updated later.
 203   //
 204   inline void markConstant(LatticeVal &IV, Value *V, Constant *C) {
 205     if (IV.markConstant(C)) {
 206       DEBUG(std::cerr << "markConstant: " << *C << ": " << *V);
 207       InstWorkList.push_back(V);
 208     }
 209   }
 210   inline void markConstant(Value *V, Constant *C) {
 211     markConstant(ValueState[V], V, C);
 212   }
 213
 214   // markOverdefined - Make a value be marked as "overdefined". If the
 215   // value is not already overdefined, add it to the overdefined instruction
 216   // work list so that the users of the instruction are updated later.
 217
 218   inline void markOverdefined(LatticeVal &IV, Value *V) {
 219     if (IV.markOverdefined()) {
 220       DEBUG(std::cerr << "markOverdefined: ";
 221             if (Function *F = dyn_cast<Function>(V))
 222               std::cerr << "Function '" << F->getName() << "'\n";
 223             else
 224               std::cerr << *V);
 225       // Only instructions go on the work list
 226       OverdefinedInstWorkList.push_back(V);
 227     }
 228   }
 229   inline void markOverdefined(Value *V) {
 230     markOverdefined(ValueState[V], V);
 231   }
 232
 233   inline void mergeInValue(LatticeVal &IV, Value *V, LatticeVal &MergeWithV) {
 234     if (IV.isOverdefined() || MergeWithV.isUndefined())
 235       return;  // Noop.
 236     if (MergeWithV.isOverdefined())
 237       markOverdefined(IV, V);
 238     else if (IV.isUndefined())
 239       markConstant(IV, V, MergeWithV.getConstant());
 240     else if (IV.getConstant() != MergeWithV.getConstant())
 241       markOverdefined(IV, V);
 242   }
 243
 244   // getValueState - Return the LatticeVal object that corresponds to the value.
 245   // This function is necessary because not all values should start out in the
 246   // underdefined state... Argument's should be overdefined, and
 247   // constants should be marked as constants.  If a value is not known to be an
 248   // Instruction object, then use this accessor to get its value from the map.
 249   //
 250   inline LatticeVal &getValueState(Value *V) {
 251     hash_map<Value*, LatticeVal>::iterator I = ValueState.find(V);
 252     if (I != ValueState.end()) return I->second;  // Common case, in the map
 253
 254     if (Constant *CPV = dyn_cast<Constant>(V)) {
 255       if (isa<UndefValue>(V)) {
 256         // Nothing to do, remain undefined.
 257       } else {
 258         ValueState[CPV].markConstant(CPV);          // Constants are constant
 259       }
 260     }
 261     // All others are underdefined by default...
 262     return ValueState[V];
 263   }
 264
 265   // markEdgeExecutable - Mark a basic block as executable, adding it to the BB
 266   // work list if it is not already executable...
 267   //
 268   void markEdgeExecutable(BasicBlock *Source, BasicBlock *Dest) {
 269     if (!KnownFeasibleEdges.insert(Edge(Source, Dest)).second)
 270       return;  // This edge is already known to be executable!
 271
 272     if (BBExecutable.count(Dest)) {
 273       DEBUG(std::cerr << "Marking Edge Executable: " << Source->getName()
 274                       << " -> " << Dest->getName() << "\n");
 275
 276       // The destination is already executable, but we just made an edge
 277       // feasible that wasn't before.  Revisit the PHI nodes in the block
 278       // because they have potentially new operands.
 279       for (BasicBlock::iterator I = Dest->begin(); isa<PHINode>(I); ++I)
 280         visitPHINode(*cast<PHINode>(I));
 281
 282     } else {
 283       MarkBlockExecutable(Dest);
 284     }
 285   }
 286
 287   // getFeasibleSuccessors - Return a vector of booleans to indicate which
 288   // successors are reachable from a given terminator instruction.
 289   //
 290   void getFeasibleSuccessors(TerminatorInst &TI, std::vector<bool> &Succs);
 291
 292   // isEdgeFeasible - Return true if the control flow edge from the 'From' basic
 293   // block to the 'To' basic block is currently feasible...
 294   //
 295   bool isEdgeFeasible(BasicBlock *From, BasicBlock *To);
 296
 297   // OperandChangedState - This method is invoked on all of the users of an
 298   // instruction that was just changed state somehow....  Based on this
 299   // information, we need to update the specified user of this instruction.
 300   //
 301   void OperandChangedState(User *U) {
 302     // Only instructions use other variable values!
 303     Instruction &I = cast<Instruction>(*U);
 304     if (BBExecutable.count(I.getParent()))   // Inst is executable?
 305       visit(I);
 306   }
 307
 308 private:
 309   friend class InstVisitor<SCCPSolver>;
 310
 311   // visit implementations - Something changed in this instruction... Either an
 312   // operand made a transition, or the instruction is newly executable.  Change
 313   // the value type of I to reflect these changes if appropriate.
 314   //
 315   void visitPHINode(PHINode &I);
 316
 317   // Terminators
 318   void visitReturnInst(ReturnInst &I);
 319   void visitTerminatorInst(TerminatorInst &TI);
 320
 321   void visitCastInst(CastInst &I);
 322   void visitSelectInst(SelectInst &I);
 323   void visitBinaryOperator(Instruction &I);
 324   void visitShiftInst(ShiftInst &I) { visitBinaryOperator(I); }
 325
 326   // Instructions that cannot be folded away...
 327   void visitStoreInst     (Instruction &I);
 328   void visitLoadInst      (LoadInst &I);
 329   void visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &I);
 330   void visitCallInst      (CallInst &I) { visitCallSite(CallSite::get(&I)); }
 331   void visitInvokeInst    (InvokeInst &II) {
 332     visitCallSite(CallSite::get(&II));
 333     visitTerminatorInst(II);
 334   }
 335   void visitCallSite      (CallSite CS);
 336   void visitUnwindInst    (TerminatorInst &I) { /*returns void*/ }
 337   void visitUnreachableInst(TerminatorInst &I) { /*returns void*/ }
 338   void visitAllocationInst(Instruction &I) { markOverdefined(&I); }
 339   void visitVANextInst    (Instruction &I) { markOverdefined(&I); }
 340   void visitVAArgInst     (Instruction &I) { markOverdefined(&I); }
 341   void visitFreeInst      (Instruction &I) { /*returns void*/ }
 342
 343   void visitInstruction(Instruction &I) {
 344     // If a new instruction is added to LLVM that we don't handle...
 345     std::cerr << "SCCP: Don't know how to handle: " << I;
 346     markOverdefined(&I);   // Just in case
 347   }
 348 };
 349
 350 // getFeasibleSuccessors - Return a vector of booleans to indicate which
 351 // successors are reachable from a given terminator instruction.
 352 //
 353 void SCCPSolver::getFeasibleSuccessors(TerminatorInst &TI,
 354                                        std::vector<bool> &Succs) {
 355   Succs.resize(TI.getNumSuccessors());
 356   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(&TI)) {
 357     if (BI->isUnconditional()) {
 358       Succs[0] = true;
 359     } else {
 360       LatticeVal &BCValue = getValueState(BI->getCondition());
 361       if (BCValue.isOverdefined() ||
 362           (BCValue.isConstant() && !isa<ConstantBool>(BCValue.getConstant()))) {
 363         // Overdefined condition variables, and branches on unfoldable constant
 364         // conditions, mean the branch could go either way.
 365         Succs[0] = Succs[1] = true;
 366       } else if (BCValue.isConstant()) {
 367         // Constant condition variables mean the branch can only go a single way
 368         Succs[BCValue.getConstant() == ConstantBool::False] = true;
 369       }
 370     }
 371   } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(&TI)) {
 372     // Invoke instructions successors are always executable.
 373     Succs[0] = Succs[1] = true;
 374   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(&TI)) {
 375     LatticeVal &SCValue = getValueState(SI->getCondition());
 376     if (SCValue.isOverdefined() ||   // Overdefined condition?
 377         (SCValue.isConstant() && !isa<ConstantInt>(SCValue.getConstant()))) {
 378       // All destinations are executable!
 379       Succs.assign(TI.getNumSuccessors(), true);
 380     } else if (SCValue.isConstant()) {
 381       Constant *CPV = SCValue.getConstant();
 382       // Make sure to skip the "default value" which isn't a value
 383       for (unsigned i = 1, E = SI->getNumSuccessors(); i != E; ++i) {
 384         if (SI->getSuccessorValue(i) == CPV) {// Found the right branch...
 385           Succs[i] = true;
 386           return;
 387         }
 388       }
 389
 390       // Constant value not equal to any of the branches... must execute
 391       // default branch then...
 392       Succs[0] = true;
 393     }
 394   } else {
 395     std::cerr << "SCCP: Don't know how to handle: " << TI;
 396     Succs.assign(TI.getNumSuccessors(), true);
 397   }
 398 }
 399
 400
 401 // isEdgeFeasible - Return true if the control flow edge from the 'From' basic
 402 // block to the 'To' basic block is currently feasible...
 403 //
 404 bool SCCPSolver::isEdgeFeasible(BasicBlock *From, BasicBlock *To) {
 405   assert(BBExecutable.count(To) && "Dest should always be alive!");
 406
 407   // Make sure the source basic block is executable!!
 408   if (!BBExecutable.count(From)) return false;
 409
 410   // Check to make sure this edge itself is actually feasible now...
 411   TerminatorInst *TI = From->getTerminator();
 412   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
 413     if (BI->isUnconditional())
 414       return true;
 415     else {
 416       LatticeVal &BCValue = getValueState(BI->getCondition());
 417       if (BCValue.isOverdefined()) {
 418         // Overdefined condition variables mean the branch could go either way.
 419         return true;
 420       } else if (BCValue.isConstant()) {
 421         // Not branching on an evaluatable constant?
 422         if (!isa<ConstantBool>(BCValue.getConstant())) return true;
 423
 424         // Constant condition variables mean the branch can only go a single way
 425         return BI->getSuccessor(BCValue.getConstant() ==
 426                                        ConstantBool::False) == To;
 427       }
 428       return false;
 429     }
 430   } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(TI)) {
 431     // Invoke instructions successors are always executable.
 432     return true;
 433   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
 434     LatticeVal &SCValue = getValueState(SI->getCondition());
 435     if (SCValue.isOverdefined()) {  // Overdefined condition?
 436       // All destinations are executable!
 437       return true;
 438     } else if (SCValue.isConstant()) {
 439       Constant *CPV = SCValue.getConstant();
 440       if (!isa<ConstantInt>(CPV))
 441         return true;  // not a foldable constant?
 442
 443       // Make sure to skip the "default value" which isn't a value
 444       for (unsigned i = 1, E = SI->getNumSuccessors(); i != E; ++i)
 445         if (SI->getSuccessorValue(i) == CPV) // Found the taken branch...
 446           return SI->getSuccessor(i) == To;
 447
 448       // Constant value not equal to any of the branches... must execute
 449       // default branch then...
 450       return SI->getDefaultDest() == To;
 451     }
 452     return false;
 453   } else {
 454     std::cerr << "Unknown terminator instruction: " << *TI;
 455     abort();
 456   }
 457 }
 458
 459 // visit Implementations - Something changed in this instruction... Either an
 460 // operand made a transition, or the instruction is newly executable.  Change
 461 // the value type of I to reflect these changes if appropriate.  This method
 462 // makes sure to do the following actions:
 463 //
 464 // 1. If a phi node merges two constants in, and has conflicting value coming
 465 //    from different branches, or if the PHI node merges in an overdefined
 466 //    value, then the PHI node becomes overdefined.
 467 // 2. If a phi node merges only constants in, and they all agree on value, the
 468 //    PHI node becomes a constant value equal to that.
 469 // 3. If V <- x (op) y && isConstant(x) && isConstant(y) V = Constant
 470 // 4. If V <- x (op) y && (isOverdefined(x) || isOverdefined(y)) V = Overdefined
 471 // 5. If V <- MEM or V <- CALL or V <- (unknown) then V = Overdefined
 472 // 6. If a conditional branch has a value that is constant, make the selected
 473 //    destination executable
 474 // 7. If a conditional branch has a value that is overdefined, make all
 475 //    successors executable.
 476 //
 477 void SCCPSolver::visitPHINode(PHINode &PN) {
 478   LatticeVal &PNIV = getValueState(&PN);
 479   if (PNIV.isOverdefined()) {
 480     // There may be instructions using this PHI node that are not overdefined
 481     // themselves.  If so, make sure that they know that the PHI node operand
 482     // changed.
 483     std::multimap<PHINode*, Instruction*>::iterator I, E;
 484     tie(I, E) = UsersOfOverdefinedPHIs.equal_range(&PN);
 485     if (I != E) {
 486       std::vector<Instruction*> Users;
 487       Users.reserve(std::distance(I, E));
 488       for (; I != E; ++I) Users.push_back(I->second);
 489       while (!Users.empty()) {
 490         visit(Users.back());
 491         Users.pop_back();
 492       }
 493     }
 494     return;  // Quick exit
 495   }
 496
 497   // Super-extra-high-degree PHI nodes are unlikely to ever be marked constant,
 498   // and slow us down a lot.  Just mark them overdefined.
 499   if (PN.getNumIncomingValues() > 64) {
 500     markOverdefined(PNIV, &PN);
 501     return;
 502   }
 503
 504   // Look at all of the executable operands of the PHI node.  If any of them
 505   // are overdefined, the PHI becomes overdefined as well.  If they are all
 506   // constant, and they agree with each other, the PHI becomes the identical
 507   // constant.  If they are constant and don't agree, the PHI is overdefined.
 508   // If there are no executable operands, the PHI remains undefined.
 509   //
 510   Constant *OperandVal = 0;
 511   for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 512     LatticeVal &IV = getValueState(PN.getIncomingValue(i));
 513     if (IV.isUndefined()) continue;  // Doesn't influence PHI node.
 514
 515     if (isEdgeFeasible(PN.getIncomingBlock(i), PN.getParent())) {
 516       if (IV.isOverdefined()) {   // PHI node becomes overdefined!
 517         markOverdefined(PNIV, &PN);
 518         return;
 519       }
 520
 521       if (OperandVal == 0) {   // Grab the first value...
 522         OperandVal = IV.getConstant();
 523       } else {                // Another value is being merged in!
 524         // There is already a reachable operand.  If we conflict with it,
 525         // then the PHI node becomes overdefined.  If we agree with it, we
 526         // can continue on.
 527
 528         // Check to see if there are two different constants merging...
 529         if (IV.getConstant() != OperandVal) {
 530           // Yes there is.  This means the PHI node is not constant.
 531           // You must be overdefined poor PHI.
 532           //
 533           markOverdefined(PNIV, &PN);    // The PHI node now becomes overdefined
 534           return;    // I'm done analyzing you
 535         }
 536       }
 537     }
 538   }
 539
 540   // If we exited the loop, this means that the PHI node only has constant
 541   // arguments that agree with each other(and OperandVal is the constant) or
 542   // OperandVal is null because there are no defined incoming arguments.  If
 543   // this is the case, the PHI remains undefined.
 544   //
 545   if (OperandVal)
 546     markConstant(PNIV, &PN, OperandVal);      // Acquire operand value
 547 }
 548
 549 void SCCPSolver::visitReturnInst(ReturnInst &I) {
 550   if (I.getNumOperands() == 0) return;  // Ret void
 551
 552   // If we are tracking the return value of this function, merge it in.
 553   Function *F = I.getParent()->getParent();
 554   if (F->hasInternalLinkage() && !TrackedFunctionRetVals.empty()) {
 555     hash_map<Function*, LatticeVal>::iterator TFRVI =
 556       TrackedFunctionRetVals.find(F);
 557     if (TFRVI != TrackedFunctionRetVals.end() &&
 558         !TFRVI->second.isOverdefined()) {
 559       LatticeVal &IV = getValueState(I.getOperand(0));
 560       mergeInValue(TFRVI->second, F, IV);
 561     }
 562   }
 563 }
 564
 565
 566 void SCCPSolver::visitTerminatorInst(TerminatorInst &TI) {
 567   std::vector<bool> SuccFeasible;
 568   getFeasibleSuccessors(TI, SuccFeasible);
 569
 570   BasicBlock *BB = TI.getParent();
 571
 572   // Mark all feasible successors executable...
 573   for (unsigned i = 0, e = SuccFeasible.size(); i != e; ++i)
 574     if (SuccFeasible[i])
 575       markEdgeExecutable(BB, TI.getSuccessor(i));
 576 }
 577
 578 void SCCPSolver::visitCastInst(CastInst &I) {
 579   Value *V = I.getOperand(0);
 580   LatticeVal &VState = getValueState(V);
 581   if (VState.isOverdefined())          // Inherit overdefinedness of operand
 582     markOverdefined(&I);
 583   else if (VState.isConstant())        // Propagate constant value
 584     markConstant(&I, ConstantExpr::getCast(VState.getConstant(), I.getType()));
 585 }
 586
 587 void SCCPSolver::visitSelectInst(SelectInst &I) {
 588   LatticeVal &CondValue = getValueState(I.getCondition());
 589   if (CondValue.isOverdefined())
 590     markOverdefined(&I);
 591   else if (CondValue.isConstant()) {
 592     if (CondValue.getConstant() == ConstantBool::True) {
 593       LatticeVal &Val = getValueState(I.getTrueValue());
 594       if (Val.isOverdefined())
 595         markOverdefined(&I);
 596       else if (Val.isConstant())
 597         markConstant(&I, Val.getConstant());
 598     } else if (CondValue.getConstant() == ConstantBool::False) {
 599       LatticeVal &Val = getValueState(I.getFalseValue());
 600       if (Val.isOverdefined())
 601         markOverdefined(&I);
 602       else if (Val.isConstant())
 603         markConstant(&I, Val.getConstant());
 604     } else
 605       markOverdefined(&I);
 606   }
 607 }
 608
 609 // Handle BinaryOperators and Shift Instructions...
 610 void SCCPSolver::visitBinaryOperator(Instruction &I) {
 611   LatticeVal &IV = ValueState[&I];
 612   if (IV.isOverdefined()) return;
 613
 614   LatticeVal &V1State = getValueState(I.getOperand(0));
 615   LatticeVal &V2State = getValueState(I.getOperand(1));
 616
 617   if (V1State.isOverdefined() || V2State.isOverdefined()) {
 618     // If this is an AND or OR with 0 or -1, it doesn't matter that the other
 619     // operand is overdefined.
 620     if (I.getOpcode() == Instruction::And || I.getOpcode() == Instruction::Or) {
 621       LatticeVal *NonOverdefVal = 0;
 622       if (!V1State.isOverdefined()) {
 623         NonOverdefVal = &V1State;
 624       } else if (!V2State.isOverdefined()) {
 625         NonOverdefVal = &V2State;
 626       }
 627
 628       if (NonOverdefVal) {
 629         if (NonOverdefVal->isUndefined()) {
 630           // Could annihilate value.
 631           if (I.getOpcode() == Instruction::And)
 632             markConstant(IV, &I, Constant::getNullValue(I.getType()));
 633           else
 634             markConstant(IV, &I, ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType()));
 635           return;
 636         } else {
 637           if (I.getOpcode() == Instruction::And) {
 638             if (NonOverdefVal->getConstant()->isNullValue()) {
 639               markConstant(IV, &I, NonOverdefVal->getConstant());
 640               return;      // X or 0 = -1
 641             }
 642           } else {
 643             if (ConstantIntegral *CI =
 644                      dyn_cast<ConstantIntegral>(NonOverdefVal->getConstant()))
 645               if (CI->isAllOnesValue()) {
 646                 markConstant(IV, &I, NonOverdefVal->getConstant());
 647                 return;    // X or -1 = -1
 648               }
 649           }
 650         }
 651       }
 652     }
 653
 654
 655     // If both operands are PHI nodes, it is possible that this instruction has
 656     // a constant value, despite the fact that the PHI node doesn't.  Check for
 657     // this condition now.
 658     if (PHINode *PN1 = dyn_cast<PHINode>(I.getOperand(0)))
 659       if (PHINode *PN2 = dyn_cast<PHINode>(I.getOperand(1)))
 660         if (PN1->getParent() == PN2->getParent()) {
 661           // Since the two PHI nodes are in the same basic block, they must have
 662           // entries for the same predecessors.  Walk the predecessor list, and
 663           // if all of the incoming values are constants, and the result of
 664           // evaluating this expression with all incoming value pairs is the
 665           // same, then this expression is a constant even though the PHI node
 666           // is not a constant!
 667           LatticeVal Result;
 668           for (unsigned i = 0, e = PN1->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 669             LatticeVal &In1 = getValueState(PN1->getIncomingValue(i));
 670             BasicBlock *InBlock = PN1->getIncomingBlock(i);
 671             LatticeVal &In2 =
 672               getValueState(PN2->getIncomingValueForBlock(InBlock));
 673
 674             if (In1.isOverdefined() || In2.isOverdefined()) {
 675               Result.markOverdefined();
 676               break;  // Cannot fold this operation over the PHI nodes!
 677             } else if (In1.isConstant() && In2.isConstant()) {
 678               Constant *V = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), In1.getConstant(),
 679                                               In2.getConstant());
 680               if (Result.isUndefined())
 681                 Result.markConstant(V);
 682               else if (Result.isConstant() && Result.getConstant() != V) {
 683                 Result.markOverdefined();
 684                 break;
 685               }
 686             }
 687           }
 688
 689           // If we found a constant value here, then we know the instruction is
 690           // constant despite the fact that the PHI nodes are overdefined.
 691           if (Result.isConstant()) {
 692             markConstant(IV, &I, Result.getConstant());
 693             // Remember that this instruction is virtually using the PHI node
 694             // operands.
 695             UsersOfOverdefinedPHIs.insert(std::make_pair(PN1, &I));
 696             UsersOfOverdefinedPHIs.insert(std::make_pair(PN2, &I));
 697             return;
 698           } else if (Result.isUndefined()) {
 699             return;
 700           }
 701
 702           // Okay, this really is overdefined now.  Since we might have
 703           // speculatively thought that this was not overdefined before, and
 704           // added ourselves to the UsersOfOverdefinedPHIs list for the PHIs,
 705           // make sure to clean out any entries that we put there, for
 706           // efficiency.
 707           std::multimap<PHINode*, Instruction*>::iterator It, E;
 708           tie(It, E) = UsersOfOverdefinedPHIs.equal_range(PN1);
 709           while (It != E) {
 710             if (It->second == &I) {
 711               UsersOfOverdefinedPHIs.erase(It++);
 712             } else
 713               ++It;
 714           }
 715           tie(It, E) = UsersOfOverdefinedPHIs.equal_range(PN2);
 716           while (It != E) {
 717             if (It->second == &I) {
 718               UsersOfOverdefinedPHIs.erase(It++);
 719             } else
 720               ++It;
 721           }
 722         }
 723
 724     markOverdefined(IV, &I);
 725   } else if (V1State.isConstant() && V2State.isConstant()) {
 726     markConstant(IV, &I, ConstantExpr::get(I.getOpcode(), V1State.getConstant(),
 727                                            V2State.getConstant()));
 728   }
 729 }
 730
 731 // Handle getelementptr instructions... if all operands are constants then we
 732 // can turn this into a getelementptr ConstantExpr.
 733 //
 734 void SCCPSolver::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &I) {
 735   LatticeVal &IV = ValueState[&I];
 736   if (IV.isOverdefined()) return;
 737
 738   std::vector<Constant*> Operands;
 739   Operands.reserve(I.getNumOperands());
 740
 741   for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i) {
 742     LatticeVal &State = getValueState(I.getOperand(i));
 743     if (State.isUndefined())
 744       return;  // Operands are not resolved yet...
 745     else if (State.isOverdefined()) {
 746       markOverdefined(IV, &I);
 747       return;
 748     }
 749     assert(State.isConstant() && "Unknown state!");
 750     Operands.push_back(State.getConstant());
 751   }
 752
 753   Constant *Ptr = Operands[0];
 754   Operands.erase(Operands.begin());  // Erase the pointer from idx list...
 755
 756   markConstant(IV, &I, ConstantExpr::getGetElementPtr(Ptr, Operands));
 757 }
 758
 759 /// GetGEPGlobalInitializer - Given a constant and a getelementptr constantexpr,
 760 /// return the constant value being addressed by the constant expression, or
 761 /// null if something is funny.
 762 ///
 763 static Constant *GetGEPGlobalInitializer(Constant *C, ConstantExpr *CE) {
 764   if (CE->getOperand(1) != Constant::getNullValue(CE->getOperand(1)->getType()))
 765     return 0;  // Do not allow stepping over the value!
 766
 767   // Loop over all of the operands, tracking down which value we are
 768   // addressing...
 769   for (unsigned i = 2, e = CE->getNumOperands(); i != e; ++i)
 770     if (ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(CE->getOperand(i))) {
 771       ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(C);
 772       if (CS == 0) return 0;
 773       if (CU->getValue() >= CS->getNumOperands()) return 0;
 774       C = CS->getOperand((unsigned)CU->getValue());
 775     } else if (ConstantSInt *CS = dyn_cast<ConstantSInt>(CE->getOperand(i))) {
 776       ConstantArray *CA = dyn_cast<ConstantArray>(C);
 777       if (CA == 0) return 0;
 778       if ((uint64_t)CS->getValue() >= CA->getNumOperands()) return 0;
 779       C = CA->getOperand((unsigned)CS->getValue());
 780     } else
 781       return 0;
 782   return C;
 783 }
 784
 785 void SCCPSolver::visitStoreInst(Instruction &SI) {
 786   if (TrackedGlobals.empty() || !isa<GlobalVariable>(SI.getOperand(1)))
 787     return;
 788   GlobalVariable *GV = cast<GlobalVariable>(SI.getOperand(1));
 789   hash_map<GlobalVariable*, LatticeVal>::iterator I = TrackedGlobals.find(GV);
 790   if (I == TrackedGlobals.end() || I->second.isOverdefined()) return;
 791
 792   // Get the value we are storing into the global.
 793   LatticeVal &PtrVal = getValueState(SI.getOperand(0));
 794
 795   mergeInValue(I->second, GV, PtrVal);
 796   if (I->second.isOverdefined())
 797     TrackedGlobals.erase(I);      // No need to keep tracking this!
 798 }
 799
 800
 801 // Handle load instructions.  If the operand is a constant pointer to a constant
 802 // global, we can replace the load with the loaded constant value!
 803 void SCCPSolver::visitLoadInst(LoadInst &I) {
 804   LatticeVal &IV = ValueState[&I];
 805   if (IV.isOverdefined()) return;
 806
 807   LatticeVal &PtrVal = getValueState(I.getOperand(0));
 808   if (PtrVal.isUndefined()) return;   // The pointer is not resolved yet!
 809   if (PtrVal.isConstant() && !I.isVolatile()) {
 810     Value *Ptr = PtrVal.getConstant();
 811     if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
 812       // load null -> null
 813       markConstant(IV, &I, Constant::getNullValue(I.getType()));
 814       return;
 815     }
 816
 817     // Transform load (constant global) into the value loaded.
 818     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Ptr)) {
 819       if (GV->isConstant()) {
 820         if (!GV->isExternal()) {
 821           markConstant(IV, &I, GV->getInitializer());
 822           return;
 823         }
 824       } else if (!TrackedGlobals.empty()) {
 825         // If we are tracking this global, merge in the known value for it.
 826         hash_map<GlobalVariable*, LatticeVal>::iterator It =
 827           TrackedGlobals.find(GV);
 828         if (It != TrackedGlobals.end()) {
 829           mergeInValue(IV, &I, It->second);
 830           return;
 831         }
 832       }
 833     }
 834
 835     // Transform load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
 836     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
 837       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
 838         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
 839           if (GV->isConstant() && !GV->isExternal())
 840             if (Constant *V =
 841                 GetGEPGlobalInitializer(GV->getInitializer(), CE)) {
 842               markConstant(IV, &I, V);
 843               return;
 844             }
 845   }
 846
 847   // Otherwise we cannot say for certain what value this load will produce.
 848   // Bail out.
 849   markOverdefined(IV, &I);
 850 }
 851
 852 void SCCPSolver::visitCallSite(CallSite CS) {
 853   Function *F = CS.getCalledFunction();
 854
 855   // If we are tracking this function, we must make sure to bind arguments as
 856   // appropriate.
 857   hash_map<Function*, LatticeVal>::iterator TFRVI =TrackedFunctionRetVals.end();
 858   if (F && F->hasInternalLinkage())
 859     TFRVI = TrackedFunctionRetVals.find(F);
 860
 861   if (TFRVI != TrackedFunctionRetVals.end()) {
 862     // If this is the first call to the function hit, mark its entry block
 863     // executable.
 864     if (!BBExecutable.count(F->begin()))
 865       MarkBlockExecutable(F->begin());
 866
 867     CallSite::arg_iterator CAI = CS.arg_begin();
 868     for (Function::aiterator AI = F->abegin(), E = F->aend();
 869          AI != E; ++AI, ++CAI) {
 870       LatticeVal &IV = ValueState[AI];
 871       if (!IV.isOverdefined())
 872         mergeInValue(IV, AI, getValueState(*CAI));
 873     }
 874   }
 875   Instruction *I = CS.getInstruction();
 876   if (I->getType() == Type::VoidTy) return;
 877
 878   LatticeVal &IV = ValueState[I];
 879   if (IV.isOverdefined()) return;
 880
 881   // Propagate the return value of the function to the value of the instruction.
 882   if (TFRVI != TrackedFunctionRetVals.end()) {
 883     mergeInValue(IV, I, TFRVI->second);
 884     return;
 885   }
 886
 887   if (F == 0 || !F->isExternal() || !canConstantFoldCallTo(F)) {
 888     markOverdefined(IV, I);
 889     return;
 890   }
 891
 892   std::vector<Constant*> Operands;
 893   Operands.reserve(I->getNumOperands()-1);
 894
 895   for (CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
 896        AI != E; ++AI) {
 897     LatticeVal &State = getValueState(*AI);
 898     if (State.isUndefined())
 899       return;  // Operands are not resolved yet...
 900     else if (State.isOverdefined()) {
 901       markOverdefined(IV, I);
 902       return;
 903     }
 904     assert(State.isConstant() && "Unknown state!");
 905     Operands.push_back(State.getConstant());
 906   }
 907
 908   if (Constant *C = ConstantFoldCall(F, Operands))
 909     markConstant(IV, I, C);
 910   else
 911     markOverdefined(IV, I);
 912 }
 913
 914
 915 void SCCPSolver::Solve() {
 916   // Process the work lists until they are empty!
 917   while (!BBWorkList.empty() || !InstWorkList.empty() ||
 918          !OverdefinedInstWorkList.empty()) {
 919     // Process the instruction work list...
 920     while (!OverdefinedInstWorkList.empty()) {
 921       Value *I = OverdefinedInstWorkList.back();
 922       OverdefinedInstWorkList.pop_back();
 923
 924       DEBUG(std::cerr << "\nPopped off OI-WL: " << *I);
 925
 926       // "I" got into the work list because it either made the transition from
 927       // bottom to constant
 928       //
 929       // Anything on this worklist that is overdefined need not be visited
 930       // since all of its users will have already been marked as overdefined
 931       // Update all of the users of this instruction's value...
 932       //
 933       for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end();
 934            UI != E; ++UI)
 935         OperandChangedState(*UI);
 936     }
 937     // Process the instruction work list...
 938     while (!InstWorkList.empty()) {
 939       Value *I = InstWorkList.back();
 940       InstWorkList.pop_back();
 941
 942       DEBUG(std::cerr << "\nPopped off I-WL: " << *I);
 943
 944       // "I" got into the work list because it either made the transition from
 945       // bottom to constant
 946       //
 947       // Anything on this worklist that is overdefined need not be visited
 948       // since all of its users will have already been marked as overdefined.
 949       // Update all of the users of this instruction's value...
 950       //
 951       if (!getValueState(I).isOverdefined())
 952         for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end();
 953              UI != E; ++UI)
 954           OperandChangedState(*UI);
 955     }
 956
 957     // Process the basic block work list...
 958     while (!BBWorkList.empty()) {
 959       BasicBlock *BB = BBWorkList.back();
 960       BBWorkList.pop_back();
 961
 962       DEBUG(std::cerr << "\nPopped off BBWL: " << *BB);
 963
 964       // Notify all instructions in this basic block that they are newly
 965       // executable.
 966       visit(BB);
 967     }
 968   }
 969 }
 970
 971 /// ResolveBranchesIn - While solving the dataflow for a function, we assume
 972 /// that branches on undef values cannot reach any of their successors.
 973 /// However, this is not a safe assumption.  After we solve dataflow, this
 974 /// method should be use to handle this.  If this returns true, the solver
 975 /// should be rerun.
 976 bool SCCPSolver::ResolveBranchesIn(Function &F) {
 977   bool BranchesResolved = false;
 978   for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
 979     if (BBExecutable.count(BB)) {
 980       TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
 981       if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
 982         if (BI->isConditional()) {
 983           LatticeVal &BCValue = getValueState(BI->getCondition());
 984           if (BCValue.isUndefined()) {
 985             BI->setCondition(ConstantBool::True);
 986             BranchesResolved = true;
 987             visit(BI);
 988           }
 989         }
 990       } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
 991         LatticeVal &SCValue = getValueState(SI->getCondition());
 992         if (SCValue.isUndefined()) {
 993           const Type *CondTy = SI->getCondition()->getType();
 994           SI->setCondition(Constant::getNullValue(CondTy));
 995           BranchesResolved = true;
 996           visit(SI);
 997         }
 998       }
 999     }
1000
1001   return BranchesResolved;
1002 }
1003
1004
1005 namespace {
1006   Statistic<> NumInstRemoved("sccp", "Number of instructions removed");
1007   Statistic<> NumDeadBlocks ("sccp", "Number of basic blocks unreachable");
1008
1009   //===--------------------------------------------------------------------===//
1010   //
1011   /// SCCP Class - This class uses the SCCPSolver to implement a per-function
1012   /// Sparse Conditional COnstant Propagator.
1013   ///
1014   struct SCCP : public FunctionPass {
1015     // runOnFunction - Run the Sparse Conditional Constant Propagation
1016     // algorithm, and return true if the function was modified.
1017     //
1018     bool runOnFunction(Function &F);
1019
1020     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
1021       AU.setPreservesCFG();
1022     }
1023   };
1024
1025   RegisterOpt<SCCP> X("sccp", "Sparse Conditional Constant Propagation");
1026 } // end anonymous namespace
1027
1028
1029 // createSCCPPass - This is the public interface to this file...
1030 FunctionPass *llvm::createSCCPPass() {
1031   return new SCCP();
1032 }
1033
1034
1035 // runOnFunction() - Run the Sparse Conditional Constant Propagation algorithm,
1036 // and return true if the function was modified.
1037 //
1038 bool SCCP::runOnFunction(Function &F) {
1039   DEBUG(std::cerr << "SCCP on function '" << F.getName() << "'\n");
1040   SCCPSolver Solver;
1041
1042   // Mark the first block of the function as being executable.
1043   Solver.MarkBlockExecutable(F.begin());
1044
1045   // Mark all arguments to the function as being overdefined.
1046   hash_map<Value*, LatticeVal> &Values = Solver.getValueMapping();
1047   for (Function::aiterator AI = F.abegin(), E = F.aend(); AI != E; ++AI)
1048     Values[AI].markOverdefined();
1049
1050   // Solve for constants.
1051   bool ResolvedBranches = true;
1052   while (ResolvedBranches) {
1053     Solver.Solve();
1054     DEBUG(std::cerr << "RESOLVING UNDEF BRANCHES\n");
1055     ResolvedBranches = Solver.ResolveBranchesIn(F);
1056   }
1057
1058   bool MadeChanges = false;
1059
1060   // If we decided that there are basic blocks that are dead in this function,
1061   // delete their contents now.  Note that we cannot actually delete the blocks,
1062   // as we cannot modify the CFG of the function.
1063   //
1064   std::set<BasicBlock*> &ExecutableBBs = Solver.getExecutableBlocks();
1065   for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
1066     if (!ExecutableBBs.count(BB)) {
1067       DEBUG(std::cerr << "  BasicBlock Dead:" << *BB);
1068       ++NumDeadBlocks;
1069
1070       // Delete the instructions backwards, as it has a reduced likelihood of
1071       // having to update as many def-use and use-def chains.
1072       std::vector<Instruction*> Insts;
1073       for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->getTerminator();
1074            I != E; ++I)
1075         Insts.push_back(I);
1076       while (!Insts.empty()) {
1077         Instruction *I = Insts.back();
1078         Insts.pop_back();
1079         if (!I->use_empty())
1080           I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
1081         BB->getInstList().erase(I);
1082         MadeChanges = true;
1083         ++NumInstRemoved;
1084       }
1085     } else {
1086       // Iterate over all of the instructions in a function, replacing them with
1087       // constants if we have found them to be of constant values.
1088       //
1089       for (BasicBlock::iterator BI = BB->begin(), E = BB->end(); BI != E; ) {
1090         Instruction *Inst = BI++;
1091         if (Inst->getType() != Type::VoidTy) {
1092           LatticeVal &IV = Values[Inst];
1093           if (IV.isConstant() || IV.isUndefined() &&
1094               !isa<TerminatorInst>(Inst)) {
1095             Constant *Const = IV.isConstant()
1096               ? IV.getConstant() : UndefValue::get(Inst->getType());
1097             DEBUG(std::cerr << "  Constant: " << *Const << " = " << *Inst);
1098
1099             // Replaces all of the uses of a variable with uses of the constant.
1100             Inst->replaceAllUsesWith(Const);
1101
1102             // Delete the instruction.
1103             BB->getInstList().erase(Inst);
1104
1105             // Hey, we just changed something!
1106             MadeChanges = true;
1107             ++NumInstRemoved;
1108           }
1109         }
1110       }
1111     }
1112
1113   return MadeChanges;
1114 }
1115
1116 namespace {
1117   Statistic<> IPNumInstRemoved("ipsccp", "Number of instructions removed");
1118   Statistic<> IPNumDeadBlocks ("ipsccp", "Number of basic blocks unreachable");
1119   Statistic<> IPNumArgsElimed ("ipsccp",
1120                                "Number of arguments constant propagated");
1121   Statistic<> IPNumGlobalConst("ipsccp",
1122                                "Number of globals found to be constant");
1123
1124   //===--------------------------------------------------------------------===//
1125   //
1126   /// IPSCCP Class - This class implements interprocedural Sparse Conditional
1127   /// Constant Propagation.
1128   ///
1129   struct IPSCCP : public ModulePass {
1130     bool runOnModule(Module &M);
1131   };
1132
1133   RegisterOpt<IPSCCP>
1134   Y("ipsccp", "Interprocedural Sparse Conditional Constant Propagation");
1135 } // end anonymous namespace
1136
1137 // createIPSCCPPass - This is the public interface to this file...
1138 ModulePass *llvm::createIPSCCPPass() {
1139   return new IPSCCP();
1140 }
1141
1142
1143 static bool AddressIsTaken(GlobalValue *GV) {
1144   for (Value::use_iterator UI = GV->use_begin(), E = GV->use_end();
1145        UI != E; ++UI)
1146     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
1147       if (SI->getOperand(0) == GV || SI->isVolatile())
1148         return true;  // Storing addr of GV.
1149     } else if (isa<InvokeInst>(*UI) || isa<CallInst>(*UI)) {
1150       // Make sure we are calling the function, not passing the address.
1151       CallSite CS = CallSite::get(cast<Instruction>(*UI));
1152       for (CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin(),
1153              E = CS.arg_end(); AI != E; ++AI)
1154         if (*AI == GV)
1155           return true;
1156     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*UI)) {
1157       if (LI->isVolatile())
1158         return true;
1159     } else {
1160       return true;
1161     }
1162   return false;
1163 }
1164
1165 bool IPSCCP::runOnModule(Module &M) {
1166   SCCPSolver Solver;
1167
1168   // Loop over all functions, marking arguments to those with their addresses
1169   // taken or that are external as overdefined.
1170   //
1171   hash_map<Value*, LatticeVal> &Values = Solver.getValueMapping();
1172   for (Module::iterator F = M.begin(), E = M.end(); F != E; ++F)
1173     if (!F->hasInternalLinkage() || AddressIsTaken(F)) {
1174       if (!F->isExternal())
1175         Solver.MarkBlockExecutable(F->begin());
1176       for (Function::aiterator AI = F->abegin(), E = F->aend(); AI != E; ++AI)
1177         Values[AI].markOverdefined();
1178     } else {
1179       Solver.AddTrackedFunction(F);
1180     }
1181
1182   // Loop over global variables.  We inform the solver about any internal global
1183   // variables that do not have their 'addresses taken'.  If they don't have
1184   // their addresses taken, we can propagate constants through them.
1185   for (Module::giterator G = M.gbegin(), E = M.gend(); G != E; ++G)
1186     if (!G->isConstant() && G->hasInternalLinkage() && !AddressIsTaken(G))
1187       Solver.TrackValueOfGlobalVariable(G);
1188
1189   // Solve for constants.
1190   bool ResolvedBranches = true;
1191   while (ResolvedBranches) {
1192     Solver.Solve();
1193
1194     DEBUG(std::cerr << "RESOLVING UNDEF BRANCHES\n");
1195     ResolvedBranches = false;
1196     for (Module::iterator F = M.begin(), E = M.end(); F != E; ++F)
1197       ResolvedBranches |= Solver.ResolveBranchesIn(*F);
1198   }
1199
1200   bool MadeChanges = false;
1201
1202   // Iterate over all of the instructions in the module, replacing them with
1203   // constants if we have found them to be of constant values.
1204   //
1205   std::set<BasicBlock*> &ExecutableBBs = Solver.getExecutableBlocks();
1206   for (Module::iterator F = M.begin(), E = M.end(); F != E; ++F) {
1207     for (Function::aiterator AI = F->abegin(), E = F->aend(); AI != E; ++AI)
1208       if (!AI->use_empty()) {
1209         LatticeVal &IV = Values[AI];
1210         if (IV.isConstant() || IV.isUndefined()) {
1211           Constant *CST = IV.isConstant() ?
1212             IV.getConstant() : UndefValue::get(AI->getType());
1213           DEBUG(std::cerr << "***  Arg " << *AI << " = " << *CST <<"\n");
1214
1215           // Replaces all of the uses of a variable with uses of the
1216           // constant.
1217           AI->replaceAllUsesWith(CST);
1218           ++IPNumArgsElimed;
1219         }
1220       }
1221
1222     std::vector<BasicBlock*> BlocksToErase;
1223     for (Function::iterator BB = F->begin(), E = F->end(); BB != E; ++BB)
1224       if (!ExecutableBBs.count(BB)) {
1225         DEBUG(std::cerr << "  BasicBlock Dead:" << *BB);
1226         ++IPNumDeadBlocks;
1227
1228         // Delete the instructions backwards, as it has a reduced likelihood of
1229         // having to update as many def-use and use-def chains.
1230         std::vector<Instruction*> Insts;
1231         TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
1232         for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = TI; I != E; ++I)
1233           Insts.push_back(I);
1234
1235         while (!Insts.empty()) {
1236           Instruction *I = Insts.back();
1237           Insts.pop_back();
1238           if (!I->use_empty())
1239             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
1240           BB->getInstList().erase(I);
1241           MadeChanges = true;
1242           ++IPNumInstRemoved;
1243         }
1244
1245         for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
1246           BasicBlock *Succ = TI->getSuccessor(i);
1247           if (Succ->begin() != Succ->end() && isa<PHINode>(Succ->begin()))
1248             TI->getSuccessor(i)->removePredecessor(BB);
1249         }
1250         if (!TI->use_empty())
1251           TI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(TI->getType()));
1252         BB->getInstList().erase(TI);
1253
1254         if (&*BB != &F->front())
1255           BlocksToErase.push_back(BB);
1256         else
1257           new UnreachableInst(BB);
1258
1259       } else {
1260         for (BasicBlock::iterator BI = BB->begin(), E = BB->end(); BI != E; ) {
1261           Instruction *Inst = BI++;
1262           if (Inst->getType() != Type::VoidTy) {
1263             LatticeVal &IV = Values[Inst];
1264             if (IV.isConstant() || IV.isUndefined() &&
1265                 !isa<TerminatorInst>(Inst)) {
1266               Constant *Const = IV.isConstant()
1267                 ? IV.getConstant() : UndefValue::get(Inst->getType());
1268               DEBUG(std::cerr << "  Constant: " << *Const << " = " << *Inst);
1269
1270               // Replaces all of the uses of a variable with uses of the
1271               // constant.
1272               Inst->replaceAllUsesWith(Const);
1273
1274               // Delete the instruction.
1275               if (!isa<TerminatorInst>(Inst) && !isa<CallInst>(Inst))
1276                 BB->getInstList().erase(Inst);
1277
1278               // Hey, we just changed something!
1279               MadeChanges = true;
1280               ++IPNumInstRemoved;
1281             }
1282           }
1283         }
1284       }
1285
1286     // Now that all instructions in the function are constant folded, erase dead
1287     // blocks, because we can now use ConstantFoldTerminator to get rid of
1288     // in-edges.
1289     for (unsigned i = 0, e = BlocksToErase.size(); i != e; ++i) {
1290       // If there are any PHI nodes in this successor, drop entries for BB now.
1291       BasicBlock *DeadBB = BlocksToErase[i];
1292       while (!DeadBB->use_empty()) {
1293         Instruction *I = cast<Instruction>(DeadBB->use_back());
1294         bool Folded = ConstantFoldTerminator(I->getParent());
1295         assert(Folded && "Didn't fold away reference to block!");
1296       }
1297
1298       // Finally, delete the basic block.
1299       F->getBasicBlockList().erase(DeadBB);
1300     }
1301   }
1302
1303   // If we inferred constant or undef return values for a function, we replaced
1304   // all call uses with the inferred value.  This means we don't need to bother
1305   // actually returning anything from the function.  Replace all return
1306   // instructions with return undef.
1307   const hash_map<Function*, LatticeVal> &RV =Solver.getTrackedFunctionRetVals();
1308   for (hash_map<Function*, LatticeVal>::const_iterator I = RV.begin(),
1309          E = RV.end(); I != E; ++I)
1310     if (!I->second.isOverdefined() &&
1311         I->first->getReturnType() != Type::VoidTy) {
1312       Function *F = I->first;
1313       for (Function::iterator BB = F->begin(), E = F->end(); BB != E; ++BB)
1314         if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(BB->getTerminator()))
1315           if (!isa<UndefValue>(RI->getOperand(0)))
1316             RI->setOperand(0, UndefValue::get(F->getReturnType()));
1317     }
1318
1319   // If we infered constant or undef values for globals variables, we can delete
1320   // the global and any stores that remain to it.
1321   const hash_map<GlobalVariable*, LatticeVal> &TG = Solver.getTrackedGlobals();
1322   for (hash_map<GlobalVariable*, LatticeVal>::const_iterator I = TG.begin(),
1323          E = TG.end(); I != E; ++I) {
1324     GlobalVariable *GV = I->first;
1325     assert(!I->second.isOverdefined() &&
1326            "Overdefined values should have been taken out of the map!");
1327     DEBUG(std::cerr << "Found that GV '" << GV->getName()<< "' is constant!\n");
1328     while (!GV->use_empty()) {
1329       StoreInst *SI = cast<StoreInst>(GV->use_back());
1330       SI->eraseFromParent();
1331     }
1332     M.getGlobalList().erase(GV);
1333     ++IPNumGlobalConst;
1334   }
1335
1336   return MadeChanges;
1337 }