merge two very similar functions into one that has a bool argument.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / BasicBlockUtils.cpp
1 //===-- BasicBlockUtils.cpp - BasicBlock Utilities -------------------------==//
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 family of functions perform manipulations on basic blocks, and
11 // instructions contained within basic blocks.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
16 #include "llvm/Function.h"
17 #include "llvm/Instructions.h"
18 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
19 #include "llvm/Constant.h"
20 #include "llvm/Type.h"
21 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
22 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
23 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
24 #include "llvm/Target/TargetData.h"
25 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
26 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
27 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
28 #include "llvm/Support/ValueHandle.h"
29 #include <algorithm>
30 using namespace llvm;
31
32 /// DeleteDeadBlock - Delete the specified block, which must have no
33 /// predecessors.
34 void llvm::DeleteDeadBlock(BasicBlock *BB) {
35   assert((pred_begin(BB) == pred_end(BB) ||
36          // Can delete self loop.
37          BB->getSinglePredecessor() == BB) && "Block is not dead!");
38   TerminatorInst *BBTerm = BB->getTerminator();
39   
40   // Loop through all of our successors and make sure they know that one
41   // of their predecessors is going away.
42   for (unsigned i = 0, e = BBTerm->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
43     BBTerm->getSuccessor(i)->removePredecessor(BB);
44   
45   // Zap all the instructions in the block.
46   while (!BB->empty()) {
47     Instruction &I = BB->back();
48     // If this instruction is used, replace uses with an arbitrary value.
49     // Because control flow can't get here, we don't care what we replace the
50     // value with.  Note that since this block is unreachable, and all values
51     // contained within it must dominate their uses, that all uses will
52     // eventually be removed (they are themselves dead).
53     if (!I.use_empty())
54       I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
55     BB->getInstList().pop_back();
56   }
57   
58   // Zap the block!
59   BB->eraseFromParent();
60 }
61
62 /// FoldSingleEntryPHINodes - We know that BB has one predecessor.  If there are
63 /// any single-entry PHI nodes in it, fold them away.  This handles the case
64 /// when all entries to the PHI nodes in a block are guaranteed equal, such as
65 /// when the block has exactly one predecessor.
66 void llvm::FoldSingleEntryPHINodes(BasicBlock *BB) {
67   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BB->begin())) {
68     if (PN->getIncomingValue(0) != PN)
69       PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
70     else
71       PN->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(PN->getType()));
72     PN->eraseFromParent();
73   }
74 }
75
76
77 /// DeleteDeadPHIs - Examine each PHI in the given block and delete it if it
78 /// is dead. Also recursively delete any operands that become dead as
79 /// a result. This includes tracing the def-use list from the PHI to see if
80 /// it is ultimately unused or if it reaches an unused cycle.
81 bool llvm::DeleteDeadPHIs(BasicBlock *BB) {
82   // Recursively deleting a PHI may cause multiple PHIs to be deleted
83   // or RAUW'd undef, so use an array of WeakVH for the PHIs to delete.
84   SmallVector<WeakVH, 8> PHIs;
85   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin();
86        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I); ++I)
87     PHIs.push_back(PN);
88
89   bool Changed = false;
90   for (unsigned i = 0, e = PHIs.size(); i != e; ++i)
91     if (PHINode *PN = dyn_cast_or_null<PHINode>(PHIs[i].operator Value*()))
92       Changed |= RecursivelyDeleteDeadPHINode(PN);
93
94   return Changed;
95 }
96
97 /// MergeBlockIntoPredecessor - Attempts to merge a block into its predecessor,
98 /// if possible.  The return value indicates success or failure.
99 bool llvm::MergeBlockIntoPredecessor(BasicBlock *BB, Pass *P) {
100   // Don't merge away blocks who have their address taken.
101   if (BB->hasAddressTaken()) return false;
102   
103   // Can't merge if there are multiple predecessors, or no predecessors.
104   BasicBlock *PredBB = BB->getUniquePredecessor();
105   if (!PredBB) return false;
106
107   // Don't break self-loops.
108   if (PredBB == BB) return false;
109   // Don't break invokes.
110   if (isa<InvokeInst>(PredBB->getTerminator())) return false;
111   
112   succ_iterator SI(succ_begin(PredBB)), SE(succ_end(PredBB));
113   BasicBlock* OnlySucc = BB;
114   for (; SI != SE; ++SI)
115     if (*SI != OnlySucc) {
116       OnlySucc = 0;     // There are multiple distinct successors!
117       break;
118     }
119   
120   // Can't merge if there are multiple successors.
121   if (!OnlySucc) return false;
122
123   // Can't merge if there is PHI loop.
124   for (BasicBlock::iterator BI = BB->begin(), BE = BB->end(); BI != BE; ++BI) {
125     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(BI)) {
126       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
127         if (PN->getIncomingValue(i) == PN)
128           return false;
129     } else
130       break;
131   }
132
133   // Begin by getting rid of unneeded PHIs.
134   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&BB->front())) {
135     PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
136     BB->getInstList().pop_front();  // Delete the phi node...
137   }
138   
139   // Delete the unconditional branch from the predecessor...
140   PredBB->getInstList().pop_back();
141   
142   // Move all definitions in the successor to the predecessor...
143   PredBB->getInstList().splice(PredBB->end(), BB->getInstList());
144   
145   // Make all PHI nodes that referred to BB now refer to Pred as their
146   // source...
147   BB->replaceAllUsesWith(PredBB);
148   
149   // Inherit predecessors name if it exists.
150   if (!PredBB->hasName())
151     PredBB->takeName(BB);
152   
153   // Finally, erase the old block and update dominator info.
154   if (P) {
155     if (DominatorTree* DT = P->getAnalysisIfAvailable<DominatorTree>()) {
156       DomTreeNode* DTN = DT->getNode(BB);
157       DomTreeNode* PredDTN = DT->getNode(PredBB);
158   
159       if (DTN) {
160         SmallPtrSet<DomTreeNode*, 8> Children(DTN->begin(), DTN->end());
161         for (SmallPtrSet<DomTreeNode*, 8>::iterator DI = Children.begin(),
162              DE = Children.end(); DI != DE; ++DI)
163           DT->changeImmediateDominator(*DI, PredDTN);
164
165         DT->eraseNode(BB);
166       }
167     }
168   }
169   
170   BB->eraseFromParent();
171   
172   
173   return true;
174 }
175
176 /// ReplaceInstWithValue - Replace all uses of an instruction (specified by BI)
177 /// with a value, then remove and delete the original instruction.
178 ///
179 void llvm::ReplaceInstWithValue(BasicBlock::InstListType &BIL,
180                                 BasicBlock::iterator &BI, Value *V) {
181   Instruction &I = *BI;
182   // Replaces all of the uses of the instruction with uses of the value
183   I.replaceAllUsesWith(V);
184
185   // Make sure to propagate a name if there is one already.
186   if (I.hasName() && !V->hasName())
187     V->takeName(&I);
188
189   // Delete the unnecessary instruction now...
190   BI = BIL.erase(BI);
191 }
192
193
194 /// ReplaceInstWithInst - Replace the instruction specified by BI with the
195 /// instruction specified by I.  The original instruction is deleted and BI is
196 /// updated to point to the new instruction.
197 ///
198 void llvm::ReplaceInstWithInst(BasicBlock::InstListType &BIL,
199                                BasicBlock::iterator &BI, Instruction *I) {
200   assert(I->getParent() == 0 &&
201          "ReplaceInstWithInst: Instruction already inserted into basic block!");
202
203   // Insert the new instruction into the basic block...
204   BasicBlock::iterator New = BIL.insert(BI, I);
205
206   // Replace all uses of the old instruction, and delete it.
207   ReplaceInstWithValue(BIL, BI, I);
208
209   // Move BI back to point to the newly inserted instruction
210   BI = New;
211 }
212
213 /// ReplaceInstWithInst - Replace the instruction specified by From with the
214 /// instruction specified by To.
215 ///
216 void llvm::ReplaceInstWithInst(Instruction *From, Instruction *To) {
217   BasicBlock::iterator BI(From);
218   ReplaceInstWithInst(From->getParent()->getInstList(), BI, To);
219 }
220
221 /// RemoveSuccessor - Change the specified terminator instruction such that its
222 /// successor SuccNum no longer exists.  Because this reduces the outgoing
223 /// degree of the current basic block, the actual terminator instruction itself
224 /// may have to be changed.  In the case where the last successor of the block 
225 /// is deleted, a return instruction is inserted in its place which can cause a
226 /// surprising change in program behavior if it is not expected.
227 ///
228 void llvm::RemoveSuccessor(TerminatorInst *TI, unsigned SuccNum) {
229   assert(SuccNum < TI->getNumSuccessors() &&
230          "Trying to remove a nonexistant successor!");
231
232   // If our old successor block contains any PHI nodes, remove the entry in the
233   // PHI nodes that comes from this branch...
234   //
235   BasicBlock *BB = TI->getParent();
236   TI->getSuccessor(SuccNum)->removePredecessor(BB);
237
238   TerminatorInst *NewTI = 0;
239   switch (TI->getOpcode()) {
240   case Instruction::Br:
241     // If this is a conditional branch... convert to unconditional branch.
242     if (TI->getNumSuccessors() == 2) {
243       cast<BranchInst>(TI)->setUnconditionalDest(TI->getSuccessor(1-SuccNum));
244     } else {                    // Otherwise convert to a return instruction...
245       Value *RetVal = 0;
246
247       // Create a value to return... if the function doesn't return null...
248       if (!BB->getParent()->getReturnType()->isVoidTy())
249         RetVal = Constant::getNullValue(BB->getParent()->getReturnType());
250
251       // Create the return...
252       NewTI = ReturnInst::Create(TI->getContext(), RetVal);
253     }
254     break;
255
256   case Instruction::Invoke:    // Should convert to call
257   case Instruction::Switch:    // Should remove entry
258   default:
259   case Instruction::Ret:       // Cannot happen, has no successors!
260     llvm_unreachable("Unhandled terminator inst type in RemoveSuccessor!");
261   }
262
263   if (NewTI)   // If it's a different instruction, replace.
264     ReplaceInstWithInst(TI, NewTI);
265 }
266
267 /// GetSuccessorNumber - Search for the specified successor of basic block BB
268 /// and return its position in the terminator instruction's list of
269 /// successors.  It is an error to call this with a block that is not a
270 /// successor.
271 unsigned llvm::GetSuccessorNumber(BasicBlock *BB, BasicBlock *Succ) {
272   TerminatorInst *Term = BB->getTerminator();
273 #ifndef NDEBUG
274   unsigned e = Term->getNumSuccessors();
275 #endif
276   for (unsigned i = 0; ; ++i) {
277     assert(i != e && "Didn't find edge?");
278     if (Term->getSuccessor(i) == Succ)
279       return i;
280   }
281   return 0;
282 }
283
284 /// SplitEdge -  Split the edge connecting specified block. Pass P must 
285 /// not be NULL. 
286 BasicBlock *llvm::SplitEdge(BasicBlock *BB, BasicBlock *Succ, Pass *P) {
287   unsigned SuccNum = GetSuccessorNumber(BB, Succ);
288   
289   // If this is a critical edge, let SplitCriticalEdge do it.
290   TerminatorInst *LatchTerm = BB->getTerminator();
291   if (SplitCriticalEdge(LatchTerm, SuccNum, P))
292     return LatchTerm->getSuccessor(SuccNum);
293
294   // If the edge isn't critical, then BB has a single successor or Succ has a
295   // single pred.  Split the block.
296   BasicBlock::iterator SplitPoint;
297   if (BasicBlock *SP = Succ->getSinglePredecessor()) {
298     // If the successor only has a single pred, split the top of the successor
299     // block.
300     assert(SP == BB && "CFG broken");
301     SP = NULL;
302     return SplitBlock(Succ, Succ->begin(), P);
303   } else {
304     // Otherwise, if BB has a single successor, split it at the bottom of the
305     // block.
306     assert(BB->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1 &&
307            "Should have a single succ!"); 
308     return SplitBlock(BB, BB->getTerminator(), P);
309   }
310 }
311
312 /// SplitBlock - Split the specified block at the specified instruction - every
313 /// thing before SplitPt stays in Old and everything starting with SplitPt moves
314 /// to a new block.  The two blocks are joined by an unconditional branch and
315 /// the loop info is updated.
316 ///
317 BasicBlock *llvm::SplitBlock(BasicBlock *Old, Instruction *SplitPt, Pass *P) {
318   BasicBlock::iterator SplitIt = SplitPt;
319   while (isa<PHINode>(SplitIt))
320     ++SplitIt;
321   BasicBlock *New = Old->splitBasicBlock(SplitIt, Old->getName()+".split");
322
323   // The new block lives in whichever loop the old one did. This preserves
324   // LCSSA as well, because we force the split point to be after any PHI nodes.
325   if (LoopInfo* LI = P->getAnalysisIfAvailable<LoopInfo>())
326     if (Loop *L = LI->getLoopFor(Old))
327       L->addBasicBlockToLoop(New, LI->getBase());
328
329   if (DominatorTree *DT = P->getAnalysisIfAvailable<DominatorTree>()) {
330     // Old dominates New. New node dominates all other nodes dominated by Old.
331     DomTreeNode *OldNode = DT->getNode(Old);
332     std::vector<DomTreeNode *> Children;
333     for (DomTreeNode::iterator I = OldNode->begin(), E = OldNode->end();
334          I != E; ++I) 
335       Children.push_back(*I);
336
337       DomTreeNode *NewNode = DT->addNewBlock(New,Old);
338       for (std::vector<DomTreeNode *>::iterator I = Children.begin(),
339              E = Children.end(); I != E; ++I) 
340         DT->changeImmediateDominator(*I, NewNode);
341   }
342
343   if (DominanceFrontier *DF = P->getAnalysisIfAvailable<DominanceFrontier>())
344     DF->splitBlock(Old);
345     
346   return New;
347 }
348
349
350 /// SplitBlockPredecessors - This method transforms BB by introducing a new
351 /// basic block into the function, and moving some of the predecessors of BB to
352 /// be predecessors of the new block.  The new predecessors are indicated by the
353 /// Preds array, which has NumPreds elements in it.  The new block is given a
354 /// suffix of 'Suffix'.
355 ///
356 /// This currently updates the LLVM IR, AliasAnalysis, DominatorTree,
357 /// DominanceFrontier, LoopInfo, and LCCSA but no other analyses.
358 /// In particular, it does not preserve LoopSimplify (because it's
359 /// complicated to handle the case where one of the edges being split
360 /// is an exit of a loop with other exits).
361 ///
362 BasicBlock *llvm::SplitBlockPredecessors(BasicBlock *BB, 
363                                          BasicBlock *const *Preds,
364                                          unsigned NumPreds, const char *Suffix,
365                                          Pass *P) {
366   // Create new basic block, insert right before the original block.
367   BasicBlock *NewBB = BasicBlock::Create(BB->getContext(), BB->getName()+Suffix,
368                                          BB->getParent(), BB);
369   
370   // The new block unconditionally branches to the old block.
371   BranchInst *BI = BranchInst::Create(BB, NewBB);
372   
373   LoopInfo *LI = P ? P->getAnalysisIfAvailable<LoopInfo>() : 0;
374   Loop *L = LI ? LI->getLoopFor(BB) : 0;
375   bool PreserveLCSSA = P->mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
376
377   // Move the edges from Preds to point to NewBB instead of BB.
378   // While here, if we need to preserve loop analyses, collect
379   // some information about how this split will affect loops.
380   bool HasLoopExit = false;
381   bool IsLoopEntry = !!L;
382   bool SplitMakesNewLoopHeader = false;
383   for (unsigned i = 0; i != NumPreds; ++i) {
384     // This is slightly more strict than necessary; the minimum requirement
385     // is that there be no more than one indirectbr branching to BB. And
386     // all BlockAddress uses would need to be updated.
387     assert(!isa<IndirectBrInst>(Preds[i]->getTerminator()) &&
388            "Cannot split an edge from an IndirectBrInst");
389
390     Preds[i]->getTerminator()->replaceUsesOfWith(BB, NewBB);
391
392     if (LI) {
393       // If we need to preserve LCSSA, determine if any of
394       // the preds is a loop exit.
395       if (PreserveLCSSA)
396         if (Loop *PL = LI->getLoopFor(Preds[i]))
397           if (!PL->contains(BB))
398             HasLoopExit = true;
399       // If we need to preserve LoopInfo, note whether any of the
400       // preds crosses an interesting loop boundary.
401       if (L) {
402         if (L->contains(Preds[i]))
403           IsLoopEntry = false;
404         else
405           SplitMakesNewLoopHeader = true;
406       }
407     }
408   }
409
410   // Update dominator tree and dominator frontier if available.
411   DominatorTree *DT = P ? P->getAnalysisIfAvailable<DominatorTree>() : 0;
412   if (DT)
413     DT->splitBlock(NewBB);
414   if (DominanceFrontier *DF =
415         P ? P->getAnalysisIfAvailable<DominanceFrontier>() : 0)
416     DF->splitBlock(NewBB);
417
418   // Insert a new PHI node into NewBB for every PHI node in BB and that new PHI
419   // node becomes an incoming value for BB's phi node.  However, if the Preds
420   // list is empty, we need to insert dummy entries into the PHI nodes in BB to
421   // account for the newly created predecessor.
422   if (NumPreds == 0) {
423     // Insert dummy values as the incoming value.
424     for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++I)
425       cast<PHINode>(I)->addIncoming(UndefValue::get(I->getType()), NewBB);
426     return NewBB;
427   }
428
429   AliasAnalysis *AA = P ? P->getAnalysisIfAvailable<AliasAnalysis>() : 0;
430
431   if (L) {
432     if (IsLoopEntry) {
433       // Add the new block to the nearest enclosing loop (and not an
434       // adjacent loop). To find this, examine each of the predecessors and
435       // determine which loops enclose them, and select the most-nested loop
436       // which contains the loop containing the block being split.
437       Loop *InnermostPredLoop = 0;
438       for (unsigned i = 0; i != NumPreds; ++i)
439         if (Loop *PredLoop = LI->getLoopFor(Preds[i])) {
440           // Seek a loop which actually contains the block being split (to
441           // avoid adjacent loops).
442           while (PredLoop && !PredLoop->contains(BB))
443             PredLoop = PredLoop->getParentLoop();
444           // Select the most-nested of these loops which contains the block.
445           if (PredLoop &&
446               PredLoop->contains(BB) &&
447               (!InnermostPredLoop ||
448                InnermostPredLoop->getLoopDepth() < PredLoop->getLoopDepth()))
449             InnermostPredLoop = PredLoop;
450         }
451       if (InnermostPredLoop)
452         InnermostPredLoop->addBasicBlockToLoop(NewBB, LI->getBase());
453     } else {
454       L->addBasicBlockToLoop(NewBB, LI->getBase());
455       if (SplitMakesNewLoopHeader)
456         L->moveToHeader(NewBB);
457     }
458   }
459   
460   // Otherwise, create a new PHI node in NewBB for each PHI node in BB.
461   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ) {
462     PHINode *PN = cast<PHINode>(I++);
463     
464     // Check to see if all of the values coming in are the same.  If so, we
465     // don't need to create a new PHI node, unless it's needed for LCSSA.
466     Value *InVal = 0;
467     if (!HasLoopExit) {
468       InVal = PN->getIncomingValueForBlock(Preds[0]);
469       for (unsigned i = 1; i != NumPreds; ++i)
470         if (InVal != PN->getIncomingValueForBlock(Preds[i])) {
471           InVal = 0;
472           break;
473         }
474     }
475
476     if (InVal) {
477       // If all incoming values for the new PHI would be the same, just don't
478       // make a new PHI.  Instead, just remove the incoming values from the old
479       // PHI.
480       for (unsigned i = 0; i != NumPreds; ++i)
481         PN->removeIncomingValue(Preds[i], false);
482     } else {
483       // If the values coming into the block are not the same, we need a PHI.
484       // Create the new PHI node, insert it into NewBB at the end of the block
485       PHINode *NewPHI =
486         PHINode::Create(PN->getType(), PN->getName()+".ph", BI);
487       if (AA) AA->copyValue(PN, NewPHI);
488       
489       // Move all of the PHI values for 'Preds' to the new PHI.
490       for (unsigned i = 0; i != NumPreds; ++i) {
491         Value *V = PN->removeIncomingValue(Preds[i], false);
492         NewPHI->addIncoming(V, Preds[i]);
493       }
494       InVal = NewPHI;
495     }
496     
497     // Add an incoming value to the PHI node in the loop for the preheader
498     // edge.
499     PN->addIncoming(InVal, NewBB);
500   }
501   
502   return NewBB;
503 }
504
505 /// FindFunctionBackedges - Analyze the specified function to find all of the
506 /// loop backedges in the function and return them.  This is a relatively cheap
507 /// (compared to computing dominators and loop info) analysis.
508 ///
509 /// The output is added to Result, as pairs of <from,to> edge info.
510 void llvm::FindFunctionBackedges(const Function &F,
511      SmallVectorImpl<std::pair<const BasicBlock*,const BasicBlock*> > &Result) {
512   const BasicBlock *BB = &F.getEntryBlock();
513   if (succ_begin(BB) == succ_end(BB))
514     return;
515   
516   SmallPtrSet<const BasicBlock*, 8> Visited;
517   SmallVector<std::pair<const BasicBlock*, succ_const_iterator>, 8> VisitStack;
518   SmallPtrSet<const BasicBlock*, 8> InStack;
519   
520   Visited.insert(BB);
521   VisitStack.push_back(std::make_pair(BB, succ_begin(BB)));
522   InStack.insert(BB);
523   do {
524     std::pair<const BasicBlock*, succ_const_iterator> &Top = VisitStack.back();
525     const BasicBlock *ParentBB = Top.first;
526     succ_const_iterator &I = Top.second;
527     
528     bool FoundNew = false;
529     while (I != succ_end(ParentBB)) {
530       BB = *I++;
531       if (Visited.insert(BB)) {
532         FoundNew = true;
533         break;
534       }
535       // Successor is in VisitStack, it's a back edge.
536       if (InStack.count(BB))
537         Result.push_back(std::make_pair(ParentBB, BB));
538     }
539     
540     if (FoundNew) {
541       // Go down one level if there is a unvisited successor.
542       InStack.insert(BB);
543       VisitStack.push_back(std::make_pair(BB, succ_begin(BB)));
544     } else {
545       // Go up one level.
546       InStack.erase(VisitStack.pop_back_val().first);
547     }
548   } while (!VisitStack.empty());
549   
550   
551 }