940f5a9ec46cb9cb53d5cd87a23bfb755bafae7c
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / Local.cpp
1 //===-- Local.cpp - Functions to perform local transformations ------------===//
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 various local transformations to the
11 // program.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
16 #include "llvm/Constants.h"
17 #include "llvm/GlobalAlias.h"
18 #include "llvm/GlobalVariable.h"
19 #include "llvm/DerivedTypes.h"
20 #include "llvm/Instructions.h"
21 #include "llvm/Intrinsics.h"
22 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
23 #include "llvm/LLVMContext.h"
24 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
25 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
26 #include "llvm/Analysis/DebugInfo.h"
27 #include "llvm/Analysis/MallocHelper.h"
28 #include "llvm/Analysis/ProfileInfo.h"
29 #include "llvm/Target/TargetData.h"
30 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
31 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
32 using namespace llvm;
33
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35 //  Local analysis.
36 //
37
38 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
39 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
40 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
41 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
42 bool llvm::isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
43   // If it is an alloca it is always safe to load from.
44   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
45
46   // If it is a global variable it is mostly safe to load from.
47   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
48     // Don't try to evaluate aliases.  External weak GV can be null.
49     return !isa<GlobalAlias>(GV) && !GV->hasExternalWeakLinkage();
50
51   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
52   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
53   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
54   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
55   // the load entirely).
56   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
57
58   while (BBI != E) {
59     --BBI;
60
61     // If we see a free or a call which may write to memory (i.e. which might do
62     // a free) the pointer could be marked invalid.
63     if (isa<FreeInst>(BBI) || isFreeCall(BBI) ||
64         (isa<CallInst>(BBI) && BBI->mayWriteToMemory() &&
65          !isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI)))
66       return false;
67
68     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
69       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
70     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
71       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
72     }
73   }
74   return false;
75 }
76
77
78 //===----------------------------------------------------------------------===//
79 //  Local constant propagation.
80 //
81
82 // ConstantFoldTerminator - If a terminator instruction is predicated on a
83 // constant value, convert it into an unconditional branch to the constant
84 // destination.
85 //
86 bool llvm::ConstantFoldTerminator(BasicBlock *BB) {
87   TerminatorInst *T = BB->getTerminator();
88
89   // Branch - See if we are conditional jumping on constant
90   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(T)) {
91     if (BI->isUnconditional()) return false;  // Can't optimize uncond branch
92     BasicBlock *Dest1 = BI->getSuccessor(0);
93     BasicBlock *Dest2 = BI->getSuccessor(1);
94
95     if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
96       // Are we branching on constant?
97       // YES.  Change to unconditional branch...
98       BasicBlock *Destination = Cond->getZExtValue() ? Dest1 : Dest2;
99       BasicBlock *OldDest     = Cond->getZExtValue() ? Dest2 : Dest1;
100
101       //cerr << "Function: " << T->getParent()->getParent()
102       //     << "\nRemoving branch from " << T->getParent()
103       //     << "\n\nTo: " << OldDest << endl;
104
105       // Let the basic block know that we are letting go of it.  Based on this,
106       // it will adjust it's PHI nodes.
107       assert(BI->getParent() && "Terminator not inserted in block!");
108       OldDest->removePredecessor(BI->getParent());
109
110       // Set the unconditional destination, and change the insn to be an
111       // unconditional branch.
112       BI->setUnconditionalDest(Destination);
113       return true;
114     } else if (Dest2 == Dest1) {       // Conditional branch to same location?
115       // This branch matches something like this:
116       //     br bool %cond, label %Dest, label %Dest
117       // and changes it into:  br label %Dest
118
119       // Let the basic block know that we are letting go of one copy of it.
120       assert(BI->getParent() && "Terminator not inserted in block!");
121       Dest1->removePredecessor(BI->getParent());
122
123       // Change a conditional branch to unconditional.
124       BI->setUnconditionalDest(Dest1);
125       return true;
126     }
127   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(T)) {
128     // If we are switching on a constant, we can convert the switch into a
129     // single branch instruction!
130     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition());
131     BasicBlock *TheOnlyDest = SI->getSuccessor(0);  // The default dest
132     BasicBlock *DefaultDest = TheOnlyDest;
133     assert(TheOnlyDest == SI->getDefaultDest() &&
134            "Default destination is not successor #0?");
135
136     // Figure out which case it goes to...
137     for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
138       // Found case matching a constant operand?
139       if (SI->getSuccessorValue(i) == CI) {
140         TheOnlyDest = SI->getSuccessor(i);
141         break;
142       }
143
144       // Check to see if this branch is going to the same place as the default
145       // dest.  If so, eliminate it as an explicit compare.
146       if (SI->getSuccessor(i) == DefaultDest) {
147         // Remove this entry...
148         DefaultDest->removePredecessor(SI->getParent());
149         SI->removeCase(i);
150         --i; --e;  // Don't skip an entry...
151         continue;
152       }
153
154       // Otherwise, check to see if the switch only branches to one destination.
155       // We do this by reseting "TheOnlyDest" to null when we find two non-equal
156       // destinations.
157       if (SI->getSuccessor(i) != TheOnlyDest) TheOnlyDest = 0;
158     }
159
160     if (CI && !TheOnlyDest) {
161       // Branching on a constant, but not any of the cases, go to the default
162       // successor.
163       TheOnlyDest = SI->getDefaultDest();
164     }
165
166     // If we found a single destination that we can fold the switch into, do so
167     // now.
168     if (TheOnlyDest) {
169       // Insert the new branch..
170       BranchInst::Create(TheOnlyDest, SI);
171       BasicBlock *BB = SI->getParent();
172
173       // Remove entries from PHI nodes which we no longer branch to...
174       for (unsigned i = 0, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
175         // Found case matching a constant operand?
176         BasicBlock *Succ = SI->getSuccessor(i);
177         if (Succ == TheOnlyDest)
178           TheOnlyDest = 0;  // Don't modify the first branch to TheOnlyDest
179         else
180           Succ->removePredecessor(BB);
181       }
182
183       // Delete the old switch...
184       BB->getInstList().erase(SI);
185       return true;
186     } else if (SI->getNumSuccessors() == 2) {
187       // Otherwise, we can fold this switch into a conditional branch
188       // instruction if it has only one non-default destination.
189       Value *Cond = new ICmpInst(SI, ICmpInst::ICMP_EQ, SI->getCondition(),
190                                  SI->getSuccessorValue(1), "cond");
191       // Insert the new branch...
192       BranchInst::Create(SI->getSuccessor(1), SI->getSuccessor(0), Cond, SI);
193
194       // Delete the old switch...
195       SI->eraseFromParent();
196       return true;
197     }
198   }
199   return false;
200 }
201
202
203 //===----------------------------------------------------------------------===//
204 //  Local dead code elimination...
205 //
206
207 /// isInstructionTriviallyDead - Return true if the result produced by the
208 /// instruction is not used, and the instruction has no side effects.
209 ///
210 bool llvm::isInstructionTriviallyDead(Instruction *I) {
211   if (!I->use_empty() || isa<TerminatorInst>(I)) return false;
212
213   // We don't want debug info removed by anything this general.
214   if (isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) return false;
215
216   if (!I->mayHaveSideEffects()) return true;
217
218   // Special case intrinsics that "may have side effects" but can be deleted
219   // when dead.
220   if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I))
221     // Safe to delete llvm.stacksave if dead.
222     if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave)
223       return true;
224   return false;
225 }
226
227 /// RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions - If the specified value is a
228 /// trivially dead instruction, delete it.  If that makes any of its operands
229 /// trivially dead, delete them too, recursively.
230 void llvm::RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Value *V) {
231   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
232   if (!I || !I->use_empty() || !isInstructionTriviallyDead(I))
233     return;
234   
235   SmallVector<Instruction*, 16> DeadInsts;
236   DeadInsts.push_back(I);
237   
238   while (!DeadInsts.empty()) {
239     I = DeadInsts.pop_back_val();
240
241     // Null out all of the instruction's operands to see if any operand becomes
242     // dead as we go.
243     for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i) {
244       Value *OpV = I->getOperand(i);
245       I->setOperand(i, 0);
246       
247       if (!OpV->use_empty()) continue;
248     
249       // If the operand is an instruction that became dead as we nulled out the
250       // operand, and if it is 'trivially' dead, delete it in a future loop
251       // iteration.
252       if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(OpV))
253         if (isInstructionTriviallyDead(OpI))
254           DeadInsts.push_back(OpI);
255     }
256     
257     I->eraseFromParent();
258   }
259 }
260
261 /// RecursivelyDeleteDeadPHINode - If the specified value is an effectively
262 /// dead PHI node, due to being a def-use chain of single-use nodes that
263 /// either forms a cycle or is terminated by a trivially dead instruction,
264 /// delete it.  If that makes any of its operands trivially dead, delete them
265 /// too, recursively.
266 void
267 llvm::RecursivelyDeleteDeadPHINode(PHINode *PN) {
268   // We can remove a PHI if it is on a cycle in the def-use graph
269   // where each node in the cycle has degree one, i.e. only one use,
270   // and is an instruction with no side effects.
271   if (!PN->hasOneUse())
272     return;
273
274   SmallPtrSet<PHINode *, 4> PHIs;
275   PHIs.insert(PN);
276   for (Instruction *J = cast<Instruction>(*PN->use_begin());
277        J->hasOneUse() && !J->mayHaveSideEffects();
278        J = cast<Instruction>(*J->use_begin()))
279     // If we find a PHI more than once, we're on a cycle that
280     // won't prove fruitful.
281     if (PHINode *JP = dyn_cast<PHINode>(J))
282       if (!PHIs.insert(cast<PHINode>(JP))) {
283         // Break the cycle and delete the PHI and its operands.
284         JP->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(JP->getType()));
285         RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(JP);
286         break;
287       }
288 }
289
290 //===----------------------------------------------------------------------===//
291 //  Control Flow Graph Restructuring...
292 //
293
294 /// MergeBasicBlockIntoOnlyPred - DestBB is a block with one predecessor and its
295 /// predecessor is known to have one successor (DestBB!).  Eliminate the edge
296 /// between them, moving the instructions in the predecessor into DestBB and
297 /// deleting the predecessor block.
298 ///
299 void llvm::MergeBasicBlockIntoOnlyPred(BasicBlock *DestBB, Pass *P) {
300   // If BB has single-entry PHI nodes, fold them.
301   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(DestBB->begin())) {
302     Value *NewVal = PN->getIncomingValue(0);
303     // Replace self referencing PHI with undef, it must be dead.
304     if (NewVal == PN) NewVal = UndefValue::get(PN->getType());
305     PN->replaceAllUsesWith(NewVal);
306     PN->eraseFromParent();
307   }
308   
309   BasicBlock *PredBB = DestBB->getSinglePredecessor();
310   assert(PredBB && "Block doesn't have a single predecessor!");
311   
312   // Splice all the instructions from PredBB to DestBB.
313   PredBB->getTerminator()->eraseFromParent();
314   DestBB->getInstList().splice(DestBB->begin(), PredBB->getInstList());
315   
316   // Anything that branched to PredBB now branches to DestBB.
317   PredBB->replaceAllUsesWith(DestBB);
318   
319   if (P) {
320     ProfileInfo *PI = P->getAnalysisIfAvailable<ProfileInfo>();
321     if (PI) {
322       PI->replaceAllUses(PredBB, DestBB);
323       PI->removeEdge(ProfileInfo::getEdge(PredBB, DestBB));
324     }
325   }
326   // Nuke BB.
327   PredBB->eraseFromParent();
328 }
329
330 /// OnlyUsedByDbgIntrinsics - Return true if the instruction I is only used
331 /// by DbgIntrinsics. If DbgInUses is specified then the vector is filled 
332 /// with the DbgInfoIntrinsic that use the instruction I.
333 bool llvm::OnlyUsedByDbgInfoIntrinsics(Instruction *I, 
334                                SmallVectorImpl<DbgInfoIntrinsic *> *DbgInUses) {
335   if (DbgInUses)
336     DbgInUses->clear();
337
338   for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), UE = I->use_end(); UI != UE; 
339        ++UI) {
340     if (DbgInfoIntrinsic *DI = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(*UI)) {
341       if (DbgInUses)
342         DbgInUses->push_back(DI);
343     } else {
344       if (DbgInUses)
345         DbgInUses->clear();
346       return false;
347     }
348   }
349   return true;
350 }
351