Speed up codegen prepare from 3.58s to 0.488s.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / LoopSimplify.cpp
1 //===- LoopSimplify.cpp - Loop Canonicalization Pass ----------------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This pass performs several transformations to transform natural loops into a
11 // simpler form, which makes subsequent analyses and transformations simpler and
12 // more effective.
13 //
14 // Loop pre-header insertion guarantees that there is a single, non-critical
15 // entry edge from outside of the loop to the loop header.  This simplifies a
16 // number of analyses and transformations, such as LICM.
17 //
18 // Loop exit-block insertion guarantees that all exit blocks from the loop
19 // (blocks which are outside of the loop that have predecessors inside of the
20 // loop) only have predecessors from inside of the loop (and are thus dominated
21 // by the loop header).  This simplifies transformations such as store-sinking
22 // that are built into LICM.
23 //
24 // This pass also guarantees that loops will have exactly one backedge.
25 //
26 // Indirectbr instructions introduce several complications. If the loop
27 // contains or is entered by an indirectbr instruction, it may not be possible
28 // to transform the loop and make these guarantees. Client code should check
29 // that these conditions are true before relying on them.
30 //
31 // Note that the simplifycfg pass will clean up blocks which are split out but
32 // end up being unnecessary, so usage of this pass should not pessimize
33 // generated code.
34 //
35 // This pass obviously modifies the CFG, but updates loop information and
36 // dominator information.
37 //
38 //===----------------------------------------------------------------------===//
39
40 #define DEBUG_TYPE "loopsimplify"
41 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
42 #include "llvm/Constants.h"
43 #include "llvm/Instructions.h"
44 #include "llvm/Function.h"
45 #include "llvm/LLVMContext.h"
46 #include "llvm/Type.h"
47 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
48 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
49 #include "llvm/Analysis/LoopPass.h"
50 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolution.h"
51 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
52 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
53 #include "llvm/Support/CFG.h"
54 #include "llvm/ADT/SetOperations.h"
55 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
56 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
57 #include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
58 using namespace llvm;
59
60 STATISTIC(NumInserted, "Number of pre-header or exit blocks inserted");
61 STATISTIC(NumNested  , "Number of nested loops split out");
62
63 namespace {
64   struct LoopSimplify : public LoopPass {
65     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
66     LoopSimplify() : LoopPass(&ID) {}
67
68     // AA - If we have an alias analysis object to update, this is it, otherwise
69     // this is null.
70     AliasAnalysis *AA;
71     LoopInfo *LI;
72     DominatorTree *DT;
73     Loop *L;
74     virtual bool runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM);
75
76     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
77       // We need loop information to identify the loops...
78       AU.addRequiredTransitive<LoopInfo>();
79       AU.addRequiredTransitive<DominatorTree>();
80
81       AU.addPreserved<LoopInfo>();
82       AU.addPreserved<DominatorTree>();
83       AU.addPreserved<DominanceFrontier>();
84       AU.addPreserved<AliasAnalysis>();
85       AU.addPreserved<ScalarEvolution>();
86       AU.addPreservedID(BreakCriticalEdgesID);  // No critical edges added.
87     }
88
89     /// verifyAnalysis() - Verify LoopSimplifyForm's guarantees.
90     void verifyAnalysis() const;
91
92   private:
93     bool ProcessLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM);
94     BasicBlock *RewriteLoopExitBlock(Loop *L, BasicBlock *Exit);
95     BasicBlock *InsertPreheaderForLoop(Loop *L);
96     Loop *SeparateNestedLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM);
97     BasicBlock *InsertUniqueBackedgeBlock(Loop *L, BasicBlock *Preheader);
98     void PlaceSplitBlockCarefully(BasicBlock *NewBB,
99                                   SmallVectorImpl<BasicBlock*> &SplitPreds,
100                                   Loop *L);
101   };
102 }
103
104 char LoopSimplify::ID = 0;
105 static RegisterPass<LoopSimplify>
106 X("loopsimplify", "Canonicalize natural loops", true);
107
108 // Publically exposed interface to pass...
109 const PassInfo *const llvm::LoopSimplifyID = &X;
110 Pass *llvm::createLoopSimplifyPass() { return new LoopSimplify(); }
111
112 /// runOnLoop - Run down all loops in the CFG (recursively, but we could do
113 /// it in any convenient order) inserting preheaders...
114 ///
115 bool LoopSimplify::runOnLoop(Loop *l, LPPassManager &LPM) {
116   L = l;
117   bool Changed = false;
118   LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
119   AA = getAnalysisIfAvailable<AliasAnalysis>();
120   DT = &getAnalysis<DominatorTree>();
121
122   Changed |= ProcessLoop(L, LPM);
123
124   return Changed;
125 }
126
127 /// ProcessLoop - Walk the loop structure in depth first order, ensuring that
128 /// all loops have preheaders.
129 ///
130 bool LoopSimplify::ProcessLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
131   bool Changed = false;
132 ReprocessLoop:
133
134   // Check to see that no blocks (other than the header) in this loop that has
135   // predecessors that are not in the loop.  This is not valid for natural
136   // loops, but can occur if the blocks are unreachable.  Since they are
137   // unreachable we can just shamelessly delete those CFG edges!
138   for (Loop::block_iterator BB = L->block_begin(), E = L->block_end();
139        BB != E; ++BB) {
140     if (*BB == L->getHeader()) continue;
141
142     SmallPtrSet<BasicBlock *, 4> BadPreds;
143     for (pred_iterator PI = pred_begin(*BB), PE = pred_end(*BB); PI != PE; ++PI)
144       if (!L->contains(*PI))
145         BadPreds.insert(*PI);
146
147     // Delete each unique out-of-loop (and thus dead) predecessor.
148     for (SmallPtrSet<BasicBlock *, 4>::iterator I = BadPreds.begin(),
149          E = BadPreds.end(); I != E; ++I) {
150       // Inform each successor of each dead pred.
151       for (succ_iterator SI = succ_begin(*I), SE = succ_end(*I); SI != SE; ++SI)
152         (*SI)->removePredecessor(*I);
153       // Zap the dead pred's terminator and replace it with unreachable.
154       TerminatorInst *TI = (*I)->getTerminator();
155        TI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(TI->getType()));
156       (*I)->getTerminator()->eraseFromParent();
157       new UnreachableInst((*I)->getContext(), *I);
158       Changed = true;
159     }
160   }
161
162   // Does the loop already have a preheader?  If so, don't insert one.
163   BasicBlock *Preheader = L->getLoopPreheader();
164   if (!Preheader) {
165     Preheader = InsertPreheaderForLoop(L);
166     if (Preheader) {
167       NumInserted++;
168       Changed = true;
169     }
170   }
171
172   // Next, check to make sure that all exit nodes of the loop only have
173   // predecessors that are inside of the loop.  This check guarantees that the
174   // loop preheader/header will dominate the exit blocks.  If the exit block has
175   // predecessors from outside of the loop, split the edge now.
176   SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitBlocks;
177   L->getExitBlocks(ExitBlocks);
178     
179   SmallSetVector<BasicBlock *, 8> ExitBlockSet(ExitBlocks.begin(),
180                                                ExitBlocks.end());
181   for (SmallSetVector<BasicBlock *, 8>::iterator I = ExitBlockSet.begin(),
182          E = ExitBlockSet.end(); I != E; ++I) {
183     BasicBlock *ExitBlock = *I;
184     for (pred_iterator PI = pred_begin(ExitBlock), PE = pred_end(ExitBlock);
185          PI != PE; ++PI)
186       // Must be exactly this loop: no subloops, parent loops, or non-loop preds
187       // allowed.
188       if (!L->contains(*PI)) {
189         if (RewriteLoopExitBlock(L, ExitBlock)) {
190           NumInserted++;
191           Changed = true;
192         }
193         break;
194       }
195   }
196
197   // If the header has more than two predecessors at this point (from the
198   // preheader and from multiple backedges), we must adjust the loop.
199   BasicBlock *LoopLatch = L->getLoopLatch();
200   if (!LoopLatch) {
201     // If this is really a nested loop, rip it out into a child loop.  Don't do
202     // this for loops with a giant number of backedges, just factor them into a
203     // common backedge instead.
204     if (L->getNumBackEdges() < 8) {
205       if (SeparateNestedLoop(L, LPM)) {
206         ++NumNested;
207         // This is a big restructuring change, reprocess the whole loop.
208         Changed = true;
209         // GCC doesn't tail recursion eliminate this.
210         goto ReprocessLoop;
211       }
212     }
213
214     // If we either couldn't, or didn't want to, identify nesting of the loops,
215     // insert a new block that all backedges target, then make it jump to the
216     // loop header.
217     LoopLatch = InsertUniqueBackedgeBlock(L, Preheader);
218     if (LoopLatch) {
219       NumInserted++;
220       Changed = true;
221     }
222   }
223
224   // Scan over the PHI nodes in the loop header.  Since they now have only two
225   // incoming values (the loop is canonicalized), we may have simplified the PHI
226   // down to 'X = phi [X, Y]', which should be replaced with 'Y'.
227   PHINode *PN;
228   for (BasicBlock::iterator I = L->getHeader()->begin();
229        (PN = dyn_cast<PHINode>(I++)); )
230     if (Value *V = PN->hasConstantValue(DT)) {
231       if (AA) AA->deleteValue(PN);
232       PN->replaceAllUsesWith(V);
233       PN->eraseFromParent();
234     }
235
236   // If this loop has multiple exits and the exits all go to the same
237   // block, attempt to merge the exits. This helps several passes, such
238   // as LoopRotation, which do not support loops with multiple exits.
239   // SimplifyCFG also does this (and this code uses the same utility
240   // function), however this code is loop-aware, where SimplifyCFG is
241   // not. That gives it the advantage of being able to hoist
242   // loop-invariant instructions out of the way to open up more
243   // opportunities, and the disadvantage of having the responsibility
244   // to preserve dominator information.
245   bool UniqueExit = true;
246   if (!ExitBlocks.empty())
247     for (unsigned i = 1, e = ExitBlocks.size(); i != e; ++i)
248       if (ExitBlocks[i] != ExitBlocks[0]) {
249         UniqueExit = false;
250         break;
251       }
252   if (UniqueExit) {
253     SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitingBlocks;
254     L->getExitingBlocks(ExitingBlocks);
255     for (unsigned i = 0, e = ExitingBlocks.size(); i != e; ++i) {
256       BasicBlock *ExitingBlock = ExitingBlocks[i];
257       if (!ExitingBlock->getSinglePredecessor()) continue;
258       BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(ExitingBlock->getTerminator());
259       if (!BI || !BI->isConditional()) continue;
260       CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(BI->getCondition());
261       if (!CI || CI->getParent() != ExitingBlock) continue;
262
263       // Attempt to hoist out all instructions except for the
264       // comparison and the branch.
265       bool AllInvariant = true;
266       for (BasicBlock::iterator I = ExitingBlock->begin(); &*I != BI; ) {
267         Instruction *Inst = I++;
268         if (Inst == CI)
269           continue;
270         if (!L->makeLoopInvariant(Inst, Changed,
271                                   Preheader ? Preheader->getTerminator() : 0)) {
272           AllInvariant = false;
273           break;
274         }
275       }
276       if (!AllInvariant) continue;
277
278       // The block has now been cleared of all instructions except for
279       // a comparison and a conditional branch. SimplifyCFG may be able
280       // to fold it now.
281       if (!FoldBranchToCommonDest(BI)) continue;
282
283       // Success. The block is now dead, so remove it from the loop,
284       // update the dominator tree and dominance frontier, and delete it.
285       assert(pred_begin(ExitingBlock) == pred_end(ExitingBlock));
286       Changed = true;
287       LI->removeBlock(ExitingBlock);
288
289       DominanceFrontier *DF = getAnalysisIfAvailable<DominanceFrontier>();
290       DomTreeNode *Node = DT->getNode(ExitingBlock);
291       const std::vector<DomTreeNodeBase<BasicBlock> *> &Children =
292         Node->getChildren();
293       while (!Children.empty()) {
294         DomTreeNode *Child = Children.front();
295         DT->changeImmediateDominator(Child, Node->getIDom());
296         if (DF) DF->changeImmediateDominator(Child->getBlock(),
297                                              Node->getIDom()->getBlock(),
298                                              DT);
299       }
300       DT->eraseNode(ExitingBlock);
301       if (DF) DF->removeBlock(ExitingBlock);
302
303       BI->getSuccessor(0)->removePredecessor(ExitingBlock);
304       BI->getSuccessor(1)->removePredecessor(ExitingBlock);
305       ExitingBlock->eraseFromParent();
306     }
307   }
308
309   return Changed;
310 }
311
312 /// InsertPreheaderForLoop - Once we discover that a loop doesn't have a
313 /// preheader, this method is called to insert one.  This method has two phases:
314 /// preheader insertion and analysis updating.
315 ///
316 BasicBlock *LoopSimplify::InsertPreheaderForLoop(Loop *L) {
317   BasicBlock *Header = L->getHeader();
318
319   // Compute the set of predecessors of the loop that are not in the loop.
320   SmallVector<BasicBlock*, 8> OutsideBlocks;
321   for (pred_iterator PI = pred_begin(Header), PE = pred_end(Header);
322        PI != PE; ++PI)
323     if (!L->contains(*PI)) {         // Coming in from outside the loop?
324       // If the loop is branched to from an indirect branch, we won't
325       // be able to fully transform the loop, because it prohibits
326       // edge splitting.
327       if (isa<IndirectBrInst>((*PI)->getTerminator())) return 0;
328
329       // Keep track of it.
330       OutsideBlocks.push_back(*PI);
331     }
332
333   // Split out the loop pre-header.
334   BasicBlock *NewBB =
335     SplitBlockPredecessors(Header, &OutsideBlocks[0], OutsideBlocks.size(),
336                            ".preheader", this);
337
338   // Make sure that NewBB is put someplace intelligent, which doesn't mess up
339   // code layout too horribly.
340   PlaceSplitBlockCarefully(NewBB, OutsideBlocks, L);
341
342   return NewBB;
343 }
344
345 /// RewriteLoopExitBlock - Ensure that the loop preheader dominates all exit
346 /// blocks.  This method is used to split exit blocks that have predecessors
347 /// outside of the loop.
348 BasicBlock *LoopSimplify::RewriteLoopExitBlock(Loop *L, BasicBlock *Exit) {
349   SmallVector<BasicBlock*, 8> LoopBlocks;
350   for (pred_iterator I = pred_begin(Exit), E = pred_end(Exit); I != E; ++I)
351     if (L->contains(*I)) {
352       // Don't do this if the loop is exited via an indirect branch.
353       if (isa<IndirectBrInst>((*I)->getTerminator())) return 0;
354
355       LoopBlocks.push_back(*I);
356     }
357
358   assert(!LoopBlocks.empty() && "No edges coming in from outside the loop?");
359   BasicBlock *NewBB = SplitBlockPredecessors(Exit, &LoopBlocks[0], 
360                                              LoopBlocks.size(), ".loopexit",
361                                              this);
362
363   return NewBB;
364 }
365
366 /// AddBlockAndPredsToSet - Add the specified block, and all of its
367 /// predecessors, to the specified set, if it's not already in there.  Stop
368 /// predecessor traversal when we reach StopBlock.
369 static void AddBlockAndPredsToSet(BasicBlock *InputBB, BasicBlock *StopBlock,
370                                   std::set<BasicBlock*> &Blocks) {
371   std::vector<BasicBlock *> WorkList;
372   WorkList.push_back(InputBB);
373   do {
374     BasicBlock *BB = WorkList.back(); WorkList.pop_back();
375     if (Blocks.insert(BB).second && BB != StopBlock)
376       // If BB is not already processed and it is not a stop block then
377       // insert its predecessor in the work list
378       for (pred_iterator I = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); I != E; ++I) {
379         BasicBlock *WBB = *I;
380         WorkList.push_back(WBB);
381       }
382   } while(!WorkList.empty());
383 }
384
385 /// FindPHIToPartitionLoops - The first part of loop-nestification is to find a
386 /// PHI node that tells us how to partition the loops.
387 static PHINode *FindPHIToPartitionLoops(Loop *L, DominatorTree *DT,
388                                         AliasAnalysis *AA) {
389   for (BasicBlock::iterator I = L->getHeader()->begin(); isa<PHINode>(I); ) {
390     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
391     ++I;
392     if (Value *V = PN->hasConstantValue(DT)) {
393       // This is a degenerate PHI already, don't modify it!
394       PN->replaceAllUsesWith(V);
395       if (AA) AA->deleteValue(PN);
396       PN->eraseFromParent();
397       continue;
398     }
399
400     // Scan this PHI node looking for a use of the PHI node by itself.
401     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
402       if (PN->getIncomingValue(i) == PN &&
403           L->contains(PN->getIncomingBlock(i)))
404         // We found something tasty to remove.
405         return PN;
406   }
407   return 0;
408 }
409
410 // PlaceSplitBlockCarefully - If the block isn't already, move the new block to
411 // right after some 'outside block' block.  This prevents the preheader from
412 // being placed inside the loop body, e.g. when the loop hasn't been rotated.
413 void LoopSimplify::PlaceSplitBlockCarefully(BasicBlock *NewBB,
414                                        SmallVectorImpl<BasicBlock*> &SplitPreds,
415                                             Loop *L) {
416   // Check to see if NewBB is already well placed.
417   Function::iterator BBI = NewBB; --BBI;
418   for (unsigned i = 0, e = SplitPreds.size(); i != e; ++i) {
419     if (&*BBI == SplitPreds[i])
420       return;
421   }
422   
423   // If it isn't already after an outside block, move it after one.  This is
424   // always good as it makes the uncond branch from the outside block into a
425   // fall-through.
426   
427   // Figure out *which* outside block to put this after.  Prefer an outside
428   // block that neighbors a BB actually in the loop.
429   BasicBlock *FoundBB = 0;
430   for (unsigned i = 0, e = SplitPreds.size(); i != e; ++i) {
431     Function::iterator BBI = SplitPreds[i];
432     if (++BBI != NewBB->getParent()->end() && 
433         L->contains(BBI)) {
434       FoundBB = SplitPreds[i];
435       break;
436     }
437   }
438   
439   // If our heuristic for a *good* bb to place this after doesn't find
440   // anything, just pick something.  It's likely better than leaving it within
441   // the loop.
442   if (!FoundBB)
443     FoundBB = SplitPreds[0];
444   NewBB->moveAfter(FoundBB);
445 }
446
447
448 /// SeparateNestedLoop - If this loop has multiple backedges, try to pull one of
449 /// them out into a nested loop.  This is important for code that looks like
450 /// this:
451 ///
452 ///  Loop:
453 ///     ...
454 ///     br cond, Loop, Next
455 ///     ...
456 ///     br cond2, Loop, Out
457 ///
458 /// To identify this common case, we look at the PHI nodes in the header of the
459 /// loop.  PHI nodes with unchanging values on one backedge correspond to values
460 /// that change in the "outer" loop, but not in the "inner" loop.
461 ///
462 /// If we are able to separate out a loop, return the new outer loop that was
463 /// created.
464 ///
465 Loop *LoopSimplify::SeparateNestedLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
466   PHINode *PN = FindPHIToPartitionLoops(L, DT, AA);
467   if (PN == 0) return 0;  // No known way to partition.
468
469   // Pull out all predecessors that have varying values in the loop.  This
470   // handles the case when a PHI node has multiple instances of itself as
471   // arguments.
472   SmallVector<BasicBlock*, 8> OuterLoopPreds;
473   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
474     if (PN->getIncomingValue(i) != PN ||
475         !L->contains(PN->getIncomingBlock(i))) {
476       // We can't split indirectbr edges.
477       if (isa<IndirectBrInst>(PN->getIncomingBlock(i)->getTerminator()))
478         return 0;
479
480       OuterLoopPreds.push_back(PN->getIncomingBlock(i));
481     }
482
483   BasicBlock *Header = L->getHeader();
484   BasicBlock *NewBB = SplitBlockPredecessors(Header, &OuterLoopPreds[0],
485                                              OuterLoopPreds.size(),
486                                              ".outer", this);
487
488   // Make sure that NewBB is put someplace intelligent, which doesn't mess up
489   // code layout too horribly.
490   PlaceSplitBlockCarefully(NewBB, OuterLoopPreds, L);
491   
492   // Create the new outer loop.
493   Loop *NewOuter = new Loop();
494
495   // Change the parent loop to use the outer loop as its child now.
496   if (Loop *Parent = L->getParentLoop())
497     Parent->replaceChildLoopWith(L, NewOuter);
498   else
499     LI->changeTopLevelLoop(L, NewOuter);
500
501   // L is now a subloop of our outer loop.
502   NewOuter->addChildLoop(L);
503
504   // Add the new loop to the pass manager queue.
505   LPM.insertLoopIntoQueue(NewOuter);
506
507   for (Loop::block_iterator I = L->block_begin(), E = L->block_end();
508        I != E; ++I)
509     NewOuter->addBlockEntry(*I);
510
511   // Now reset the header in L, which had been moved by
512   // SplitBlockPredecessors for the outer loop.
513   L->moveToHeader(Header);
514
515   // Determine which blocks should stay in L and which should be moved out to
516   // the Outer loop now.
517   std::set<BasicBlock*> BlocksInL;
518   for (pred_iterator PI = pred_begin(Header), E = pred_end(Header); PI!=E; ++PI)
519     if (DT->dominates(Header, *PI))
520       AddBlockAndPredsToSet(*PI, Header, BlocksInL);
521
522
523   // Scan all of the loop children of L, moving them to OuterLoop if they are
524   // not part of the inner loop.
525   const std::vector<Loop*> &SubLoops = L->getSubLoops();
526   for (size_t I = 0; I != SubLoops.size(); )
527     if (BlocksInL.count(SubLoops[I]->getHeader()))
528       ++I;   // Loop remains in L
529     else
530       NewOuter->addChildLoop(L->removeChildLoop(SubLoops.begin() + I));
531
532   // Now that we know which blocks are in L and which need to be moved to
533   // OuterLoop, move any blocks that need it.
534   for (unsigned i = 0; i != L->getBlocks().size(); ++i) {
535     BasicBlock *BB = L->getBlocks()[i];
536     if (!BlocksInL.count(BB)) {
537       // Move this block to the parent, updating the exit blocks sets
538       L->removeBlockFromLoop(BB);
539       if ((*LI)[BB] == L)
540         LI->changeLoopFor(BB, NewOuter);
541       --i;
542     }
543   }
544
545   return NewOuter;
546 }
547
548
549
550 /// InsertUniqueBackedgeBlock - This method is called when the specified loop
551 /// has more than one backedge in it.  If this occurs, revector all of these
552 /// backedges to target a new basic block and have that block branch to the loop
553 /// header.  This ensures that loops have exactly one backedge.
554 ///
555 BasicBlock *
556 LoopSimplify::InsertUniqueBackedgeBlock(Loop *L, BasicBlock *Preheader) {
557   assert(L->getNumBackEdges() > 1 && "Must have > 1 backedge!");
558
559   // Get information about the loop
560   BasicBlock *Header = L->getHeader();
561   Function *F = Header->getParent();
562
563   // Unique backedge insertion currently depends on having a preheader.
564   if (!Preheader)
565     return 0;
566
567   // Figure out which basic blocks contain back-edges to the loop header.
568   std::vector<BasicBlock*> BackedgeBlocks;
569   for (pred_iterator I = pred_begin(Header), E = pred_end(Header); I != E; ++I)
570     if (*I != Preheader) BackedgeBlocks.push_back(*I);
571
572   // Create and insert the new backedge block...
573   BasicBlock *BEBlock = BasicBlock::Create(Header->getContext(),
574                                            Header->getName()+".backedge", F);
575   BranchInst *BETerminator = BranchInst::Create(Header, BEBlock);
576
577   // Move the new backedge block to right after the last backedge block.
578   Function::iterator InsertPos = BackedgeBlocks.back(); ++InsertPos;
579   F->getBasicBlockList().splice(InsertPos, F->getBasicBlockList(), BEBlock);
580
581   // Now that the block has been inserted into the function, create PHI nodes in
582   // the backedge block which correspond to any PHI nodes in the header block.
583   for (BasicBlock::iterator I = Header->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
584     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
585     PHINode *NewPN = PHINode::Create(PN->getType(), PN->getName()+".be",
586                                      BETerminator);
587     NewPN->reserveOperandSpace(BackedgeBlocks.size());
588     if (AA) AA->copyValue(PN, NewPN);
589
590     // Loop over the PHI node, moving all entries except the one for the
591     // preheader over to the new PHI node.
592     unsigned PreheaderIdx = ~0U;
593     bool HasUniqueIncomingValue = true;
594     Value *UniqueValue = 0;
595     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
596       BasicBlock *IBB = PN->getIncomingBlock(i);
597       Value *IV = PN->getIncomingValue(i);
598       if (IBB == Preheader) {
599         PreheaderIdx = i;
600       } else {
601         NewPN->addIncoming(IV, IBB);
602         if (HasUniqueIncomingValue) {
603           if (UniqueValue == 0)
604             UniqueValue = IV;
605           else if (UniqueValue != IV)
606             HasUniqueIncomingValue = false;
607         }
608       }
609     }
610
611     // Delete all of the incoming values from the old PN except the preheader's
612     assert(PreheaderIdx != ~0U && "PHI has no preheader entry??");
613     if (PreheaderIdx != 0) {
614       PN->setIncomingValue(0, PN->getIncomingValue(PreheaderIdx));
615       PN->setIncomingBlock(0, PN->getIncomingBlock(PreheaderIdx));
616     }
617     // Nuke all entries except the zero'th.
618     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues()-1; i != e; ++i)
619       PN->removeIncomingValue(e-i, false);
620
621     // Finally, add the newly constructed PHI node as the entry for the BEBlock.
622     PN->addIncoming(NewPN, BEBlock);
623
624     // As an optimization, if all incoming values in the new PhiNode (which is a
625     // subset of the incoming values of the old PHI node) have the same value,
626     // eliminate the PHI Node.
627     if (HasUniqueIncomingValue) {
628       NewPN->replaceAllUsesWith(UniqueValue);
629       if (AA) AA->deleteValue(NewPN);
630       BEBlock->getInstList().erase(NewPN);
631     }
632   }
633
634   // Now that all of the PHI nodes have been inserted and adjusted, modify the
635   // backedge blocks to just to the BEBlock instead of the header.
636   for (unsigned i = 0, e = BackedgeBlocks.size(); i != e; ++i) {
637     TerminatorInst *TI = BackedgeBlocks[i]->getTerminator();
638     for (unsigned Op = 0, e = TI->getNumSuccessors(); Op != e; ++Op)
639       if (TI->getSuccessor(Op) == Header)
640         TI->setSuccessor(Op, BEBlock);
641   }
642
643   //===--- Update all analyses which we must preserve now -----------------===//
644
645   // Update Loop Information - we know that this block is now in the current
646   // loop and all parent loops.
647   L->addBasicBlockToLoop(BEBlock, LI->getBase());
648
649   // Update dominator information
650   DT->splitBlock(BEBlock);
651   if (DominanceFrontier *DF = getAnalysisIfAvailable<DominanceFrontier>())
652     DF->splitBlock(BEBlock);
653
654   return BEBlock;
655 }
656
657 void LoopSimplify::verifyAnalysis() const {
658   // It used to be possible to just assert L->isLoopSimplifyForm(), however
659   // with the introduction of indirectbr, there are now cases where it's
660   // not possible to transform a loop as necessary. We can at least check
661   // that there is an indirectbr near any time there's trouble.
662
663   // Indirectbr can interfere with preheader and unique backedge insertion.
664   if (!L->getLoopPreheader() || !L->getLoopLatch()) {
665     bool HasIndBrPred = false;
666     for (pred_iterator PI = pred_begin(L->getHeader()),
667          PE = pred_end(L->getHeader()); PI != PE; ++PI)
668       if (isa<IndirectBrInst>((*PI)->getTerminator())) {
669         HasIndBrPred = true;
670         break;
671       }
672     assert(HasIndBrPred &&
673            "LoopSimplify has no excuse for missing loop header info!");
674   }
675
676   // Indirectbr can interfere with exit block canonicalization.
677   if (!L->hasDedicatedExits()) {
678     bool HasIndBrExiting = false;
679     SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitingBlocks;
680     L->getExitingBlocks(ExitingBlocks);
681     for (unsigned i = 0, e = ExitingBlocks.size(); i != e; ++i)
682       if (isa<IndirectBrInst>((ExitingBlocks[i])->getTerminator())) {
683         HasIndBrExiting = true;
684         break;
685       }
686     assert(HasIndBrExiting &&
687            "LoopSimplify has no excuse for missing exit block info!");
688   }
689 }