Re-apply r80926, with fixes: keep the domtree informed of new blocks
[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 // Note that the simplifycfg pass will clean up blocks which are split out but
27 // end up being unnecessary, so usage of this pass should not pessimize
28 // generated code.
29 //
30 // This pass obviously modifies the CFG, but updates loop information and
31 // dominator information.
32 //
33 //===----------------------------------------------------------------------===//
34
35 #define DEBUG_TYPE "loopsimplify"
36 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
37 #include "llvm/Constants.h"
38 #include "llvm/Instructions.h"
39 #include "llvm/Function.h"
40 #include "llvm/LLVMContext.h"
41 #include "llvm/Type.h"
42 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
43 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
44 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
46 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
47 #include "llvm/Support/CFG.h"
48 #include "llvm/Support/Compiler.h"
49 #include "llvm/ADT/SetOperations.h"
50 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
51 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
52 #include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
53 using namespace llvm;
54
55 STATISTIC(NumInserted, "Number of pre-header or exit blocks inserted");
56 STATISTIC(NumNested  , "Number of nested loops split out");
57
58 namespace {
59   struct VISIBILITY_HIDDEN LoopSimplify : public FunctionPass {
60     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
61     LoopSimplify() : FunctionPass(&ID) {}
62
63     // AA - If we have an alias analysis object to update, this is it, otherwise
64     // this is null.
65     AliasAnalysis *AA;
66     LoopInfo *LI;
67     DominatorTree *DT;
68     virtual bool runOnFunction(Function &F);
69
70     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
71       // We need loop information to identify the loops...
72       AU.addRequiredTransitive<LoopInfo>();
73       AU.addRequiredTransitive<DominatorTree>();
74
75       AU.addPreserved<LoopInfo>();
76       AU.addPreserved<DominatorTree>();
77       AU.addPreserved<DominanceFrontier>();
78       AU.addPreserved<AliasAnalysis>();
79       AU.addPreservedID(BreakCriticalEdgesID);  // No critical edges added.
80     }
81
82     /// verifyAnalysis() - Verify loop nest.
83     void verifyAnalysis() const {
84 #ifndef NDEBUG
85       LoopInfo *NLI = &getAnalysis<LoopInfo>();
86       for (LoopInfo::iterator I = NLI->begin(), E = NLI->end(); I != E; ++I) {
87         // Check the special guarantees that LoopSimplify makes.
88         assert((*I)->isLoopSimplifyForm());
89       }
90 #endif
91     }
92
93   private:
94     bool ProcessLoop(Loop *L);
95     BasicBlock *RewriteLoopExitBlock(Loop *L, BasicBlock *Exit);
96     BasicBlock *InsertPreheaderForLoop(Loop *L);
97     Loop *SeparateNestedLoop(Loop *L);
98     void InsertUniqueBackedgeBlock(Loop *L, BasicBlock *Preheader);
99     void PlaceSplitBlockCarefully(BasicBlock *NewBB,
100                                   SmallVectorImpl<BasicBlock*> &SplitPreds,
101                                   Loop *L);
102   };
103 }
104
105 char LoopSimplify::ID = 0;
106 static RegisterPass<LoopSimplify>
107 X("loopsimplify", "Canonicalize natural loops", true);
108
109 // Publically exposed interface to pass...
110 const PassInfo *const llvm::LoopSimplifyID = &X;
111 FunctionPass *llvm::createLoopSimplifyPass() { return new LoopSimplify(); }
112
113 /// runOnFunction - Run down all loops in the CFG (recursively, but we could do
114 /// it in any convenient order) inserting preheaders...
115 ///
116 bool LoopSimplify::runOnFunction(Function &F) {
117   bool Changed = false;
118   LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
119   AA = getAnalysisIfAvailable<AliasAnalysis>();
120   DT = &getAnalysis<DominatorTree>();
121
122   // Check to see that no blocks (other than the header) in loops have
123   // predecessors that are not in loops.  This is not valid for natural loops,
124   // but can occur if the blocks are unreachable.  Since they are unreachable we
125   // can just shamelessly destroy their terminators to make them not branch into
126   // the loop!
127   for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB) {
128     // This case can only occur for unreachable blocks.  Blocks that are
129     // unreachable can't be in loops, so filter those blocks out.
130     if (LI->getLoopFor(BB)) continue;
131     
132     bool BlockUnreachable = false;
133     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
134
135     // Check to see if any successors of this block are non-loop-header loops
136     // that are not the header.
137     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
138       // If this successor is not in a loop, BB is clearly ok.
139       Loop *L = LI->getLoopFor(TI->getSuccessor(i));
140       if (!L) continue;
141       
142       // If the succ is the loop header, and if L is a top-level loop, then this
143       // is an entrance into a loop through the header, which is also ok.
144       if (L->getHeader() == TI->getSuccessor(i) && L->getParentLoop() == 0)
145         continue;
146       
147       // Otherwise, this is an entrance into a loop from some place invalid.
148       // Either the loop structure is invalid and this is not a natural loop (in
149       // which case the compiler is buggy somewhere else) or BB is unreachable.
150       BlockUnreachable = true;
151       break;
152     }
153     
154     // If this block is ok, check the next one.
155     if (!BlockUnreachable) continue;
156     
157     // Otherwise, this block is dead.  To clean up the CFG and to allow later
158     // loop transformations to ignore this case, we delete the edges into the
159     // loop by replacing the terminator.
160     
161     // Remove PHI entries from the successors.
162     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
163       TI->getSuccessor(i)->removePredecessor(BB);
164    
165     // Add a new unreachable instruction before the old terminator.
166     new UnreachableInst(TI->getContext(), TI);
167     
168     // Delete the dead terminator.
169     if (AA) AA->deleteValue(TI);
170     if (!TI->use_empty())
171       TI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(TI->getType()));
172     TI->eraseFromParent();
173     Changed |= true;
174   }
175   
176   for (LoopInfo::iterator I = LI->begin(), E = LI->end(); I != E; ++I)
177     Changed |= ProcessLoop(*I);
178
179   return Changed;
180 }
181
182 /// ProcessLoop - Walk the loop structure in depth first order, ensuring that
183 /// all loops have preheaders.
184 ///
185 bool LoopSimplify::ProcessLoop(Loop *L) {
186   bool Changed = false;
187 ReprocessLoop:
188   
189   // Canonicalize inner loops before outer loops.  Inner loop canonicalization
190   // can provide work for the outer loop to canonicalize.
191   for (Loop::iterator I = L->begin(), E = L->end(); I != E; ++I)
192     Changed |= ProcessLoop(*I);
193   
194   assert(L->getBlocks()[0] == L->getHeader() &&
195          "Header isn't first block in loop?");
196
197   // Does the loop already have a preheader?  If so, don't insert one.
198   BasicBlock *Preheader = L->getLoopPreheader();
199   if (!Preheader) {
200     Preheader = InsertPreheaderForLoop(L);
201     NumInserted++;
202     Changed = true;
203   }
204
205   // Next, check to make sure that all exit nodes of the loop only have
206   // predecessors that are inside of the loop.  This check guarantees that the
207   // loop preheader/header will dominate the exit blocks.  If the exit block has
208   // predecessors from outside of the loop, split the edge now.
209   SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitBlocks;
210   L->getExitBlocks(ExitBlocks);
211     
212   SetVector<BasicBlock*> ExitBlockSet(ExitBlocks.begin(), ExitBlocks.end());
213   for (SetVector<BasicBlock*>::iterator I = ExitBlockSet.begin(),
214          E = ExitBlockSet.end(); I != E; ++I) {
215     BasicBlock *ExitBlock = *I;
216     for (pred_iterator PI = pred_begin(ExitBlock), PE = pred_end(ExitBlock);
217          PI != PE; ++PI)
218       // Must be exactly this loop: no subloops, parent loops, or non-loop preds
219       // allowed.
220       if (!L->contains(*PI)) {
221         RewriteLoopExitBlock(L, ExitBlock);
222         NumInserted++;
223         Changed = true;
224         break;
225       }
226   }
227
228   // If the header has more than two predecessors at this point (from the
229   // preheader and from multiple backedges), we must adjust the loop.
230   unsigned NumBackedges = L->getNumBackEdges();
231   if (NumBackedges != 1) {
232     // If this is really a nested loop, rip it out into a child loop.  Don't do
233     // this for loops with a giant number of backedges, just factor them into a
234     // common backedge instead.
235     if (NumBackedges < 8) {
236       if (Loop *NL = SeparateNestedLoop(L)) {
237         ++NumNested;
238         // This is a big restructuring change, reprocess the whole loop.
239         ProcessLoop(NL);
240         Changed = true;
241         // GCC doesn't tail recursion eliminate this.
242         goto ReprocessLoop;
243       }
244     }
245
246     // If we either couldn't, or didn't want to, identify nesting of the loops,
247     // insert a new block that all backedges target, then make it jump to the
248     // loop header.
249     InsertUniqueBackedgeBlock(L, Preheader);
250     NumInserted++;
251     Changed = true;
252   }
253
254   // Scan over the PHI nodes in the loop header.  Since they now have only two
255   // incoming values (the loop is canonicalized), we may have simplified the PHI
256   // down to 'X = phi [X, Y]', which should be replaced with 'Y'.
257   PHINode *PN;
258   for (BasicBlock::iterator I = L->getHeader()->begin();
259        (PN = dyn_cast<PHINode>(I++)); )
260     if (Value *V = PN->hasConstantValue(DT)) {
261       if (AA) AA->deleteValue(PN);
262       PN->replaceAllUsesWith(V);
263       PN->eraseFromParent();
264     }
265
266   // If this loop has muliple exits and the exits all go to the same
267   // block, attempt to merge the exits. This helps several passes, such
268   // as LoopRotation, which do not support loops with multiple exits.
269   // SimplifyCFG also does this (and this code uses the same utility
270   // function), however this code is loop-aware, where SimplifyCFG is
271   // not. That gives it the advantage of being able to hoist
272   // loop-invariant instructions out of the way to open up more
273   // opportunities, and the disadvantage of having the responsibility
274   // to preserve dominator information.
275   if (ExitBlocks.size() > 1 && L->getUniqueExitBlock()) {
276     SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitingBlocks;
277     L->getExitingBlocks(ExitingBlocks);
278     for (unsigned i = 0, e = ExitingBlocks.size(); i != e; ++i) {
279       BasicBlock *ExitingBlock = ExitingBlocks[i];
280       if (!ExitingBlock->getSinglePredecessor()) continue;
281       BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(ExitingBlock->getTerminator());
282       if (!BI || !BI->isConditional()) continue;
283       CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(BI->getCondition());
284       if (!CI || CI->getParent() != ExitingBlock) continue;
285
286       // Attempt to hoist out all instructions except for the
287       // comparison and the branch.
288       bool AllInvariant = true;
289       for (BasicBlock::iterator I = ExitingBlock->begin(); &*I != BI; ) {
290         Instruction *Inst = I++;
291         if (Inst == CI)
292           continue;
293         if (!L->makeLoopInvariant(Inst, Changed, Preheader->getTerminator())) {
294           AllInvariant = false;
295           break;
296         }
297       }
298       if (!AllInvariant) continue;
299
300       // The block has now been cleared of all instructions except for
301       // a comparison and a conditional branch. SimplifyCFG may be able
302       // to fold it now.
303       if (!FoldBranchToCommonDest(BI)) continue;
304
305       // Success. The block is now dead, so remove it from the loop,
306       // update the dominator tree and dominance frontier, and delete it.
307       assert(pred_begin(ExitingBlock) == pred_end(ExitingBlock));
308       Changed = true;
309       LI->removeBlock(ExitingBlock);
310
311       DominanceFrontier *DF = getAnalysisIfAvailable<DominanceFrontier>();
312       DomTreeNode *Node = DT->getNode(ExitingBlock);
313       const std::vector<DomTreeNodeBase<BasicBlock> *> &Children =
314         Node->getChildren();
315       for (unsigned k = 0, g = Children.size(); k != g; ++k) {
316         DT->changeImmediateDominator(Children[k], Node->getIDom());
317         if (DF) DF->changeImmediateDominator(Children[k]->getBlock(),
318                                              Node->getIDom()->getBlock(),
319                                              DT);
320       }
321       DT->eraseNode(ExitingBlock);
322       if (DF) DF->removeBlock(ExitingBlock);
323
324       BI->getSuccessor(0)->removePredecessor(ExitingBlock);
325       BI->getSuccessor(1)->removePredecessor(ExitingBlock);
326       ExitingBlock->eraseFromParent();
327     }
328   }
329
330   return Changed;
331 }
332
333 /// InsertPreheaderForLoop - Once we discover that a loop doesn't have a
334 /// preheader, this method is called to insert one.  This method has two phases:
335 /// preheader insertion and analysis updating.
336 ///
337 BasicBlock *LoopSimplify::InsertPreheaderForLoop(Loop *L) {
338   BasicBlock *Header = L->getHeader();
339
340   // Compute the set of predecessors of the loop that are not in the loop.
341   SmallVector<BasicBlock*, 8> OutsideBlocks;
342   for (pred_iterator PI = pred_begin(Header), PE = pred_end(Header);
343        PI != PE; ++PI)
344     if (!L->contains(*PI))           // Coming in from outside the loop?
345       OutsideBlocks.push_back(*PI);  // Keep track of it...
346
347   // Split out the loop pre-header.
348   BasicBlock *NewBB =
349     SplitBlockPredecessors(Header, &OutsideBlocks[0], OutsideBlocks.size(),
350                            ".preheader", this);
351
352   // Make sure that NewBB is put someplace intelligent, which doesn't mess up
353   // code layout too horribly.
354   PlaceSplitBlockCarefully(NewBB, OutsideBlocks, L);
355
356   return NewBB;
357 }
358
359 /// RewriteLoopExitBlock - Ensure that the loop preheader dominates all exit
360 /// blocks.  This method is used to split exit blocks that have predecessors
361 /// outside of the loop.
362 BasicBlock *LoopSimplify::RewriteLoopExitBlock(Loop *L, BasicBlock *Exit) {
363   SmallVector<BasicBlock*, 8> LoopBlocks;
364   for (pred_iterator I = pred_begin(Exit), E = pred_end(Exit); I != E; ++I)
365     if (L->contains(*I))
366       LoopBlocks.push_back(*I);
367
368   assert(!LoopBlocks.empty() && "No edges coming in from outside the loop?");
369   BasicBlock *NewBB = SplitBlockPredecessors(Exit, &LoopBlocks[0], 
370                                              LoopBlocks.size(), ".loopexit",
371                                              this);
372
373   return NewBB;
374 }
375
376 /// AddBlockAndPredsToSet - Add the specified block, and all of its
377 /// predecessors, to the specified set, if it's not already in there.  Stop
378 /// predecessor traversal when we reach StopBlock.
379 static void AddBlockAndPredsToSet(BasicBlock *InputBB, BasicBlock *StopBlock,
380                                   std::set<BasicBlock*> &Blocks) {
381   std::vector<BasicBlock *> WorkList;
382   WorkList.push_back(InputBB);
383   do {
384     BasicBlock *BB = WorkList.back(); WorkList.pop_back();
385     if (Blocks.insert(BB).second && BB != StopBlock)
386       // If BB is not already processed and it is not a stop block then
387       // insert its predecessor in the work list
388       for (pred_iterator I = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); I != E; ++I) {
389         BasicBlock *WBB = *I;
390         WorkList.push_back(WBB);
391       }
392   } while(!WorkList.empty());
393 }
394
395 /// FindPHIToPartitionLoops - The first part of loop-nestification is to find a
396 /// PHI node that tells us how to partition the loops.
397 static PHINode *FindPHIToPartitionLoops(Loop *L, DominatorTree *DT,
398                                         AliasAnalysis *AA) {
399   for (BasicBlock::iterator I = L->getHeader()->begin(); isa<PHINode>(I); ) {
400     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
401     ++I;
402     if (Value *V = PN->hasConstantValue(DT)) {
403       // This is a degenerate PHI already, don't modify it!
404       PN->replaceAllUsesWith(V);
405       if (AA) AA->deleteValue(PN);
406       PN->eraseFromParent();
407       continue;
408     }
409
410     // Scan this PHI node looking for a use of the PHI node by itself.
411     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
412       if (PN->getIncomingValue(i) == PN &&
413           L->contains(PN->getIncomingBlock(i)))
414         // We found something tasty to remove.
415         return PN;
416   }
417   return 0;
418 }
419
420 // PlaceSplitBlockCarefully - If the block isn't already, move the new block to
421 // right after some 'outside block' block.  This prevents the preheader from
422 // being placed inside the loop body, e.g. when the loop hasn't been rotated.
423 void LoopSimplify::PlaceSplitBlockCarefully(BasicBlock *NewBB,
424                                        SmallVectorImpl<BasicBlock*> &SplitPreds,
425                                             Loop *L) {
426   // Check to see if NewBB is already well placed.
427   Function::iterator BBI = NewBB; --BBI;
428   for (unsigned i = 0, e = SplitPreds.size(); i != e; ++i) {
429     if (&*BBI == SplitPreds[i])
430       return;
431   }
432   
433   // If it isn't already after an outside block, move it after one.  This is
434   // always good as it makes the uncond branch from the outside block into a
435   // fall-through.
436   
437   // Figure out *which* outside block to put this after.  Prefer an outside
438   // block that neighbors a BB actually in the loop.
439   BasicBlock *FoundBB = 0;
440   for (unsigned i = 0, e = SplitPreds.size(); i != e; ++i) {
441     Function::iterator BBI = SplitPreds[i];
442     if (++BBI != NewBB->getParent()->end() && 
443         L->contains(BBI)) {
444       FoundBB = SplitPreds[i];
445       break;
446     }
447   }
448   
449   // If our heuristic for a *good* bb to place this after doesn't find
450   // anything, just pick something.  It's likely better than leaving it within
451   // the loop.
452   if (!FoundBB)
453     FoundBB = SplitPreds[0];
454   NewBB->moveAfter(FoundBB);
455 }
456
457
458 /// SeparateNestedLoop - If this loop has multiple backedges, try to pull one of
459 /// them out into a nested loop.  This is important for code that looks like
460 /// this:
461 ///
462 ///  Loop:
463 ///     ...
464 ///     br cond, Loop, Next
465 ///     ...
466 ///     br cond2, Loop, Out
467 ///
468 /// To identify this common case, we look at the PHI nodes in the header of the
469 /// loop.  PHI nodes with unchanging values on one backedge correspond to values
470 /// that change in the "outer" loop, but not in the "inner" loop.
471 ///
472 /// If we are able to separate out a loop, return the new outer loop that was
473 /// created.
474 ///
475 Loop *LoopSimplify::SeparateNestedLoop(Loop *L) {
476   PHINode *PN = FindPHIToPartitionLoops(L, DT, AA);
477   if (PN == 0) return 0;  // No known way to partition.
478
479   // Pull out all predecessors that have varying values in the loop.  This
480   // handles the case when a PHI node has multiple instances of itself as
481   // arguments.
482   SmallVector<BasicBlock*, 8> OuterLoopPreds;
483   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
484     if (PN->getIncomingValue(i) != PN ||
485         !L->contains(PN->getIncomingBlock(i)))
486       OuterLoopPreds.push_back(PN->getIncomingBlock(i));
487
488   BasicBlock *Header = L->getHeader();
489   BasicBlock *NewBB = SplitBlockPredecessors(Header, &OuterLoopPreds[0],
490                                              OuterLoopPreds.size(),
491                                              ".outer", this);
492
493   // Make sure that NewBB is put someplace intelligent, which doesn't mess up
494   // code layout too horribly.
495   PlaceSplitBlockCarefully(NewBB, OuterLoopPreds, L);
496   
497   // Create the new outer loop.
498   Loop *NewOuter = new Loop();
499
500   // Change the parent loop to use the outer loop as its child now.
501   if (Loop *Parent = L->getParentLoop())
502     Parent->replaceChildLoopWith(L, NewOuter);
503   else
504     LI->changeTopLevelLoop(L, NewOuter);
505
506   // L is now a subloop of our outer loop.
507   NewOuter->addChildLoop(L);
508
509   for (Loop::block_iterator I = L->block_begin(), E = L->block_end();
510        I != E; ++I)
511     NewOuter->addBlockEntry(*I);
512
513   // Now reset the header in L, which had been moved by
514   // SplitBlockPredecessors for the outer loop.
515   L->moveToHeader(Header);
516
517   // Determine which blocks should stay in L and which should be moved out to
518   // the Outer loop now.
519   std::set<BasicBlock*> BlocksInL;
520   for (pred_iterator PI = pred_begin(Header), E = pred_end(Header); PI!=E; ++PI)
521     if (DT->dominates(Header, *PI))
522       AddBlockAndPredsToSet(*PI, Header, BlocksInL);
523
524
525   // Scan all of the loop children of L, moving them to OuterLoop if they are
526   // not part of the inner loop.
527   const std::vector<Loop*> &SubLoops = L->getSubLoops();
528   for (size_t I = 0; I != SubLoops.size(); )
529     if (BlocksInL.count(SubLoops[I]->getHeader()))
530       ++I;   // Loop remains in L
531     else
532       NewOuter->addChildLoop(L->removeChildLoop(SubLoops.begin() + I));
533
534   // Now that we know which blocks are in L and which need to be moved to
535   // OuterLoop, move any blocks that need it.
536   for (unsigned i = 0; i != L->getBlocks().size(); ++i) {
537     BasicBlock *BB = L->getBlocks()[i];
538     if (!BlocksInL.count(BB)) {
539       // Move this block to the parent, updating the exit blocks sets
540       L->removeBlockFromLoop(BB);
541       if ((*LI)[BB] == L)
542         LI->changeLoopFor(BB, NewOuter);
543       --i;
544     }
545   }
546
547   return NewOuter;
548 }
549
550
551
552 /// InsertUniqueBackedgeBlock - This method is called when the specified loop
553 /// has more than one backedge in it.  If this occurs, revector all of these
554 /// backedges to target a new basic block and have that block branch to the loop
555 /// header.  This ensures that loops have exactly one backedge.
556 ///
557 void LoopSimplify::InsertUniqueBackedgeBlock(Loop *L, BasicBlock *Preheader) {
558   assert(L->getNumBackEdges() > 1 && "Must have > 1 backedge!");
559
560   // Get information about the loop
561   BasicBlock *Header = L->getHeader();
562   Function *F = Header->getParent();
563
564   // Figure out which basic blocks contain back-edges to the loop header.
565   std::vector<BasicBlock*> BackedgeBlocks;
566   for (pred_iterator I = pred_begin(Header), E = pred_end(Header); I != E; ++I)
567     if (*I != Preheader) BackedgeBlocks.push_back(*I);
568
569   // Create and insert the new backedge block...
570   BasicBlock *BEBlock = BasicBlock::Create(Header->getContext(),
571                                            Header->getName()+".backedge", F);
572   BranchInst *BETerminator = BranchInst::Create(Header, BEBlock);
573
574   // Move the new backedge block to right after the last backedge block.
575   Function::iterator InsertPos = BackedgeBlocks.back(); ++InsertPos;
576   F->getBasicBlockList().splice(InsertPos, F->getBasicBlockList(), BEBlock);
577
578   // Now that the block has been inserted into the function, create PHI nodes in
579   // the backedge block which correspond to any PHI nodes in the header block.
580   for (BasicBlock::iterator I = Header->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
581     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
582     PHINode *NewPN = PHINode::Create(PN->getType(), PN->getName()+".be",
583                                      BETerminator);
584     NewPN->reserveOperandSpace(BackedgeBlocks.size());
585     if (AA) AA->copyValue(PN, NewPN);
586
587     // Loop over the PHI node, moving all entries except the one for the
588     // preheader over to the new PHI node.
589     unsigned PreheaderIdx = ~0U;
590     bool HasUniqueIncomingValue = true;
591     Value *UniqueValue = 0;
592     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
593       BasicBlock *IBB = PN->getIncomingBlock(i);
594       Value *IV = PN->getIncomingValue(i);
595       if (IBB == Preheader) {
596         PreheaderIdx = i;
597       } else {
598         NewPN->addIncoming(IV, IBB);
599         if (HasUniqueIncomingValue) {
600           if (UniqueValue == 0)
601             UniqueValue = IV;
602           else if (UniqueValue != IV)
603             HasUniqueIncomingValue = false;
604         }
605       }
606     }
607
608     // Delete all of the incoming values from the old PN except the preheader's
609     assert(PreheaderIdx != ~0U && "PHI has no preheader entry??");
610     if (PreheaderIdx != 0) {
611       PN->setIncomingValue(0, PN->getIncomingValue(PreheaderIdx));
612       PN->setIncomingBlock(0, PN->getIncomingBlock(PreheaderIdx));
613     }
614     // Nuke all entries except the zero'th.
615     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues()-1; i != e; ++i)
616       PN->removeIncomingValue(e-i, false);
617
618     // Finally, add the newly constructed PHI node as the entry for the BEBlock.
619     PN->addIncoming(NewPN, BEBlock);
620
621     // As an optimization, if all incoming values in the new PhiNode (which is a
622     // subset of the incoming values of the old PHI node) have the same value,
623     // eliminate the PHI Node.
624     if (HasUniqueIncomingValue) {
625       NewPN->replaceAllUsesWith(UniqueValue);
626       if (AA) AA->deleteValue(NewPN);
627       BEBlock->getInstList().erase(NewPN);
628     }
629   }
630
631   // Now that all of the PHI nodes have been inserted and adjusted, modify the
632   // backedge blocks to just to the BEBlock instead of the header.
633   for (unsigned i = 0, e = BackedgeBlocks.size(); i != e; ++i) {
634     TerminatorInst *TI = BackedgeBlocks[i]->getTerminator();
635     for (unsigned Op = 0, e = TI->getNumSuccessors(); Op != e; ++Op)
636       if (TI->getSuccessor(Op) == Header)
637         TI->setSuccessor(Op, BEBlock);
638   }
639
640   //===--- Update all analyses which we must preserve now -----------------===//
641
642   // Update Loop Information - we know that this block is now in the current
643   // loop and all parent loops.
644   L->addBasicBlockToLoop(BEBlock, LI->getBase());
645
646   // Update dominator information
647   DT->splitBlock(BEBlock);
648   if (DominanceFrontier *DF = getAnalysisIfAvailable<DominanceFrontier>())
649     DF->splitBlock(BEBlock);
650 }