Insert loop into LQ before visiting children.
[oota-llvm.git] / lib / Analysis / PostDominators.cpp
index c3320ee3db8f85a3d7f8446fb31e0b0a6c4f9496..d1fe9dd7f6614ef8e8e4be6eca4db92437922d73 100644 (file)
 //===- PostDominators.cpp - Post-Dominator Calculation --------------------===//
 //
+//                     The LLVM Compiler Infrastructure
+//
+// This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
+// the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
+//
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+//
 // This file implements the post-dominator construction algorithms.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#include "llvm/Analysis/Dominators.h"
-#include "llvm/Transforms/Utils/UnifyFunctionExitNodes.h"
+#include "llvm/Analysis/PostDominators.h"
+#include "llvm/Instructions.h"
 #include "llvm/Support/CFG.h"
-#include "Support/DepthFirstIterator.h"
-#include "Support/SetOperations.h"
-using std::set;
+#include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
+#include "llvm/ADT/SetOperations.h"
+using namespace llvm;
+
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+//  ImmediatePostDominators Implementation
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+
+static RegisterPass<ImmediatePostDominators>
+D("postidom", "Immediate Post-Dominators Construction", true);
+
+unsigned ImmediatePostDominators::DFSPass(BasicBlock *V, InfoRec &VInfo,
+                                          unsigned N) {
+  std::vector<std::pair<BasicBlock *, InfoRec *> > workStack;
+  std::set<BasicBlock *> visited;
+  workStack.push_back(std::make_pair(V, &VInfo));
+
+  do {
+    BasicBlock *currentBB = workStack.back().first; 
+    InfoRec *currentVInfo = workStack.back().second;
+
+    // Visit each block only once.
+    if (visited.count(currentBB) == 0) {
+
+      visited.insert(currentBB);
+      currentVInfo->Semi = ++N;
+      currentVInfo->Label = currentBB;
+      
+      Vertex.push_back(currentBB);  // Vertex[n] = current;
+      // Info[currentBB].Ancestor = 0;     
+      // Ancestor[n] = 0
+      // Child[currentBB] = 0;
+      currentVInfo->Size = 1;       // Size[currentBB] = 1
+    }
+
+    // Visit children
+    bool visitChild = false;
+    for (pred_iterator PI = pred_begin(currentBB), PE = pred_end(currentBB); 
+         PI != PE && !visitChild; ++PI) {
+      InfoRec &SuccVInfo = Info[*PI];
+      if (SuccVInfo.Semi == 0) {
+        SuccVInfo.Parent = currentBB;
+        if (visited.count (*PI) == 0) {
+          workStack.push_back(std::make_pair(*PI, &SuccVInfo));   
+          visitChild = true;
+        }
+      }
+    }
+
+    // If all children are visited or if this block has no child then pop this
+    // block out of workStack.
+    if (!visitChild)
+      workStack.pop_back();
+
+  } while (!workStack.empty());
+
+  return N;
+}
+
+void ImmediatePostDominators::Compress(BasicBlock *V, InfoRec &VInfo) {
+  BasicBlock *VAncestor = VInfo.Ancestor;
+  InfoRec &VAInfo = Info[VAncestor];
+  if (VAInfo.Ancestor == 0)
+    return;
+  
+  Compress(VAncestor, VAInfo);
+  
+  BasicBlock *VAncestorLabel = VAInfo.Label;
+  BasicBlock *VLabel = VInfo.Label;
+  if (Info[VAncestorLabel].Semi < Info[VLabel].Semi)
+    VInfo.Label = VAncestorLabel;
+  
+  VInfo.Ancestor = VAInfo.Ancestor;
+}
+
+BasicBlock *ImmediatePostDominators::Eval(BasicBlock *V) {
+  InfoRec &VInfo = Info[V];
+
+  // Higher-complexity but faster implementation
+  if (VInfo.Ancestor == 0)
+    return V;
+  Compress(V, VInfo);
+  return VInfo.Label;
+}
+
+void ImmediatePostDominators::Link(BasicBlock *V, BasicBlock *W, 
+                                   InfoRec &WInfo) {
+  // Higher-complexity but faster implementation
+  WInfo.Ancestor = V;
+}
+
+bool ImmediatePostDominators::runOnFunction(Function &F) {
+  IDoms.clear();     // Reset from the last time we were run...
+  Roots.clear();
+
+  // Step #0: Scan the function looking for the root nodes of the post-dominance
+  // relationships.  These blocks, which have no successors, end with return and
+  // unwind instructions.
+  for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E; ++I)
+    if (succ_begin(I) == succ_end(I))
+      Roots.push_back(I);
+  
+  Vertex.push_back(0);
+  
+  // Step #1: Number blocks in depth-first order and initialize variables used
+  // in later stages of the algorithm.
+  unsigned N = 0;
+  for (unsigned i = 0, e = Roots.size(); i != e; ++i)
+    N = DFSPass(Roots[i], Info[Roots[i]], N);
+  
+  for (unsigned i = N; i >= 2; --i) {
+    BasicBlock *W = Vertex[i];
+    InfoRec &WInfo = Info[W];
+    
+    // Step #2: Calculate the semidominators of all vertices
+    for (succ_iterator SI = succ_begin(W), SE = succ_end(W); SI != SE; ++SI)
+      if (Info.count(*SI)) {  // Only if this predecessor is reachable!
+        unsigned SemiU = Info[Eval(*SI)].Semi;
+        if (SemiU < WInfo.Semi)
+          WInfo.Semi = SemiU;
+      }
+        
+    Info[Vertex[WInfo.Semi]].Bucket.push_back(W);
+    
+    BasicBlock *WParent = WInfo.Parent;
+    Link(WParent, W, WInfo);
+    
+    // Step #3: Implicitly define the immediate dominator of vertices
+    std::vector<BasicBlock*> &WParentBucket = Info[WParent].Bucket;
+    while (!WParentBucket.empty()) {
+      BasicBlock *V = WParentBucket.back();
+      WParentBucket.pop_back();
+      BasicBlock *U = Eval(V);
+      IDoms[V] = Info[U].Semi < Info[V].Semi ? U : WParent;
+    }
+  }
+  
+  // Step #4: Explicitly define the immediate dominator of each vertex
+  for (unsigned i = 2; i <= N; ++i) {
+    BasicBlock *W = Vertex[i];
+    BasicBlock *&WIDom = IDoms[W];
+    if (WIDom != Vertex[Info[W].Semi])
+      WIDom = IDoms[WIDom];
+  }
+  
+  // Free temporary memory used to construct idom's
+  Info.clear();
+  std::vector<BasicBlock*>().swap(Vertex);
+  
+  return false;
+}
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //  PostDominatorSet Implementation
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-static RegisterAnalysis<PostDominatorSet>
+static RegisterPass<PostDominatorSet>
 B("postdomset", "Post-Dominator Set Construction", true);
 
 // Postdominator set construction.  This converts the specified function to only
@@ -23,147 +178,192 @@ B("postdomset", "Post-Dominator Set Construction", true);
 // sets for the function.
 //
 bool PostDominatorSet::runOnFunction(Function &F) {
+  // Scan the function looking for the root nodes of the post-dominance
+  // relationships.  These blocks end with return and unwind instructions.
+  // While we are iterating over the function, we also initialize all of the
+  // domsets to empty.
+  Roots.clear();
+  for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E; ++I)
+    if (succ_begin(I) == succ_end(I))
+      Roots.push_back(I);
+
+  // If there are no exit nodes for the function, postdomsets are all empty.
+  // This can happen if the function just contains an infinite loop, for
+  // example.
+  ImmediatePostDominators &IPD = getAnalysis<ImmediatePostDominators>();
   Doms.clear();   // Reset from the last time we were run...
-  // Since we require that the unify all exit nodes pass has been run, we know
-  // that there can be at most one return instruction in the function left.
-  // Get it.
-  //
-  Root = getAnalysis<UnifyFunctionExitNodes>().getExitNode();
+  if (Roots.empty()) return false;
 
-  if (Root == 0) {  // No exit node for the function?  Postdomsets are all empty
-    for (Function::iterator FI = F.begin(), FE = F.end(); FI != FE; ++FI)
-      Doms[FI] = DomSetType();
-    return false;
-  }
+  // If we have more than one root, we insert an artificial "null" exit, which
+  // has "virtual edges" to each of the real exit nodes.
+  //if (Roots.size() > 1)
+  //  Doms[0].insert(0);
 
-  bool Changed;
-  do {
-    Changed = false;
-
-    set<const BasicBlock*> Visited;
-    DomSetType WorkingSet;
-    idf_iterator<BasicBlock*> It = idf_begin(Root), End = idf_end(Root);
-    for ( ; It != End; ++It) {
-      BasicBlock *BB = *It;
-      succ_iterator PI = succ_begin(BB), PEnd = succ_end(BB);
-      if (PI != PEnd) {                // Is there SOME predecessor?
-       // Loop until we get to a successor that has had it's dom set filled
-       // in at least once.  We are guaranteed to have this because we are
-       // traversing the graph in DFO and have handled start nodes specially.
-       //
-       while (Doms[*PI].size() == 0) ++PI;
-       WorkingSet = Doms[*PI];
-
-       for (++PI; PI != PEnd; ++PI) { // Intersect all of the successor sets
-         DomSetType &PredSet = Doms[*PI];
-         if (PredSet.size())
-           set_intersect(WorkingSet, PredSet);
-       }
-      }
-       
-      WorkingSet.insert(BB);           // A block always dominates itself
-      DomSetType &BBSet = Doms[BB];
-      if (BBSet != WorkingSet) {
-       BBSet.swap(WorkingSet);        // Constant time operation!
-       Changed = true;                // The sets changed.
+  // Root nodes only dominate themselves.
+  for (unsigned i = 0, e = Roots.size(); i != e; ++i)
+    Doms[Roots[i]].insert(Roots[i]);
+  
+  // Loop over all of the blocks in the function, calculating dominator sets for
+  // each function.
+  for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E; ++I)
+    if (BasicBlock *IPDom = IPD[I]) {   // Get idom if block is reachable
+      DomSetType &DS = Doms[I];
+      assert(DS.empty() && "PostDomset already filled in for this block?");
+      DS.insert(I);  // Blocks always dominate themselves
+
+      // Insert all dominators into the set...
+      while (IPDom) {
+        // If we have already computed the dominator sets for our immediate post
+        // dominator, just use it instead of walking all the way up to the root.
+        DomSetType &IPDS = Doms[IPDom];
+        if (!IPDS.empty()) {
+          DS.insert(IPDS.begin(), IPDS.end());
+          break;
+        } else {
+          DS.insert(IPDom);
+          IPDom = IPD[IPDom];
+        }
       }
-      WorkingSet.clear();              // Clear out the set for next iteration
+    } else {
+      // Ensure that every basic block has at least an empty set of nodes.  This
+      // is important for the case when there is unreachable blocks.
+      Doms[I];
     }
-  } while (Changed);
-  return false;
-}
 
-// getAnalysisUsage - This obviously provides a post-dominator set, but it also
-// requires the UnifyFunctionExitNodes pass.
-//
-void PostDominatorSet::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
-  AU.setPreservesAll();
-  AU.addRequired<UnifyFunctionExitNodes>();
+  return false;
 }
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
-//  ImmediatePostDominators Implementation
+//  PostDominatorTree Implementation
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-static RegisterAnalysis<ImmediatePostDominators>
-D("postidom", "Immediate Post-Dominators Construction", true);
+static RegisterPass<PostDominatorTree>
+F("postdomtree", "Post-Dominator Tree Construction", true);
+
+DominatorTreeBase::Node *PostDominatorTree::getNodeForBlock(BasicBlock *BB) {
+  Node *&BBNode = Nodes[BB];
+  if (BBNode) return BBNode;
+  
+  // Haven't calculated this node yet?  Get or calculate the node for the
+  // immediate postdominator.
+  BasicBlock *IPDom = getAnalysis<ImmediatePostDominators>()[BB];
+  Node *IPDomNode = getNodeForBlock(IPDom);
+  
+  // Add a new tree node for this BasicBlock, and link it as a child of
+  // IDomNode
+  return BBNode = IPDomNode->addChild(new Node(BB, IPDomNode));
+}
+
+void PostDominatorTree::calculate(const ImmediatePostDominators &IPD) {
+  if (Roots.empty()) return;
+
+  // Add a node for the root.  This node might be the actual root, if there is
+  // one exit block, or it may be the virtual exit (denoted by (BasicBlock *)0)
+  // which postdominates all real exits if there are multiple exit blocks.
+  BasicBlock *Root = Roots.size() == 1 ? Roots[0] : 0;
+  Nodes[Root] = RootNode = new Node(Root, 0);
+  
+  Function *F = Roots[0]->getParent();
+  // Loop over all of the reachable blocks in the function...
+  for (Function::iterator I = F->begin(), E = F->end(); I != E; ++I)
+    if (BasicBlock *ImmPostDom = IPD.get(I)) {  // Reachable block.
+      Node *&BBNode = Nodes[I];
+      if (!BBNode) {  // Haven't calculated this node yet?
+                      // Get or calculate the node for the immediate dominator
+        Node *IPDomNode = getNodeForBlock(ImmPostDom);
+        
+        // Add a new tree node for this BasicBlock, and link it as a child of
+        // IDomNode
+        BBNode = IPDomNode->addChild(new Node(I, IPDomNode));
+      }
+    }
+}
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
-//  PostDominatorTree Implementation
+// PostETForest Implementation
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-static RegisterAnalysis<PostDominatorTree>
-F("postdomtree", "Post-Dominator Tree Construction", true);
+static RegisterPass<PostETForest>
+G("postetforest", "Post-ET-Forest Construction", true);
 
-void PostDominatorTree::calculate(const PostDominatorSet &DS) {
-  Nodes[Root] = new Node(Root, 0);   // Add a node for the root...
-
-  if (Root) {
-    // Iterate over all nodes in depth first order...
-    for (idf_iterator<BasicBlock*> I = idf_begin(Root), E = idf_end(Root);
-         I != E; ++I) {
-      BasicBlock *BB = *I;
-      const DominatorSet::DomSetType &Dominators = DS.getDominators(BB);
-      unsigned DomSetSize = Dominators.size();
-      if (DomSetSize == 1) continue;  // Root node... IDom = null
-      
-      // Loop over all dominators of this node.  This corresponds to looping
-      // over nodes in the dominator chain, looking for a node whose dominator
-      // set is equal to the current nodes, except that the current node does
-      // not exist in it.  This means that it is one level higher in the dom
-      // chain than the current node, and it is our idom!  We know that we have
-      // already added a DominatorTree node for our idom, because the idom must
-      // be a predecessor in the depth first order that we are iterating through
-      // the function.
-      //
-      DominatorSet::DomSetType::const_iterator I = Dominators.begin();
-      DominatorSet::DomSetType::const_iterator End = Dominators.end();
-      for (; I != End; ++I) {   // Iterate over dominators...
-       // All of our dominators should form a chain, where the number
-       // of elements in the dominator set indicates what level the
-       // node is at in the chain.  We want the node immediately
-       // above us, so it will have an identical dominator set,
-       // except that BB will not dominate it... therefore it's
-       // dominator set size will be one less than BB's...
-       //
-       if (DS.getDominators(*I).size() == DomSetSize - 1) {
-         // We know that the immediate dominator should already have a node, 
-         // because we are traversing the CFG in depth first order!
-         //
-         Node *IDomNode = Nodes[*I];
-         assert(IDomNode && "No node for IDOM?");
-         
-         // Add a new tree node for this BasicBlock, and link it as a child of
-         // IDomNode
-         Nodes[BB] = IDomNode->addChild(new Node(BB, IDomNode));
-         break;
-       }
-      }
+ETNode *PostETForest::getNodeForBlock(BasicBlock *BB) {
+  ETNode *&BBNode = Nodes[BB];
+  if (BBNode) return BBNode;
+
+  // Haven't calculated this node yet?  Get or calculate the node for the
+  // immediate dominator.
+  BasicBlock *IDom = getAnalysis<ImmediatePostDominators>()[BB];
+
+  // If we are unreachable, we may not have an immediate dominator.
+  if (!IDom)
+    return BBNode = new ETNode(BB);
+  else {
+    ETNode *IDomNode = getNodeForBlock(IDom);
+    
+    // Add a new tree node for this BasicBlock, and link it as a child of
+    // IDomNode
+    BBNode = new ETNode(BB);
+    BBNode->setFather(IDomNode);
+    return BBNode;
+  }
+}
+
+void PostETForest::calculate(const ImmediatePostDominators &ID) {
+  for (unsigned i = 0, e = Roots.size(); i != e; ++i)
+    Nodes[Roots[i]] = new ETNode(Roots[i]); // Add a node for the root
+
+  // Iterate over all nodes in inverse depth first order.
+  for (unsigned i = 0, e = Roots.size(); i != e; ++i)
+    for (idf_iterator<BasicBlock*> I = idf_begin(Roots[i]),
+           E = idf_end(Roots[i]); I != E; ++I) {
+    BasicBlock *BB = *I;
+    ETNode *&BBNode = Nodes[BB];
+    if (!BBNode) {  
+      ETNode *IDomNode =  NULL;
+
+      if (ID.get(BB))
+        IDomNode = getNodeForBlock(ID.get(BB));
+
+      // Add a new ETNode for this BasicBlock, and set it's parent
+      // to it's immediate dominator.
+      BBNode = new ETNode(BB);
+      if (IDomNode)          
+        BBNode->setFather(IDomNode);
     }
   }
+
+  int dfsnum = 0;
+  // Iterate over all nodes in depth first order...
+  for (unsigned i = 0, e = Roots.size(); i != e; ++i)
+    for (idf_iterator<BasicBlock*> I = idf_begin(Roots[i]),
+           E = idf_end(Roots[i]); I != E; ++I) {
+        if (!getNodeForBlock(*I)->hasFather())
+          getNodeForBlock(*I)->assignDFSNumber(dfsnum);
+    }
+  DFSInfoValid = true;
 }
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //  PostDominanceFrontier Implementation
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-static RegisterAnalysis<PostDominanceFrontier>
+static RegisterPass<PostDominanceFrontier>
 H("postdomfrontier", "Post-Dominance Frontier Construction", true);
 
 const DominanceFrontier::DomSetType &
-PostDominanceFrontier::calculate(const PostDominatorTree &DT, 
+PostDominanceFrontier::calculate(const PostDominatorTree &DT,
                                  const DominatorTree::Node *Node) {
   // Loop over CFG successors to calculate DFlocal[Node]
-  BasicBlock *BB = Node->getNode();
+  BasicBlock *BB = Node->getBlock();
   DomSetType &S = Frontiers[BB];       // The new set to fill in...
-  if (!Root) return S;
+  if (getRoots().empty()) return S;
 
-  for (pred_iterator SI = pred_begin(BB), SE = pred_end(BB);
-       SI != SE; ++SI) {
-    // Does Node immediately dominate this predeccessor?
-    if (DT[*SI]->getIDom() != Node)
-      S.insert(*SI);
-  }
+  if (BB)
+    for (pred_iterator SI = pred_begin(BB), SE = pred_end(BB);
+         SI != SE; ++SI)
+      // Does Node immediately dominate this predecessor?
+      if (DT[*SI]->getIDom() != Node)
+        S.insert(*SI);
 
   // At this point, S is DFlocal.  Now we union in DFup's of our children...
   // Loop through and visit the nodes that Node immediately dominates (Node's
@@ -176,10 +376,13 @@ PostDominanceFrontier::calculate(const PostDominatorTree &DT,
 
     DomSetType::const_iterator CDFI = ChildDF.begin(), CDFE = ChildDF.end();
     for (; CDFI != CDFE; ++CDFI) {
-      if (!Node->dominates(DT[*CDFI]))
-       S.insert(*CDFI);
+      if (!Node->properlyDominates(DT[*CDFI]))
+        S.insert(*CDFI);
     }
   }
 
   return S;
 }
+
+// Ensure that this .cpp file gets linked when PostDominators.h is used.
+DEFINING_FILE_FOR(PostDominanceFrontier)