Updates to move some header files out of include/llvm/Transforms into
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / ADCE.cpp
index 6030208433eb3a319dfbfe2d53056c0c5a71102b..5a951078609d81ed574edb987c50d7e2f6aa4797 100644 (file)
@@ -6,13 +6,22 @@
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#include "llvm/Optimizations/DCE.h"
-#include "llvm/Instruction.h"
+#include "llvm/Transforms/Scalar/DCE.h"
 #include "llvm/Type.h"
 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
-#include <set>
-
 #include "llvm/Analysis/Writer.h"
+#include "llvm/iTerminators.h"
+#include "llvm/iPHINode.h"
+#include "llvm/Support/CFG.h"
+#include "Support/STLExtras.h"
+#include "Support/DepthFirstIterator.h"
+#include <algorithm>
+#include <iostream>
+using std::cerr;
+
+#define DEBUG_ADCE 1
+
+namespace {
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 // ADCE Class
 // This class does all of the work of Agressive Dead Code Elimination.
 // It's public interface consists of a constructor and a doADCE() method.
 //
-class ADCE {
-  Method *M;                            // The method that we are working on...
-  vector<Instruction*>   WorkList;      // Instructions that just became live
-  set<Instruction*>      LiveSet;       // The set of live instructions
+class ADCE : public FunctionPass {
+  Function *Func;                       // The function that we are working on
+  std::vector<Instruction*> WorkList;   // Instructions that just became live
+  std::set<Instruction*>    LiveSet;    // The set of live instructions
+  bool MadeChanges;
 
   //===--------------------------------------------------------------------===//
   // The public interface for this class
   //
 public:
-  // ADCE Ctor - Save the method to operate on...
-  inline ADCE(Method *m) : M(m) {}
+  const char *getPassName() const { return "Aggressive Dead Code Elimination"; }
+  
+  // doADCE - Execute the Agressive Dead Code Elimination Algorithm
+  //
+  virtual bool runOnFunction(Function *F) {
+    Func = F; MadeChanges = false;
+    doADCE(getAnalysis<DominanceFrontier>(DominanceFrontier::PostDomID));
+    assert(WorkList.empty());
+    LiveSet.clear();
+    return MadeChanges;
+  }
+  // getAnalysisUsage - We require post dominance frontiers (aka Control
+  // Dependence Graph)
+  virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
+    AU.addRequired(DominanceFrontier::PostDomID);
+  }
 
-  // doADCE() - Run the Agressive Dead Code Elimination algorithm, returning
-  // true if the method was modified.
-  bool doADCE();
 
   //===--------------------------------------------------------------------===//
   // The implementation of this class
   //
 private:
+  // doADCE() - Run the Agressive Dead Code Elimination algorithm, returning
+  // true if the function was modified.
+  //
+  void doADCE(DominanceFrontier &CDG);
+
   inline void markInstructionLive(Instruction *I) {
     if (LiveSet.count(I)) return;
+#ifdef DEBUG_ADCE
     cerr << "Insn Live: " << I;
+#endif
     LiveSet.insert(I);
     WorkList.push_back(I);
   }
 
+  inline void markTerminatorLive(const BasicBlock *BB) {
+#ifdef DEBUG_ADCE
+    cerr << "Terminat Live: " << BB->getTerminator();
+#endif
+    markInstructionLive((Instruction*)BB->getTerminator());
+  }
 
+  // fixupCFG - Walk the CFG in depth first order, eliminating references to 
+  // dead blocks.
+  //
+  BasicBlock *fixupCFG(BasicBlock *Head, std::set<BasicBlock*> &VisitedBlocks,
+                      const std::set<BasicBlock*> &AliveBlocks);
 };
 
+} // End of anonymous namespace
+
+Pass *createAgressiveDCEPass() {
+  return new ADCE();
+}
 
 
 // doADCE() - Run the Agressive Dead Code Elimination algorithm, returning
-// true if the method was modified.
+// true if the function was modified.
 //
-bool ADCE::doADCE() {
-  // Iterate over all of the instructions in the method, eliminating trivially
+void ADCE::doADCE(DominanceFrontier &CDG) {
+#ifdef DEBUG_ADCE
+  cerr << "Function: " << Func;
+#endif
+
+  // Iterate over all of the instructions in the function, eliminating trivially
   // dead instructions, and marking instructions live that are known to be 
-  // needed.
+  // needed.  Perform the walk in depth first order so that we avoid marking any
+  // instructions live in basic blocks that are unreachable.  These blocks will
+  // be eliminated later, along with the instructions inside.
   //
-  for (Method::inst_iterator II = M->inst_begin(); II != M->inst_end(); ) {
-    Instruction *I = *II;
-    switch (I->getInstType()) {
-    case Instruction::Call:
-    case Instruction::Store:
-      markInstructionLive(I);
-      break;
-    default:
-      if (I->getType() == Type::VoidTy) {
-       markInstructionLive(I);   // Catches terminators and friends
+  for (df_iterator<Function*> BBI = df_begin(Func), BBE = df_end(Func);
+       BBI != BBE; ++BBI) {
+    BasicBlock *BB = *BBI;
+    for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(), EI = BB->end(); II != EI; ) {
+      Instruction *I = *II;
+
+      if (I->hasSideEffects() || I->getOpcode() == Instruction::Ret) {
+       markInstructionLive(I);
       } else {
-       if (I->use_size() == 0) { // Check to see if anything is trivially dead
+       // Check to see if anything is trivially dead
+       if (I->use_size() == 0 && I->getType() != Type::VoidTy) {
          // Remove the instruction from it's basic block...
-         BasicBlock *BB = I->getParent();
-         delete BB->getInstList().remove(II.getInstructionIterator());
-
-         // Make sure to sync up the iterator again...
-         II.resyncInstructionIterator();
+         delete BB->getInstList().remove(II);
+         MadeChanges = true;
          continue;  // Don't increment the iterator past the current slot
        }
       }
-    }
 
-    ++II;  // Increment the iterator
+      ++II;  // Increment the inst iterator if the inst wasn't deleted
+    }
   }
 
-
+#ifdef DEBUG_ADCE
   cerr << "Processing work list\n";
+#endif
+
+  // AliveBlocks - Set of basic blocks that we know have instructions that are
+  // alive in them...
+  //
+  std::set<BasicBlock*> AliveBlocks;
 
   // Process the work list of instructions that just became live... if they
   // became live, then that means that all of their operands are neccesary as
   // well... make them live as well.
   //
   while (!WorkList.empty()) {
-    Instruction *I = WorkList.back();
+    Instruction *I = WorkList.back(); // Get an instruction that became live...
     WorkList.pop_back();
 
-    for (unsigned op = 0; Value *Op = I->getOperand(op); ++op) {
-      Instruction *Operand = Op->castInstruction();
-      if (Operand) markInstructionLive(Operand);
+    BasicBlock *BB = I->getParent();
+    if (AliveBlocks.count(BB) == 0) {   // Basic block not alive yet...
+      // Mark the basic block as being newly ALIVE... and mark all branches that
+      // this block is control dependant on as being alive also...
+      //
+      AliveBlocks.insert(BB);   // Block is now ALIVE!
+      DominanceFrontier::const_iterator It = CDG.find(BB);
+      if (It != CDG.end()) {
+       // Get the blocks that this node is control dependant on...
+       const DominanceFrontier::DomSetType &CDB = It->second;
+       for_each(CDB.begin(), CDB.end(),   // Mark all their terminators as live
+                bind_obj(this, &ADCE::markTerminatorLive));
+      }
+
+      // If this basic block is live, then the terminator must be as well!
+      markTerminatorLive(BB);
+    }
+
+    // Loop over all of the operands of the live instruction, making sure that
+    // they are known to be alive as well...
+    //
+    for (unsigned op = 0, End = I->getNumOperands(); op != End; ++op) {
+      if (Instruction *Operand = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(op)))
+       markInstructionLive(Operand);
     }
   }
 
-  // After the worklist is processed, loop through the instructions again,
-  // removing any that are not live... by the definition of the LiveSet.
+#ifdef DEBUG_ADCE
+  cerr << "Current Function: X = Live\n";
+  for (Function::iterator I = Func->begin(), E = Func->end(); I != E; ++I)
+    for (BasicBlock::iterator BI = (*I)->begin(), BE = (*I)->end();
+         BI != BE; ++BI) {
+      if (LiveSet.count(*BI)) cerr << "X ";
+      cerr << *BI;
+    }
+#endif
+
+  // After the worklist is processed, recursively walk the CFG in depth first
+  // order, patching up references to dead blocks...
   //
-  for (Method::inst_iterator II = M->inst_begin(); II != M->inst_end(); ) {
-    Instruction *I = *II;
-    if (!LiveSet.count(I)) {
-      cerr << "Instruction Dead: " << I;
+  std::set<BasicBlock*> VisitedBlocks;
+  BasicBlock *EntryBlock = fixupCFG(Func->front(), VisitedBlocks, AliveBlocks);
+  if (EntryBlock && EntryBlock != Func->front()) {
+    if (isa<PHINode>(EntryBlock->front())) {
+      // Cannot make the first block be a block with a PHI node in it! Instead,
+      // strip the first basic block of the function to contain no instructions,
+      // then add a simple branch to the "real" entry node...
+      //
+      BasicBlock *E = Func->front();
+      if (!isa<TerminatorInst>(E->front()) || // Check for an actual change...
+         cast<TerminatorInst>(E->front())->getNumSuccessors() != 1 ||
+         cast<TerminatorInst>(E->front())->getSuccessor(0) != EntryBlock) {
+       E->getInstList().delete_all();      // Delete all instructions in block
+       E->getInstList().push_back(new BranchInst(EntryBlock));
+       MadeChanges = true;
+      }
+      AliveBlocks.insert(E);
+
+      // Next we need to change any PHI nodes in the entry block to refer to the
+      // new predecessor node...
+
+
+    } else {
+      // We need to move the new entry block to be the first bb of the function
+      Function::iterator EBI = find(Func->begin(), Func->end(), EntryBlock);
+      std::swap(*EBI, *Func->begin()); // Exchange old location with start of fn
+      MadeChanges = true;
     }
+  }
 
-    ++II;  // Increment the iterator
+  // Now go through and tell dead blocks to drop all of their references so they
+  // can be safely deleted.
+  //
+  for (Function::iterator BI = Func->begin(), BE = Func->end(); BI != BE; ++BI){
+    BasicBlock *BB = *BI;
+    if (!AliveBlocks.count(BB)) {
+      BB->dropAllReferences();
+    }
   }
 
-  return false;
+  // Now loop through all of the blocks and delete them.  We can safely do this
+  // now because we know that there are no references to dead blocks (because
+  // they have dropped all of their references...
+  //
+  for (Function::iterator BI = Func->begin(); BI != Func->end();) {
+    if (!AliveBlocks.count(*BI)) {
+      delete Func->getBasicBlocks().remove(BI);
+      MadeChanges = true;
+      continue;                                     // Don't increment iterator
+    }
+    ++BI;                                           // Increment iterator...
+  }
 }
 
 
-// DoADCE - Execute the Agressive Dead Code Elimination Algorithm
+// fixupCFG - Walk the CFG in depth first order, eliminating references to 
+// dead blocks:
+//  If the BB is alive (in AliveBlocks):
+//   1. Eliminate all dead instructions in the BB
+//   2. Recursively traverse all of the successors of the BB:
+//      - If the returned successor is non-null, update our terminator to
+//         reference the returned BB
+//   3. Return 0 (no update needed)
 //
-bool opt::DoADCE(Method *M) {
-  ADCE DCE(M);
-  return DCE.doADCE();
+//  If the BB is dead (not in AliveBlocks):
+//   1. Add the BB to the dead set
+//   2. Recursively traverse all of the successors of the block:
+//      - Only one shall return a nonnull value (or else this block should have
+//        been in the alive set).
+//   3. Return the nonnull child, or 0 if no non-null children.
+//
+BasicBlock *ADCE::fixupCFG(BasicBlock *BB, std::set<BasicBlock*> &VisitedBlocks,
+                          const std::set<BasicBlock*> &AliveBlocks) {
+  if (VisitedBlocks.count(BB)) return 0;   // Revisiting a node? No update.
+  VisitedBlocks.insert(BB);                // We have now visited this node!
+
+#ifdef DEBUG_ADCE
+  cerr << "Fixing up BB: " << BB;
+#endif
+
+  if (AliveBlocks.count(BB)) {             // Is the block alive?
+    // Yes it's alive: loop through and eliminate all dead instructions in block
+    for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(); II != BB->end()-1; ) {
+      Instruction *I = *II;
+      if (!LiveSet.count(I)) {             // Is this instruction alive?
+       // Nope... remove the instruction from it's basic block...
+       delete BB->getInstList().remove(II);
+       MadeChanges = true;
+       continue;                          // Don't increment II
+      }
+      ++II;
+    }
+
+    // Recursively traverse successors of this basic block.  
+    for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), SE = succ_end(BB); SI != SE; ++SI) {
+      BasicBlock *Succ = *SI;
+      BasicBlock *Repl = fixupCFG(Succ, VisitedBlocks, AliveBlocks);
+      if (Repl && Repl != Succ) {          // We have to replace the successor
+       Succ->replaceAllUsesWith(Repl);
+       MadeChanges = true;
+      }
+    }
+    return BB;
+  } else {                                 // Otherwise the block is dead...
+    BasicBlock *ReturnBB = 0;              // Default to nothing live down here
+    
+    // Recursively traverse successors of this basic block.  
+    for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), SE = succ_end(BB); SI != SE; ++SI) {
+      BasicBlock *RetBB = fixupCFG(*SI, VisitedBlocks, AliveBlocks);
+      if (RetBB) {
+       assert(ReturnBB == 0 && "One one live child allowed!");
+       ReturnBB = RetBB;
+      }
+    }
+    return ReturnBB;                       // Return the result of traversal
+  }
 }
+