rename a function to indicate that it checks for profitability as well
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / ADCE.cpp
index 4c0169171b245f0c5ea571f31f5273b30491454b..bdf8029b18ef4694a8f8dd952ccd945497ec08da 100644 (file)
-//===- ADCE.cpp - Code to perform aggressive dead code elimination --------===//
+//===- DCE.cpp - Code to perform dead code elimination --------------------===//
 //
-// This file implements "aggressive" dead code elimination.  ADCE is DCe where
-// values are assumed to be dead until proven otherwise.  This is similar to 
-// SCCP, except applied to the liveness of values.
+//                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
-//===----------------------------------------------------------------------===//
-
-#include "llvm/Transforms/Scalar.h"
-#include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
-#include "llvm/Type.h"
-#include "llvm/Analysis/Dominators.h"
-#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 file is distributed under the University of Illinois Open Source
+// License. See LICENSE.TXT for details.
 //
-// This class does all of the work of Aggressive Dead Code Elimination.
-// It's public interface consists of a constructor and a doADCE() method.
+//===----------------------------------------------------------------------===//
 //
-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:
-  const char *getPassName() const { return "Aggressive Dead Code Elimination"; }
-  
-  // doADCE - Execute the Aggressive 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);
-  }
-
-
-  //===--------------------------------------------------------------------===//
-  // The implementation of this class
-  //
-private:
-  // doADCE() - Run the Aggressive 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 *createAggressiveDCEPass() {
-  return new ADCE();
-}
-
-
-// doADCE() - Run the Aggressive Dead Code Elimination algorithm, returning
-// true if the function was modified.
+// This file implements the Aggressive Dead Code Elimination pass.  This pass
+// optimistically assumes that all instructions are dead until proven otherwise,
+// allowing it to eliminate dead computations that other DCE passes do not 
+// catch, particularly involving loop computations.
 //
-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.  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 (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);
-        ++II;  // Increment the inst iterator if the inst wasn't deleted
-      } else if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
-        // Remove the instruction from it's basic block...
-        delete BB->getInstList().remove(II);
-        MadeChanges = true;
-      } else {
-        ++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(); // Get an instruction that became live...
-    WorkList.pop_back();
-
-    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);
-  }
-
-#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...
-  //
-  std::set<BasicBlock*> VisitedBlocks;
-  BasicBlock *EntryBlock = fixupCFG(Func->front(), VisitedBlocks, AliveBlocks);
+//===----------------------------------------------------------------------===//
 
-  // Now go through and tell dead blocks to drop all of their references so they
-  // can be safely deleted.  Also, as we are doing so, if the block has
-  // successors that are still live (and that have PHI nodes in them), remove
-  // the entry for this block from the phi nodes.
-  //
-  for (Function::iterator BI = Func->begin(), BE = Func->end(); BI != BE; ++BI){
-    BasicBlock *BB = *BI;
-    if (!AliveBlocks.count(BB)) {
-      // Remove entries from successors PHI nodes if they are still alive...
-      for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), SE = succ_end(BB); SI != SE; ++SI)
-        if (AliveBlocks.count(*SI)) {  // Only if the successor is alive...
-          BasicBlock *Succ = *SI;
-          for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin();// Loop over all PHI nodes
-               PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*I); ++I)
-            PN->removeIncomingValue(BB);         // Remove value for this block
-        }
+#define DEBUG_TYPE "adce"
+#include "llvm/Transforms/Scalar.h"
+#include "llvm/BasicBlock.h"
+#include "llvm/Instructions.h"
+#include "llvm/Pass.h"
+#include "llvm/Support/CFG.h"
+#include "llvm/Support/Compiler.h"
+#include "llvm/Support/InstIterator.h"
+#include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
+#include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
+#include "llvm/ADT/SmallVector.h"
+#include "llvm/ADT/Statistic.h"
 
-      BB->dropAllReferences();
-    }
-  }
+using namespace llvm;
 
-  cerr << "Before Deleting Blocks: " << Func;
+STATISTIC(NumRemoved, "Number of instructions removed");
 
-  // 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
+namespace {
+  struct VISIBILITY_HIDDEN ADCE : public FunctionPass {
+    static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
+    ADCE() : FunctionPass(&ID) {}
+    
+    virtual bool runOnFunction(Function& F);
+    
+    virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage& AU) const {
+      AU.setPreservesCFG();
     }
-    ++BI;                                           // Increment iterator...
-  }
-
-  if (EntryBlock && EntryBlock != Func->front()) {
-    // 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
-  }
-
-  while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(EntryBlock->front())) {
-    assert(PN->getNumIncomingValues() == 1 &&
-           "Can only have a single incoming value at this point...");
-    // The incoming value must be outside of the scope of the function, a
-    // global variable, constant or parameter maybe...
-    //
-    PN->replaceAllUsesWith(PN->getIncomingValue(0));
     
-    // Nuke the phi node...
-    delete EntryBlock->getInstList().remove(EntryBlock->begin());
-  }
+  };
 }
 
+char ADCE::ID = 0;
+static RegisterPass<ADCE> X("adce", "Aggressive Dead Code Elimination");
 
-// 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)
-//
-//  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; )
-      if (!LiveSet.count(*II)) {             // Is this instruction alive?
-       // Nope... remove the instruction from it's basic block...
-       delete BB->getInstList().remove(II);
-       MadeChanges = true;
-      } else {
-        ++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;
-      }
+bool ADCE::runOnFunction(Function& F) {
+  SmallPtrSet<Instruction*, 128> alive;
+  SmallVector<Instruction*, 128> worklist;
+  
+  // Collect the set of "root" instructions that are known live.
+  for (inst_iterator I = inst_begin(F), E = inst_end(F); I != E; ++I)
+    if (isa<TerminatorInst>(I.getInstructionIterator()) ||
+        I->mayWriteToMemory()) {
+      alive.insert(I.getInstructionIterator());
+      worklist.push_back(I.getInstructionIterator());
     }
-    return BB;
-  } else {                                 // Otherwise the block is dead...
-    BasicBlock *ReturnBB = 0;              // Default to nothing live down here
+  
+  // Propagate liveness backwards to operands.
+  while (!worklist.empty()) {
+    Instruction* curr = worklist.back();
+    worklist.pop_back();
     
-    // 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 && "At most one live child allowed!");
-       ReturnBB = RetBB;
-      }
+    for (Instruction::op_iterator OI = curr->op_begin(), OE = curr->op_end();
+         OI != OE; ++OI)
+      if (Instruction* Inst = dyn_cast<Instruction>(OI))
+        if (alive.insert(Inst))
+          worklist.push_back(Inst);
+  }
+  
+  // The inverse of the live set is the dead set.  These are those instructions
+  // which have no side effects and do not influence the control flow or return
+  // value of the function, and may therefore be deleted safely.
+  // NOTE: We reuse the worklist vector here for memory efficiency.
+  for (inst_iterator I = inst_begin(F), E = inst_end(F); I != E; ++I)
+    if (!alive.count(I.getInstructionIterator())) {
+      worklist.push_back(I.getInstructionIterator());
+      I->dropAllReferences();
     }
-    return ReturnBB;                       // Return the result of traversal
+  
+  for (SmallVector<Instruction*, 1024>::iterator I = worklist.begin(),
+       E = worklist.end(); I != E; ++I) {
+    NumRemoved++;
+    (*I)->eraseFromParent();
   }
+
+  return !worklist.empty();
 }
 
+FunctionPass *llvm::createAggressiveDCEPass() {
+  return new ADCE();
+}