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[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / DecomposeMultiDimRefs.cpp
index 0ec72c65e011a088e858790521236ca57c9c9368..657640471a11b3b8e7ed49cc961468570b8f0abe 100644 (file)
-//===- llvm/Transforms/DecomposeMultiDimRefs.cpp - Lower array refs to 1D ---=//
+//===- llvm/Transforms/DecomposeMultiDimRefs.cpp - Lower array refs to 1D -===//
 //
-// DecomposeMultiDimRefs - 
-// Convert multi-dimensional references consisting of any combination
-// of 2 or more array and structure indices into a sequence of
-// instructions (using getelementpr and cast) so that each instruction
-// has at most one index (except structure references,
-// which need an extra leading index of [0]).
+// DecomposeMultiDimRefs - Convert multi-dimensional references consisting of
+// any combination of 2 or more array and structure indices into a sequence of
+// instructions (using getelementpr and cast) so that each instruction has at
+// most one index (except structure references, which need an extra leading
+// index of [0]).
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#include "llvm/Transforms/Scalar/DecomposeMultiDimRefs.h"
-#include "llvm/ConstantVals.h"
+#include "llvm/Transforms/Scalar.h"
+#include "llvm/DerivedTypes.h"
+#include "llvm/Constants.h"
+#include "llvm/Constant.h"
 #include "llvm/iMemory.h"
 #include "llvm/iOther.h"
 #include "llvm/BasicBlock.h"
-#include "llvm/Function.h"
 #include "llvm/Pass.h"
+#include "Support/StatisticReporter.h"
 
+static Statistic<> NumAdded("lowerrefs\t\t- New instructions added");
 
+namespace {
+  struct DecomposePass : public BasicBlockPass {
+    virtual bool runOnBasicBlock(BasicBlock &BB);
+
+  private:
+    static bool decomposeArrayRef(BasicBlock::iterator &BBI);
+  };
+
+  RegisterOpt<DecomposePass> X("lowerrefs", "Decompose multi-dimensional "
+                               "structure/array references");
+}
+
+Pass
+*createDecomposeMultiDimRefsPass()
+{
+  return new DecomposePass();
+}
+
+
+// runOnBasicBlock - Entry point for array or structure references with multiple
+// indices.
+//
+bool
+DecomposePass::runOnBasicBlock(BasicBlock &BB)
+{
+  bool Changed = false;
+  for (BasicBlock::iterator II = BB.begin(); II != BB.end(); ) {
+    if (MemAccessInst *MAI = dyn_cast<MemAccessInst>(&*II))
+      if (MAI->getNumIndices() >= 2) {
+        Changed = decomposeArrayRef(II) || Changed; // always modifies II
+        continue;
+      }
+    ++II;
+  }
+  return Changed;
+}
+
+// Check for a constant (uint) 0.
+inline bool
+IsZero(Value* idx)
+{
+  return (isa<ConstantInt>(idx) && cast<ConstantInt>(idx)->isNullValue());
+}
+
+// For any MemAccessInst with 2 or more array and structure indices:
+// 
+//      opCode CompositeType* P, [uint|ubyte] idx1, ..., [uint|ubyte] idxN
+// 
+// this function generates the foll sequence:
 // 
-// For any combination of 2 or more array and structure indices,
-// this function repeats the foll. until we have a one-dim. reference: {
-//      ptr1 = getElementPtr [CompositeType-N] * lastPtr, uint firstIndex
-//      ptr2 = cast [CompositeType-N] * ptr1 to [CompositeType-N] *
-// }
-// Then it replaces the original instruction with an equivalent one that
-// uses the last ptr2 generated in the loop and a single index.
-// If any index is (uint) 0, we omit the getElementPtr instruction.
+//      ptr1   = getElementPtr P,         idx1
+//      ptr2   = getElementPtr ptr1,   0, idx2
+//      ...
+//      ptrN-1 = getElementPtr ptrN-2, 0, idxN-1
+//      opCode                 ptrN-1, 0, idxN  // New-MAI
 // 
-static BasicBlock::iterator
-decomposeArrayRef(BasicBlock::iterator& BBI)
+// Then it replaces the original instruction with this sequence,
+// and replaces all uses of the original instruction with New-MAI.
+// If idx1 is 0, we simply omit the first getElementPtr instruction.
+// 
+// On return: BBI points to the instruction after the current one
+//            (whether or not *BBI was replaced).
+// 
+// Return value: true if the instruction was replaced; false otherwise.
+// 
+bool
+DecomposePass::decomposeArrayRef(BasicBlock::iterator &BBI)
 {
-  MemAccessInst *memI = cast<MemAccessInst>(*BBI);
-  BasicBlock* BB = memI->getParent();
-  Value* lastPtr = memI->getPointerOperand();
-  vector<Instruction*> newIvec;
-  
+  MemAccessInst &MAI = cast<MemAccessInst>(*BBI);
+
+  // If this instr two or fewer arguments and the first argument is 0,
+  // the decomposed version is identical to the instruction itself.
+  // This is common enough that it is worth checking for explicitly...
+  if (MAI.getNumIndices() == 0 ||
+      (MAI.getNumIndices() <= 2 && IsZero(*MAI.idx_begin()))) {
+    ++BBI;
+    return false;
+  }
+
+  BasicBlock *BB = MAI.getParent();
+  Value *LastPtr = MAI.getPointerOperand();
+
+  // Remove the instruction from the stream
+  BB->getInstList().remove(BBI);
+
+  // The vector of new instructions to be created
+  std::vector<Instruction*> NewInsts;
+
   // Process each index except the last one.
-  // 
-  MemAccessInst::const_op_iterator OI = memI->idx_begin();
-  MemAccessInst::const_op_iterator OE = memI->idx_end();
-  for ( ; OI != OE; ++OI)
-    {
-      assert(isa<PointerType>(lastPtr->getType()));
-      
-      if (OI+1 == OE)                   // stop before the last operand
-        break;
-      
-      // Check for a zero index.  This will need a cast instead of
-      // a getElementPtr, or it may need neither.
-      bool indexIsZero = bool(isa<ConstantUInt>(*OI) && 
-                              cast<ConstantUInt>(*OI)->getValue() == 0);
-      
-      // Extract the first index.  If the ptr is a pointer to a structure
-      // and the next index is a structure offset (i.e., not an array offset), 
-      // we need to include an initial [0] to index into the pointer.
-      vector<Value*> idxVec(1, *OI);
-      PointerType* ptrType = cast<PointerType>(lastPtr->getType());
-      if (isa<StructType>(ptrType->getElementType())
-          && ! ptrType->indexValid(*OI))
-        idxVec.insert(idxVec.begin(), ConstantUInt::get(Type::UIntTy, 0));
-      
-      // Get the type obtained by applying the first index.
-      // It must be a structure or array.
-      const Type* nextType = MemAccessInst::getIndexedType(lastPtr->getType(),
-                                                           idxVec, true);
-      assert(isa<StructType>(nextType) || isa<ArrayType>(nextType));
-      
-      // Get a pointer to the structure or to the elements of the array.
-      const Type* nextPtrType =
-        PointerType::get(isa<StructType>(nextType)? nextType
-                         : cast<ArrayType>(nextType)->getElementType());
-      
-      // Instruction 1: nextPtr1 = GetElementPtr lastPtr, idxVec
-      // This is not needed if the index is zero.
-      Value* gepValue;
-      if (indexIsZero)
-        gepValue = lastPtr;
-      else
-        {
-          gepValue = new GetElementPtrInst(lastPtr, idxVec,"ptr1");
-          newIvec.push_back(cast<Instruction>(gepValue));
-        }
-      
-      // Instruction 2: nextPtr2 = cast nextPtr1 to nextPtrType
-      // This is not needed if the two types are identical.
-      Value* castInst;
-      if (gepValue->getType() == nextPtrType)
-        castInst = gepValue;
-      else
-        {
-          castInst = new CastInst(gepValue, nextPtrType, "ptr2");
-          newIvec.push_back(cast<Instruction>(castInst));
-        }
-      
-      lastPtr = castInst;
-    }
-  
-  // 
+  User::const_op_iterator OI = MAI.idx_begin(), OE = MAI.idx_end();
+  for (; OI+1 != OE; ++OI) {
+    std::vector<Value*> Indices;
+    
+    // If this is the first index and is 0, skip it and move on!
+    if (OI == MAI.idx_begin()) {
+      if (IsZero(*OI)) continue;
+    } else
+      // Not the first index: include initial [0] to deref the last ptr
+      Indices.push_back(Constant::getNullValue(Type::UIntTy));
+
+    Indices.push_back(*OI);
+
+    // New Instruction: nextPtr1 = GetElementPtr LastPtr, Indices
+    LastPtr = new GetElementPtrInst(LastPtr, Indices, "ptr1");
+    NewInsts.push_back(cast<Instruction>(LastPtr));
+    ++NumAdded;
+  }
+
   // Now create a new instruction to replace the original one
   //
-  PointerType* ptrType = cast<PointerType>(lastPtr->getType());
-  assert(ptrType);
-
-  // First, get the final index vector.  As above, we may need an initial [0].
-  vector<Value*> idxVec(1, *OI);
-  if (isa<StructType>(ptrType->getElementType())
-      && ! ptrType->indexValid(*OI))
-    idxVec.insert(idxVec.begin(), ConstantUInt::get(Type::UIntTy, 0));
-  
-  const std::string newInstName = memI->hasName()? memI->getName()
-                                                 : string("finalRef");
-  Instruction* newInst = NULL;
-  
-  switch(memI->getOpcode())
-    {
-    case Instruction::Load:
-      newInst = new LoadInst(lastPtr, idxVec /*, newInstName */); break;
-    case Instruction::Store:
-      newInst = new StoreInst(memI->getOperand(0),
-                              lastPtr, idxVec /*, newInstName */); break;
-      break;
-    case Instruction::GetElementPtr:
-      newInst = new GetElementPtrInst(lastPtr, idxVec /*, newInstName */); break;
-    default:
-      assert(0 && "Unrecognized memory access instruction"); break;
-    }
-  
-  newIvec.push_back(newInst);
-  
-  // Replace all uses of the old instruction with the new
-  memI->replaceAllUsesWith(newInst);
-  
-  BasicBlock::iterator newI = BBI;;
-  for (int i = newIvec.size()-1; i >= 0; i--)
-    newI = BB->getInstList().insert(newI, newIvec[i]);
-  
-  // Now delete the old instruction and return a pointer to the last new one
-  BB->getInstList().remove(memI);
-  delete memI;
-  
-  return newI + newIvec.size() - 1;           // pointer to last new instr
-}
+  const PointerType *PtrTy = cast<PointerType>(LastPtr->getType());
 
+  // Get the final index vector, including an initial [0] as before.
+  std::vector<Value*> Indices;
+  Indices.push_back(Constant::getNullValue(Type::UIntTy));
+  Indices.push_back(*OI);
 
-//---------------------------------------------------------------------------
-// Entry point for array or  structure references with multiple indices.
-//---------------------------------------------------------------------------
+  Instruction *NewI = 0;
+  switch(MAI.getOpcode()) {
+  case Instruction::Load:
+    NewI = new LoadInst(LastPtr, Indices, MAI.getName());
+    break;
+  case Instruction::Store:
+    NewI = new StoreInst(MAI.getOperand(0), LastPtr, Indices);
+    break;
+  case Instruction::GetElementPtr:
+    NewI = new GetElementPtrInst(LastPtr, Indices, MAI.getName());
+    break;
+  default:
+    assert(0 && "Unrecognized memory access instruction");
+  }
+  NewInsts.push_back(NewI);
 
-static bool
-doDecomposeMultiDimRefs(Function *F)
-{
-  bool changed = false;
-  
-  for (Function::iterator BI = F->begin(), BE = F->end(); BI != BE; ++BI)
-    for (BasicBlock::iterator newI, II = (*BI)->begin();
-         II != (*BI)->end(); II = ++newI)
-      {
-        newI = II;
-        if (MemAccessInst *memI = dyn_cast<MemAccessInst>(*II))
-          if (memI->getNumOperands() > 1 + memI->getFirstIndexOperandNumber())
-            {
-              newI = decomposeArrayRef(II);
-              changed = true;
-            }
-      }
-  
-  return changed;
-}
+  // Replace all uses of the old instruction with the new
+  MAI.replaceAllUsesWith(NewI);
 
+  // Now delete the old instruction...
+  delete &MAI;
 
-namespace {
-  struct DecomposeMultiDimRefsPass : public FunctionPass {
-    virtual bool runOnFunction(Function *F) {
-      return doDecomposeMultiDimRefs(F);
-    }
-  };
-}
+  // Insert all of the new instructions...
+  BB->getInstList().insert(BBI, NewInsts.begin(), NewInsts.end());
 
-Pass *createDecomposeMultiDimRefsPass() {
-  return new DecomposeMultiDimRefsPass();
+  // Advance the iterator to the instruction following the one just inserted...
+  BBI = NewInsts.back();
+  ++BBI;
+  return true;
 }