Remove support for NOT instruction
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / SCCP.cpp
index 1a3649e881ac4cd6116c8f167de468c90805af99..61f41e140b1a11a0b3811858ef974b93b291911a 100644 (file)
@@ -6,7 +6,7 @@
 //   * Assumes values are constant unless proven otherwise
 //   * Assumes BasicBlocks are dead unless proven otherwise
 //   * Proves values to be constant, and replaces them with constants
-//   . Proves conditional branches constant, and unconditionalizes them
+//   * Proves conditional branches constant, and unconditionalizes them
 //   * Folds multiple identical constants in the constant pool together
 //
 // Notice that:
@@ -15,7 +15,7 @@
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#include "llvm/Transforms/Scalar/ConstantProp.h"
+#include "llvm/Transforms/Scalar.h"
 #include "llvm/ConstantHandling.h"
 #include "llvm/Function.h"
 #include "llvm/iPHINode.h"
 #include "llvm/Pass.h"
 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
 #include "Support/STLExtras.h"
+#include "Support/StatisticReporter.h"
 #include <algorithm>
 #include <set>
-#include <iostream>
 using std::cerr;
 
+static Statistic<> NumInstRemoved("sccp\t\t- Number of instructions removed");
+
 // InstVal class - This class represents the different lattice values that an 
 // instruction may occupy.  It is a simple class with value semantics.
 //
+namespace {
 class InstVal {
   enum { 
     undefined,           // This instruction has no known value
@@ -72,34 +75,32 @@ public:
   inline Constant *getConstant() const { return ConstantVal; }
 };
 
+} // end anonymous namespace
 
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 // SCCP Class
 //
 // This class does all of the work of Sparse Conditional Constant Propogation.
-// It's public interface consists of a constructor and a doSCCP() function.
 //
-class SCCP : public InstVisitor<SCCP> {
-  Function *M;                           // The function that we are working on
-
+namespace {
+class SCCP : public FunctionPass, public InstVisitor<SCCP> {
   std::set<BasicBlock*>     BBExecutable;// The basic blocks that are executable
   std::map<Value*, InstVal> ValueState;  // The state each value is in...
 
   std::vector<Instruction*> InstWorkList;// The instruction work list
   std::vector<BasicBlock*>  BBWorkList;  // The BasicBlock work list
+public:
 
-  //===--------------------------------------------------------------------===//
-  // The public interface for this class
+  // runOnFunction - Run the Sparse Conditional Constant Propogation algorithm,
+  // and return true if the function was modified.
   //
-public:
+  bool runOnFunction(Function &F);
 
-  // SCCP Ctor - Save the function to operate on...
-  inline SCCP(Function *f) : M(f) {}
+  virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
+    AU.preservesCFG();
+  }
 
-  // doSCCP() - Run the Sparse Conditional Constant Propogation algorithm, and 
-  // return true if the function was modified.
-  bool doSCCP();
 
   //===--------------------------------------------------------------------===//
   // The implementation of this class
@@ -112,7 +113,8 @@ private:
   // the users of the instruction are updated later.
   //
   inline bool markConstant(Instruction *I, Constant *V) {
-    //cerr << "markConstant: " << V << " = " << I;
+    DEBUG(cerr << "markConstant: " << V << " = " << I);
+
     if (ValueState[I].markConstant(V)) {
       InstWorkList.push_back(I);
       return true;
@@ -127,7 +129,7 @@ private:
   inline bool markOverdefined(Value *V) {
     if (ValueState[V].markOverdefined()) {
       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
-       //cerr << "markOverdefined: " << V;
+       DEBUG(cerr << "markOverdefined: " << V);
        InstWorkList.push_back(I);  // Only instructions go on the work list
       }
       return true;
@@ -159,7 +161,7 @@ private:
   // 
   void markExecutable(BasicBlock *BB) {
     if (BBExecutable.count(BB)) return;
-    //cerr << "Marking BB Executable: " << BB;
+    DEBUG(cerr << "Marking BB Executable: " << *BB);
     BBExecutable.insert(BB);   // Basic block is executable!
     BBWorkList.push_back(BB);  // Add the block to the work list!
   }
@@ -169,49 +171,73 @@ private:
   // operand made a transition, or the instruction is newly executable.  Change
   // the value type of I to reflect these changes if appropriate.
   //
-  void visitPHINode(PHINode *I);
+  void visitPHINode(PHINode &I);
 
   // Terminators
-  void visitReturnInst(ReturnInst *I) { /*does not have an effect*/ }
-  void visitBranchInst(BranchInst *I);
-  void visitSwitchInst(SwitchInst *I);
+  void visitReturnInst(ReturnInst &I) { /*does not have an effect*/ }
+  void visitTerminatorInst(TerminatorInst &TI);
 
-  void visitUnaryOperator(Instruction *I);
-  void visitCastInst(CastInst *I) { visitUnaryOperator(I); }
-  void visitBinaryOperator(Instruction *I);
-  void visitShiftInst(ShiftInst *I) { visitBinaryOperator(I); }
+  void visitCastInst(CastInst &I);
+  void visitBinaryOperator(Instruction &I);
+  void visitShiftInst(ShiftInst &I) { visitBinaryOperator(I); }
 
   // Instructions that cannot be folded away...
-  void visitMemAccessInst (Instruction *I) { markOverdefined(I); }
-  void visitCallInst      (Instruction *I) { markOverdefined(I); }
-  void visitInvokeInst    (Instruction *I) { markOverdefined(I); }
-  void visitAllocationInst(Instruction *I) { markOverdefined(I); }
-  void visitFreeInst      (Instruction *I) { markOverdefined(I); }
-
-  void visitInstruction(Instruction *I) {
+  void visitStoreInst     (Instruction &I) { /*returns void*/ }
+  void visitMemAccessInst (Instruction &I) { markOverdefined(&I); }
+  void visitCallInst      (Instruction &I) { markOverdefined(&I); }
+  void visitInvokeInst    (Instruction &I) { markOverdefined(&I); }
+  void visitAllocationInst(Instruction &I) { markOverdefined(&I); }
+  void visitFreeInst      (Instruction &I) { /*returns void*/ }
+
+  void visitInstruction(Instruction &I) {
     // If a new instruction is added to LLVM that we don't handle...
     cerr << "SCCP: Don't know how to handle: " << I;
-    markOverdefined(I);   // Just in case
+    markOverdefined(&I);   // Just in case
   }
 
+  // getFeasibleSuccessors - Return a vector of booleans to indicate which
+  // successors are reachable from a given terminator instruction.
+  //
+  void getFeasibleSuccessors(TerminatorInst &TI, std::vector<bool> &Succs);
+
+  // isEdgeFeasible - Return true if the control flow edge from the 'From' basic
+  // block to the 'To' basic block is currently feasible...
+  //
+  bool isEdgeFeasible(BasicBlock *From, BasicBlock *To);
+
   // OperandChangedState - This method is invoked on all of the users of an
   // instruction that was just changed state somehow....  Based on this
   // information, we need to update the specified user of this instruction.
   //
-  void OperandChangedState(User *U);
+  void OperandChangedState(User *U) {
+    // Only instructions use other variable values!
+    Instruction &I = cast<Instruction>(*U);
+    if (!BBExecutable.count(I.getParent())) return;// Inst not executable yet!
+    visit(I);
+  }
 };
 
+  RegisterOpt<SCCP> X("sccp", "Sparse Conditional Constant Propogation");
+} // end anonymous namespace
+
+
+// createSCCPPass - This is the public interface to this file...
+//
+Pass *createSCCPPass() {
+  return new SCCP();
+}
+
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 // SCCP Class Implementation
 
 
-// doSCCP() - Run the Sparse Conditional Constant Propogation algorithm, and 
-// return true if the function was modified.
+// runOnFunction() - Run the Sparse Conditional Constant Propogation algorithm,
+// and return true if the function was modified.
 //
-bool SCCP::doSCCP() {
+bool SCCP::runOnFunction(Function &F) {
   // Mark the first block of the function as being executable...
-  markExecutable(M->front());
+  markExecutable(&F.front());
 
   // Process the work lists until their are empty!
   while (!BBWorkList.empty() || !InstWorkList.empty()) {
@@ -220,7 +246,7 @@ bool SCCP::doSCCP() {
       Instruction *I = InstWorkList.back();
       InstWorkList.pop_back();
 
-      //cerr << "\nPopped off I-WL: " << I;
+      DEBUG(cerr << "\nPopped off I-WL: " << I);
 
       
       // "I" got into the work list because it either made the transition from
@@ -237,7 +263,7 @@ bool SCCP::doSCCP() {
       BasicBlock *BB = BBWorkList.back();
       BBWorkList.pop_back();
 
-      //cerr << "\nPopped off BBWL: " << BB;
+      DEBUG(cerr << "\nPopped off BBWL: " << BB);
 
       // If this block only has a single successor, mark it as executable as
       // well... if not, terminate the do loop.
@@ -251,58 +277,116 @@ bool SCCP::doSCCP() {
     }
   }
 
-#if 0
-  for (Function::iterator BBI = M->begin(), BBEnd = M->end();
-       BBI != BBEnd; ++BBI)
-    if (!BBExecutable.count(*BBI))
-      cerr << "BasicBlock Dead:" << *BBI;
-#endif
-
+  if (DebugFlag) {
+    for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E; ++I)
+      if (!BBExecutable.count(I))
+        cerr << "BasicBlock Dead:" << *I;
+  }
 
   // Iterate over all of the instructions in a function, replacing them with
   // constants if we have found them to be of constant values.
   //
   bool MadeChanges = false;
-  for (Function::iterator MI = M->begin(), ME = M->end(); MI != ME; ++MI) {
-    BasicBlock *BB = *MI;
+  for (Function::iterator BB = F.begin(), BBE = F.end(); BB != BBE; ++BB)
     for (BasicBlock::iterator BI = BB->begin(); BI != BB->end();) {
-      Instruction *Inst = *BI;
-      InstVal &IV = ValueState[Inst];
+      Instruction &Inst = *BI;
+      InstVal &IV = ValueState[&Inst];
       if (IV.isConstant()) {
         Constant *Const = IV.getConstant();
-        // cerr << "Constant: " << Inst << "  is: " << Const;
+        DEBUG(cerr << "Constant: " << Const << " = " << Inst);
 
         // Replaces all of the uses of a variable with uses of the constant.
-        Inst->replaceAllUsesWith(Const);
+        Inst.replaceAllUsesWith(Const);
 
-        // Remove the operator from the list of definitions...
-        BB->getInstList().remove(BI);
-
-        // The new constant inherits the old name of the operator...
-        if (Inst->hasName() && !Const->hasName())
-          Const->setName(Inst->getName(), M->getSymbolTableSure());
-
-        // Delete the operator now...
-        delete Inst;
+        // Remove the operator from the list of definitions... and delete it.
+        BI = BB->getInstList().erase(BI);
 
         // Hey, we just changed something!
         MadeChanges = true;
-      } else if (TerminatorInst *TI = dyn_cast<TerminatorInst>(Inst)) {
-        MadeChanges |= ConstantFoldTerminator(BB, BI, TI);
+        ++NumInstRemoved;
+      } else {
+        ++BI;
       }
-
-      ++BI;
     }
-  }
 
-  // Merge identical constants last: this is important because we may have just
-  // introduced constants that already exist, and we don't want to pollute later
-  // stages with extraneous constants.
-  //
+  // Reset state so that the next invocation will have empty data structures
+  BBExecutable.clear();
+  ValueState.clear();
+
   return MadeChanges;
 }
 
 
+// getFeasibleSuccessors - Return a vector of booleans to indicate which
+// successors are reachable from a given terminator instruction.
+//
+void SCCP::getFeasibleSuccessors(TerminatorInst &TI, std::vector<bool> &Succs) {
+  assert(Succs.size() == TI.getNumSuccessors() && "Succs vector wrong size!");
+  if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(&TI)) {
+    if (BI->isUnconditional()) {
+      Succs[0] = true;
+    } else {
+      InstVal &BCValue = getValueState(BI->getCondition());
+      if (BCValue.isOverdefined()) {
+        // Overdefined condition variables mean the branch could go either way.
+        Succs[0] = Succs[1] = true;
+      } else if (BCValue.isConstant()) {
+        // Constant condition variables mean the branch can only go a single way
+        Succs[BCValue.getConstant() == ConstantBool::False] = true;
+      }
+    }
+  } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(&TI)) {
+    // Invoke instructions successors are always executable.
+    Succs[0] = Succs[1] = true;
+  } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(&TI)) {
+    InstVal &SCValue = getValueState(SI->getCondition());
+    if (SCValue.isOverdefined()) {  // Overdefined condition?
+      // All destinations are executable!
+      Succs.assign(TI.getNumSuccessors(), true);
+    } else if (SCValue.isConstant()) {
+      Constant *CPV = SCValue.getConstant();
+      // Make sure to skip the "default value" which isn't a value
+      for (unsigned i = 1, E = SI->getNumSuccessors(); i != E; ++i) {
+        if (SI->getSuccessorValue(i) == CPV) {// Found the right branch...
+          Succs[i] = true;
+          return;
+        }
+      }
+
+      // Constant value not equal to any of the branches... must execute
+      // default branch then...
+      Succs[0] = true;
+    }
+  } else {
+    cerr << "SCCP: Don't know how to handle: " << TI;
+    Succs.assign(TI.getNumSuccessors(), true);
+  }
+}
+
+
+// isEdgeFeasible - Return true if the control flow edge from the 'From' basic
+// block to the 'To' basic block is currently feasible...
+//
+bool SCCP::isEdgeFeasible(BasicBlock *From, BasicBlock *To) {
+  assert(BBExecutable.count(To) && "Dest should always be alive!");
+
+  // Make sure the source basic block is executable!!
+  if (!BBExecutable.count(From)) return false;
+  
+  // Check to make sure this edge itself is actually feasible now...
+  TerminatorInst *FT = From->getTerminator();
+  std::vector<bool> SuccFeasible(FT->getNumSuccessors());
+  getFeasibleSuccessors(*FT, SuccFeasible);
+
+  // Check all edges from From to To.  If any are feasible, return true.
+  for (unsigned i = 0, e = SuccFeasible.size(); i != e; ++i)
+    if (FT->getSuccessor(i) == To && SuccFeasible[i])
+      return true;
+    
+  // Otherwise, none of the edges are actually feasible at this time...
+  return false;
+}
+
 // visit Implementations - Something changed in this instruction... Either an
 // operand made a transition, or the instruction is newly executable.  Change
 // the value type of I to reflect these changes if appropriate.  This method
@@ -322,8 +406,8 @@ bool SCCP::doSCCP() {
 //    successors executable.
 //
 
-void SCCP::visitPHINode(PHINode *PN) {
-  unsigned NumValues = PN->getNumIncomingValues(), i;
+void SCCP::visitPHINode(PHINode &PN) {
+  unsigned NumValues = PN.getNumIncomingValues(), i;
   InstVal *OperandIV = 0;
 
   // Look at all of the executable operands of the PHI node.  If any of them
@@ -333,11 +417,11 @@ void SCCP::visitPHINode(PHINode *PN) {
   // If there are no executable operands, the PHI remains undefined.
   //
   for (i = 0; i < NumValues; ++i) {
-    if (BBExecutable.count(PN->getIncomingBlock(i))) {
-      InstVal &IV = getValueState(PN->getIncomingValue(i));
+    if (isEdgeFeasible(PN.getIncomingBlock(i), PN.getParent())) {
+      InstVal &IV = getValueState(PN.getIncomingValue(i));
       if (IV.isUndefined()) continue;  // Doesn't influence PHI node.
       if (IV.isOverdefined()) {   // PHI node becomes overdefined!
-        markOverdefined(PN);
+        markOverdefined(&PN);
         return;
       }
 
@@ -353,7 +437,7 @@ void SCCP::visitPHINode(PHINode *PN) {
           // Yes there is.  This means the PHI node is not constant.
           // You must be overdefined poor PHI.
           //
-          markOverdefined(PN);         // The PHI node now becomes overdefined
+          markOverdefined(&PN);         // The PHI node now becomes overdefined
           return;    // I'm done analyzing you
         }
       }
@@ -367,117 +451,67 @@ void SCCP::visitPHINode(PHINode *PN) {
   //
   if (OperandIV) {
     assert(OperandIV->isConstant() && "Should only be here for constants!");
-    markConstant(PN, OperandIV->getConstant());  // Aquire operand value
+    markConstant(&PN, OperandIV->getConstant());  // Aquire operand value
   }
 }
 
-void SCCP::visitBranchInst(BranchInst *BI) {
-  if (BI->isUnconditional())
-    return; // Unconditional branches are already handled!
-
-  InstVal &BCValue = getValueState(BI->getCondition());
-  if (BCValue.isOverdefined()) {
-    // Overdefined condition variables mean the branch could go either way.
-    markExecutable(BI->getSuccessor(0));
-    markExecutable(BI->getSuccessor(1));
-  } else if (BCValue.isConstant()) {
-    // Constant condition variables mean the branch can only go a single way.
-    if (BCValue.getConstant() == ConstantBool::True)
-      markExecutable(BI->getSuccessor(0));
-    else
-      markExecutable(BI->getSuccessor(1));
-  }
-}
+void SCCP::visitTerminatorInst(TerminatorInst &TI) {
+  std::vector<bool> SuccFeasible(TI.getNumSuccessors());
+  getFeasibleSuccessors(TI, SuccFeasible);
 
-void SCCP::visitSwitchInst(SwitchInst *SI) {
-  InstVal &SCValue = getValueState(SI->getCondition());
-  if (SCValue.isOverdefined()) {  // Overdefined condition?  All dests are exe
-    for(unsigned i = 0, E = SI->getNumSuccessors(); i != E; ++i)
-      markExecutable(SI->getSuccessor(i));
-  } else if (SCValue.isConstant()) {
-    Constant *CPV = SCValue.getConstant();
-    // Make sure to skip the "default value" which isn't a value
-    for (unsigned i = 1, E = SI->getNumSuccessors(); i != E; ++i) {
-      if (SI->getSuccessorValue(i) == CPV) {// Found the right branch...
-        markExecutable(SI->getSuccessor(i));
-        return;
-      }
-    }
+  // Mark all feasible successors executable...
+  for (unsigned i = 0, e = SuccFeasible.size(); i != e; ++i)
+    if (SuccFeasible[i]) {
+      BasicBlock *Succ = TI.getSuccessor(i);
+      markExecutable(Succ);
 
-    // Constant value not equal to any of the branches... must execute
-    // default branch then...
-    markExecutable(SI->getDefaultDest());
-  }
+      // Visit all of the PHI nodes that merge values from this block...
+      // Because this edge may be new executable, and PHI nodes that used to be
+      // constant now may not be.
+      //
+      for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin();
+           PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&*I); ++I)
+        visitPHINode(*PN);
+    }
 }
 
-void SCCP::visitUnaryOperator(Instruction *I) {
-  Value *V = I->getOperand(0);
+void SCCP::visitCastInst(CastInst &I) {
+  Value *V = I.getOperand(0);
   InstVal &VState = getValueState(V);
   if (VState.isOverdefined()) {        // Inherit overdefinedness of operand
-    markOverdefined(I);
+    markOverdefined(&I);
   } else if (VState.isConstant()) {    // Propogate constant value
-    Constant *Result = isa<CastInst>(I)
-      ? ConstantFoldCastInstruction(VState.getConstant(), I->getType())
-      : ConstantFoldUnaryInstruction(I->getOpcode(), VState.getConstant());
+    Constant *Result =
+      ConstantFoldCastInstruction(VState.getConstant(), I.getType());
 
     if (Result) {
       // This instruction constant folds!
-      markConstant(I, Result);
+      markConstant(&I, Result);
     } else {
-      markOverdefined(I);   // Don't know how to fold this instruction.  :(
+      markOverdefined(&I);   // Don't know how to fold this instruction.  :(
     }
   }
 }
 
 // Handle BinaryOperators and Shift Instructions...
-void SCCP::visitBinaryOperator(Instruction *I) {
-  InstVal &V1State = getValueState(I->getOperand(0));
-  InstVal &V2State = getValueState(I->getOperand(1));
+void SCCP::visitBinaryOperator(Instruction &I) {
+  InstVal &V1State = getValueState(I.getOperand(0));
+  InstVal &V2State = getValueState(I.getOperand(1));
   if (V1State.isOverdefined() || V2State.isOverdefined()) {
-    markOverdefined(I);
+    markOverdefined(&I);
   } else if (V1State.isConstant() && V2State.isConstant()) {
-    Constant *Result = ConstantFoldBinaryInstruction(I->getOpcode(),
-                                                     V1State.getConstant(),
-                                                     V2State.getConstant());
+    Constant *Result = 0;
+    if (isa<BinaryOperator>(I))
+      Result = ConstantFoldBinaryInstruction(I.getOpcode(),
+                                             V1State.getConstant(),
+                                             V2State.getConstant());
+    else if (isa<ShiftInst>(I))
+      Result = ConstantFoldShiftInstruction(I.getOpcode(),
+                                            V1State.getConstant(),
+                                            V2State.getConstant());
     if (Result)
-      markConstant(I, Result);      // This instruction constant fold!s
+      markConstant(&I, Result);      // This instruction constant folds!
     else
-      markOverdefined(I);   // Don't know how to fold this instruction.  :(
+      markOverdefined(&I);   // Don't know how to fold this instruction.  :(
   }
 }
-
-// OperandChangedState - This method is invoked on all of the users of an
-// instruction that was just changed state somehow....  Based on this
-// information, we need to update the specified user of this instruction.
-//
-void SCCP::OperandChangedState(User *U) {
-  // Only instructions use other variable values!
-  Instruction *I = cast<Instruction>(U);
-  if (!BBExecutable.count(I->getParent())) return;  // Inst not executable yet!
-
-  visit(I);
-}
-
-namespace {
-  // SCCPPass - Use Sparse Conditional Constant Propogation
-  // to prove whether a value is constant and whether blocks are used.
-  //
-  struct SCCPPass : public FunctionPass {
-    const char *getPassName() const {
-      return "Sparse Conditional Constant Propogation";
-    }
-
-    inline bool runOnFunction(Function *F) {
-      SCCP S(F);
-      return S.doSCCP();
-    }
-    virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
-      // FIXME: SCCP does not preserve the CFG because it folds terminators!
-      //AU.preservesCFG();
-    }
-  };
-}
-
-Pass *createSCCPPass() {
-  return new SCCPPass();
-}