- Renamed Type::isIntegral() to Type::isInteger()
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / SCCP.cpp
index 2ff10369ae2cdc253cdbfff71da84bfc89ca7368..ff5cdcb74c08524531d11749891a797c109f88c3 100644 (file)
@@ -6,8 +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
-//   * Folds multiple identical constants in the constant pool together
+//   * Proves conditional branches to be unconditional
 //
 // Notice that:
 //   * This pass has a habit of making definitions be dead.  It is a good idea
@@ -15,7 +14,7 @@
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#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;
 
-#if 0    // Enable this to get SCCP debug output
-#define DEBUG_SCCP(X) X
-#else
-#define DEBUG_SCCP(X)
-#endif
+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.
@@ -44,7 +39,6 @@ class InstVal {
   enum { 
     undefined,           // This instruction has no known value
     constant,            // This instruction has a constant value
-    // Range,            // This instruction is known to fall within a range
     overdefined          // This instruction has an unknown value
   } LatticeValue;        // The current lattice position
   Constant *ConstantVal; // If Constant value, the current value
@@ -92,22 +86,17 @@ 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::set<Instruction*>    InstWorkList;// The instruction work list
+  std::vector<Instruction*> InstWorkList;// The instruction work list
   std::vector<BasicBlock*>  BBWorkList;  // The BasicBlock work list
 public:
 
-  const char *getPassName() const {
-    return "Sparse Conditional Constant Propogation";
-  }
-
   // runOnFunction - Run the Sparse Conditional Constant Propogation algorithm,
   // and return true if the function was modified.
   //
-  bool runOnFunction(Function *F);
+  bool runOnFunction(Function &F);
 
   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
-    // FIXME: SCCP does not preserve the CFG because it folds terminators!
-    //AU.preservesCFG();
+    AU.preservesCFG();
   }
 
 
@@ -122,10 +111,10 @@ private:
   // the users of the instruction are updated later.
   //
   inline bool markConstant(Instruction *I, Constant *V) {
-    DEBUG_SCCP(cerr << "markConstant: " << V << " = " << I);
+    DEBUG(cerr << "markConstant: " << V << " = " << I);
 
     if (ValueState[I].markConstant(V)) {
-      InstWorkList.insert(I);
+      InstWorkList.push_back(I);
       return true;
     }
     return false;
@@ -138,8 +127,8 @@ private:
   inline bool markOverdefined(Value *V) {
     if (ValueState[V].markOverdefined()) {
       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
-       DEBUG_SCCP(cerr << "markOverdefined: " << V);
-       InstWorkList.insert(I);  // Only instructions go on the work list
+       DEBUG(cerr << "markOverdefined: " << V);
+       InstWorkList.push_back(I);  // Only instructions go on the work list
       }
       return true;
     }
@@ -160,7 +149,10 @@ private:
       ValueState[CPV].markConstant(CPV);
     } else if (isa<Argument>(V)) {                // Arguments are overdefined
       ValueState[V].markOverdefined();
-    } 
+    } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
+      // The address of a global is a constant...
+      ValueState[V].markConstant(ConstantPointerRef::get(GV));
+    }
     // All others are underdefined by default...
     return ValueState[V];
   }
@@ -170,7 +162,7 @@ private:
   // 
   void markExecutable(BasicBlock *BB) {
     if (BBExecutable.count(BB)) return;
-    DEBUG_SCCP(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!
   }
@@ -180,33 +172,36 @@ 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 visitInvokeInst(InvokeInst *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 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) {
+  void visitStoreInst     (Instruction &I) { /*returns void*/ }
+  void visitLoadInst      (Instruction &I) { markOverdefined(&I); }
+  void visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &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...
   //
@@ -218,11 +213,13 @@ private:
   //
   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!
+    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
 
 
@@ -233,7 +230,6 @@ Pass *createSCCPPass() {
 }
 
 
-
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 // SCCP Class Implementation
 
@@ -241,18 +237,18 @@ Pass *createSCCPPass() {
 // runOnFunction() - Run the Sparse Conditional Constant Propogation algorithm,
 // and return true if the function was modified.
 //
-bool SCCP::runOnFunction(Function *F) {
+bool SCCP::runOnFunction(Function &F) {
   // Mark the first block of the function as being executable...
-  markExecutable(F->front());
+  markExecutable(&F.front());
 
   // Process the work lists until their are empty!
   while (!BBWorkList.empty() || !InstWorkList.empty()) {
     // Process the instruction work list...
     while (!InstWorkList.empty()) {
-      Instruction *I = *InstWorkList.begin();
-      InstWorkList.erase(InstWorkList.begin());
+      Instruction *I = InstWorkList.back();
+      InstWorkList.pop_back();
 
-      DEBUG_SCCP(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
@@ -269,7 +265,7 @@ bool SCCP::runOnFunction(Function *F) {
       BasicBlock *BB = BBWorkList.back();
       BBWorkList.pop_back();
 
-      DEBUG_SCCP(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.
@@ -283,46 +279,37 @@ bool SCCP::runOnFunction(Function *F) {
     }
   }
 
-#ifdef DEBUG_SCCP
-  for (Function::iterator BBI = F->begin(), BBEnd = F->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 FI = F->begin(), FE = F->end(); FI != FE; ++FI) {
-    BasicBlock *BB = *FI;
+  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();
-        DEBUG_SCCP(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... and delete it.
-        delete BB->getInstList().remove(BI);
+        BI = BB->getInstList().erase(BI);
 
         // Hey, we just changed something!
         MadeChanges = true;
-
-        // Do NOT advance the iterator, skipping the next instruction...
-        continue;
-
-      } else if (TerminatorInst *TI = dyn_cast<TerminatorInst>(Inst)) {
-        MadeChanges |= ConstantFoldTerminator(BB, BI, TI);
+        ++NumInstRemoved;
+      } else {
+        ++BI;
       }
-
-      ++BI;
     }
-  }
 
   // Reset state so that the next invocation will have empty data structures
   BBExecutable.clear();
@@ -331,6 +318,54 @@ bool SCCP::runOnFunction(Function *F) {
   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...
 //
@@ -340,8 +375,18 @@ bool SCCP::isEdgeFeasible(BasicBlock *From, BasicBlock *To) {
   // Make sure the source basic block is executable!!
   if (!BBExecutable.count(From)) return false;
   
-  // This should check the terminator in From!
-  return true;
+  // 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
@@ -363,8 +408,8 @@ bool SCCP::isEdgeFeasible(BasicBlock *From, BasicBlock *To) {
 //    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
@@ -374,11 +419,11 @@ void SCCP::visitPHINode(PHINode *PN) {
   // If there are no executable operands, the PHI remains undefined.
   //
   for (i = 0; i < NumValues; ++i) {
-    if (isEdgeFeasible(PN->getIncomingBlock(i), PN->getParent())) {
-      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;
       }
 
@@ -394,7 +439,7 @@ 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
         }
       }
@@ -408,86 +453,92 @@ 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::visitInvokeInst(InvokeInst *II) {
-  markExecutable(II->getNormalDest());
-  markExecutable(II->getExceptionalDest());
-}
+  // 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);
 
-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;
-      }
+      // 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);
     }
-
-    // Constant value not equal to any of the branches... must execute
-    // default branch then...
-    markExecutable(SI->getDefaultDest());
-  }
 }
 
-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 folds!
+      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.  :(
+  }
+}
+
+// Handle getelementptr instructions... if all operands are constants then we
+// can turn this into a getelementptr ConstantExpr.
+//
+void SCCP::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &I) {
+  std::vector<Constant*> Operands;
+  Operands.reserve(I.getNumOperands());
+
+  for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i) {
+    InstVal &State = getValueState(I.getOperand(i));
+    if (State.isUndefined())
+      return;  // Operands are not resolved yet...
+    else if (State.isOverdefined()) {
+      markOverdefined(&I);
+      return;
+    }
+    assert(State.isConstant() && "Unknown state!");
+    Operands.push_back(State.getConstant());
   }
+
+  Constant *Ptr = Operands[0];
+  Operands.erase(Operands.begin());  // Erase the pointer from idx list...
+
+  markConstant(&I, ConstantExpr::getGetElementPtr(Ptr, Operands));  
 }