Use names instead of numbers for some of the magic
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / LoopSimplify.cpp
index a4526e266133e3ea422f7de5f4e99e4b842c09f4..c22708a92b7a6e8096d3b18dc31646636d96af01 100644 (file)
@@ -2,8 +2,8 @@
 //
 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
-// This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
-// the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
+// This file is distributed under the University of Illinois Open Source
+// License. See LICENSE.TXT for details.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
+#define DEBUG_TYPE "loopsimplify"
 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
-#include "llvm/Constant.h"
+#include "llvm/Constants.h"
 #include "llvm/Instructions.h"
 #include "llvm/Function.h"
+#include "llvm/LLVMContext.h"
 #include "llvm/Type.h"
 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
-#include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
+#include "llvm/Analysis/LoopPass.h"
+#include "llvm/Analysis/ScalarEvolution.h"
+#include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
+#include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
 #include "llvm/Support/CFG.h"
-#include "llvm/Support/Visibility.h"
+#include "llvm/Support/Compiler.h"
 #include "llvm/ADT/SetOperations.h"
 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
 #include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
 using namespace llvm;
 
+STATISTIC(NumInserted, "Number of pre-header or exit blocks inserted");
+STATISTIC(NumNested  , "Number of nested loops split out");
+
 namespace {
-  Statistic<>
-  NumInserted("loopsimplify", "Number of pre-header or exit blocks inserted");
-  Statistic<>
-  NumNested("loopsimplify", "Number of nested loops split out");
+  struct VISIBILITY_HIDDEN LoopSimplify : public LoopPass {
+    static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
+    LoopSimplify() : LoopPass(&ID) {}
 
-  struct VISIBILITY_HIDDEN LoopSimplify : public FunctionPass {
     // AA - If we have an alias analysis object to update, this is it, otherwise
     // this is null.
     AliasAnalysis *AA;
     LoopInfo *LI;
-
-    virtual bool runOnFunction(Function &F);
+    DominatorTree *DT;
+    Loop *L;
+    virtual bool runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM);
 
     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
       // We need loop information to identify the loops...
-      AU.addRequired<LoopInfo>();
-      AU.addRequired<DominatorSet>();
-      AU.addRequired<DominatorTree>();
+      AU.addRequiredTransitive<LoopInfo>();
+      AU.addRequiredTransitive<DominatorTree>();
 
       AU.addPreserved<LoopInfo>();
-      AU.addPreserved<DominatorSet>();
-      AU.addPreserved<ImmediateDominators>();
-      AU.addPreserved<ETForest>();
       AU.addPreserved<DominatorTree>();
       AU.addPreserved<DominanceFrontier>();
+      AU.addPreserved<AliasAnalysis>();
+      AU.addPreserved<ScalarEvolution>();
       AU.addPreservedID(BreakCriticalEdgesID);  // No critical edges added.
     }
+
+    /// verifyAnalysis() - Verify loop nest.
+    void verifyAnalysis() const {
+      assert(L->isLoopSimplifyForm() && "LoopSimplify form not preserved!");
+    }
+
   private:
-    bool ProcessLoop(Loop *L);
-    BasicBlock *SplitBlockPredecessors(BasicBlock *BB, const char *Suffix,
-                                       const std::vector<BasicBlock*> &Preds);
+    bool ProcessLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM);
     BasicBlock *RewriteLoopExitBlock(Loop *L, BasicBlock *Exit);
-    void InsertPreheaderForLoop(Loop *L);
-    Loop *SeparateNestedLoop(Loop *L);
-    void InsertUniqueBackedgeBlock(Loop *L);
-
-    void UpdateDomInfoForRevectoredPreds(BasicBlock *NewBB,
-                                         std::vector<BasicBlock*> &PredBlocks);
+    BasicBlock *InsertPreheaderForLoop(Loop *L);
+    Loop *SeparateNestedLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM);
+    void InsertUniqueBackedgeBlock(Loop *L, BasicBlock *Preheader);
+    void PlaceSplitBlockCarefully(BasicBlock *NewBB,
+                                  SmallVectorImpl<BasicBlock*> &SplitPreds,
+                                  Loop *L);
   };
-
-  RegisterOpt<LoopSimplify>
-  X("loopsimplify", "Canonicalize natural loops", true);
 }
 
+char LoopSimplify::ID = 0;
+static RegisterPass<LoopSimplify>
+X("loopsimplify", "Canonicalize natural loops", true);
+
 // Publically exposed interface to pass...
-const PassInfo *llvm::LoopSimplifyID = X.getPassInfo();
-FunctionPass *llvm::createLoopSimplifyPass() { return new LoopSimplify(); }
+const PassInfo *const llvm::LoopSimplifyID = &X;
+Pass *llvm::createLoopSimplifyPass() { return new LoopSimplify(); }
 
 /// runOnFunction - Run down all loops in the CFG (recursively, but we could do
 /// it in any convenient order) inserting preheaders...
 ///
-bool LoopSimplify::runOnFunction(Function &F) {
+bool LoopSimplify::runOnLoop(Loop *l, LPPassManager &LPM) {
+  L = l;
   bool Changed = false;
   LI = &getAnalysis<LoopInfo>();
-  AA = getAnalysisToUpdate<AliasAnalysis>();
-
-  // Check to see that no blocks (other than the header) in loops have
-  // predecessors that are not in loops.  This is not valid for natural loops,
-  // but can occur if the blocks are unreachable.  Since they are unreachable we
-  // can just shamelessly destroy their terminators to make them not branch into
-  // the loop!
-  for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB) {
-    // This case can only occur for unreachable blocks.  Blocks that are
-    // unreachable can't be in loops, so filter those blocks out.
-    if (LI->getLoopFor(BB)) continue;
-    
-    bool BlockUnreachable = false;
-    TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
-
-    // Check to see if any successors of this block are non-loop-header loops
-    // that are not the header.
-    for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
-      // If this successor is not in a loop, BB is clearly ok.
-      Loop *L = LI->getLoopFor(TI->getSuccessor(i));
-      if (!L) continue;
-      
-      // If the succ is the loop header, and if L is a top-level loop, then this
-      // is an entrance into a loop through the header, which is also ok.
-      if (L->getHeader() == TI->getSuccessor(i) && L->getParentLoop() == 0)
-        continue;
-      
-      // Otherwise, this is an entrance into a loop from some place invalid.
-      // Either the loop structure is invalid and this is not a natural loop (in
-      // which case the compiler is buggy somewhere else) or BB is unreachable.
-      BlockUnreachable = true;
-      break;
-    }
-    
-    // If this block is ok, check the next one.
-    if (!BlockUnreachable) continue;
-    
-    // Otherwise, this block is dead.  To clean up the CFG and to allow later
-    // loop transformations to ignore this case, we delete the edges into the
-    // loop by replacing the terminator.
-    
-    // Remove PHI entries from the successors.
-    for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
-      TI->getSuccessor(i)->removePredecessor(BB);
-   
-    // Add a new unreachable instruction.
-    new UnreachableInst(TI);
-    
-    // Delete the dead terminator.
-    if (AA) AA->deleteValue(&BB->back());
-    BB->getInstList().pop_back();
-    Changed |= true;
-  }
-  
-  for (LoopInfo::iterator I = LI->begin(), E = LI->end(); I != E; ++I)
-    Changed |= ProcessLoop(*I);
+  AA = getAnalysisIfAvailable<AliasAnalysis>();
+  DT = &getAnalysis<DominatorTree>();
+
+  Changed |= ProcessLoop(L, LPM);
 
   return Changed;
 }
@@ -166,21 +125,42 @@ bool LoopSimplify::runOnFunction(Function &F) {
 /// ProcessLoop - Walk the loop structure in depth first order, ensuring that
 /// all loops have preheaders.
 ///
-bool LoopSimplify::ProcessLoop(Loop *L) {
+bool LoopSimplify::ProcessLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
   bool Changed = false;
 ReprocessLoop:
-  
-  // Canonicalize inner loops before outer loops.  Inner loop canonicalization
-  // can provide work for the outer loop to canonicalize.
-  for (Loop::iterator I = L->begin(), E = L->end(); I != E; ++I)
-    Changed |= ProcessLoop(*I);
-  
-  assert(L->getBlocks()[0] == L->getHeader() &&
-         "Header isn't first block in loop?");
+
+  // Check to see that no blocks (other than the header) in this loop that has
+  // predecessors that are not in the loop.  This is not valid for natural
+  // loops, but can occur if the blocks are unreachable.  Since they are
+  // unreachable we can just shamelessly delete those CFG edges!
+  for (Loop::block_iterator BB = L->block_begin(), E = L->block_end();
+       BB != E; ++BB) {
+    if (*BB == L->getHeader()) continue;
+
+    SmallPtrSet<BasicBlock *, 4> BadPreds;
+    for (pred_iterator PI = pred_begin(*BB), PE = pred_end(*BB); PI != PE; ++PI)
+      if (!L->contains(*PI))
+        BadPreds.insert(*PI);
+
+    // Delete each unique out-of-loop (and thus dead) predecessor.
+    for (SmallPtrSet<BasicBlock *, 4>::iterator I = BadPreds.begin(),
+         E = BadPreds.end(); I != E; ++I) {
+      // Inform each successor of each dead pred.
+      for (succ_iterator SI = succ_begin(*I), SE = succ_end(*I); SI != SE; ++SI)
+        (*SI)->removePredecessor(*I);
+      // Zap the dead pred's terminator and replace it with unreachable.
+      TerminatorInst *TI = (*I)->getTerminator();
+       TI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(TI->getType()));
+      (*I)->getTerminator()->eraseFromParent();
+      new UnreachableInst((*I)->getContext(), *I);
+      Changed = true;
+    }
+  }
 
   // Does the loop already have a preheader?  If so, don't insert one.
-  if (L->getLoopPreheader() == 0) {
-    InsertPreheaderForLoop(L);
+  BasicBlock *Preheader = L->getLoopPreheader();
+  if (!Preheader) {
+    Preheader = InsertPreheaderForLoop(L);
     NumInserted++;
     Changed = true;
   }
@@ -189,7 +169,7 @@ ReprocessLoop:
   // predecessors that are inside of the loop.  This check guarantees that the
   // loop preheader/header will dominate the exit blocks.  If the exit block has
   // predecessors from outside of the loop, split the edge now.
-  std::vector<BasicBlock*> ExitBlocks;
+  SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitBlocks;
   L->getExitBlocks(ExitBlocks);
     
   SetVector<BasicBlock*> ExitBlockSet(ExitBlocks.begin(), ExitBlocks.end());
@@ -216,10 +196,9 @@ ReprocessLoop:
     // this for loops with a giant number of backedges, just factor them into a
     // common backedge instead.
     if (NumBackedges < 8) {
-      if (Loop *NL = SeparateNestedLoop(L)) {
+      if (SeparateNestedLoop(L, LPM)) {
         ++NumNested;
         // This is a big restructuring change, reprocess the whole loop.
-        ProcessLoop(NL);
         Changed = true;
         // GCC doesn't tail recursion eliminate this.
         goto ReprocessLoop;
@@ -229,7 +208,7 @@ ReprocessLoop:
     // If we either couldn't, or didn't want to, identify nesting of the loops,
     // insert a new block that all backedges target, then make it jump to the
     // loop header.
-    InsertUniqueBackedgeBlock(L);
+    InsertUniqueBackedgeBlock(L, Preheader);
     NumInserted++;
     Changed = true;
   }
@@ -240,268 +219,156 @@ ReprocessLoop:
   PHINode *PN;
   for (BasicBlock::iterator I = L->getHeader()->begin();
        (PN = dyn_cast<PHINode>(I++)); )
-    if (Value *V = PN->hasConstantValue()) {
-        PN->replaceAllUsesWith(V);
-        PN->eraseFromParent();
-      }
-
-  return Changed;
-}
+    if (Value *V = PN->hasConstantValue(DT)) {
+      if (AA) AA->deleteValue(PN);
+      PN->replaceAllUsesWith(V);
+      PN->eraseFromParent();
+    }
 
-/// SplitBlockPredecessors - Split the specified block into two blocks.  We want
-/// to move the predecessors specified in the Preds list to point to the new
-/// block, leaving the remaining predecessors pointing to BB.  This method
-/// updates the SSA PHINode's, but no other analyses.
-///
-BasicBlock *LoopSimplify::SplitBlockPredecessors(BasicBlock *BB,
-                                                 const char *Suffix,
-                                       const std::vector<BasicBlock*> &Preds) {
-
-  // Create new basic block, insert right before the original block...
-  BasicBlock *NewBB = new BasicBlock(BB->getName()+Suffix, BB->getParent(), BB);
-
-  // The preheader first gets an unconditional branch to the loop header...
-  BranchInst *BI = new BranchInst(BB, NewBB);
-
-  // For every PHI node in the block, insert a PHI node into NewBB where the
-  // incoming values from the out of loop edges are moved to NewBB.  We have two
-  // possible cases here.  If the loop is dead, we just insert dummy entries
-  // into the PHI nodes for the new edge.  If the loop is not dead, we move the
-  // incoming edges in BB into new PHI nodes in NewBB.
-  //
-  if (!Preds.empty()) {  // Is the loop not obviously dead?
-    // Check to see if the values being merged into the new block need PHI
-    // nodes.  If so, insert them.
-    for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ) {
-      PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
-      ++I;
-
-      // Check to see if all of the values coming in are the same.  If so, we
-      // don't need to create a new PHI node.
-      Value *InVal = PN->getIncomingValueForBlock(Preds[0]);
-      for (unsigned i = 1, e = Preds.size(); i != e; ++i)
-        if (InVal != PN->getIncomingValueForBlock(Preds[i])) {
-          InVal = 0;
+  // If this loop has muliple exits and the exits all go to the same
+  // block, attempt to merge the exits. This helps several passes, such
+  // as LoopRotation, which do not support loops with multiple exits.
+  // SimplifyCFG also does this (and this code uses the same utility
+  // function), however this code is loop-aware, where SimplifyCFG is
+  // not. That gives it the advantage of being able to hoist
+  // loop-invariant instructions out of the way to open up more
+  // opportunities, and the disadvantage of having the responsibility
+  // to preserve dominator information.
+  if (ExitBlocks.size() > 1 && L->getUniqueExitBlock()) {
+    SmallVector<BasicBlock*, 8> ExitingBlocks;
+    L->getExitingBlocks(ExitingBlocks);
+    for (unsigned i = 0, e = ExitingBlocks.size(); i != e; ++i) {
+      BasicBlock *ExitingBlock = ExitingBlocks[i];
+      if (!ExitingBlock->getSinglePredecessor()) continue;
+      BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(ExitingBlock->getTerminator());
+      if (!BI || !BI->isConditional()) continue;
+      CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(BI->getCondition());
+      if (!CI || CI->getParent() != ExitingBlock) continue;
+
+      // Attempt to hoist out all instructions except for the
+      // comparison and the branch.
+      bool AllInvariant = true;
+      for (BasicBlock::iterator I = ExitingBlock->begin(); &*I != BI; ) {
+        Instruction *Inst = I++;
+        if (Inst == CI)
+          continue;
+        if (!L->makeLoopInvariant(Inst, Changed, Preheader->getTerminator())) {
+          AllInvariant = false;
           break;
         }
-
-      // If the values coming into the block are not the same, we need a PHI.
-      if (InVal == 0) {
-        // Create the new PHI node, insert it into NewBB at the end of the block
-        PHINode *NewPHI = new PHINode(PN->getType(), PN->getName()+".ph", BI);
-        if (AA) AA->copyValue(PN, NewPHI);
-
-        // Move all of the edges from blocks outside the loop to the new PHI
-        for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
-          Value *V = PN->removeIncomingValue(Preds[i], false);
-          NewPHI->addIncoming(V, Preds[i]);
-        }
-        InVal = NewPHI;
-      } else {
-        // Remove all of the edges coming into the PHI nodes from outside of the
-        // block.
-        for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i)
-          PN->removeIncomingValue(Preds[i], false);
       }
-
-      // Add an incoming value to the PHI node in the loop for the preheader
-      // edge.
-      PN->addIncoming(InVal, NewBB);
-
-      // Can we eliminate this phi node now?
-      if (Value *V = PN->hasConstantValue(true)) {
-        if (!isa<Instruction>(V) ||
-            getAnalysis<DominatorSet>().dominates(cast<Instruction>(V), PN)) {
-          PN->replaceAllUsesWith(V);
-          if (AA) AA->deleteValue(PN);
-          BB->getInstList().erase(PN);
-        }
+      if (!AllInvariant) continue;
+
+      // The block has now been cleared of all instructions except for
+      // a comparison and a conditional branch. SimplifyCFG may be able
+      // to fold it now.
+      if (!FoldBranchToCommonDest(BI)) continue;
+
+      // Success. The block is now dead, so remove it from the loop,
+      // update the dominator tree and dominance frontier, and delete it.
+      assert(pred_begin(ExitingBlock) == pred_end(ExitingBlock));
+      Changed = true;
+      LI->removeBlock(ExitingBlock);
+
+      DominanceFrontier *DF = getAnalysisIfAvailable<DominanceFrontier>();
+      DomTreeNode *Node = DT->getNode(ExitingBlock);
+      const std::vector<DomTreeNodeBase<BasicBlock> *> &Children =
+        Node->getChildren();
+      while (!Children.empty()) {
+        DomTreeNode *Child = Children.front();
+        DT->changeImmediateDominator(Child, Node->getIDom());
+        if (DF) DF->changeImmediateDominator(Child->getBlock(),
+                                             Node->getIDom()->getBlock(),
+                                             DT);
       }
-    }
-
-    // Now that the PHI nodes are updated, actually move the edges from
-    // Preds to point to NewBB instead of BB.
-    //
-    for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i) {
-      TerminatorInst *TI = Preds[i]->getTerminator();
-      for (unsigned s = 0, e = TI->getNumSuccessors(); s != e; ++s)
-        if (TI->getSuccessor(s) == BB)
-          TI->setSuccessor(s, NewBB);
-    }
+      DT->eraseNode(ExitingBlock);
+      if (DF) DF->removeBlock(ExitingBlock);
 
-  } else {                       // Otherwise the loop is dead...
-    for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
-      PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
-      // Insert dummy values as the incoming value...
-      PN->addIncoming(Constant::getNullValue(PN->getType()), NewBB);
+      BI->getSuccessor(0)->removePredecessor(ExitingBlock);
+      BI->getSuccessor(1)->removePredecessor(ExitingBlock);
+      ExitingBlock->eraseFromParent();
     }
   }
-  return NewBB;
+
+  return Changed;
 }
 
 /// InsertPreheaderForLoop - Once we discover that a loop doesn't have a
 /// preheader, this method is called to insert one.  This method has two phases:
 /// preheader insertion and analysis updating.
 ///
-void LoopSimplify::InsertPreheaderForLoop(Loop *L) {
+BasicBlock *LoopSimplify::InsertPreheaderForLoop(Loop *L) {
   BasicBlock *Header = L->getHeader();
 
   // Compute the set of predecessors of the loop that are not in the loop.
-  std::vector<BasicBlock*> OutsideBlocks;
+  SmallVector<BasicBlock*, 8> OutsideBlocks;
   for (pred_iterator PI = pred_begin(Header), PE = pred_end(Header);
        PI != PE; ++PI)
     if (!L->contains(*PI))           // Coming in from outside the loop?
       OutsideBlocks.push_back(*PI);  // Keep track of it...
 
-  // Split out the loop pre-header
+  // Split out the loop pre-header.
   BasicBlock *NewBB =
-    SplitBlockPredecessors(Header, ".preheader", OutsideBlocks);
-
-  //===--------------------------------------------------------------------===//
-  //  Update analysis results now that we have performed the transformation
-  //
-
-  // We know that we have loop information to update... update it now.
-  if (Loop *Parent = L->getParentLoop())
-    Parent->addBasicBlockToLoop(NewBB, *LI);
-
-  DominatorSet &DS = getAnalysis<DominatorSet>();  // Update dominator info
-  DominatorTree &DT = getAnalysis<DominatorTree>();
-
-
-  // Update the dominator tree information.
-  // The immediate dominator of the preheader is the immediate dominator of
-  // the old header.
-  DominatorTree::Node *PHDomTreeNode =
-    DT.createNewNode(NewBB, DT.getNode(Header)->getIDom());
-  BasicBlock *oldHeaderIDom = DT.getNode(Header)->getIDom()->getBlock();
+    SplitBlockPredecessors(Header, &OutsideBlocks[0], OutsideBlocks.size(),
+                           ".preheader", this);
 
-  // Change the header node so that PNHode is the new immediate dominator
-  DT.changeImmediateDominator(DT.getNode(Header), PHDomTreeNode);
+  // Make sure that NewBB is put someplace intelligent, which doesn't mess up
+  // code layout too horribly.
+  PlaceSplitBlockCarefully(NewBB, OutsideBlocks, L);
 
-  {
-    // The blocks that dominate NewBB are the blocks that dominate Header,
-    // minus Header, plus NewBB.
-    DominatorSet::DomSetType DomSet = DS.getDominators(Header);
-    DomSet.erase(Header);  // Header does not dominate us...
-    DS.addBasicBlock(NewBB, DomSet);
-
-    // The newly created basic block dominates all nodes dominated by Header.
-    for (df_iterator<DominatorTree::Node*> DFI = df_begin(PHDomTreeNode),
-           E = df_end(PHDomTreeNode); DFI != E; ++DFI)
-      DS.addDominator((*DFI)->getBlock(), NewBB);
-  }
-
-  // Update immediate dominator information if we have it...
-  if (ImmediateDominators *ID = getAnalysisToUpdate<ImmediateDominators>()) {
-    // Whatever i-dominated the header node now immediately dominates NewBB
-    ID->addNewBlock(NewBB, ID->get(Header));
-
-    // The preheader now is the immediate dominator for the header node...
-    ID->setImmediateDominator(Header, NewBB);
-  }
-  
-  // Update ET Forest information if we have it...
-  if (ETForest *EF = getAnalysisToUpdate<ETForest>()) {
-    // Whatever i-dominated the header node now immediately dominates NewBB
-    EF->addNewBlock(NewBB, oldHeaderIDom);
-
-    // The preheader now is the immediate dominator for the header node...
-    EF->setImmediateDominator(Header, NewBB);
-  }
-
-  // Update dominance frontier information...
-  if (DominanceFrontier *DF = getAnalysisToUpdate<DominanceFrontier>()) {
-    // The DF(NewBB) is just (DF(Header)-Header), because NewBB dominates
-    // everything that Header does, and it strictly dominates Header in
-    // addition.
-    assert(DF->find(Header) != DF->end() && "Header node doesn't have DF set?");
-    DominanceFrontier::DomSetType NewDFSet = DF->find(Header)->second;
-    NewDFSet.erase(Header);
-    DF->addBasicBlock(NewBB, NewDFSet);
-
-    // Now we must loop over all of the dominance frontiers in the function,
-    // replacing occurrences of Header with NewBB in some cases.  If a block
-    // dominates a (now) predecessor of NewBB, but did not strictly dominate
-    // Header, it will have Header in it's DF set, but should now have NewBB in
-    // its set.
-    for (unsigned i = 0, e = OutsideBlocks.size(); i != e; ++i) {
-      // Get all of the dominators of the predecessor...
-      const DominatorSet::DomSetType &PredDoms =
-        DS.getDominators(OutsideBlocks[i]);
-      for (DominatorSet::DomSetType::const_iterator PDI = PredDoms.begin(),
-             PDE = PredDoms.end(); PDI != PDE; ++PDI) {
-        BasicBlock *PredDom = *PDI;
-        // If the loop header is in DF(PredDom), then PredDom didn't dominate
-        // the header but did dominate a predecessor outside of the loop.  Now
-        // we change this entry to include the preheader in the DF instead of
-        // the header.
-        DominanceFrontier::iterator DFI = DF->find(PredDom);
-        assert(DFI != DF->end() && "No dominance frontier for node?");
-        if (DFI->second.count(Header)) {
-          DF->removeFromFrontier(DFI, Header);
-          DF->addToFrontier(DFI, NewBB);
-        }
-      }
-    }
-  }
+  return NewBB;
 }
 
 /// RewriteLoopExitBlock - Ensure that the loop preheader dominates all exit
 /// blocks.  This method is used to split exit blocks that have predecessors
 /// outside of the loop.
 BasicBlock *LoopSimplify::RewriteLoopExitBlock(Loop *L, BasicBlock *Exit) {
-  std::vector<BasicBlock*> LoopBlocks;
+  SmallVector<BasicBlock*, 8> LoopBlocks;
   for (pred_iterator I = pred_begin(Exit), E = pred_end(Exit); I != E; ++I)
     if (L->contains(*I))
       LoopBlocks.push_back(*I);
 
   assert(!LoopBlocks.empty() && "No edges coming in from outside the loop?");
-  BasicBlock *NewBB = SplitBlockPredecessors(Exit, ".loopexit", LoopBlocks);
-
-  // Update Loop Information - we know that the new block will be in whichever
-  // loop the Exit block is in.  Note that it may not be in that immediate loop,
-  // if the successor is some other loop header.  In that case, we continue 
-  // walking up the loop tree to find a loop that contains both the successor
-  // block and the predecessor block.
-  Loop *SuccLoop = LI->getLoopFor(Exit);
-  while (SuccLoop && !SuccLoop->contains(L->getHeader()))
-    SuccLoop = SuccLoop->getParentLoop();
-  if (SuccLoop)
-    SuccLoop->addBasicBlockToLoop(NewBB, *LI);
-
-  // Update dominator information (set, immdom, domtree, and domfrontier)
-  UpdateDomInfoForRevectoredPreds(NewBB, LoopBlocks);
+  BasicBlock *NewBB = SplitBlockPredecessors(Exit, &LoopBlocks[0], 
+                                             LoopBlocks.size(), ".loopexit",
+                                             this);
+
   return NewBB;
 }
 
 /// AddBlockAndPredsToSet - Add the specified block, and all of its
 /// predecessors, to the specified set, if it's not already in there.  Stop
 /// predecessor traversal when we reach StopBlock.
-static void AddBlockAndPredsToSet(BasicBlock *BB, BasicBlock *StopBlock,
+static void AddBlockAndPredsToSet(BasicBlock *InputBB, BasicBlock *StopBlock,
                                   std::set<BasicBlock*> &Blocks) {
-  if (!Blocks.insert(BB).second) return;  // already processed.
-  if (BB == StopBlock) return;  // Stop here!
-
-  for (pred_iterator I = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); I != E; ++I)
-    AddBlockAndPredsToSet(*I, StopBlock, Blocks);
+  std::vector<BasicBlock *> WorkList;
+  WorkList.push_back(InputBB);
+  do {
+    BasicBlock *BB = WorkList.back(); WorkList.pop_back();
+    if (Blocks.insert(BB).second && BB != StopBlock)
+      // If BB is not already processed and it is not a stop block then
+      // insert its predecessor in the work list
+      for (pred_iterator I = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); I != E; ++I) {
+        BasicBlock *WBB = *I;
+        WorkList.push_back(WBB);
+      }
+  } while(!WorkList.empty());
 }
 
 /// FindPHIToPartitionLoops - The first part of loop-nestification is to find a
 /// PHI node that tells us how to partition the loops.
-static PHINode *FindPHIToPartitionLoops(Loop *L, DominatorSet &DS,
+static PHINode *FindPHIToPartitionLoops(Loop *L, DominatorTree *DT,
                                         AliasAnalysis *AA) {
   for (BasicBlock::iterator I = L->getHeader()->begin(); isa<PHINode>(I); ) {
     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
     ++I;
-    if (Value *V = PN->hasConstantValue())
-      if (!isa<Instruction>(V) || DS.dominates(cast<Instruction>(V), PN)) {
-        // This is a degenerate PHI already, don't modify it!
-        PN->replaceAllUsesWith(V);
-        if (AA) AA->deleteValue(PN);
-        PN->eraseFromParent();
-        continue;
-      }
+    if (Value *V = PN->hasConstantValue(DT)) {
+      // This is a degenerate PHI already, don't modify it!
+      PN->replaceAllUsesWith(V);
+      if (AA) AA->deleteValue(PN);
+      PN->eraseFromParent();
+      continue;
+    }
 
     // Scan this PHI node looking for a use of the PHI node by itself.
     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
@@ -513,6 +380,44 @@ static PHINode *FindPHIToPartitionLoops(Loop *L, DominatorSet &DS,
   return 0;
 }
 
+// PlaceSplitBlockCarefully - If the block isn't already, move the new block to
+// right after some 'outside block' block.  This prevents the preheader from
+// being placed inside the loop body, e.g. when the loop hasn't been rotated.
+void LoopSimplify::PlaceSplitBlockCarefully(BasicBlock *NewBB,
+                                       SmallVectorImpl<BasicBlock*> &SplitPreds,
+                                            Loop *L) {
+  // Check to see if NewBB is already well placed.
+  Function::iterator BBI = NewBB; --BBI;
+  for (unsigned i = 0, e = SplitPreds.size(); i != e; ++i) {
+    if (&*BBI == SplitPreds[i])
+      return;
+  }
+  
+  // If it isn't already after an outside block, move it after one.  This is
+  // always good as it makes the uncond branch from the outside block into a
+  // fall-through.
+  
+  // Figure out *which* outside block to put this after.  Prefer an outside
+  // block that neighbors a BB actually in the loop.
+  BasicBlock *FoundBB = 0;
+  for (unsigned i = 0, e = SplitPreds.size(); i != e; ++i) {
+    Function::iterator BBI = SplitPreds[i];
+    if (++BBI != NewBB->getParent()->end() && 
+        L->contains(BBI)) {
+      FoundBB = SplitPreds[i];
+      break;
+    }
+  }
+  
+  // If our heuristic for a *good* bb to place this after doesn't find
+  // anything, just pick something.  It's likely better than leaving it within
+  // the loop.
+  if (!FoundBB)
+    FoundBB = SplitPreds[0];
+  NewBB->moveAfter(FoundBB);
+}
+
+
 /// SeparateNestedLoop - If this loop has multiple backedges, try to pull one of
 /// them out into a nested loop.  This is important for code that looks like
 /// this:
@@ -530,25 +435,28 @@ static PHINode *FindPHIToPartitionLoops(Loop *L, DominatorSet &DS,
 /// If we are able to separate out a loop, return the new outer loop that was
 /// created.
 ///
-Loop *LoopSimplify::SeparateNestedLoop(Loop *L) {
-  PHINode *PN = FindPHIToPartitionLoops(L, getAnalysis<DominatorSet>(), AA);
+Loop *LoopSimplify::SeparateNestedLoop(Loop *L, LPPassManager &LPM) {
+  PHINode *PN = FindPHIToPartitionLoops(L, DT, AA);
   if (PN == 0) return 0;  // No known way to partition.
 
   // Pull out all predecessors that have varying values in the loop.  This
   // handles the case when a PHI node has multiple instances of itself as
   // arguments.
-  std::vector<BasicBlock*> OuterLoopPreds;
+  SmallVector<BasicBlock*, 8> OuterLoopPreds;
   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
     if (PN->getIncomingValue(i) != PN ||
         !L->contains(PN->getIncomingBlock(i)))
       OuterLoopPreds.push_back(PN->getIncomingBlock(i));
 
   BasicBlock *Header = L->getHeader();
-  BasicBlock *NewBB = SplitBlockPredecessors(Header, ".outer", OuterLoopPreds);
-
-  // Update dominator information (set, immdom, domtree, and domfrontier)
-  UpdateDomInfoForRevectoredPreds(NewBB, OuterLoopPreds);
+  BasicBlock *NewBB = SplitBlockPredecessors(Header, &OuterLoopPreds[0],
+                                             OuterLoopPreds.size(),
+                                             ".outer", this);
 
+  // Make sure that NewBB is put someplace intelligent, which doesn't mess up
+  // code layout too horribly.
+  PlaceSplitBlockCarefully(NewBB, OuterLoopPreds, L);
+  
   // Create the new outer loop.
   Loop *NewOuter = new Loop();
 
@@ -558,32 +466,36 @@ Loop *LoopSimplify::SeparateNestedLoop(Loop *L) {
   else
     LI->changeTopLevelLoop(L, NewOuter);
 
-  // This block is going to be our new header block: add it to this loop and all
-  // parent loops.
-  NewOuter->addBasicBlockToLoop(NewBB, *LI);
-
   // L is now a subloop of our outer loop.
   NewOuter->addChildLoop(L);
 
-  for (unsigned i = 0, e = L->getBlocks().size(); i != e; ++i)
-    NewOuter->addBlockEntry(L->getBlocks()[i]);
+  // Add the new loop to the pass manager queue.
+  LPM.insertLoopIntoQueue(NewOuter);
+
+  for (Loop::block_iterator I = L->block_begin(), E = L->block_end();
+       I != E; ++I)
+    NewOuter->addBlockEntry(*I);
+
+  // Now reset the header in L, which had been moved by
+  // SplitBlockPredecessors for the outer loop.
+  L->moveToHeader(Header);
 
   // Determine which blocks should stay in L and which should be moved out to
   // the Outer loop now.
-  DominatorSet &DS = getAnalysis<DominatorSet>();
   std::set<BasicBlock*> BlocksInL;
   for (pred_iterator PI = pred_begin(Header), E = pred_end(Header); PI!=E; ++PI)
-    if (DS.dominates(Header, *PI))
+    if (DT->dominates(Header, *PI))
       AddBlockAndPredsToSet(*PI, Header, BlocksInL);
 
 
   // Scan all of the loop children of L, moving them to OuterLoop if they are
   // not part of the inner loop.
-  for (Loop::iterator I = L->begin(); I != L->end(); )
-    if (BlocksInL.count((*I)->getHeader()))
+  const std::vector<Loop*> &SubLoops = L->getSubLoops();
+  for (size_t I = 0; I != SubLoops.size(); )
+    if (BlocksInL.count(SubLoops[I]->getHeader()))
       ++I;   // Loop remains in L
     else
-      NewOuter->addChildLoop(L->removeChildLoop(I));
+      NewOuter->addChildLoop(L->removeChildLoop(SubLoops.begin() + I));
 
   // Now that we know which blocks are in L and which need to be moved to
   // OuterLoop, move any blocks that need it.
@@ -608,11 +520,10 @@ Loop *LoopSimplify::SeparateNestedLoop(Loop *L) {
 /// backedges to target a new basic block and have that block branch to the loop
 /// header.  This ensures that loops have exactly one backedge.
 ///
-void LoopSimplify::InsertUniqueBackedgeBlock(Loop *L) {
+void LoopSimplify::InsertUniqueBackedgeBlock(Loop *L, BasicBlock *Preheader) {
   assert(L->getNumBackEdges() > 1 && "Must have > 1 backedge!");
 
   // Get information about the loop
-  BasicBlock *Preheader = L->getLoopPreheader();
   BasicBlock *Header = L->getHeader();
   Function *F = Header->getParent();
 
@@ -622,8 +533,9 @@ void LoopSimplify::InsertUniqueBackedgeBlock(Loop *L) {
     if (*I != Preheader) BackedgeBlocks.push_back(*I);
 
   // Create and insert the new backedge block...
-  BasicBlock *BEBlock = new BasicBlock(Header->getName()+".backedge", F);
-  BranchInst *BETerminator = new BranchInst(Header, BEBlock);
+  BasicBlock *BEBlock = BasicBlock::Create(Header->getContext(),
+                                           Header->getName()+".backedge", F);
+  BranchInst *BETerminator = BranchInst::Create(Header, BEBlock);
 
   // Move the new backedge block to right after the last backedge block.
   Function::iterator InsertPos = BackedgeBlocks.back(); ++InsertPos;
@@ -633,8 +545,8 @@ void LoopSimplify::InsertUniqueBackedgeBlock(Loop *L) {
   // the backedge block which correspond to any PHI nodes in the header block.
   for (BasicBlock::iterator I = Header->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
-    PHINode *NewPN = new PHINode(PN->getType(), PN->getName()+".be",
-                                 BETerminator);
+    PHINode *NewPN = PHINode::Create(PN->getType(), PN->getName()+".be",
+                                     BETerminator);
     NewPN->reserveOperandSpace(BackedgeBlocks.size());
     if (AA) AA->copyValue(PN, NewPN);
 
@@ -695,221 +607,10 @@ void LoopSimplify::InsertUniqueBackedgeBlock(Loop *L) {
 
   // Update Loop Information - we know that this block is now in the current
   // loop and all parent loops.
-  L->addBasicBlockToLoop(BEBlock, *LI);
-
-  // Update dominator information (set, immdom, domtree, and domfrontier)
-  UpdateDomInfoForRevectoredPreds(BEBlock, BackedgeBlocks);
-}
-
-/// UpdateDomInfoForRevectoredPreds - This method is used to update the four
-/// different kinds of dominator information (dominator sets, immediate
-/// dominators, dominator trees, and dominance frontiers) after a new block has
-/// been added to the CFG.
-///
-/// This only supports the case when an existing block (known as "NewBBSucc"),
-/// had some of its predecessors factored into a new basic block.  This
-/// transformation inserts a new basic block ("NewBB"), with a single
-/// unconditional branch to NewBBSucc, and moves some predecessors of
-/// "NewBBSucc" to now branch to NewBB.  These predecessors are listed in
-/// PredBlocks, even though they are the same as
-/// pred_begin(NewBB)/pred_end(NewBB).
-///
-void LoopSimplify::UpdateDomInfoForRevectoredPreds(BasicBlock *NewBB,
-                                         std::vector<BasicBlock*> &PredBlocks) {
-  assert(!PredBlocks.empty() && "No predblocks??");
-  assert(succ_begin(NewBB) != succ_end(NewBB) &&
-         ++succ_begin(NewBB) == succ_end(NewBB) &&
-         "NewBB should have a single successor!");
-  BasicBlock *NewBBSucc = *succ_begin(NewBB);
-  DominatorSet &DS = getAnalysis<DominatorSet>();
-
-  // Update dominator information...  The blocks that dominate NewBB are the
-  // intersection of the dominators of predecessors, plus the block itself.
-  //
-  DominatorSet::DomSetType NewBBDomSet = DS.getDominators(PredBlocks[0]);
-  for (unsigned i = 1, e = PredBlocks.size(); i != e; ++i)
-    set_intersect(NewBBDomSet, DS.getDominators(PredBlocks[i]));
-  NewBBDomSet.insert(NewBB);  // All blocks dominate themselves...
-  DS.addBasicBlock(NewBB, NewBBDomSet);
-
-  // The newly inserted basic block will dominate existing basic blocks iff the
-  // PredBlocks dominate all of the non-pred blocks.  If all predblocks dominate
-  // the non-pred blocks, then they all must be the same block!
-  //
-  bool NewBBDominatesNewBBSucc = true;
-  {
-    BasicBlock *OnePred = PredBlocks[0];
-    for (unsigned i = 1, e = PredBlocks.size(); i != e; ++i)
-      if (PredBlocks[i] != OnePred) {
-        NewBBDominatesNewBBSucc = false;
-        break;
-      }
-
-    if (NewBBDominatesNewBBSucc)
-      for (pred_iterator PI = pred_begin(NewBBSucc), E = pred_end(NewBBSucc);
-           PI != E; ++PI)
-        if (*PI != NewBB && !DS.dominates(NewBBSucc, *PI)) {
-          NewBBDominatesNewBBSucc = false;
-          break;
-        }
-  }
+  L->addBasicBlockToLoop(BEBlock, LI->getBase());
 
-  // The other scenario where the new block can dominate its successors are when
-  // all predecessors of NewBBSucc that are not NewBB are dominated by NewBBSucc
-  // already.
-  if (!NewBBDominatesNewBBSucc) {
-    NewBBDominatesNewBBSucc = true;
-    for (pred_iterator PI = pred_begin(NewBBSucc), E = pred_end(NewBBSucc);
-         PI != E; ++PI)
-      if (*PI != NewBB && !DS.dominates(NewBBSucc, *PI)) {
-        NewBBDominatesNewBBSucc = false;
-        break;
-      }
-  }
-
-  // If NewBB dominates some blocks, then it will dominate all blocks that
-  // NewBBSucc does.
-  if (NewBBDominatesNewBBSucc) {
-    BasicBlock *PredBlock = PredBlocks[0];
-    Function *F = NewBB->getParent();
-    for (Function::iterator I = F->begin(), E = F->end(); I != E; ++I)
-      if (DS.dominates(NewBBSucc, I))
-        DS.addDominator(I, NewBB);
-  }
-
-  // Update immediate dominator information if we have it...
-  BasicBlock *NewBBIDom = 0;
-  if (ImmediateDominators *ID = getAnalysisToUpdate<ImmediateDominators>()) {
-    // To find the immediate dominator of the new exit node, we trace up the
-    // immediate dominators of a predecessor until we find a basic block that
-    // dominates the exit block.
-    //
-    BasicBlock *Dom = PredBlocks[0];  // Some random predecessor...
-    while (!NewBBDomSet.count(Dom)) {  // Loop until we find a dominator...
-      assert(Dom != 0 && "No shared dominator found???");
-      Dom = ID->get(Dom);
-    }
-
-    // Set the immediate dominator now...
-    ID->addNewBlock(NewBB, Dom);
-    NewBBIDom = Dom;   // Reuse this if calculating DominatorTree info...
-
-    // If NewBB strictly dominates other blocks, we need to update their idom's
-    // now.  The only block that need adjustment is the NewBBSucc block, whose
-    // idom should currently be set to PredBlocks[0].
-    if (NewBBDominatesNewBBSucc)
-      ID->setImmediateDominator(NewBBSucc, NewBB);
-  }
-
-  // Update DominatorTree information if it is active.
-  if (DominatorTree *DT = getAnalysisToUpdate<DominatorTree>()) {
-    // If we don't have ImmediateDominator info around, calculate the idom as
-    // above.
-    DominatorTree::Node *NewBBIDomNode;
-    if (NewBBIDom) {
-      NewBBIDomNode = DT->getNode(NewBBIDom);
-    } else {
-      NewBBIDomNode = DT->getNode(PredBlocks[0]); // Random pred
-      while (!NewBBDomSet.count(NewBBIDomNode->getBlock())) {
-        NewBBIDomNode = NewBBIDomNode->getIDom();
-        assert(NewBBIDomNode && "No shared dominator found??");
-      }
-      NewBBIDom = NewBBIDomNode->getBlock();
-    }
-
-    // Create the new dominator tree node... and set the idom of NewBB.
-    DominatorTree::Node *NewBBNode = DT->createNewNode(NewBB, NewBBIDomNode);
-
-    // If NewBB strictly dominates other blocks, then it is now the immediate
-    // dominator of NewBBSucc.  Update the dominator tree as appropriate.
-    if (NewBBDominatesNewBBSucc) {
-      DominatorTree::Node *NewBBSuccNode = DT->getNode(NewBBSucc);
-      DT->changeImmediateDominator(NewBBSuccNode, NewBBNode);
-    }
-  }
-
-  // Update ET-Forest information if it is active.
-  if (ETForest *EF = getAnalysisToUpdate<ETForest>()) {
-    EF->addNewBlock(NewBB, NewBBIDom);
-    if (NewBBDominatesNewBBSucc)
-      EF->setImmediateDominator(NewBBSucc, NewBB);
-  }
-
-  // Update dominance frontier information...
-  if (DominanceFrontier *DF = getAnalysisToUpdate<DominanceFrontier>()) {
-    // If NewBB dominates NewBBSucc, then DF(NewBB) is now going to be the
-    // DF(PredBlocks[0]) without the stuff that the new block does not dominate
-    // a predecessor of.
-    if (NewBBDominatesNewBBSucc) {
-      DominanceFrontier::iterator DFI = DF->find(PredBlocks[0]);
-      if (DFI != DF->end()) {
-        DominanceFrontier::DomSetType Set = DFI->second;
-        // Filter out stuff in Set that we do not dominate a predecessor of.
-        for (DominanceFrontier::DomSetType::iterator SetI = Set.begin(),
-               E = Set.end(); SetI != E;) {
-          bool DominatesPred = false;
-          for (pred_iterator PI = pred_begin(*SetI), E = pred_end(*SetI);
-               PI != E; ++PI)
-            if (DS.dominates(NewBB, *PI))
-              DominatesPred = true;
-          if (!DominatesPred)
-            Set.erase(SetI++);
-          else
-            ++SetI;
-        }
-
-        DF->addBasicBlock(NewBB, Set);
-      }
-
-    } else {
-      // DF(NewBB) is {NewBBSucc} because NewBB does not strictly dominate
-      // NewBBSucc, but it does dominate itself (and there is an edge (NewBB ->
-      // NewBBSucc)).  NewBBSucc is the single successor of NewBB.
-      DominanceFrontier::DomSetType NewDFSet;
-      NewDFSet.insert(NewBBSucc);
-      DF->addBasicBlock(NewBB, NewDFSet);
-    }
-
-    // Now we must loop over all of the dominance frontiers in the function,
-    // replacing occurrences of NewBBSucc with NewBB in some cases.  All
-    // blocks that dominate a block in PredBlocks and contained NewBBSucc in
-    // their dominance frontier must be updated to contain NewBB instead.
-    //
-    for (unsigned i = 0, e = PredBlocks.size(); i != e; ++i) {
-      BasicBlock *Pred = PredBlocks[i];
-      // Get all of the dominators of the predecessor...
-      const DominatorSet::DomSetType &PredDoms = DS.getDominators(Pred);
-      for (DominatorSet::DomSetType::const_iterator PDI = PredDoms.begin(),
-             PDE = PredDoms.end(); PDI != PDE; ++PDI) {
-        BasicBlock *PredDom = *PDI;
-
-        // If the NewBBSucc node is in DF(PredDom), then PredDom didn't
-        // dominate NewBBSucc but did dominate a predecessor of it.  Now we
-        // change this entry to include NewBB in the DF instead of NewBBSucc.
-        DominanceFrontier::iterator DFI = DF->find(PredDom);
-        assert(DFI != DF->end() && "No dominance frontier for node?");
-        if (DFI->second.count(NewBBSucc)) {
-          // If NewBBSucc should not stay in our dominator frontier, remove it.
-          // We remove it unless there is a predecessor of NewBBSucc that we
-          // dominate, but we don't strictly dominate NewBBSucc.
-          bool ShouldRemove = true;
-          if (PredDom == NewBBSucc || !DS.dominates(PredDom, NewBBSucc)) {
-            // Okay, we know that PredDom does not strictly dominate NewBBSucc.
-            // Check to see if it dominates any predecessors of NewBBSucc.
-            for (pred_iterator PI = pred_begin(NewBBSucc),
-                   E = pred_end(NewBBSucc); PI != E; ++PI)
-              if (DS.dominates(PredDom, *PI)) {
-                ShouldRemove = false;
-                break;
-              }
-          }
-
-          if (ShouldRemove)
-            DF->removeFromFrontier(DFI, NewBBSucc);
-          DF->addToFrontier(DFI, NewBB);
-        }
-      }
-    }
-  }
+  // Update dominator information
+  DT->splitBlock(BEBlock);
+  if (DominanceFrontier *DF = getAnalysisIfAvailable<DominanceFrontier>())
+    DF->splitBlock(BEBlock);
 }
-