Inline the checks for mutually exclusive attributes since they're used in only one...
[oota-llvm.git] / lib / VMCore / Dominators.cpp
index c55f0e4a5141f4246ef217dcb663e568e0e74156..77b2403d87dd1873538d3337593f27ad5eefed21 100644 (file)
@@ -1,5 +1,12 @@
 //===- Dominators.cpp - Dominator Calculation -----------------------------===//
 //
+//                     The LLVM Compiler Infrastructure
+//
+// This file is distributed under the University of Illinois Open Source
+// License. See LICENSE.TXT for details.
+//
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+//
 // This file implements simple dominator construction algorithms for finding
 // forward dominators.  Postdominators are available in libanalysis, but are not
 // included in libvmcore, because it's not needed.  Forward dominators are
 
 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
 #include "llvm/Support/CFG.h"
+#include "llvm/Support/Compiler.h"
+#include "llvm/Support/Debug.h"
+#include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
+#include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
+#include "llvm/ADT/SmallVector.h"
+#include "llvm/Analysis/DominatorInternals.h"
 #include "llvm/Assembly/Writer.h"
-#include "Support/DepthFirstIterator.h"
-#include "Support/SetOperations.h"
+#include "llvm/Instructions.h"
+#include "llvm/Support/raw_ostream.h"
+#include "llvm/Support/CommandLine.h"
+#include <algorithm>
+using namespace llvm;
+
+// Always verify dominfo if expensive checking is enabled.
+#ifdef XDEBUG
+static bool VerifyDomInfo = true;
+#else
+static bool VerifyDomInfo = false;
+#endif
+static cl::opt<bool,true>
+VerifyDomInfoX("verify-dom-info", cl::location(VerifyDomInfo),
+               cl::desc("Verify dominator info (time consuming)"));
+
+bool BasicBlockEdge::isSingleEdge() const {
+  const TerminatorInst *TI = Start->getTerminator();
+  unsigned NumEdgesToEnd = 0;
+  for (unsigned int i = 0, n = TI->getNumSuccessors(); i < n; ++i) {
+    if (TI->getSuccessor(i) == End)
+      ++NumEdgesToEnd;
+    if (NumEdgesToEnd >= 2)
+      return false;
+  }
+  assert(NumEdgesToEnd == 1);
+  return true;
+}
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
-//  DominatorSet Implementation
+//  DominatorTree Implementation
 //===----------------------------------------------------------------------===//
-
-static RegisterAnalysis<DominatorSet>
-A("domset", "Dominator Set Construction", true);
-
-// dominates - Return true if A dominates B.  This performs the special checks
-// necessary if A and B are in the same basic block.
 //
-bool DominatorSetBase::dominates(Instruction *A, Instruction *B) const {
-  BasicBlock *BBA = A->getParent(), *BBB = B->getParent();
-  if (BBA != BBB) return dominates(BBA, BBB);
-  
-  // Loop through the basic block until we find A or B.
-  BasicBlock::iterator I = BBA->begin();
-  for (; &*I != A && &*I != B; ++I) /*empty*/;
-  
-  // A dominates B if it is found first in the basic block...
-  return &*I == A;
-}
-
-
-void DominatorSet::calculateDominatorsFromBlock(BasicBlock *RootBB) {
-  bool Changed;
-  Doms[RootBB].insert(RootBB);  // Root always dominates itself...
-  do {
-    Changed = false;
-
-    DomSetType WorkingSet;
-    df_iterator<BasicBlock*> It = df_begin(RootBB), End = df_end(RootBB);
-    for ( ; It != End; ++It) {
-      BasicBlock *BB = *It;
-      pred_iterator PI = pred_begin(BB), PEnd = pred_end(BB);
-      if (PI != PEnd) {                // Is there SOME predecessor?
-       // Loop until we get to a predecessor that has had its dom set filled
-       // in at least once.  We are guaranteed to have this because we are
-       // traversing the graph in DFO and have handled start nodes specially,
-       // except when there are unreachable blocks.
-       //
-       while (PI != PEnd && Doms[*PI].empty()) ++PI;
-        if (PI != PEnd) {     // Not unreachable code case?
-          WorkingSet = Doms[*PI];
-
-          // Intersect all of the predecessor sets
-          for (++PI; PI != PEnd; ++PI) {
-            DomSetType &PredSet = Doms[*PI];
-            if (PredSet.size())
-              set_intersect(WorkingSet, PredSet);
-          }
-        }
-      } else {
-        assert(BB == Root && "We got into unreachable code somehow!");
-      }
-       
-      WorkingSet.insert(BB);           // A block always dominates itself
-      DomSetType &BBSet = Doms[BB];
-      if (BBSet != WorkingSet) {
-        //assert(WorkingSet.size() > BBSet.size() && "Must only grow sets!");
-       BBSet.swap(WorkingSet);        // Constant time operation!
-       Changed = true;                // The sets changed.
-      }
-      WorkingSet.clear();              // Clear out the set for next iteration
-    }
-  } while (Changed);
-}
+// Provide public access to DominatorTree information.  Implementation details
+// can be found in DominatorInternals.h.
+//
+//===----------------------------------------------------------------------===//
 
+TEMPLATE_INSTANTIATION(class llvm::DomTreeNodeBase<BasicBlock>);
+TEMPLATE_INSTANTIATION(class llvm::DominatorTreeBase<BasicBlock>);
 
+char DominatorTree::ID = 0;
+INITIALIZE_PASS(DominatorTree, "domtree",
+                "Dominator Tree Construction", true, true)
 
-// runOnFunction - This method calculates the forward dominator sets for the
-// specified function.
-//
-bool DominatorSet::runOnFunction(Function &F) {
-  Root = &F.getEntryNode();
-  assert(pred_begin(Root) == pred_end(Root) &&
-        "Root node has predecessors in function!");
-  recalculate();
+bool DominatorTree::runOnFunction(Function &F) {
+  DT->recalculate(F);
   return false;
 }
 
-void DominatorSet::recalculate() {
-  Doms.clear();   // Reset from the last time we were run...
+void DominatorTree::verifyAnalysis() const {
+  if (!VerifyDomInfo) return;
 
-  // Calculate dominator sets for the reachable basic blocks...
-  calculateDominatorsFromBlock(Root);
+  Function &F = *getRoot()->getParent();
 
-
-  // Loop through the function, ensuring that every basic block has at least an
-  // empty set of nodes.  This is important for the case when there is
-  // unreachable blocks.
-  Function *F = Root->getParent();
-  for (Function::iterator I = F->begin(), E = F->end(); I != E; ++I) Doms[I];
+  DominatorTree OtherDT;
+  OtherDT.getBase().recalculate(F);
+  if (compare(OtherDT)) {
+    errs() << "DominatorTree is not up to date!\nComputed:\n";
+    print(errs());
+    errs() << "\nActual:\n";
+    OtherDT.print(errs());
+    abort();
+  }
 }
 
-
-static std::ostream &operator<<(std::ostream &o,
-                                const std::set<BasicBlock*> &BBs) {
-  for (std::set<BasicBlock*>::const_iterator I = BBs.begin(), E = BBs.end();
-       I != E; ++I) {
-    o << "  ";
-    WriteAsOperand(o, *I, false);
-    o << "\n";
-   }
-  return o;
+void DominatorTree::print(raw_ostream &OS, const Module *) const {
+  DT->print(OS);
 }
 
-void DominatorSetBase::print(std::ostream &o) const {
-  for (const_iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I) {
-    o << "=============================--------------------------------\n"
-      << "\nDominator Set For Basic Block: ";
-    WriteAsOperand(o, I->first, false);
-    o  << "\n-------------------------------\n" << I->second << "\n";
-  }
+// dominates - Return true if Def dominates a use in User. This performs
+// the special checks necessary if Def and User are in the same basic block.
+// Note that Def doesn't dominate a use in Def itself!
+bool DominatorTree::dominates(const Instruction *Def,
+                              const Instruction *User) const {
+  const BasicBlock *UseBB = User->getParent();
+  const BasicBlock *DefBB = Def->getParent();
+
+  // Any unreachable use is dominated, even if Def == User.
+  if (!isReachableFromEntry(UseBB))
+    return true;
+
+  // Unreachable definitions don't dominate anything.
+  if (!isReachableFromEntry(DefBB))
+    return false;
+
+  // An instruction doesn't dominate a use in itself.
+  if (Def == User)
+    return false;
+
+  // The value defined by an invoke dominates an instruction only if
+  // it dominates every instruction in UseBB.
+  // A PHI is dominated only if the instruction dominates every possible use
+  // in the UseBB.
+  if (isa<InvokeInst>(Def) || isa<PHINode>(User))
+    return dominates(Def, UseBB);
+
+  if (DefBB != UseBB)
+    return dominates(DefBB, UseBB);
+
+  // Loop through the basic block until we find Def or User.
+  BasicBlock::const_iterator I = DefBB->begin();
+  for (; &*I != Def && &*I != User; ++I)
+    /*empty*/;
+
+  return &*I == Def;
 }
 
-//===----------------------------------------------------------------------===//
-//  ImmediateDominators Implementation
-//===----------------------------------------------------------------------===//
-
-static RegisterAnalysis<ImmediateDominators>
-C("idom", "Immediate Dominators Construction", true);
-
-// calcIDoms - Calculate the immediate dominator mapping, given a set of
-// dominators for every basic block.
-void ImmediateDominatorsBase::calcIDoms(const DominatorSetBase &DS) {
-  // Loop over all of the nodes that have dominators... figuring out the IDOM
-  // for each node...
-  //
-  for (DominatorSet::const_iterator DI = DS.begin(), DEnd = DS.end(); 
-       DI != DEnd; ++DI) {
-    BasicBlock *BB = DI->first;
-    const DominatorSet::DomSetType &Dominators = DI->second;
-    unsigned DomSetSize = Dominators.size();
-    if (DomSetSize == 1) continue;  // Root node... IDom = null
-
-    // Loop over all dominators of this node.  This corresponds to looping over
-    // nodes in the dominator chain, looking for a node whose dominator set is
-    // equal to the current nodes, except that the current node does not exist
-    // in it.  This means that it is one level higher in the dom chain than the
-    // current node, and it is our idom!
-    //
-    DominatorSet::DomSetType::const_iterator I = Dominators.begin();
-    DominatorSet::DomSetType::const_iterator End = Dominators.end();
-    for (; I != End; ++I) {   // Iterate over dominators...
-      // All of our dominators should form a chain, where the number of elements
-      // in the dominator set indicates what level the node is at in the chain.
-      // We want the node immediately above us, so it will have an identical 
-      // dominator set, except that BB will not dominate it... therefore it's
-      // dominator set size will be one less than BB's...
-      //
-      if (DS.getDominators(*I).size() == DomSetSize - 1) {
-       IDoms[BB] = *I;
-       break;
-      }
-    }
-  }
-}
+// true if Def would dominate a use in any instruction in UseBB.
+// note that dominates(Def, Def->getParent()) is false.
+bool DominatorTree::dominates(const Instruction *Def,
+                              const BasicBlock *UseBB) const {
+  const BasicBlock *DefBB = Def->getParent();
 
-void ImmediateDominatorsBase::print(std::ostream &o) const {
-  for (const_iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I) {
-    o << "=============================--------------------------------\n"
-      << "\nImmediate Dominator For Basic Block:";
-    WriteAsOperand(o, I->first, false);
-    o << " is:";
-    WriteAsOperand(o, I->second, false);
-    o << "\n";
-  }
-}
+  // Any unreachable use is dominated, even if DefBB == UseBB.
+  if (!isReachableFromEntry(UseBB))
+    return true;
 
+  // Unreachable definitions don't dominate anything.
+  if (!isReachableFromEntry(DefBB))
+    return false;
 
-//===----------------------------------------------------------------------===//
-//  DominatorTree Implementation
-//===----------------------------------------------------------------------===//
+  if (DefBB == UseBB)
+    return false;
 
-static RegisterAnalysis<DominatorTree>
-E("domtree", "Dominator Tree Construction", true);
+  const InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Def);
+  if (!II)
+    return dominates(DefBB, UseBB);
 
-// DominatorTreeBase::reset - Free all of the tree node memory.
-//
-void DominatorTreeBase::reset() { 
-  for (NodeMapType::iterator I = Nodes.begin(), E = Nodes.end(); I != E; ++I)
-    delete I->second;
-  Nodes.clear();
+  // Invoke results are only usable in the normal destination, not in the
+  // exceptional destination.
+  BasicBlock *NormalDest = II->getNormalDest();
+  BasicBlockEdge E(DefBB, NormalDest);
+  return dominates(E, UseBB);
 }
 
-void DominatorTreeBase::Node2::setIDom(Node2 *NewIDom) {
-  assert(IDom && "No immediate dominator?");
-  if (IDom != NewIDom) {
-    std::vector<Node*>::iterator I =
-      std::find(IDom->Children.begin(), IDom->Children.end(), this);
-    assert(I != IDom->Children.end() &&
-           "Not in immediate dominator children set!");
-    // I am no longer your child...
-    IDom->Children.erase(I);
-
-    // Switch to new dominator
-    IDom = NewIDom;
-    IDom->Children.push_back(this);
+bool DominatorTree::dominates(const BasicBlockEdge &BBE,
+                              const BasicBlock *UseBB) const {
+  // Assert that we have a single edge. We could handle them by simply
+  // returning false, but since isSingleEdge is linear on the number of
+  // edges, the callers can normally handle them more efficiently.
+  assert(BBE.isSingleEdge());
+
+  // If the BB the edge ends in doesn't dominate the use BB, then the
+  // edge also doesn't.
+  const BasicBlock *Start = BBE.getStart();
+  const BasicBlock *End = BBE.getEnd();
+  if (!dominates(End, UseBB))
+    return false;
+
+  // Simple case: if the end BB has a single predecessor, the fact that it
+  // dominates the use block implies that the edge also does.
+  if (End->getSinglePredecessor())
+    return true;
+
+  // The normal edge from the invoke is critical. Conceptually, what we would
+  // like to do is split it and check if the new block dominates the use.
+  // With X being the new block, the graph would look like:
+  //
+  //        DefBB
+  //          /\      .  .
+  //         /  \     .  .
+  //        /    \    .  .
+  //       /      \   |  |
+  //      A        X  B  C
+  //      |         \ | /
+  //      .          \|/
+  //      .      NormalDest
+  //      .
+  //
+  // Given the definition of dominance, NormalDest is dominated by X iff X
+  // dominates all of NormalDest's predecessors (X, B, C in the example). X
+  // trivially dominates itself, so we only have to find if it dominates the
+  // other predecessors. Since the only way out of X is via NormalDest, X can
+  // only properly dominate a node if NormalDest dominates that node too.
+  for (const_pred_iterator PI = pred_begin(End), E = pred_end(End);
+       PI != E; ++PI) {
+    const BasicBlock *BB = *PI;
+    if (BB == Start)
+      continue;
+
+    if (!dominates(End, BB))
+      return false;
   }
+  return true;
 }
 
+bool DominatorTree::dominates(const BasicBlockEdge &BBE,
+                              const Use &U) const {
+  // Assert that we have a single edge. We could handle them by simply
+  // returning false, but since isSingleEdge is linear on the number of
+  // edges, the callers can normally handle them more efficiently.
+  assert(BBE.isSingleEdge());
+
+  Instruction *UserInst = cast<Instruction>(U.getUser());
+  // A PHI in the end of the edge is dominated by it.
+  PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(UserInst);
+  if (PN && PN->getParent() == BBE.getEnd() &&
+      PN->getIncomingBlock(U) == BBE.getStart())
+    return true;
+
+  // Otherwise use the edge-dominates-block query, which
+  // handles the crazy critical edge cases properly.
+  const BasicBlock *UseBB;
+  if (PN)
+    UseBB = PN->getIncomingBlock(U);
+  else
+    UseBB = UserInst->getParent();
+  return dominates(BBE, UseBB);
+}
 
-
-void DominatorTree::calculate(const DominatorSet &DS) {
-  Nodes[Root] = new Node(Root, 0);   // Add a node for the root...
-
-  // Iterate over all nodes in depth first order...
-  for (df_iterator<BasicBlock*> I = df_begin(Root), E = df_end(Root);
-       I != E; ++I) {
-    BasicBlock *BB = *I;
-    const DominatorSet::DomSetType &Dominators = DS.getDominators(BB);
-    unsigned DomSetSize = Dominators.size();
-    if (DomSetSize == 1) continue;  // Root node... IDom = null
-      
-    // Loop over all dominators of this node. This corresponds to looping over
-    // nodes in the dominator chain, looking for a node whose dominator set is
-    // equal to the current nodes, except that the current node does not exist
-    // in it. This means that it is one level higher in the dom chain than the
-    // current node, and it is our idom!  We know that we have already added
-    // a DominatorTree node for our idom, because the idom must be a
-    // predecessor in the depth first order that we are iterating through the
-    // function.
-    //
-    DominatorSet::DomSetType::const_iterator I = Dominators.begin();
-    DominatorSet::DomSetType::const_iterator End = Dominators.end();
-    for (; I != End; ++I) {   // Iterate over dominators...
-      // All of our dominators should form a chain, where the number of
-      // elements in the dominator set indicates what level the node is at in
-      // the chain.  We want the node immediately above us, so it will have
-      // an identical dominator set, except that BB will not dominate it...
-      // therefore it's dominator set size will be one less than BB's...
-      //
-      if (DS.getDominators(*I).size() == DomSetSize - 1) {
-        // We know that the immediate dominator should already have a node, 
-        // because we are traversing the CFG in depth first order!
-        //
-        Node *IDomNode = Nodes[*I];
-        assert(IDomNode && "No node for IDOM?");
-        
-        // Add a new tree node for this BasicBlock, and link it as a child of
-        // IDomNode
-        Nodes[BB] = IDomNode->addChild(new Node(BB, IDomNode));
-        break;
-      }
-    }
+bool DominatorTree::dominates(const Instruction *Def,
+                              const Use &U) const {
+  Instruction *UserInst = cast<Instruction>(U.getUser());
+  const BasicBlock *DefBB = Def->getParent();
+
+  // Determine the block in which the use happens. PHI nodes use
+  // their operands on edges; simulate this by thinking of the use
+  // happening at the end of the predecessor block.
+  const BasicBlock *UseBB;
+  if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(UserInst))
+    UseBB = PN->getIncomingBlock(U);
+  else
+    UseBB = UserInst->getParent();
+
+  // Any unreachable use is dominated, even if Def == User.
+  if (!isReachableFromEntry(UseBB))
+    return true;
+
+  // Unreachable definitions don't dominate anything.
+  if (!isReachableFromEntry(DefBB))
+    return false;
+
+  // Invoke instructions define their return values on the edges
+  // to their normal successors, so we have to handle them specially.
+  // Among other things, this means they don't dominate anything in
+  // their own block, except possibly a phi, so we don't need to
+  // walk the block in any case.
+  if (const InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Def)) {
+    BasicBlock *NormalDest = II->getNormalDest();
+    BasicBlockEdge E(DefBB, NormalDest);
+    return dominates(E, U);
   }
-}
 
+  // If the def and use are in different blocks, do a simple CFG dominator
+  // tree query.
+  if (DefBB != UseBB)
+    return dominates(DefBB, UseBB);
 
-static std::ostream &operator<<(std::ostream &o,
-                                const DominatorTreeBase::Node *Node) {
-  return o << Node->getNode()
-           << "\n------------------------------------------\n";
-}
+  // Ok, def and use are in the same block. If the def is an invoke, it
+  // doesn't dominate anything in the block. If it's a PHI, it dominates
+  // everything in the block.
+  if (isa<PHINode>(UserInst))
+    return true;
 
-static void PrintDomTree(const DominatorTreeBase::Node *N, std::ostream &o,
-                         unsigned Lev) {
-  o << "Level #" << Lev << ":  " << N;
-  for (DominatorTreeBase::Node::const_iterator I = N->begin(), E = N->end(); 
-       I != E; ++I) {
-    PrintDomTree(*I, o, Lev+1);
-  }
-}
+  // Otherwise, just loop through the basic block until we find Def or User.
+  BasicBlock::const_iterator I = DefBB->begin();
+  for (; &*I != Def && &*I != UserInst; ++I)
+    /*empty*/;
 
-void DominatorTreeBase::print(std::ostream &o) const {
-  o << "=============================--------------------------------\n"
-    << "Inorder Dominator Tree:\n";
-  PrintDomTree(Nodes.find(getRoot())->second, o, 1);
+  return &*I != UserInst;
 }
 
+bool DominatorTree::isReachableFromEntry(const Use &U) const {
+  Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(U.getUser());
 
-//===----------------------------------------------------------------------===//
-//  DominanceFrontier Implementation
-//===----------------------------------------------------------------------===//
-
-static RegisterAnalysis<DominanceFrontier>
-G("domfrontier", "Dominance Frontier Construction", true);
-
-const DominanceFrontier::DomSetType &
-DominanceFrontier::calculate(const DominatorTree &DT, 
-                             const DominatorTree::Node *Node) {
-  // Loop over CFG successors to calculate DFlocal[Node]
-  BasicBlock *BB = Node->getNode();
-  DomSetType &S = Frontiers[BB];       // The new set to fill in...
-
-  for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), SE = succ_end(BB);
-       SI != SE; ++SI) {
-    // Does Node immediately dominate this successor?
-    if (DT[*SI]->getIDom() != Node)
-      S.insert(*SI);
-  }
-
-  // At this point, S is DFlocal.  Now we union in DFup's of our children...
-  // Loop through and visit the nodes that Node immediately dominates (Node's
-  // children in the IDomTree)
-  //
-  for (DominatorTree::Node::const_iterator NI = Node->begin(), NE = Node->end();
-       NI != NE; ++NI) {
-    DominatorTree::Node *IDominee = *NI;
-    const DomSetType &ChildDF = calculate(DT, IDominee);
-
-    DomSetType::const_iterator CDFI = ChildDF.begin(), CDFE = ChildDF.end();
-    for (; CDFI != CDFE; ++CDFI) {
-      if (!Node->dominates(DT[*CDFI]))
-       S.insert(*CDFI);
-    }
-  }
+  // ConstantExprs aren't really reachable from the entry block, but they
+  // don't need to be treated like unreachable code either.
+  if (!I) return true;
 
-  return S;
-}
+  // PHI nodes use their operands on their incoming edges.
+  if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I))
+    return isReachableFromEntry(PN->getIncomingBlock(U));
 
-void DominanceFrontierBase::print(std::ostream &o) const {
-  for (const_iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I) {
-    o << "=============================--------------------------------\n"
-      << "\nDominance Frontier For Basic Block\n";
-    WriteAsOperand(o, I->first, false);
-    o << " is: \n" << I->second << "\n";
-  }
+  // Everything else uses their operands in their own block.
+  return isReachableFromEntry(I->getParent());
 }