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Fix typo in comments
[opencl/llvm.git] / lib / Transforms / Utils / Local.cpp
1 //===-- Local.cpp - Functions to perform local transformations ------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This family of functions perform various local transformations to the
11 // program.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
15 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
16 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
17 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
18 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
19 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
20 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
21 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
22 #include "llvm/Analysis/ProfileInfo.h"
23 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
24 #include "llvm/Constants.h"
25 #include "llvm/DIBuilder.h"
26 #include "llvm/DataLayout.h"
27 #include "llvm/DebugInfo.h"
28 #include "llvm/DerivedTypes.h"
29 #include "llvm/GlobalAlias.h"
30 #include "llvm/GlobalVariable.h"
31 #include "llvm/IRBuilder.h"
32 #include "llvm/Instructions.h"
33 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
34 #include "llvm/Intrinsics.h"
35 #include "llvm/MDBuilder.h"
36 #include "llvm/Metadata.h"
37 #include "llvm/Operator.h"
38 #include "llvm/Support/CFG.h"
39 #include "llvm/Support/Debug.h"
40 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
41 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
42 #include "llvm/Support/ValueHandle.h"
43 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
44 using namespace llvm;
46 //===----------------------------------------------------------------------===//
47 //  Local constant propagation.
48 //
50 /// ConstantFoldTerminator - If a terminator instruction is predicated on a
51 /// constant value, convert it into an unconditional branch to the constant
52 /// destination.  This is a nontrivial operation because the successors of this
53 /// basic block must have their PHI nodes updated.
54 /// Also calls RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions() on any branch/switch
55 /// conditions and indirectbr addresses this might make dead if
56 /// DeleteDeadConditions is true.
57 bool llvm::ConstantFoldTerminator(BasicBlock *BB, bool DeleteDeadConditions,
58                                   const TargetLibraryInfo *TLI) {
59   TerminatorInst *T = BB->getTerminator();
60   IRBuilder<> Builder(T);
62   // Branch - See if we are conditional jumping on constant
63   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(T)) {
64     if (BI->isUnconditional()) return false;  // Can't optimize uncond branch
65     BasicBlock *Dest1 = BI->getSuccessor(0);
66     BasicBlock *Dest2 = BI->getSuccessor(1);
68     if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
69       // Are we branching on constant?
70       // YES.  Change to unconditional branch...
71       BasicBlock *Destination = Cond->getZExtValue() ? Dest1 : Dest2;
72       BasicBlock *OldDest     = Cond->getZExtValue() ? Dest2 : Dest1;
74       //cerr << "Function: " << T->getParent()->getParent()
75       //     << "\nRemoving branch from " << T->getParent()
76       //     << "\n\nTo: " << OldDest << endl;
78       // Let the basic block know that we are letting go of it.  Based on this,
79       // it will adjust it's PHI nodes.
80       OldDest->removePredecessor(BB);
82       // Replace the conditional branch with an unconditional one.
83       Builder.CreateBr(Destination);
84       BI->eraseFromParent();
85       return true;
86     }
87     
88     if (Dest2 == Dest1) {       // Conditional branch to same location?
89       // This branch matches something like this:
90       //     br bool %cond, label %Dest, label %Dest
91       // and changes it into:  br label %Dest
93       // Let the basic block know that we are letting go of one copy of it.
94       assert(BI->getParent() && "Terminator not inserted in block!");
95       Dest1->removePredecessor(BI->getParent());
97       // Replace the conditional branch with an unconditional one.
98       Builder.CreateBr(Dest1);
99       Value *Cond = BI->getCondition();
100       BI->eraseFromParent();
101       if (DeleteDeadConditions)
102         RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Cond, TLI);
103       return true;
104     }
105     return false;
106   }
107   
108   if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(T)) {
109     // If we are switching on a constant, we can convert the switch into a
110     // single branch instruction!
111     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition());
112     BasicBlock *TheOnlyDest = SI->getDefaultDest();
113     BasicBlock *DefaultDest = TheOnlyDest;
115     // Figure out which case it goes to.
116     for (SwitchInst::CaseIt i = SI->case_begin(), e = SI->case_end();
117          i != e; ++i) {
118       // Found case matching a constant operand?
119       if (i.getCaseValue() == CI) {
120         TheOnlyDest = i.getCaseSuccessor();
121         break;
122       }
124       // Check to see if this branch is going to the same place as the default
125       // dest.  If so, eliminate it as an explicit compare.
126       if (i.getCaseSuccessor() == DefaultDest) {
127         MDNode* MD = SI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
128         // MD should have 2 + NumCases operands.
129         if (MD && MD->getNumOperands() == 2 + SI->getNumCases()) {
130           // Collect branch weights into a vector.
131           SmallVector<uint32_t, 8> Weights;
132           for (unsigned MD_i = 1, MD_e = MD->getNumOperands(); MD_i < MD_e;
133                ++MD_i) {
134             ConstantInt* CI = dyn_cast<ConstantInt>(MD->getOperand(MD_i));
135             assert(CI);
136             Weights.push_back(CI->getValue().getZExtValue());
137           }
138           // Merge weight of this case to the default weight.
139           unsigned idx = i.getCaseIndex();
140           Weights[0] += Weights[idx+1];
141           // Remove weight for this case.
142           std::swap(Weights[idx+1], Weights.back());
143           Weights.pop_back();
144           SI->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
145                           MDBuilder(BB->getContext()).
146                           createBranchWeights(Weights));
147         }
148         // Remove this entry.
149         DefaultDest->removePredecessor(SI->getParent());
150         SI->removeCase(i);
151         --i; --e;
152         continue;
153       }
155       // Otherwise, check to see if the switch only branches to one destination.
156       // We do this by reseting "TheOnlyDest" to null when we find two non-equal
157       // destinations.
158       if (i.getCaseSuccessor() != TheOnlyDest) TheOnlyDest = 0;
159     }
161     if (CI && !TheOnlyDest) {
162       // Branching on a constant, but not any of the cases, go to the default
163       // successor.
164       TheOnlyDest = SI->getDefaultDest();
165     }
167     // If we found a single destination that we can fold the switch into, do so
168     // now.
169     if (TheOnlyDest) {
170       // Insert the new branch.
171       Builder.CreateBr(TheOnlyDest);
172       BasicBlock *BB = SI->getParent();
174       // Remove entries from PHI nodes which we no longer branch to...
175       for (unsigned i = 0, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i) {
176         // Found case matching a constant operand?
177         BasicBlock *Succ = SI->getSuccessor(i);
178         if (Succ == TheOnlyDest)
179           TheOnlyDest = 0;  // Don't modify the first branch to TheOnlyDest
180         else
181           Succ->removePredecessor(BB);
182       }
184       // Delete the old switch.
185       Value *Cond = SI->getCondition();
186       SI->eraseFromParent();
187       if (DeleteDeadConditions)
188         RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Cond, TLI);
189       return true;
190     }
191     
192     if (SI->getNumCases() == 1) {
193       // Otherwise, we can fold this switch into a conditional branch
194       // instruction if it has only one non-default destination.
195       SwitchInst::CaseIt FirstCase = SI->case_begin();
196       IntegersSubset& Case = FirstCase.getCaseValueEx();
197       if (Case.isSingleNumber()) {
198         // FIXME: Currently work with ConstantInt based numbers.
199         Value *Cond = Builder.CreateICmpEQ(SI->getCondition(),
200              Case.getSingleNumber(0).toConstantInt(),
201             "cond");
203         // Insert the new branch.
204         BranchInst *NewBr = Builder.CreateCondBr(Cond,
205                                 FirstCase.getCaseSuccessor(),
206                                 SI->getDefaultDest());
207         MDNode* MD = SI->getMetadata(LLVMContext::MD_prof);
208         if (MD && MD->getNumOperands() == 3) {
209           ConstantInt *SICase = dyn_cast<ConstantInt>(MD->getOperand(2));
210           ConstantInt *SIDef = dyn_cast<ConstantInt>(MD->getOperand(1));
211           assert(SICase && SIDef);
212           // The TrueWeight should be the weight for the single case of SI.
213           NewBr->setMetadata(LLVMContext::MD_prof,
214                  MDBuilder(BB->getContext()).
215                  createBranchWeights(SICase->getValue().getZExtValue(),
216                                      SIDef->getValue().getZExtValue()));
217         }
219         // Delete the old switch.
220         SI->eraseFromParent();
221         return true;
222       }
223     }
224     return false;
225   }
227   if (IndirectBrInst *IBI = dyn_cast<IndirectBrInst>(T)) {
228     // indirectbr blockaddress(@F, @BB) -> br label @BB
229     if (BlockAddress *BA =
230           dyn_cast<BlockAddress>(IBI->getAddress()->stripPointerCasts())) {
231       BasicBlock *TheOnlyDest = BA->getBasicBlock();
232       // Insert the new branch.
233       Builder.CreateBr(TheOnlyDest);
234       
235       for (unsigned i = 0, e = IBI->getNumDestinations(); i != e; ++i) {
236         if (IBI->getDestination(i) == TheOnlyDest)
237           TheOnlyDest = 0;
238         else
239           IBI->getDestination(i)->removePredecessor(IBI->getParent());
240       }
241       Value *Address = IBI->getAddress();
242       IBI->eraseFromParent();
243       if (DeleteDeadConditions)
244         RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Address, TLI);
245       
246       // If we didn't find our destination in the IBI successor list, then we
247       // have undefined behavior.  Replace the unconditional branch with an
248       // 'unreachable' instruction.
249       if (TheOnlyDest) {
250         BB->getTerminator()->eraseFromParent();
251         new UnreachableInst(BB->getContext(), BB);
252       }
253       
254       return true;
255     }
256   }
257   
258   return false;
262 //===----------------------------------------------------------------------===//
263 //  Local dead code elimination.
264 //
266 /// isInstructionTriviallyDead - Return true if the result produced by the
267 /// instruction is not used, and the instruction has no side effects.
268 ///
269 bool llvm::isInstructionTriviallyDead(Instruction *I,
270                                       const TargetLibraryInfo *TLI) {
271   if (!I->use_empty() || isa<TerminatorInst>(I)) return false;
273   // We don't want the landingpad instruction removed by anything this general.
274   if (isa<LandingPadInst>(I))
275     return false;
277   // We don't want debug info removed by anything this general, unless
278   // debug info is empty.
279   if (DbgDeclareInst *DDI = dyn_cast<DbgDeclareInst>(I)) {
280     if (DDI->getAddress())
281       return false;
282     return true;
283   }
284   if (DbgValueInst *DVI = dyn_cast<DbgValueInst>(I)) {
285     if (DVI->getValue())
286       return false;
287     return true;
288   }
290   if (!I->mayHaveSideEffects()) return true;
292   // Special case intrinsics that "may have side effects" but can be deleted
293   // when dead.
294   if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
295     // Safe to delete llvm.stacksave if dead.
296     if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave)
297       return true;
299     // Lifetime intrinsics are dead when their right-hand is undef.
300     if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start ||
301         II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_end)
302       return isa<UndefValue>(II->getArgOperand(1));
303   }
305   if (isAllocLikeFn(I, TLI)) return true;
307   if (CallInst *CI = isFreeCall(I, TLI))
308     if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(CI->getArgOperand(0)))
309       return C->isNullValue() || isa<UndefValue>(C);
311   return false;
314 /// RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions - If the specified value is a
315 /// trivially dead instruction, delete it.  If that makes any of its operands
316 /// trivially dead, delete them too, recursively.  Return true if any
317 /// instructions were deleted.
318 bool
319 llvm::RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Value *V,
320                                                  const TargetLibraryInfo *TLI) {
321   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
322   if (!I || !I->use_empty() || !isInstructionTriviallyDead(I, TLI))
323     return false;
324   
325   SmallVector<Instruction*, 16> DeadInsts;
326   DeadInsts.push_back(I);
327   
328   do {
329     I = DeadInsts.pop_back_val();
331     // Null out all of the instruction's operands to see if any operand becomes
332     // dead as we go.
333     for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i) {
334       Value *OpV = I->getOperand(i);
335       I->setOperand(i, 0);
336       
337       if (!OpV->use_empty()) continue;
338     
339       // If the operand is an instruction that became dead as we nulled out the
340       // operand, and if it is 'trivially' dead, delete it in a future loop
341       // iteration.
342       if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(OpV))
343         if (isInstructionTriviallyDead(OpI, TLI))
344           DeadInsts.push_back(OpI);
345     }
346     
347     I->eraseFromParent();
348   } while (!DeadInsts.empty());
350   return true;
353 /// areAllUsesEqual - Check whether the uses of a value are all the same.
354 /// This is similar to Instruction::hasOneUse() except this will also return
355 /// true when there are no uses or multiple uses that all refer to the same
356 /// value.
357 static bool areAllUsesEqual(Instruction *I) {
358   Value::use_iterator UI = I->use_begin();
359   Value::use_iterator UE = I->use_end();
360   if (UI == UE)
361     return true;
363   User *TheUse = *UI;
364   for (++UI; UI != UE; ++UI) {
365     if (*UI != TheUse)
366       return false;
367   }
368   return true;
371 /// RecursivelyDeleteDeadPHINode - If the specified value is an effectively
372 /// dead PHI node, due to being a def-use chain of single-use nodes that
373 /// either forms a cycle or is terminated by a trivially dead instruction,
374 /// delete it.  If that makes any of its operands trivially dead, delete them
375 /// too, recursively.  Return true if a change was made.
376 bool llvm::RecursivelyDeleteDeadPHINode(PHINode *PN,
377                                         const TargetLibraryInfo *TLI) {
378   SmallPtrSet<Instruction*, 4> Visited;
379   for (Instruction *I = PN; areAllUsesEqual(I) && !I->mayHaveSideEffects();
380        I = cast<Instruction>(*I->use_begin())) {
381     if (I->use_empty())
382       return RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(I, TLI);
384     // If we find an instruction more than once, we're on a cycle that
385     // won't prove fruitful.
386     if (!Visited.insert(I)) {
387       // Break the cycle and delete the instruction and its operands.
388       I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
389       (void)RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(I, TLI);
390       return true;
391     }
392   }
393   return false;
396 /// SimplifyInstructionsInBlock - Scan the specified basic block and try to
397 /// simplify any instructions in it and recursively delete dead instructions.
398 ///
399 /// This returns true if it changed the code, note that it can delete
400 /// instructions in other blocks as well in this block.
401 bool llvm::SimplifyInstructionsInBlock(BasicBlock *BB, const DataLayout *TD,
402                                        const TargetLibraryInfo *TLI) {
403   bool MadeChange = false;
405 #ifndef NDEBUG
406   // In debug builds, ensure that the terminator of the block is never replaced
407   // or deleted by these simplifications. The idea of simplification is that it
408   // cannot introduce new instructions, and there is no way to replace the
409   // terminator of a block without introducing a new instruction.
410   AssertingVH<Instruction> TerminatorVH(--BB->end());
411 #endif
413   for (BasicBlock::iterator BI = BB->begin(), E = --BB->end(); BI != E; ) {
414     assert(!BI->isTerminator());
415     Instruction *Inst = BI++;
417     WeakVH BIHandle(BI);
418     if (recursivelySimplifyInstruction(Inst, TD)) {
419       MadeChange = true;
420       if (BIHandle != BI)
421         BI = BB->begin();
422       continue;
423     }
425     MadeChange |= RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(Inst, TLI);
426     if (BIHandle != BI)
427       BI = BB->begin();
428   }
429   return MadeChange;
432 //===----------------------------------------------------------------------===//
433 //  Control Flow Graph Restructuring.
434 //
437 /// RemovePredecessorAndSimplify - Like BasicBlock::removePredecessor, this
438 /// method is called when we're about to delete Pred as a predecessor of BB.  If
439 /// BB contains any PHI nodes, this drops the entries in the PHI nodes for Pred.
440 ///
441 /// Unlike the removePredecessor method, this attempts to simplify uses of PHI
442 /// nodes that collapse into identity values.  For example, if we have:
443 ///   x = phi(1, 0, 0, 0)
444 ///   y = and x, z
445 ///
446 /// .. and delete the predecessor corresponding to the '1', this will attempt to
447 /// recursively fold the and to 0.
448 void llvm::RemovePredecessorAndSimplify(BasicBlock *BB, BasicBlock *Pred,
449                                         DataLayout *TD) {
450   // This only adjusts blocks with PHI nodes.
451   if (!isa<PHINode>(BB->begin()))
452     return;
453   
454   // Remove the entries for Pred from the PHI nodes in BB, but do not simplify
455   // them down.  This will leave us with single entry phi nodes and other phis
456   // that can be removed.
457   BB->removePredecessor(Pred, true);
458   
459   WeakVH PhiIt = &BB->front();
460   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(PhiIt)) {
461     PhiIt = &*++BasicBlock::iterator(cast<Instruction>(PhiIt));
462     Value *OldPhiIt = PhiIt;
464     if (!recursivelySimplifyInstruction(PN, TD))
465       continue;
467     // If recursive simplification ended up deleting the next PHI node we would
468     // iterate to, then our iterator is invalid, restart scanning from the top
469     // of the block.
470     if (PhiIt != OldPhiIt) PhiIt = &BB->front();
471   }
475 /// MergeBasicBlockIntoOnlyPred - DestBB is a block with one predecessor and its
476 /// predecessor is known to have one successor (DestBB!).  Eliminate the edge
477 /// between them, moving the instructions in the predecessor into DestBB and
478 /// deleting the predecessor block.
479 ///
480 void llvm::MergeBasicBlockIntoOnlyPred(BasicBlock *DestBB, Pass *P) {
481   // If BB has single-entry PHI nodes, fold them.
482   while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(DestBB->begin())) {
483     Value *NewVal = PN->getIncomingValue(0);
484     // Replace self referencing PHI with undef, it must be dead.
485     if (NewVal == PN) NewVal = UndefValue::get(PN->getType());
486     PN->replaceAllUsesWith(NewVal);
487     PN->eraseFromParent();
488   }
489   
490   BasicBlock *PredBB = DestBB->getSinglePredecessor();
491   assert(PredBB && "Block doesn't have a single predecessor!");
492   
493   // Zap anything that took the address of DestBB.  Not doing this will give the
494   // address an invalid value.
495   if (DestBB->hasAddressTaken()) {
496     BlockAddress *BA = BlockAddress::get(DestBB);
497     Constant *Replacement =
498       ConstantInt::get(llvm::Type::getInt32Ty(BA->getContext()), 1);
499     BA->replaceAllUsesWith(ConstantExpr::getIntToPtr(Replacement,
500                                                      BA->getType()));
501     BA->destroyConstant();
502   }
503   
504   // Anything that branched to PredBB now branches to DestBB.
505   PredBB->replaceAllUsesWith(DestBB);
506   
507   // Splice all the instructions from PredBB to DestBB.
508   PredBB->getTerminator()->eraseFromParent();
509   DestBB->getInstList().splice(DestBB->begin(), PredBB->getInstList());
511   if (P) {
512     DominatorTree *DT = P->getAnalysisIfAvailable<DominatorTree>();
513     if (DT) {
514       BasicBlock *PredBBIDom = DT->getNode(PredBB)->getIDom()->getBlock();
515       DT->changeImmediateDominator(DestBB, PredBBIDom);
516       DT->eraseNode(PredBB);
517     }
518     ProfileInfo *PI = P->getAnalysisIfAvailable<ProfileInfo>();
519     if (PI) {
520       PI->replaceAllUses(PredBB, DestBB);
521       PI->removeEdge(ProfileInfo::getEdge(PredBB, DestBB));
522     }
523   }
524   // Nuke BB.
525   PredBB->eraseFromParent();
528 /// CanPropagatePredecessorsForPHIs - Return true if we can fold BB, an
529 /// almost-empty BB ending in an unconditional branch to Succ, into succ.
530 ///
531 /// Assumption: Succ is the single successor for BB.
532 ///
533 static bool CanPropagatePredecessorsForPHIs(BasicBlock *BB, BasicBlock *Succ) {
534   assert(*succ_begin(BB) == Succ && "Succ is not successor of BB!");
536   DEBUG(dbgs() << "Looking to fold " << BB->getName() << " into " 
537         << Succ->getName() << "\n");
538   // Shortcut, if there is only a single predecessor it must be BB and merging
539   // is always safe
540   if (Succ->getSinglePredecessor()) return true;
542   // Make a list of the predecessors of BB
543   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> BBPreds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
545   // Look at all the phi nodes in Succ, to see if they present a conflict when
546   // merging these blocks
547   for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
548     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
550     // If the incoming value from BB is again a PHINode in
551     // BB which has the same incoming value for *PI as PN does, we can
552     // merge the phi nodes and then the blocks can still be merged
553     PHINode *BBPN = dyn_cast<PHINode>(PN->getIncomingValueForBlock(BB));
554     if (BBPN && BBPN->getParent() == BB) {
555       for (unsigned PI = 0, PE = PN->getNumIncomingValues(); PI != PE; ++PI) {
556         BasicBlock *IBB = PN->getIncomingBlock(PI);
557         if (BBPreds.count(IBB) &&
558             BBPN->getIncomingValueForBlock(IBB) != PN->getIncomingValue(PI)) {
559           DEBUG(dbgs() << "Can't fold, phi node " << PN->getName() << " in " 
560                 << Succ->getName() << " is conflicting with " 
561                 << BBPN->getName() << " with regard to common predecessor "
562                 << IBB->getName() << "\n");
563           return false;
564         }
565       }
566     } else {
567       Value* Val = PN->getIncomingValueForBlock(BB);
568       for (unsigned PI = 0, PE = PN->getNumIncomingValues(); PI != PE; ++PI) {
569         // See if the incoming value for the common predecessor is equal to the
570         // one for BB, in which case this phi node will not prevent the merging
571         // of the block.
572         BasicBlock *IBB = PN->getIncomingBlock(PI);
573         if (BBPreds.count(IBB) && Val != PN->getIncomingValue(PI)) {
574           DEBUG(dbgs() << "Can't fold, phi node " << PN->getName() << " in " 
575                 << Succ->getName() << " is conflicting with regard to common "
576                 << "predecessor " << IBB->getName() << "\n");
577           return false;
578         }
579       }
580     }
581   }
583   return true;
586 /// TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock - BB is known to contain an
587 /// unconditional branch, and contains no instructions other than PHI nodes,
588 /// potential side-effect free intrinsics and the branch.  If possible,
589 /// eliminate BB by rewriting all the predecessors to branch to the successor
590 /// block and return true.  If we can't transform, return false.
591 bool llvm::TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock(BasicBlock *BB) {
592   assert(BB != &BB->getParent()->getEntryBlock() &&
593          "TryToSimplifyUncondBranchFromEmptyBlock called on entry block!");
595   // We can't eliminate infinite loops.
596   BasicBlock *Succ = cast<BranchInst>(BB->getTerminator())->getSuccessor(0);
597   if (BB == Succ) return false;
598   
599   // Check to see if merging these blocks would cause conflicts for any of the
600   // phi nodes in BB or Succ. If not, we can safely merge.
601   if (!CanPropagatePredecessorsForPHIs(BB, Succ)) return false;
603   // Check for cases where Succ has multiple predecessors and a PHI node in BB
604   // has uses which will not disappear when the PHI nodes are merged.  It is
605   // possible to handle such cases, but difficult: it requires checking whether
606   // BB dominates Succ, which is non-trivial to calculate in the case where
607   // Succ has multiple predecessors.  Also, it requires checking whether
608   // constructing the necessary self-referential PHI node doesn't introduce any
609   // conflicts; this isn't too difficult, but the previous code for doing this
610   // was incorrect.
611   //
612   // Note that if this check finds a live use, BB dominates Succ, so BB is
613   // something like a loop pre-header (or rarely, a part of an irreducible CFG);
614   // folding the branch isn't profitable in that case anyway.
615   if (!Succ->getSinglePredecessor()) {
616     BasicBlock::iterator BBI = BB->begin();
617     while (isa<PHINode>(*BBI)) {
618       for (Value::use_iterator UI = BBI->use_begin(), E = BBI->use_end();
619            UI != E; ++UI) {
620         if (PHINode* PN = dyn_cast<PHINode>(*UI)) {
621           if (PN->getIncomingBlock(UI) != BB)
622             return false;
623         } else {
624           return false;
625         }
626       }
627       ++BBI;
628     }
629   }
631   DEBUG(dbgs() << "Killing Trivial BB: \n" << *BB);
632   
633   if (isa<PHINode>(Succ->begin())) {
634     // If there is more than one pred of succ, and there are PHI nodes in
635     // the successor, then we need to add incoming edges for the PHI nodes
636     //
637     const SmallVector<BasicBlock*, 16> BBPreds(pred_begin(BB), pred_end(BB));
638     
639     // Loop over all of the PHI nodes in the successor of BB.
640     for (BasicBlock::iterator I = Succ->begin(); isa<PHINode>(I); ++I) {
641       PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
642       Value *OldVal = PN->removeIncomingValue(BB, false);
643       assert(OldVal && "No entry in PHI for Pred BB!");
644       
645       // If this incoming value is one of the PHI nodes in BB, the new entries
646       // in the PHI node are the entries from the old PHI.
647       if (isa<PHINode>(OldVal) && cast<PHINode>(OldVal)->getParent() == BB) {
648         PHINode *OldValPN = cast<PHINode>(OldVal);
649         for (unsigned i = 0, e = OldValPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
650           // Note that, since we are merging phi nodes and BB and Succ might
651           // have common predecessors, we could end up with a phi node with
652           // identical incoming branches. This will be cleaned up later (and
653           // will trigger asserts if we try to clean it up now, without also
654           // simplifying the corresponding conditional branch).
655           PN->addIncoming(OldValPN->getIncomingValue(i),
656                           OldValPN->getIncomingBlock(i));
657       } else {
658         // Add an incoming value for each of the new incoming values.
659         for (unsigned i = 0, e = BBPreds.size(); i != e; ++i)
660           PN->addIncoming(OldVal, BBPreds[i]);
661       }
662     }
663   }
664   
665   if (Succ->getSinglePredecessor()) {
666     // BB is the only predecessor of Succ, so Succ will end up with exactly
667     // the same predecessors BB had.
669     // Copy over any phi, debug or lifetime instruction.
670     BB->getTerminator()->eraseFromParent();
671     Succ->getInstList().splice(Succ->getFirstNonPHI(), BB->getInstList());
672   } else {
673     while (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&BB->front())) {
674       // We explicitly check for such uses in CanPropagatePredecessorsForPHIs.
675       assert(PN->use_empty() && "There shouldn't be any uses here!");
676       PN->eraseFromParent();
677     }
678   }
679     
680   // Everything that jumped to BB now goes to Succ.
681   BB->replaceAllUsesWith(Succ);
682   if (!Succ->hasName()) Succ->takeName(BB);
683   BB->eraseFromParent();              // Delete the old basic block.
684   return true;
687 /// EliminateDuplicatePHINodes - Check for and eliminate duplicate PHI
688 /// nodes in this block. This doesn't try to be clever about PHI nodes
689 /// which differ only in the order of the incoming values, but instcombine
690 /// orders them so it usually won't matter.
691 ///
692 bool llvm::EliminateDuplicatePHINodes(BasicBlock *BB) {
693   bool Changed = false;
695   // This implementation doesn't currently consider undef operands
696   // specially. Theoretically, two phis which are identical except for
697   // one having an undef where the other doesn't could be collapsed.
699   // Map from PHI hash values to PHI nodes. If multiple PHIs have
700   // the same hash value, the element is the first PHI in the
701   // linked list in CollisionMap.
702   DenseMap<uintptr_t, PHINode *> HashMap;
704   // Maintain linked lists of PHI nodes with common hash values.
705   DenseMap<PHINode *, PHINode *> CollisionMap;
707   // Examine each PHI.
708   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin();
709        PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I++); ) {
710     // Compute a hash value on the operands. Instcombine will likely have sorted
711     // them, which helps expose duplicates, but we have to check all the
712     // operands to be safe in case instcombine hasn't run.
713     uintptr_t Hash = 0;
714     // This hash algorithm is quite weak as hash functions go, but it seems
715     // to do a good enough job for this particular purpose, and is very quick.
716     for (User::op_iterator I = PN->op_begin(), E = PN->op_end(); I != E; ++I) {
717       Hash ^= reinterpret_cast<uintptr_t>(static_cast<Value *>(*I));
718       Hash = (Hash << 7) | (Hash >> (sizeof(uintptr_t) * CHAR_BIT - 7));
719     }
720     for (PHINode::block_iterator I = PN->block_begin(), E = PN->block_end();
721          I != E; ++I) {
722       Hash ^= reinterpret_cast<uintptr_t>(static_cast<BasicBlock *>(*I));
723       Hash = (Hash << 7) | (Hash >> (sizeof(uintptr_t) * CHAR_BIT - 7));
724     }
725     // Avoid colliding with the DenseMap sentinels ~0 and ~0-1.
726     Hash >>= 1;
727     // If we've never seen this hash value before, it's a unique PHI.
728     std::pair<DenseMap<uintptr_t, PHINode *>::iterator, bool> Pair =
729       HashMap.insert(std::make_pair(Hash, PN));
730     if (Pair.second) continue;
731     // Otherwise it's either a duplicate or a hash collision.
732     for (PHINode *OtherPN = Pair.first->second; ; ) {
733       if (OtherPN->isIdenticalTo(PN)) {
734         // A duplicate. Replace this PHI with its duplicate.
735         PN->replaceAllUsesWith(OtherPN);
736         PN->eraseFromParent();
737         Changed = true;
738         break;
739       }
740       // A non-duplicate hash collision.
741       DenseMap<PHINode *, PHINode *>::iterator I = CollisionMap.find(OtherPN);
742       if (I == CollisionMap.end()) {
743         // Set this PHI to be the head of the linked list of colliding PHIs.
744         PHINode *Old = Pair.first->second;
745         Pair.first->second = PN;
746         CollisionMap[PN] = Old;
747         break;
748       }
749       // Proceed to the next PHI in the list.
750       OtherPN = I->second;
751     }
752   }
754   return Changed;
757 /// enforceKnownAlignment - If the specified pointer points to an object that
758 /// we control, modify the object's alignment to PrefAlign. This isn't
759 /// often possible though. If alignment is important, a more reliable approach
760 /// is to simply align all global variables and allocation instructions to
761 /// their preferred alignment from the beginning.
762 ///
763 static unsigned enforceKnownAlignment(Value *V, unsigned Align,
764                                       unsigned PrefAlign, const DataLayout *TD) {
765   V = V->stripPointerCasts();
767   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(V)) {
768     // If the preferred alignment is greater than the natural stack alignment
769     // then don't round up. This avoids dynamic stack realignment.
770     if (TD && TD->exceedsNaturalStackAlignment(PrefAlign))
771       return Align;
772     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.
773     if (AI->getAlignment() >= PrefAlign)
774       return AI->getAlignment();
775     AI->setAlignment(PrefAlign);
776     return PrefAlign;
777   }
779   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
780     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
781     // of the global.
782     if (GV->isDeclaration()) return Align;
783     // If the memory we set aside for the global may not be the memory used by
784     // the final program then it is impossible for us to reliably enforce the
785     // preferred alignment.
786     if (GV->isWeakForLinker()) return Align;
787     
788     if (GV->getAlignment() >= PrefAlign)
789       return GV->getAlignment();
790     // We can only increase the alignment of the global if it has no alignment
791     // specified or if it is not assigned a section.  If it is assigned a
792     // section, the global could be densely packed with other objects in the
793     // section, increasing the alignment could cause padding issues.
794     if (!GV->hasSection() || GV->getAlignment() == 0)
795       GV->setAlignment(PrefAlign);
796     return GV->getAlignment();
797   }
799   return Align;
802 /// getOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
803 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
804 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
805 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
806 unsigned llvm::getOrEnforceKnownAlignment(Value *V, unsigned PrefAlign,
807                                           const DataLayout *TD) {
808   assert(V->getType()->isPointerTy() &&
809          "getOrEnforceKnownAlignment expects a pointer!");
810   unsigned BitWidth = TD ? TD->getPointerSizeInBits() : 64;
811   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
812   ComputeMaskedBits(V, KnownZero, KnownOne, TD);
813   unsigned TrailZ = KnownZero.countTrailingOnes();
814   
815   // Avoid trouble with rediculously large TrailZ values, such as
816   // those computed from a null pointer.
817   TrailZ = std::min(TrailZ, unsigned(sizeof(unsigned) * CHAR_BIT - 1));
818   
819   unsigned Align = 1u << std::min(BitWidth - 1, TrailZ);
820   
821   // LLVM doesn't support alignments larger than this currently.
822   Align = std::min(Align, +Value::MaximumAlignment);
823   
824   if (PrefAlign > Align)
825     Align = enforceKnownAlignment(V, Align, PrefAlign, TD);
826     
827   // We don't need to make any adjustment.
828   return Align;
831 ///===---------------------------------------------------------------------===//
832 ///  Dbg Intrinsic utilities
833 ///
835 /// Inserts a llvm.dbg.value instrinsic before the stores to an alloca'd value
836 /// that has an associated llvm.dbg.decl intrinsic.
837 bool llvm::ConvertDebugDeclareToDebugValue(DbgDeclareInst *DDI,
838                                            StoreInst *SI, DIBuilder &Builder) {
839   DIVariable DIVar(DDI->getVariable());
840   if (!DIVar.Verify())
841     return false;
843   Instruction *DbgVal = NULL;
844   // If an argument is zero extended then use argument directly. The ZExt
845   // may be zapped by an optimization pass in future.
846   Argument *ExtendedArg = NULL;
847   if (ZExtInst *ZExt = dyn_cast<ZExtInst>(SI->getOperand(0)))
848     ExtendedArg = dyn_cast<Argument>(ZExt->getOperand(0));
849   if (SExtInst *SExt = dyn_cast<SExtInst>(SI->getOperand(0)))
850     ExtendedArg = dyn_cast<Argument>(SExt->getOperand(0));
851   if (ExtendedArg)
852     DbgVal = Builder.insertDbgValueIntrinsic(ExtendedArg, 0, DIVar, SI);
853   else
854     DbgVal = Builder.insertDbgValueIntrinsic(SI->getOperand(0), 0, DIVar, SI);
856   // Propagate any debug metadata from the store onto the dbg.value.
857   DebugLoc SIDL = SI->getDebugLoc();
858   if (!SIDL.isUnknown())
859     DbgVal->setDebugLoc(SIDL);
860   // Otherwise propagate debug metadata from dbg.declare.
861   else
862     DbgVal->setDebugLoc(DDI->getDebugLoc());
863   return true;
866 /// Inserts a llvm.dbg.value instrinsic before the stores to an alloca'd value
867 /// that has an associated llvm.dbg.decl intrinsic.
868 bool llvm::ConvertDebugDeclareToDebugValue(DbgDeclareInst *DDI,
869                                            LoadInst *LI, DIBuilder &Builder) {
870   DIVariable DIVar(DDI->getVariable());
871   if (!DIVar.Verify())
872     return false;
874   Instruction *DbgVal = 
875     Builder.insertDbgValueIntrinsic(LI->getOperand(0), 0,
876                                     DIVar, LI);
877   
878   // Propagate any debug metadata from the store onto the dbg.value.
879   DebugLoc LIDL = LI->getDebugLoc();
880   if (!LIDL.isUnknown())
881     DbgVal->setDebugLoc(LIDL);
882   // Otherwise propagate debug metadata from dbg.declare.
883   else
884     DbgVal->setDebugLoc(DDI->getDebugLoc());
885   return true;
888 /// LowerDbgDeclare - Lowers llvm.dbg.declare intrinsics into appropriate set
889 /// of llvm.dbg.value intrinsics.
890 bool llvm::LowerDbgDeclare(Function &F) {
891   DIBuilder DIB(*F.getParent());
892   SmallVector<DbgDeclareInst *, 4> Dbgs;
893   for (Function::iterator FI = F.begin(), FE = F.end(); FI != FE; ++FI)
894     for (BasicBlock::iterator BI = FI->begin(), BE = FI->end(); BI != BE; ++BI) {
895       if (DbgDeclareInst *DDI = dyn_cast<DbgDeclareInst>(BI))
896         Dbgs.push_back(DDI);
897     }
898   if (Dbgs.empty())
899     return false;
901   for (SmallVector<DbgDeclareInst *, 4>::iterator I = Dbgs.begin(),
902          E = Dbgs.end(); I != E; ++I) {
903     DbgDeclareInst *DDI = *I;
904     if (AllocaInst *AI = dyn_cast_or_null<AllocaInst>(DDI->getAddress())) {
905       bool RemoveDDI = true;
906       for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
907            UI != E; ++UI)
908         if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI))
909           ConvertDebugDeclareToDebugValue(DDI, SI, DIB);
910         else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*UI))
911           ConvertDebugDeclareToDebugValue(DDI, LI, DIB);
912         else
913           RemoveDDI = false;
914       if (RemoveDDI)
915         DDI->eraseFromParent();
916     }
917   }
918   return true;
921 /// FindAllocaDbgDeclare - Finds the llvm.dbg.declare intrinsic describing the
922 /// alloca 'V', if any.
923 DbgDeclareInst *llvm::FindAllocaDbgDeclare(Value *V) {
924   if (MDNode *DebugNode = MDNode::getIfExists(V->getContext(), V))
925     for (Value::use_iterator UI = DebugNode->use_begin(),
926          E = DebugNode->use_end(); UI != E; ++UI)
927       if (DbgDeclareInst *DDI = dyn_cast<DbgDeclareInst>(*UI))
928         return DDI;
930   return 0;
933 bool llvm::replaceDbgDeclareForAlloca(AllocaInst *AI, Value *NewAllocaAddress,
934                                       DIBuilder &Builder) {
935   DbgDeclareInst *DDI = FindAllocaDbgDeclare(AI);
936   if (!DDI)
937     return false;
938   DIVariable DIVar(DDI->getVariable());
939   if (!DIVar.Verify())
940     return false;
942   // Create a copy of the original DIDescriptor for user variable, appending
943   // "deref" operation to a list of address elements, as new llvm.dbg.declare
944   // will take a value storing address of the memory for variable, not
945   // alloca itself.
946   Type *Int64Ty = Type::getInt64Ty(AI->getContext());
947   SmallVector<Value*, 4> NewDIVarAddress;
948   if (DIVar.hasComplexAddress()) {
949     for (unsigned i = 0, n = DIVar.getNumAddrElements(); i < n; ++i) {
950       NewDIVarAddress.push_back(
951           ConstantInt::get(Int64Ty, DIVar.getAddrElement(i)));
952     }
953   }
954   NewDIVarAddress.push_back(ConstantInt::get(Int64Ty, DIBuilder::OpDeref));
955   DIVariable NewDIVar = Builder.createComplexVariable(
956       DIVar.getTag(), DIVar.getContext(), DIVar.getName(),
957       DIVar.getFile(), DIVar.getLineNumber(), DIVar.getType(),
958       NewDIVarAddress, DIVar.getArgNumber());
960   // Insert llvm.dbg.declare in the same basic block as the original alloca,
961   // and remove old llvm.dbg.declare.
962   BasicBlock *BB = AI->getParent();
963   Builder.insertDeclare(NewAllocaAddress, NewDIVar, BB);
964   DDI->eraseFromParent();
965   return true;
968 bool llvm::removeUnreachableBlocks(Function &F) {
969   SmallPtrSet<BasicBlock*, 16> Reachable;
970   SmallVector<BasicBlock*, 128> Worklist;
971   Worklist.push_back(&F.getEntryBlock());
972   Reachable.insert(&F.getEntryBlock());
973   do {
974     BasicBlock *BB = Worklist.pop_back_val();
975     for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), SE = succ_end(BB); SI != SE; ++SI)
976       if (Reachable.insert(*SI))
977         Worklist.push_back(*SI);
978   } while (!Worklist.empty());
980   if (Reachable.size() == F.size())
981     return false;
983   assert(Reachable.size() < F.size());
984   for (Function::iterator I = llvm::next(F.begin()), E = F.end(); I != E; ++I) {
985     if (Reachable.count(I))
986       continue;
988     // Remove the block as predecessor of all its reachable successors.
989     // Unreachable successors don't matter as they'll soon be removed, too.
990     for (succ_iterator SI = succ_begin(I), SE = succ_end(I); SI != SE; ++SI)
991       if (Reachable.count(*SI))
992         (*SI)->removePredecessor(I);
994     // Zap all instructions in this basic block.
995     while (!I->empty()) {
996       Instruction &Inst = I->back();
997       if (!Inst.use_empty())
998         Inst.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(Inst.getType()));
999       I->getInstList().pop_back();
1000     }
1002     --I;
1003     llvm::next(I)->eraseFromParent();
1004   }
1005   return true;