]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/lib/Analysis/MemorySSAUpdater.cpp
Merge llvm, clang, lld, lldb, compiler-rt and libc++ r301441, and update
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm / lib / Analysis / MemorySSAUpdater.cpp
1 //===-- MemorySSAUpdater.cpp - Memory SSA Updater--------------------===//
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 file implements the MemorySSAUpdater class.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------===//
13 #include "llvm/Analysis/MemorySSAUpdater.h"
14 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
15 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
16 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
17 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
18 #include "llvm/IR/Dominators.h"
19 #include "llvm/IR/GlobalVariable.h"
20 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
21 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
22 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
23 #include "llvm/IR/Metadata.h"
24 #include "llvm/IR/Module.h"
25 #include "llvm/Support/Debug.h"
26 #include "llvm/Support/FormattedStream.h"
27 #include "llvm/Analysis/MemorySSA.h"
28 #include <algorithm>
29
30 #define DEBUG_TYPE "memoryssa"
31 using namespace llvm;
32
33 // This is the marker algorithm from "Simple and Efficient Construction of
34 // Static Single Assignment Form"
35 // The simple, non-marker algorithm places phi nodes at any join
36 // Here, we place markers, and only place phi nodes if they end up necessary.
37 // They are only necessary if they break a cycle (IE we recursively visit
38 // ourselves again), or we discover, while getting the value of the operands,
39 // that there are two or more definitions needing to be merged.
40 // This still will leave non-minimal form in the case of irreducible control
41 // flow, where phi nodes may be in cycles with themselves, but unnecessary.
42 MemoryAccess *MemorySSAUpdater::getPreviousDefRecursive(BasicBlock *BB) {
43   // Single predecessor case, just recurse, we can only have one definition.
44   if (BasicBlock *Pred = BB->getSinglePredecessor()) {
45     return getPreviousDefFromEnd(Pred);
46   } else if (VisitedBlocks.count(BB)) {
47     // We hit our node again, meaning we had a cycle, we must insert a phi
48     // node to break it so we have an operand. The only case this will
49     // insert useless phis is if we have irreducible control flow.
50     return MSSA->createMemoryPhi(BB);
51   } else if (VisitedBlocks.insert(BB).second) {
52     // Mark us visited so we can detect a cycle
53     SmallVector<MemoryAccess *, 8> PhiOps;
54
55     // Recurse to get the values in our predecessors for placement of a
56     // potential phi node. This will insert phi nodes if we cycle in order to
57     // break the cycle and have an operand.
58     for (auto *Pred : predecessors(BB))
59       PhiOps.push_back(getPreviousDefFromEnd(Pred));
60
61     // Now try to simplify the ops to avoid placing a phi.
62     // This may return null if we never created a phi yet, that's okay
63     MemoryPhi *Phi = dyn_cast_or_null<MemoryPhi>(MSSA->getMemoryAccess(BB));
64     bool PHIExistsButNeedsUpdate = false;
65     // See if the existing phi operands match what we need.
66     // Unlike normal SSA, we only allow one phi node per block, so we can't just
67     // create a new one.
68     if (Phi && Phi->getNumOperands() != 0)
69       if (!std::equal(Phi->op_begin(), Phi->op_end(), PhiOps.begin())) {
70         PHIExistsButNeedsUpdate = true;
71       }
72
73     // See if we can avoid the phi by simplifying it.
74     auto *Result = tryRemoveTrivialPhi(Phi, PhiOps);
75     // If we couldn't simplify, we may have to create a phi
76     if (Result == Phi) {
77       if (!Phi)
78         Phi = MSSA->createMemoryPhi(BB);
79
80       // These will have been filled in by the recursive read we did above.
81       if (PHIExistsButNeedsUpdate) {
82         std::copy(PhiOps.begin(), PhiOps.end(), Phi->op_begin());
83         std::copy(pred_begin(BB), pred_end(BB), Phi->block_begin());
84       } else {
85         unsigned i = 0;
86         for (auto *Pred : predecessors(BB))
87           Phi->addIncoming(PhiOps[i++], Pred);
88       }
89
90       Result = Phi;
91     }
92     if (MemoryPhi *MP = dyn_cast<MemoryPhi>(Result))
93       InsertedPHIs.push_back(MP);
94     // Set ourselves up for the next variable by resetting visited state.
95     VisitedBlocks.erase(BB);
96     return Result;
97   }
98   llvm_unreachable("Should have hit one of the three cases above");
99 }
100
101 // This starts at the memory access, and goes backwards in the block to find the
102 // previous definition. If a definition is not found the block of the access,
103 // it continues globally, creating phi nodes to ensure we have a single
104 // definition.
105 MemoryAccess *MemorySSAUpdater::getPreviousDef(MemoryAccess *MA) {
106   auto *LocalResult = getPreviousDefInBlock(MA);
107
108   return LocalResult ? LocalResult : getPreviousDefRecursive(MA->getBlock());
109 }
110
111 // This starts at the memory access, and goes backwards in the block to the find
112 // the previous definition. If the definition is not found in the block of the
113 // access, it returns nullptr.
114 MemoryAccess *MemorySSAUpdater::getPreviousDefInBlock(MemoryAccess *MA) {
115   auto *Defs = MSSA->getWritableBlockDefs(MA->getBlock());
116
117   // It's possible there are no defs, or we got handed the first def to start.
118   if (Defs) {
119     // If this is a def, we can just use the def iterators.
120     if (!isa<MemoryUse>(MA)) {
121       auto Iter = MA->getReverseDefsIterator();
122       ++Iter;
123       if (Iter != Defs->rend())
124         return &*Iter;
125     } else {
126       // Otherwise, have to walk the all access iterator.
127       auto Iter = MA->getReverseIterator();
128       ++Iter;
129       while (&*Iter != &*Defs->begin()) {
130         if (!isa<MemoryUse>(*Iter))
131           return &*Iter;
132         --Iter;
133       }
134       // At this point it must be pointing at firstdef
135       assert(&*Iter == &*Defs->begin() &&
136              "Should have hit first def walking backwards");
137       return &*Iter;
138     }
139   }
140   return nullptr;
141 }
142
143 // This starts at the end of block
144 MemoryAccess *MemorySSAUpdater::getPreviousDefFromEnd(BasicBlock *BB) {
145   auto *Defs = MSSA->getWritableBlockDefs(BB);
146
147   if (Defs)
148     return &*Defs->rbegin();
149
150   return getPreviousDefRecursive(BB);
151 }
152 // Recurse over a set of phi uses to eliminate the trivial ones
153 MemoryAccess *MemorySSAUpdater::recursePhi(MemoryAccess *Phi) {
154   if (!Phi)
155     return nullptr;
156   TrackingVH<MemoryAccess> Res(Phi);
157   SmallVector<TrackingVH<Value>, 8> Uses;
158   std::copy(Phi->user_begin(), Phi->user_end(), std::back_inserter(Uses));
159   for (auto &U : Uses) {
160     if (MemoryPhi *UsePhi = dyn_cast<MemoryPhi>(&*U)) {
161       auto OperRange = UsePhi->operands();
162       tryRemoveTrivialPhi(UsePhi, OperRange);
163     }
164   }
165   return Res;
166 }
167
168 // Eliminate trivial phis
169 // Phis are trivial if they are defined either by themselves, or all the same
170 // argument.
171 // IE phi(a, a) or b = phi(a, b) or c = phi(a, a, c)
172 // We recursively try to remove them.
173 template <class RangeType>
174 MemoryAccess *MemorySSAUpdater::tryRemoveTrivialPhi(MemoryPhi *Phi,
175                                                     RangeType &Operands) {
176   // Detect equal or self arguments
177   MemoryAccess *Same = nullptr;
178   for (auto &Op : Operands) {
179     // If the same or self, good so far
180     if (Op == Phi || Op == Same)
181       continue;
182     // not the same, return the phi since it's not eliminatable by us
183     if (Same)
184       return Phi;
185     Same = cast<MemoryAccess>(Op);
186   }
187   // Never found a non-self reference, the phi is undef
188   if (Same == nullptr)
189     return MSSA->getLiveOnEntryDef();
190   if (Phi) {
191     Phi->replaceAllUsesWith(Same);
192     removeMemoryAccess(Phi);
193   }
194
195   // We should only end up recursing in case we replaced something, in which
196   // case, we may have made other Phis trivial.
197   return recursePhi(Same);
198 }
199
200 void MemorySSAUpdater::insertUse(MemoryUse *MU) {
201   InsertedPHIs.clear();
202   MU->setDefiningAccess(getPreviousDef(MU));
203   // Unlike for defs, there is no extra work to do.  Because uses do not create
204   // new may-defs, there are only two cases:
205   //
206   // 1. There was a def already below us, and therefore, we should not have
207   // created a phi node because it was already needed for the def.
208   //
209   // 2. There is no def below us, and therefore, there is no extra renaming work
210   // to do.
211 }
212
213 // Set every incoming edge {BB, MP->getBlock()} of MemoryPhi MP to NewDef.
214 static void setMemoryPhiValueForBlock(MemoryPhi *MP, const BasicBlock *BB,
215                                       MemoryAccess *NewDef) {
216   // Replace any operand with us an incoming block with the new defining
217   // access.
218   int i = MP->getBasicBlockIndex(BB);
219   assert(i != -1 && "Should have found the basic block in the phi");
220   // We can't just compare i against getNumOperands since one is signed and the
221   // other not. So use it to index into the block iterator.
222   for (auto BBIter = MP->block_begin() + i; BBIter != MP->block_end();
223        ++BBIter) {
224     if (*BBIter != BB)
225       break;
226     MP->setIncomingValue(i, NewDef);
227     ++i;
228   }
229 }
230
231 // A brief description of the algorithm:
232 // First, we compute what should define the new def, using the SSA
233 // construction algorithm.
234 // Then, we update the defs below us (and any new phi nodes) in the graph to
235 // point to the correct new defs, to ensure we only have one variable, and no
236 // disconnected stores.
237 void MemorySSAUpdater::insertDef(MemoryDef *MD, bool RenameUses) {
238   InsertedPHIs.clear();
239
240   // See if we had a local def, and if not, go hunting.
241   MemoryAccess *DefBefore = getPreviousDefInBlock(MD);
242   bool DefBeforeSameBlock = DefBefore != nullptr;
243   if (!DefBefore)
244     DefBefore = getPreviousDefRecursive(MD->getBlock());
245
246   // There is a def before us, which means we can replace any store/phi uses
247   // of that thing with us, since we are in the way of whatever was there
248   // before.
249   // We now define that def's memorydefs and memoryphis
250   if (DefBeforeSameBlock) {
251     for (auto UI = DefBefore->use_begin(), UE = DefBefore->use_end();
252          UI != UE;) {
253       Use &U = *UI++;
254       // Leave the uses alone
255       if (isa<MemoryUse>(U.getUser()))
256         continue;
257       U.set(MD);
258     }
259   }
260
261   // and that def is now our defining access.
262   // We change them in this order otherwise we will appear in the use list
263   // above and reset ourselves.
264   MD->setDefiningAccess(DefBefore);
265
266   SmallVector<MemoryAccess *, 8> FixupList(InsertedPHIs.begin(),
267                                            InsertedPHIs.end());
268   if (!DefBeforeSameBlock) {
269     // If there was a local def before us, we must have the same effect it
270     // did. Because every may-def is the same, any phis/etc we would create, it
271     // would also have created.  If there was no local def before us, we
272     // performed a global update, and have to search all successors and make
273     // sure we update the first def in each of them (following all paths until
274     // we hit the first def along each path). This may also insert phi nodes.
275     // TODO: There are other cases we can skip this work, such as when we have a
276     // single successor, and only used a straight line of single pred blocks
277     // backwards to find the def.  To make that work, we'd have to track whether
278     // getDefRecursive only ever used the single predecessor case.  These types
279     // of paths also only exist in between CFG simplifications.
280     FixupList.push_back(MD);
281   }
282
283   while (!FixupList.empty()) {
284     unsigned StartingPHISize = InsertedPHIs.size();
285     fixupDefs(FixupList);
286     FixupList.clear();
287     // Put any new phis on the fixup list, and process them
288     FixupList.append(InsertedPHIs.end() - StartingPHISize, InsertedPHIs.end());
289   }
290   // Now that all fixups are done, rename all uses if we are asked.
291   if (RenameUses) {
292     SmallPtrSet<BasicBlock *, 16> Visited;
293     BasicBlock *StartBlock = MD->getBlock();
294     // We are guaranteed there is a def in the block, because we just got it
295     // handed to us in this function.
296     MemoryAccess *FirstDef = &*MSSA->getWritableBlockDefs(StartBlock)->begin();
297     // Convert to incoming value if it's a memorydef. A phi *is* already an
298     // incoming value.
299     if (auto *MD = dyn_cast<MemoryDef>(FirstDef))
300       FirstDef = MD->getDefiningAccess();
301
302     MSSA->renamePass(MD->getBlock(), FirstDef, Visited);
303     // We just inserted a phi into this block, so the incoming value will become
304     // the phi anyway, so it does not matter what we pass.
305     for (auto *MP : InsertedPHIs)
306       MSSA->renamePass(MP->getBlock(), nullptr, Visited);
307   }
308 }
309
310 void MemorySSAUpdater::fixupDefs(const SmallVectorImpl<MemoryAccess *> &Vars) {
311   SmallPtrSet<const BasicBlock *, 8> Seen;
312   SmallVector<const BasicBlock *, 16> Worklist;
313   for (auto *NewDef : Vars) {
314     // First, see if there is a local def after the operand.
315     auto *Defs = MSSA->getWritableBlockDefs(NewDef->getBlock());
316     auto DefIter = NewDef->getDefsIterator();
317
318     // If there is a local def after us, we only have to rename that.
319     if (++DefIter != Defs->end()) {
320       cast<MemoryDef>(DefIter)->setDefiningAccess(NewDef);
321       continue;
322     }
323
324     // Otherwise, we need to search down through the CFG.
325     // For each of our successors, handle it directly if their is a phi, or
326     // place on the fixup worklist.
327     for (const auto *S : successors(NewDef->getBlock())) {
328       if (auto *MP = MSSA->getMemoryAccess(S))
329         setMemoryPhiValueForBlock(MP, NewDef->getBlock(), NewDef);
330       else
331         Worklist.push_back(S);
332     }
333
334     while (!Worklist.empty()) {
335       const BasicBlock *FixupBlock = Worklist.back();
336       Worklist.pop_back();
337
338       // Get the first def in the block that isn't a phi node.
339       if (auto *Defs = MSSA->getWritableBlockDefs(FixupBlock)) {
340         auto *FirstDef = &*Defs->begin();
341         // The loop above and below should have taken care of phi nodes
342         assert(!isa<MemoryPhi>(FirstDef) &&
343                "Should have already handled phi nodes!");
344         // We are now this def's defining access, make sure we actually dominate
345         // it
346         assert(MSSA->dominates(NewDef, FirstDef) &&
347                "Should have dominated the new access");
348
349         // This may insert new phi nodes, because we are not guaranteed the
350         // block we are processing has a single pred, and depending where the
351         // store was inserted, it may require phi nodes below it.
352         cast<MemoryDef>(FirstDef)->setDefiningAccess(getPreviousDef(FirstDef));
353         return;
354       }
355       // We didn't find a def, so we must continue.
356       for (const auto *S : successors(FixupBlock)) {
357         // If there is a phi node, handle it.
358         // Otherwise, put the block on the worklist
359         if (auto *MP = MSSA->getMemoryAccess(S))
360           setMemoryPhiValueForBlock(MP, FixupBlock, NewDef);
361         else {
362           // If we cycle, we should have ended up at a phi node that we already
363           // processed.  FIXME: Double check this
364           if (!Seen.insert(S).second)
365             continue;
366           Worklist.push_back(S);
367         }
368       }
369     }
370   }
371 }
372
373 // Move What before Where in the MemorySSA IR.
374 template <class WhereType>
375 void MemorySSAUpdater::moveTo(MemoryUseOrDef *What, BasicBlock *BB,
376                               WhereType Where) {
377   // Replace all our users with our defining access.
378   What->replaceAllUsesWith(What->getDefiningAccess());
379
380   // Let MemorySSA take care of moving it around in the lists.
381   MSSA->moveTo(What, BB, Where);
382
383   // Now reinsert it into the IR and do whatever fixups needed.
384   if (auto *MD = dyn_cast<MemoryDef>(What))
385     insertDef(MD);
386   else
387     insertUse(cast<MemoryUse>(What));
388 }
389
390 // Move What before Where in the MemorySSA IR.
391 void MemorySSAUpdater::moveBefore(MemoryUseOrDef *What, MemoryUseOrDef *Where) {
392   moveTo(What, Where->getBlock(), Where->getIterator());
393 }
394
395 // Move What after Where in the MemorySSA IR.
396 void MemorySSAUpdater::moveAfter(MemoryUseOrDef *What, MemoryUseOrDef *Where) {
397   moveTo(What, Where->getBlock(), ++Where->getIterator());
398 }
399
400 void MemorySSAUpdater::moveToPlace(MemoryUseOrDef *What, BasicBlock *BB,
401                                    MemorySSA::InsertionPlace Where) {
402   return moveTo(What, BB, Where);
403 }
404
405 /// \brief If all arguments of a MemoryPHI are defined by the same incoming
406 /// argument, return that argument.
407 static MemoryAccess *onlySingleValue(MemoryPhi *MP) {
408   MemoryAccess *MA = nullptr;
409
410   for (auto &Arg : MP->operands()) {
411     if (!MA)
412       MA = cast<MemoryAccess>(Arg);
413     else if (MA != Arg)
414       return nullptr;
415   }
416   return MA;
417 }
418
419 void MemorySSAUpdater::removeMemoryAccess(MemoryAccess *MA) {
420   assert(!MSSA->isLiveOnEntryDef(MA) &&
421          "Trying to remove the live on entry def");
422   // We can only delete phi nodes if they have no uses, or we can replace all
423   // uses with a single definition.
424   MemoryAccess *NewDefTarget = nullptr;
425   if (MemoryPhi *MP = dyn_cast<MemoryPhi>(MA)) {
426     // Note that it is sufficient to know that all edges of the phi node have
427     // the same argument.  If they do, by the definition of dominance frontiers
428     // (which we used to place this phi), that argument must dominate this phi,
429     // and thus, must dominate the phi's uses, and so we will not hit the assert
430     // below.
431     NewDefTarget = onlySingleValue(MP);
432     assert((NewDefTarget || MP->use_empty()) &&
433            "We can't delete this memory phi");
434   } else {
435     NewDefTarget = cast<MemoryUseOrDef>(MA)->getDefiningAccess();
436   }
437
438   // Re-point the uses at our defining access
439   if (!isa<MemoryUse>(MA) && !MA->use_empty()) {
440     // Reset optimized on users of this store, and reset the uses.
441     // A few notes:
442     // 1. This is a slightly modified version of RAUW to avoid walking the
443     // uses twice here.
444     // 2. If we wanted to be complete, we would have to reset the optimized
445     // flags on users of phi nodes if doing the below makes a phi node have all
446     // the same arguments. Instead, we prefer users to removeMemoryAccess those
447     // phi nodes, because doing it here would be N^3.
448     if (MA->hasValueHandle())
449       ValueHandleBase::ValueIsRAUWd(MA, NewDefTarget);
450     // Note: We assume MemorySSA is not used in metadata since it's not really
451     // part of the IR.
452
453     while (!MA->use_empty()) {
454       Use &U = *MA->use_begin();
455       if (auto *MUD = dyn_cast<MemoryUseOrDef>(U.getUser()))
456         MUD->resetOptimized();
457       U.set(NewDefTarget);
458     }
459   }
460
461   // The call below to erase will destroy MA, so we can't change the order we
462   // are doing things here
463   MSSA->removeFromLookups(MA);
464   MSSA->removeFromLists(MA);
465 }
466
467 MemoryAccess *MemorySSAUpdater::createMemoryAccessInBB(
468     Instruction *I, MemoryAccess *Definition, const BasicBlock *BB,
469     MemorySSA::InsertionPlace Point) {
470   MemoryUseOrDef *NewAccess = MSSA->createDefinedAccess(I, Definition);
471   MSSA->insertIntoListsForBlock(NewAccess, BB, Point);
472   return NewAccess;
473 }
474
475 MemoryUseOrDef *MemorySSAUpdater::createMemoryAccessBefore(
476     Instruction *I, MemoryAccess *Definition, MemoryUseOrDef *InsertPt) {
477   assert(I->getParent() == InsertPt->getBlock() &&
478          "New and old access must be in the same block");
479   MemoryUseOrDef *NewAccess = MSSA->createDefinedAccess(I, Definition);
480   MSSA->insertIntoListsBefore(NewAccess, InsertPt->getBlock(),
481                               InsertPt->getIterator());
482   return NewAccess;
483 }
484
485 MemoryUseOrDef *MemorySSAUpdater::createMemoryAccessAfter(
486     Instruction *I, MemoryAccess *Definition, MemoryAccess *InsertPt) {
487   assert(I->getParent() == InsertPt->getBlock() &&
488          "New and old access must be in the same block");
489   MemoryUseOrDef *NewAccess = MSSA->createDefinedAccess(I, Definition);
490   MSSA->insertIntoListsBefore(NewAccess, InsertPt->getBlock(),
491                               ++InsertPt->getIterator());
492   return NewAccess;
493 }