]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/lib/Analysis/MemorySSAUpdater.cpp
Upgrade Unbound to 1.6.0. More to follow.
[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/Analysis/MemorySSA.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/LLVMContext.h"
22 #include "llvm/IR/Metadata.h"
23 #include "llvm/IR/Module.h"
24 #include "llvm/Support/Debug.h"
25 #include "llvm/Support/FormattedStream.h"
26 #include <algorithm>
27
28 #define DEBUG_TYPE "memoryssa"
29 using namespace llvm;
30
31 // This is the marker algorithm from "Simple and Efficient Construction of
32 // Static Single Assignment Form"
33 // The simple, non-marker algorithm places phi nodes at any join
34 // Here, we place markers, and only place phi nodes if they end up necessary.
35 // They are only necessary if they break a cycle (IE we recursively visit
36 // ourselves again), or we discover, while getting the value of the operands,
37 // that there are two or more definitions needing to be merged.
38 // This still will leave non-minimal form in the case of irreducible control
39 // flow, where phi nodes may be in cycles with themselves, but unnecessary.
40 MemoryAccess *MemorySSAUpdater::getPreviousDefRecursive(BasicBlock *BB) {
41   // Single predecessor case, just recurse, we can only have one definition.
42   if (BasicBlock *Pred = BB->getSinglePredecessor()) {
43     return getPreviousDefFromEnd(Pred);
44   } else if (VisitedBlocks.count(BB)) {
45     // We hit our node again, meaning we had a cycle, we must insert a phi
46     // node to break it so we have an operand. The only case this will
47     // insert useless phis is if we have irreducible control flow.
48     return MSSA->createMemoryPhi(BB);
49   } else if (VisitedBlocks.insert(BB).second) {
50     // Mark us visited so we can detect a cycle
51     SmallVector<MemoryAccess *, 8> PhiOps;
52
53     // Recurse to get the values in our predecessors for placement of a
54     // potential phi node. This will insert phi nodes if we cycle in order to
55     // break the cycle and have an operand.
56     for (auto *Pred : predecessors(BB))
57       PhiOps.push_back(getPreviousDefFromEnd(Pred));
58
59     // Now try to simplify the ops to avoid placing a phi.
60     // This may return null if we never created a phi yet, that's okay
61     MemoryPhi *Phi = dyn_cast_or_null<MemoryPhi>(MSSA->getMemoryAccess(BB));
62     bool PHIExistsButNeedsUpdate = false;
63     // See if the existing phi operands match what we need.
64     // Unlike normal SSA, we only allow one phi node per block, so we can't just
65     // create a new one.
66     if (Phi && Phi->getNumOperands() != 0)
67       if (!std::equal(Phi->op_begin(), Phi->op_end(), PhiOps.begin())) {
68         PHIExistsButNeedsUpdate = true;
69       }
70
71     // See if we can avoid the phi by simplifying it.
72     auto *Result = tryRemoveTrivialPhi(Phi, PhiOps);
73     // If we couldn't simplify, we may have to create a phi
74     if (Result == Phi) {
75       if (!Phi)
76         Phi = MSSA->createMemoryPhi(BB);
77
78       // These will have been filled in by the recursive read we did above.
79       if (PHIExistsButNeedsUpdate) {
80         std::copy(PhiOps.begin(), PhiOps.end(), Phi->op_begin());
81         std::copy(pred_begin(BB), pred_end(BB), Phi->block_begin());
82       } else {
83         unsigned i = 0;
84         for (auto *Pred : predecessors(BB))
85           Phi->addIncoming(PhiOps[i++], Pred);
86         InsertedPHIs.push_back(Phi);
87       }
88       Result = Phi;
89     }
90
91     // Set ourselves up for the next variable by resetting visited state.
92     VisitedBlocks.erase(BB);
93     return Result;
94   }
95   llvm_unreachable("Should have hit one of the three cases above");
96 }
97
98 // This starts at the memory access, and goes backwards in the block to find the
99 // previous definition. If a definition is not found the block of the access,
100 // it continues globally, creating phi nodes to ensure we have a single
101 // definition.
102 MemoryAccess *MemorySSAUpdater::getPreviousDef(MemoryAccess *MA) {
103   auto *LocalResult = getPreviousDefInBlock(MA);
104
105   return LocalResult ? LocalResult : getPreviousDefRecursive(MA->getBlock());
106 }
107
108 // This starts at the memory access, and goes backwards in the block to the find
109 // the previous definition. If the definition is not found in the block of the
110 // access, it returns nullptr.
111 MemoryAccess *MemorySSAUpdater::getPreviousDefInBlock(MemoryAccess *MA) {
112   auto *Defs = MSSA->getWritableBlockDefs(MA->getBlock());
113
114   // It's possible there are no defs, or we got handed the first def to start.
115   if (Defs) {
116     // If this is a def, we can just use the def iterators.
117     if (!isa<MemoryUse>(MA)) {
118       auto Iter = MA->getReverseDefsIterator();
119       ++Iter;
120       if (Iter != Defs->rend())
121         return &*Iter;
122     } else {
123       // Otherwise, have to walk the all access iterator.
124       auto End = MSSA->getWritableBlockAccesses(MA->getBlock())->rend();
125       for (auto &U : make_range(++MA->getReverseIterator(), End))
126         if (!isa<MemoryUse>(U))
127           return cast<MemoryAccess>(&U);
128       // Note that if MA comes before Defs->begin(), we won't hit a def.
129       return nullptr;
130     }
131   }
132   return nullptr;
133 }
134
135 // This starts at the end of block
136 MemoryAccess *MemorySSAUpdater::getPreviousDefFromEnd(BasicBlock *BB) {
137   auto *Defs = MSSA->getWritableBlockDefs(BB);
138
139   if (Defs)
140     return &*Defs->rbegin();
141
142   return getPreviousDefRecursive(BB);
143 }
144 // Recurse over a set of phi uses to eliminate the trivial ones
145 MemoryAccess *MemorySSAUpdater::recursePhi(MemoryAccess *Phi) {
146   if (!Phi)
147     return nullptr;
148   TrackingVH<MemoryAccess> Res(Phi);
149   SmallVector<TrackingVH<Value>, 8> Uses;
150   std::copy(Phi->user_begin(), Phi->user_end(), std::back_inserter(Uses));
151   for (auto &U : Uses) {
152     if (MemoryPhi *UsePhi = dyn_cast<MemoryPhi>(&*U)) {
153       auto OperRange = UsePhi->operands();
154       tryRemoveTrivialPhi(UsePhi, OperRange);
155     }
156   }
157   return Res;
158 }
159
160 // Eliminate trivial phis
161 // Phis are trivial if they are defined either by themselves, or all the same
162 // argument.
163 // IE phi(a, a) or b = phi(a, b) or c = phi(a, a, c)
164 // We recursively try to remove them.
165 template <class RangeType>
166 MemoryAccess *MemorySSAUpdater::tryRemoveTrivialPhi(MemoryPhi *Phi,
167                                                     RangeType &Operands) {
168   // Detect equal or self arguments
169   MemoryAccess *Same = nullptr;
170   for (auto &Op : Operands) {
171     // If the same or self, good so far
172     if (Op == Phi || Op == Same)
173       continue;
174     // not the same, return the phi since it's not eliminatable by us
175     if (Same)
176       return Phi;
177     Same = cast<MemoryAccess>(Op);
178   }
179   // Never found a non-self reference, the phi is undef
180   if (Same == nullptr)
181     return MSSA->getLiveOnEntryDef();
182   if (Phi) {
183     Phi->replaceAllUsesWith(Same);
184     removeMemoryAccess(Phi);
185   }
186
187   // We should only end up recursing in case we replaced something, in which
188   // case, we may have made other Phis trivial.
189   return recursePhi(Same);
190 }
191
192 void MemorySSAUpdater::insertUse(MemoryUse *MU) {
193   InsertedPHIs.clear();
194   MU->setDefiningAccess(getPreviousDef(MU));
195   // Unlike for defs, there is no extra work to do.  Because uses do not create
196   // new may-defs, there are only two cases:
197   //
198   // 1. There was a def already below us, and therefore, we should not have
199   // created a phi node because it was already needed for the def.
200   //
201   // 2. There is no def below us, and therefore, there is no extra renaming work
202   // to do.
203 }
204
205 // Set every incoming edge {BB, MP->getBlock()} of MemoryPhi MP to NewDef.
206 static void setMemoryPhiValueForBlock(MemoryPhi *MP, const BasicBlock *BB,
207                                       MemoryAccess *NewDef) {
208   // Replace any operand with us an incoming block with the new defining
209   // access.
210   int i = MP->getBasicBlockIndex(BB);
211   assert(i != -1 && "Should have found the basic block in the phi");
212   // We can't just compare i against getNumOperands since one is signed and the
213   // other not. So use it to index into the block iterator.
214   for (auto BBIter = MP->block_begin() + i; BBIter != MP->block_end();
215        ++BBIter) {
216     if (*BBIter != BB)
217       break;
218     MP->setIncomingValue(i, NewDef);
219     ++i;
220   }
221 }
222
223 // A brief description of the algorithm:
224 // First, we compute what should define the new def, using the SSA
225 // construction algorithm.
226 // Then, we update the defs below us (and any new phi nodes) in the graph to
227 // point to the correct new defs, to ensure we only have one variable, and no
228 // disconnected stores.
229 void MemorySSAUpdater::insertDef(MemoryDef *MD, bool RenameUses) {
230   InsertedPHIs.clear();
231
232   // See if we had a local def, and if not, go hunting.
233   MemoryAccess *DefBefore = getPreviousDefInBlock(MD);
234   bool DefBeforeSameBlock = DefBefore != nullptr;
235   if (!DefBefore)
236     DefBefore = getPreviousDefRecursive(MD->getBlock());
237
238   // There is a def before us, which means we can replace any store/phi uses
239   // of that thing with us, since we are in the way of whatever was there
240   // before.
241   // We now define that def's memorydefs and memoryphis
242   if (DefBeforeSameBlock) {
243     for (auto UI = DefBefore->use_begin(), UE = DefBefore->use_end();
244          UI != UE;) {
245       Use &U = *UI++;
246       // Leave the uses alone
247       if (isa<MemoryUse>(U.getUser()))
248         continue;
249       U.set(MD);
250     }
251   }
252
253   // and that def is now our defining access.
254   // We change them in this order otherwise we will appear in the use list
255   // above and reset ourselves.
256   MD->setDefiningAccess(DefBefore);
257
258   SmallVector<MemoryAccess *, 8> FixupList(InsertedPHIs.begin(),
259                                            InsertedPHIs.end());
260   if (!DefBeforeSameBlock) {
261     // If there was a local def before us, we must have the same effect it
262     // did. Because every may-def is the same, any phis/etc we would create, it
263     // would also have created.  If there was no local def before us, we
264     // performed a global update, and have to search all successors and make
265     // sure we update the first def in each of them (following all paths until
266     // we hit the first def along each path). This may also insert phi nodes.
267     // TODO: There are other cases we can skip this work, such as when we have a
268     // single successor, and only used a straight line of single pred blocks
269     // backwards to find the def.  To make that work, we'd have to track whether
270     // getDefRecursive only ever used the single predecessor case.  These types
271     // of paths also only exist in between CFG simplifications.
272     FixupList.push_back(MD);
273   }
274
275   while (!FixupList.empty()) {
276     unsigned StartingPHISize = InsertedPHIs.size();
277     fixupDefs(FixupList);
278     FixupList.clear();
279     // Put any new phis on the fixup list, and process them
280     FixupList.append(InsertedPHIs.end() - StartingPHISize, InsertedPHIs.end());
281   }
282   // Now that all fixups are done, rename all uses if we are asked.
283   if (RenameUses) {
284     SmallPtrSet<BasicBlock *, 16> Visited;
285     BasicBlock *StartBlock = MD->getBlock();
286     // We are guaranteed there is a def in the block, because we just got it
287     // handed to us in this function.
288     MemoryAccess *FirstDef = &*MSSA->getWritableBlockDefs(StartBlock)->begin();
289     // Convert to incoming value if it's a memorydef. A phi *is* already an
290     // incoming value.
291     if (auto *MD = dyn_cast<MemoryDef>(FirstDef))
292       FirstDef = MD->getDefiningAccess();
293
294     MSSA->renamePass(MD->getBlock(), FirstDef, Visited);
295     // We just inserted a phi into this block, so the incoming value will become
296     // the phi anyway, so it does not matter what we pass.
297     for (auto *MP : InsertedPHIs)
298       MSSA->renamePass(MP->getBlock(), nullptr, Visited);
299   }
300 }
301
302 void MemorySSAUpdater::fixupDefs(const SmallVectorImpl<MemoryAccess *> &Vars) {
303   SmallPtrSet<const BasicBlock *, 8> Seen;
304   SmallVector<const BasicBlock *, 16> Worklist;
305   for (auto *NewDef : Vars) {
306     // First, see if there is a local def after the operand.
307     auto *Defs = MSSA->getWritableBlockDefs(NewDef->getBlock());
308     auto DefIter = NewDef->getDefsIterator();
309
310     // If there is a local def after us, we only have to rename that.
311     if (++DefIter != Defs->end()) {
312       cast<MemoryDef>(DefIter)->setDefiningAccess(NewDef);
313       continue;
314     }
315
316     // Otherwise, we need to search down through the CFG.
317     // For each of our successors, handle it directly if their is a phi, or
318     // place on the fixup worklist.
319     for (const auto *S : successors(NewDef->getBlock())) {
320       if (auto *MP = MSSA->getMemoryAccess(S))
321         setMemoryPhiValueForBlock(MP, NewDef->getBlock(), NewDef);
322       else
323         Worklist.push_back(S);
324     }
325
326     while (!Worklist.empty()) {
327       const BasicBlock *FixupBlock = Worklist.back();
328       Worklist.pop_back();
329
330       // Get the first def in the block that isn't a phi node.
331       if (auto *Defs = MSSA->getWritableBlockDefs(FixupBlock)) {
332         auto *FirstDef = &*Defs->begin();
333         // The loop above and below should have taken care of phi nodes
334         assert(!isa<MemoryPhi>(FirstDef) &&
335                "Should have already handled phi nodes!");
336         // We are now this def's defining access, make sure we actually dominate
337         // it
338         assert(MSSA->dominates(NewDef, FirstDef) &&
339                "Should have dominated the new access");
340
341         // This may insert new phi nodes, because we are not guaranteed the
342         // block we are processing has a single pred, and depending where the
343         // store was inserted, it may require phi nodes below it.
344         cast<MemoryDef>(FirstDef)->setDefiningAccess(getPreviousDef(FirstDef));
345         return;
346       }
347       // We didn't find a def, so we must continue.
348       for (const auto *S : successors(FixupBlock)) {
349         // If there is a phi node, handle it.
350         // Otherwise, put the block on the worklist
351         if (auto *MP = MSSA->getMemoryAccess(S))
352           setMemoryPhiValueForBlock(MP, FixupBlock, NewDef);
353         else {
354           // If we cycle, we should have ended up at a phi node that we already
355           // processed.  FIXME: Double check this
356           if (!Seen.insert(S).second)
357             continue;
358           Worklist.push_back(S);
359         }
360       }
361     }
362   }
363 }
364
365 // Move What before Where in the MemorySSA IR.
366 template <class WhereType>
367 void MemorySSAUpdater::moveTo(MemoryUseOrDef *What, BasicBlock *BB,
368                               WhereType Where) {
369   // Replace all our users with our defining access.
370   What->replaceAllUsesWith(What->getDefiningAccess());
371
372   // Let MemorySSA take care of moving it around in the lists.
373   MSSA->moveTo(What, BB, Where);
374
375   // Now reinsert it into the IR and do whatever fixups needed.
376   if (auto *MD = dyn_cast<MemoryDef>(What))
377     insertDef(MD);
378   else
379     insertUse(cast<MemoryUse>(What));
380 }
381
382 // Move What before Where in the MemorySSA IR.
383 void MemorySSAUpdater::moveBefore(MemoryUseOrDef *What, MemoryUseOrDef *Where) {
384   moveTo(What, Where->getBlock(), Where->getIterator());
385 }
386
387 // Move What after Where in the MemorySSA IR.
388 void MemorySSAUpdater::moveAfter(MemoryUseOrDef *What, MemoryUseOrDef *Where) {
389   moveTo(What, Where->getBlock(), ++Where->getIterator());
390 }
391
392 void MemorySSAUpdater::moveToPlace(MemoryUseOrDef *What, BasicBlock *BB,
393                                    MemorySSA::InsertionPlace Where) {
394   return moveTo(What, BB, Where);
395 }
396
397 /// \brief If all arguments of a MemoryPHI are defined by the same incoming
398 /// argument, return that argument.
399 static MemoryAccess *onlySingleValue(MemoryPhi *MP) {
400   MemoryAccess *MA = nullptr;
401
402   for (auto &Arg : MP->operands()) {
403     if (!MA)
404       MA = cast<MemoryAccess>(Arg);
405     else if (MA != Arg)
406       return nullptr;
407   }
408   return MA;
409 }
410
411 void MemorySSAUpdater::removeMemoryAccess(MemoryAccess *MA) {
412   assert(!MSSA->isLiveOnEntryDef(MA) &&
413          "Trying to remove the live on entry def");
414   // We can only delete phi nodes if they have no uses, or we can replace all
415   // uses with a single definition.
416   MemoryAccess *NewDefTarget = nullptr;
417   if (MemoryPhi *MP = dyn_cast<MemoryPhi>(MA)) {
418     // Note that it is sufficient to know that all edges of the phi node have
419     // the same argument.  If they do, by the definition of dominance frontiers
420     // (which we used to place this phi), that argument must dominate this phi,
421     // and thus, must dominate the phi's uses, and so we will not hit the assert
422     // below.
423     NewDefTarget = onlySingleValue(MP);
424     assert((NewDefTarget || MP->use_empty()) &&
425            "We can't delete this memory phi");
426   } else {
427     NewDefTarget = cast<MemoryUseOrDef>(MA)->getDefiningAccess();
428   }
429
430   // Re-point the uses at our defining access
431   if (!isa<MemoryUse>(MA) && !MA->use_empty()) {
432     // Reset optimized on users of this store, and reset the uses.
433     // A few notes:
434     // 1. This is a slightly modified version of RAUW to avoid walking the
435     // uses twice here.
436     // 2. If we wanted to be complete, we would have to reset the optimized
437     // flags on users of phi nodes if doing the below makes a phi node have all
438     // the same arguments. Instead, we prefer users to removeMemoryAccess those
439     // phi nodes, because doing it here would be N^3.
440     if (MA->hasValueHandle())
441       ValueHandleBase::ValueIsRAUWd(MA, NewDefTarget);
442     // Note: We assume MemorySSA is not used in metadata since it's not really
443     // part of the IR.
444
445     while (!MA->use_empty()) {
446       Use &U = *MA->use_begin();
447       if (auto *MUD = dyn_cast<MemoryUseOrDef>(U.getUser()))
448         MUD->resetOptimized();
449       U.set(NewDefTarget);
450     }
451   }
452
453   // The call below to erase will destroy MA, so we can't change the order we
454   // are doing things here
455   MSSA->removeFromLookups(MA);
456   MSSA->removeFromLists(MA);
457 }
458
459 MemoryAccess *MemorySSAUpdater::createMemoryAccessInBB(
460     Instruction *I, MemoryAccess *Definition, const BasicBlock *BB,
461     MemorySSA::InsertionPlace Point) {
462   MemoryUseOrDef *NewAccess = MSSA->createDefinedAccess(I, Definition);
463   MSSA->insertIntoListsForBlock(NewAccess, BB, Point);
464   return NewAccess;
465 }
466
467 MemoryUseOrDef *MemorySSAUpdater::createMemoryAccessBefore(
468     Instruction *I, MemoryAccess *Definition, MemoryUseOrDef *InsertPt) {
469   assert(I->getParent() == InsertPt->getBlock() &&
470          "New and old access must be in the same block");
471   MemoryUseOrDef *NewAccess = MSSA->createDefinedAccess(I, Definition);
472   MSSA->insertIntoListsBefore(NewAccess, InsertPt->getBlock(),
473                               InsertPt->getIterator());
474   return NewAccess;
475 }
476
477 MemoryUseOrDef *MemorySSAUpdater::createMemoryAccessAfter(
478     Instruction *I, MemoryAccess *Definition, MemoryAccess *InsertPt) {
479   assert(I->getParent() == InsertPt->getBlock() &&
480          "New and old access must be in the same block");
481   MemoryUseOrDef *NewAccess = MSSA->createDefinedAccess(I, Definition);
482   MSSA->insertIntoListsBefore(NewAccess, InsertPt->getBlock(),
483                               ++InsertPt->getIterator());
484   return NewAccess;
485 }