]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/lib/Analysis/MemorySSAUpdater.cpp
MFV r325609: 7531 Assign correct flags to prefetched buffers
[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/Analysis/MemorySSA.h"
18 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
19 #include "llvm/IR/Dominators.h"
20 #include "llvm/IR/GlobalVariable.h"
21 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
22 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
23 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
24 #include "llvm/IR/Metadata.h"
25 #include "llvm/IR/Module.h"
26 #include "llvm/Support/Debug.h"
27 #include "llvm/Support/FormattedStream.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 End = MSSA->getWritableBlockAccesses(MA->getBlock())->rend();
128       for (auto &U : make_range(++MA->getReverseIterator(), End))
129         if (!isa<MemoryUse>(U))
130           return cast<MemoryAccess>(&U);
131       // Note that if MA comes before Defs->begin(), we won't hit a def.
132       return nullptr;
133     }
134   }
135   return nullptr;
136 }
137
138 // This starts at the end of block
139 MemoryAccess *MemorySSAUpdater::getPreviousDefFromEnd(BasicBlock *BB) {
140   auto *Defs = MSSA->getWritableBlockDefs(BB);
141
142   if (Defs)
143     return &*Defs->rbegin();
144
145   return getPreviousDefRecursive(BB);
146 }
147 // Recurse over a set of phi uses to eliminate the trivial ones
148 MemoryAccess *MemorySSAUpdater::recursePhi(MemoryAccess *Phi) {
149   if (!Phi)
150     return nullptr;
151   TrackingVH<MemoryAccess> Res(Phi);
152   SmallVector<TrackingVH<Value>, 8> Uses;
153   std::copy(Phi->user_begin(), Phi->user_end(), std::back_inserter(Uses));
154   for (auto &U : Uses) {
155     if (MemoryPhi *UsePhi = dyn_cast<MemoryPhi>(&*U)) {
156       auto OperRange = UsePhi->operands();
157       tryRemoveTrivialPhi(UsePhi, OperRange);
158     }
159   }
160   return Res;
161 }
162
163 // Eliminate trivial phis
164 // Phis are trivial if they are defined either by themselves, or all the same
165 // argument.
166 // IE phi(a, a) or b = phi(a, b) or c = phi(a, a, c)
167 // We recursively try to remove them.
168 template <class RangeType>
169 MemoryAccess *MemorySSAUpdater::tryRemoveTrivialPhi(MemoryPhi *Phi,
170                                                     RangeType &Operands) {
171   // Detect equal or self arguments
172   MemoryAccess *Same = nullptr;
173   for (auto &Op : Operands) {
174     // If the same or self, good so far
175     if (Op == Phi || Op == Same)
176       continue;
177     // not the same, return the phi since it's not eliminatable by us
178     if (Same)
179       return Phi;
180     Same = cast<MemoryAccess>(Op);
181   }
182   // Never found a non-self reference, the phi is undef
183   if (Same == nullptr)
184     return MSSA->getLiveOnEntryDef();
185   if (Phi) {
186     Phi->replaceAllUsesWith(Same);
187     removeMemoryAccess(Phi);
188   }
189
190   // We should only end up recursing in case we replaced something, in which
191   // case, we may have made other Phis trivial.
192   return recursePhi(Same);
193 }
194
195 void MemorySSAUpdater::insertUse(MemoryUse *MU) {
196   InsertedPHIs.clear();
197   MU->setDefiningAccess(getPreviousDef(MU));
198   // Unlike for defs, there is no extra work to do.  Because uses do not create
199   // new may-defs, there are only two cases:
200   //
201   // 1. There was a def already below us, and therefore, we should not have
202   // created a phi node because it was already needed for the def.
203   //
204   // 2. There is no def below us, and therefore, there is no extra renaming work
205   // to do.
206 }
207
208 // Set every incoming edge {BB, MP->getBlock()} of MemoryPhi MP to NewDef.
209 static void setMemoryPhiValueForBlock(MemoryPhi *MP, const BasicBlock *BB,
210                                       MemoryAccess *NewDef) {
211   // Replace any operand with us an incoming block with the new defining
212   // access.
213   int i = MP->getBasicBlockIndex(BB);
214   assert(i != -1 && "Should have found the basic block in the phi");
215   // We can't just compare i against getNumOperands since one is signed and the
216   // other not. So use it to index into the block iterator.
217   for (auto BBIter = MP->block_begin() + i; BBIter != MP->block_end();
218        ++BBIter) {
219     if (*BBIter != BB)
220       break;
221     MP->setIncomingValue(i, NewDef);
222     ++i;
223   }
224 }
225
226 // A brief description of the algorithm:
227 // First, we compute what should define the new def, using the SSA
228 // construction algorithm.
229 // Then, we update the defs below us (and any new phi nodes) in the graph to
230 // point to the correct new defs, to ensure we only have one variable, and no
231 // disconnected stores.
232 void MemorySSAUpdater::insertDef(MemoryDef *MD, bool RenameUses) {
233   InsertedPHIs.clear();
234
235   // See if we had a local def, and if not, go hunting.
236   MemoryAccess *DefBefore = getPreviousDefInBlock(MD);
237   bool DefBeforeSameBlock = DefBefore != nullptr;
238   if (!DefBefore)
239     DefBefore = getPreviousDefRecursive(MD->getBlock());
240
241   // There is a def before us, which means we can replace any store/phi uses
242   // of that thing with us, since we are in the way of whatever was there
243   // before.
244   // We now define that def's memorydefs and memoryphis
245   if (DefBeforeSameBlock) {
246     for (auto UI = DefBefore->use_begin(), UE = DefBefore->use_end();
247          UI != UE;) {
248       Use &U = *UI++;
249       // Leave the uses alone
250       if (isa<MemoryUse>(U.getUser()))
251         continue;
252       U.set(MD);
253     }
254   }
255
256   // and that def is now our defining access.
257   // We change them in this order otherwise we will appear in the use list
258   // above and reset ourselves.
259   MD->setDefiningAccess(DefBefore);
260
261   SmallVector<MemoryAccess *, 8> FixupList(InsertedPHIs.begin(),
262                                            InsertedPHIs.end());
263   if (!DefBeforeSameBlock) {
264     // If there was a local def before us, we must have the same effect it
265     // did. Because every may-def is the same, any phis/etc we would create, it
266     // would also have created.  If there was no local def before us, we
267     // performed a global update, and have to search all successors and make
268     // sure we update the first def in each of them (following all paths until
269     // we hit the first def along each path). This may also insert phi nodes.
270     // TODO: There are other cases we can skip this work, such as when we have a
271     // single successor, and only used a straight line of single pred blocks
272     // backwards to find the def.  To make that work, we'd have to track whether
273     // getDefRecursive only ever used the single predecessor case.  These types
274     // of paths also only exist in between CFG simplifications.
275     FixupList.push_back(MD);
276   }
277
278   while (!FixupList.empty()) {
279     unsigned StartingPHISize = InsertedPHIs.size();
280     fixupDefs(FixupList);
281     FixupList.clear();
282     // Put any new phis on the fixup list, and process them
283     FixupList.append(InsertedPHIs.end() - StartingPHISize, InsertedPHIs.end());
284   }
285   // Now that all fixups are done, rename all uses if we are asked.
286   if (RenameUses) {
287     SmallPtrSet<BasicBlock *, 16> Visited;
288     BasicBlock *StartBlock = MD->getBlock();
289     // We are guaranteed there is a def in the block, because we just got it
290     // handed to us in this function.
291     MemoryAccess *FirstDef = &*MSSA->getWritableBlockDefs(StartBlock)->begin();
292     // Convert to incoming value if it's a memorydef. A phi *is* already an
293     // incoming value.
294     if (auto *MD = dyn_cast<MemoryDef>(FirstDef))
295       FirstDef = MD->getDefiningAccess();
296
297     MSSA->renamePass(MD->getBlock(), FirstDef, Visited);
298     // We just inserted a phi into this block, so the incoming value will become
299     // the phi anyway, so it does not matter what we pass.
300     for (auto *MP : InsertedPHIs)
301       MSSA->renamePass(MP->getBlock(), nullptr, Visited);
302   }
303 }
304
305 void MemorySSAUpdater::fixupDefs(const SmallVectorImpl<MemoryAccess *> &Vars) {
306   SmallPtrSet<const BasicBlock *, 8> Seen;
307   SmallVector<const BasicBlock *, 16> Worklist;
308   for (auto *NewDef : Vars) {
309     // First, see if there is a local def after the operand.
310     auto *Defs = MSSA->getWritableBlockDefs(NewDef->getBlock());
311     auto DefIter = NewDef->getDefsIterator();
312
313     // If there is a local def after us, we only have to rename that.
314     if (++DefIter != Defs->end()) {
315       cast<MemoryDef>(DefIter)->setDefiningAccess(NewDef);
316       continue;
317     }
318
319     // Otherwise, we need to search down through the CFG.
320     // For each of our successors, handle it directly if their is a phi, or
321     // place on the fixup worklist.
322     for (const auto *S : successors(NewDef->getBlock())) {
323       if (auto *MP = MSSA->getMemoryAccess(S))
324         setMemoryPhiValueForBlock(MP, NewDef->getBlock(), NewDef);
325       else
326         Worklist.push_back(S);
327     }
328
329     while (!Worklist.empty()) {
330       const BasicBlock *FixupBlock = Worklist.back();
331       Worklist.pop_back();
332
333       // Get the first def in the block that isn't a phi node.
334       if (auto *Defs = MSSA->getWritableBlockDefs(FixupBlock)) {
335         auto *FirstDef = &*Defs->begin();
336         // The loop above and below should have taken care of phi nodes
337         assert(!isa<MemoryPhi>(FirstDef) &&
338                "Should have already handled phi nodes!");
339         // We are now this def's defining access, make sure we actually dominate
340         // it
341         assert(MSSA->dominates(NewDef, FirstDef) &&
342                "Should have dominated the new access");
343
344         // This may insert new phi nodes, because we are not guaranteed the
345         // block we are processing has a single pred, and depending where the
346         // store was inserted, it may require phi nodes below it.
347         cast<MemoryDef>(FirstDef)->setDefiningAccess(getPreviousDef(FirstDef));
348         return;
349       }
350       // We didn't find a def, so we must continue.
351       for (const auto *S : successors(FixupBlock)) {
352         // If there is a phi node, handle it.
353         // Otherwise, put the block on the worklist
354         if (auto *MP = MSSA->getMemoryAccess(S))
355           setMemoryPhiValueForBlock(MP, FixupBlock, NewDef);
356         else {
357           // If we cycle, we should have ended up at a phi node that we already
358           // processed.  FIXME: Double check this
359           if (!Seen.insert(S).second)
360             continue;
361           Worklist.push_back(S);
362         }
363       }
364     }
365   }
366 }
367
368 // Move What before Where in the MemorySSA IR.
369 template <class WhereType>
370 void MemorySSAUpdater::moveTo(MemoryUseOrDef *What, BasicBlock *BB,
371                               WhereType Where) {
372   // Replace all our users with our defining access.
373   What->replaceAllUsesWith(What->getDefiningAccess());
374
375   // Let MemorySSA take care of moving it around in the lists.
376   MSSA->moveTo(What, BB, Where);
377
378   // Now reinsert it into the IR and do whatever fixups needed.
379   if (auto *MD = dyn_cast<MemoryDef>(What))
380     insertDef(MD);
381   else
382     insertUse(cast<MemoryUse>(What));
383 }
384
385 // Move What before Where in the MemorySSA IR.
386 void MemorySSAUpdater::moveBefore(MemoryUseOrDef *What, MemoryUseOrDef *Where) {
387   moveTo(What, Where->getBlock(), Where->getIterator());
388 }
389
390 // Move What after Where in the MemorySSA IR.
391 void MemorySSAUpdater::moveAfter(MemoryUseOrDef *What, MemoryUseOrDef *Where) {
392   moveTo(What, Where->getBlock(), ++Where->getIterator());
393 }
394
395 void MemorySSAUpdater::moveToPlace(MemoryUseOrDef *What, BasicBlock *BB,
396                                    MemorySSA::InsertionPlace Where) {
397   return moveTo(What, BB, Where);
398 }
399
400 /// \brief If all arguments of a MemoryPHI are defined by the same incoming
401 /// argument, return that argument.
402 static MemoryAccess *onlySingleValue(MemoryPhi *MP) {
403   MemoryAccess *MA = nullptr;
404
405   for (auto &Arg : MP->operands()) {
406     if (!MA)
407       MA = cast<MemoryAccess>(Arg);
408     else if (MA != Arg)
409       return nullptr;
410   }
411   return MA;
412 }
413
414 void MemorySSAUpdater::removeMemoryAccess(MemoryAccess *MA) {
415   assert(!MSSA->isLiveOnEntryDef(MA) &&
416          "Trying to remove the live on entry def");
417   // We can only delete phi nodes if they have no uses, or we can replace all
418   // uses with a single definition.
419   MemoryAccess *NewDefTarget = nullptr;
420   if (MemoryPhi *MP = dyn_cast<MemoryPhi>(MA)) {
421     // Note that it is sufficient to know that all edges of the phi node have
422     // the same argument.  If they do, by the definition of dominance frontiers
423     // (which we used to place this phi), that argument must dominate this phi,
424     // and thus, must dominate the phi's uses, and so we will not hit the assert
425     // below.
426     NewDefTarget = onlySingleValue(MP);
427     assert((NewDefTarget || MP->use_empty()) &&
428            "We can't delete this memory phi");
429   } else {
430     NewDefTarget = cast<MemoryUseOrDef>(MA)->getDefiningAccess();
431   }
432
433   // Re-point the uses at our defining access
434   if (!isa<MemoryUse>(MA) && !MA->use_empty()) {
435     // Reset optimized on users of this store, and reset the uses.
436     // A few notes:
437     // 1. This is a slightly modified version of RAUW to avoid walking the
438     // uses twice here.
439     // 2. If we wanted to be complete, we would have to reset the optimized
440     // flags on users of phi nodes if doing the below makes a phi node have all
441     // the same arguments. Instead, we prefer users to removeMemoryAccess those
442     // phi nodes, because doing it here would be N^3.
443     if (MA->hasValueHandle())
444       ValueHandleBase::ValueIsRAUWd(MA, NewDefTarget);
445     // Note: We assume MemorySSA is not used in metadata since it's not really
446     // part of the IR.
447
448     while (!MA->use_empty()) {
449       Use &U = *MA->use_begin();
450       if (auto *MUD = dyn_cast<MemoryUseOrDef>(U.getUser()))
451         MUD->resetOptimized();
452       U.set(NewDefTarget);
453     }
454   }
455
456   // The call below to erase will destroy MA, so we can't change the order we
457   // are doing things here
458   MSSA->removeFromLookups(MA);
459   MSSA->removeFromLists(MA);
460 }
461
462 MemoryAccess *MemorySSAUpdater::createMemoryAccessInBB(
463     Instruction *I, MemoryAccess *Definition, const BasicBlock *BB,
464     MemorySSA::InsertionPlace Point) {
465   MemoryUseOrDef *NewAccess = MSSA->createDefinedAccess(I, Definition);
466   MSSA->insertIntoListsForBlock(NewAccess, BB, Point);
467   return NewAccess;
468 }
469
470 MemoryUseOrDef *MemorySSAUpdater::createMemoryAccessBefore(
471     Instruction *I, MemoryAccess *Definition, MemoryUseOrDef *InsertPt) {
472   assert(I->getParent() == InsertPt->getBlock() &&
473          "New and old access must be in the same block");
474   MemoryUseOrDef *NewAccess = MSSA->createDefinedAccess(I, Definition);
475   MSSA->insertIntoListsBefore(NewAccess, InsertPt->getBlock(),
476                               InsertPt->getIterator());
477   return NewAccess;
478 }
479
480 MemoryUseOrDef *MemorySSAUpdater::createMemoryAccessAfter(
481     Instruction *I, MemoryAccess *Definition, MemoryAccess *InsertPt) {
482   assert(I->getParent() == InsertPt->getBlock() &&
483          "New and old access must be in the same block");
484   MemoryUseOrDef *NewAccess = MSSA->createDefinedAccess(I, Definition);
485   MSSA->insertIntoListsBefore(NewAccess, InsertPt->getBlock(),
486                               ++InsertPt->getIterator());
487   return NewAccess;
488 }