]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/lib/Transforms/Scalar/LoopDeletion.cpp
Merge llvm, clang, lld, lldb, compiler-rt and libc++ r304222, and update
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm / lib / Transforms / Scalar / LoopDeletion.cpp
1 //===- LoopDeletion.cpp - Dead Loop Deletion Pass ---------------===//
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 Dead Loop Deletion Pass. This pass is responsible
11 // for eliminating loops with non-infinite computable trip counts that have no
12 // side effects or volatile instructions, and do not contribute to the
13 // computation of the function's return value.
14 //
15 //===----------------------------------------------------------------------===//
16
17 #include "llvm/Transforms/Scalar/LoopDeletion.h"
18 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
19 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
20 #include "llvm/Analysis/GlobalsModRef.h"
21 #include "llvm/Analysis/LoopPass.h"
22 #include "llvm/IR/Dominators.h"
23 #include "llvm/IR/PatternMatch.h"
24 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
25 #include "llvm/Transforms/Scalar/LoopPassManager.h"
26 #include "llvm/Transforms/Utils/LoopUtils.h"
27 using namespace llvm;
28
29 #define DEBUG_TYPE "loop-delete"
30
31 STATISTIC(NumDeleted, "Number of loops deleted");
32
33 /// This function deletes dead loops. The caller of this function needs to
34 /// guarantee that the loop is infact dead.  Here we handle two kinds of dead
35 /// loop. The first kind (\p isLoopDead) is where only invariant values from
36 /// within the loop are used outside of it. The second kind (\p
37 /// isLoopNeverExecuted) is where the loop is provably never executed. We can
38 /// always remove never executed loops since they will not cause any
39 /// difference to program behaviour.
40 /// 
41 /// This also updates the relevant analysis information in \p DT, \p SE, and \p
42 /// LI. It also updates the loop PM if an updater struct is provided.
43 // TODO: This function will be used by loop-simplifyCFG as well. So, move this
44 // to LoopUtils.cpp
45 static void deleteDeadLoop(Loop *L, DominatorTree &DT, ScalarEvolution &SE,
46                            LoopInfo &LI, bool LoopIsNeverExecuted,
47                            LPMUpdater *Updater = nullptr);
48 /// Determines if a loop is dead.
49 ///
50 /// This assumes that we've already checked for unique exit and exiting blocks,
51 /// and that the code is in LCSSA form.
52 static bool isLoopDead(Loop *L, ScalarEvolution &SE,
53                        SmallVectorImpl<BasicBlock *> &ExitingBlocks,
54                        BasicBlock *ExitBlock, bool &Changed,
55                        BasicBlock *Preheader) {
56   // Make sure that all PHI entries coming from the loop are loop invariant.
57   // Because the code is in LCSSA form, any values used outside of the loop
58   // must pass through a PHI in the exit block, meaning that this check is
59   // sufficient to guarantee that no loop-variant values are used outside
60   // of the loop.
61   BasicBlock::iterator BI = ExitBlock->begin();
62   bool AllEntriesInvariant = true;
63   bool AllOutgoingValuesSame = true;
64   while (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(BI)) {
65     Value *incoming = P->getIncomingValueForBlock(ExitingBlocks[0]);
66
67     // Make sure all exiting blocks produce the same incoming value for the exit
68     // block.  If there are different incoming values for different exiting
69     // blocks, then it is impossible to statically determine which value should
70     // be used.
71     AllOutgoingValuesSame =
72         all_of(makeArrayRef(ExitingBlocks).slice(1), [&](BasicBlock *BB) {
73           return incoming == P->getIncomingValueForBlock(BB);
74         });
75
76     if (!AllOutgoingValuesSame)
77       break;
78
79     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(incoming))
80       if (!L->makeLoopInvariant(I, Changed, Preheader->getTerminator())) {
81         AllEntriesInvariant = false;
82         break;
83       }
84
85     ++BI;
86   }
87
88   if (Changed)
89     SE.forgetLoopDispositions(L);
90
91   if (!AllEntriesInvariant || !AllOutgoingValuesSame)
92     return false;
93
94   // Make sure that no instructions in the block have potential side-effects.
95   // This includes instructions that could write to memory, and loads that are
96   // marked volatile.
97   for (auto &I : L->blocks())
98     if (any_of(*I, [](Instruction &I) { return I.mayHaveSideEffects(); }))
99       return false;
100   return true;
101 }
102
103 /// This function returns true if there is no viable path from the
104 /// entry block to the header of \p L. Right now, it only does
105 /// a local search to save compile time.
106 static bool isLoopNeverExecuted(Loop *L) {
107   using namespace PatternMatch;
108
109   auto *Preheader = L->getLoopPreheader();
110   // TODO: We can relax this constraint, since we just need a loop
111   // predecessor.
112   assert(Preheader && "Needs preheader!");
113
114   if (Preheader == &Preheader->getParent()->getEntryBlock())
115     return false;
116   // All predecessors of the preheader should have a constant conditional
117   // branch, with the loop's preheader as not-taken.
118   for (auto *Pred: predecessors(Preheader)) {
119     BasicBlock *Taken, *NotTaken;
120     ConstantInt *Cond;
121     if (!match(Pred->getTerminator(),
122                m_Br(m_ConstantInt(Cond), Taken, NotTaken)))
123       return false;
124     if (!Cond->getZExtValue())
125       std::swap(Taken, NotTaken);
126     if (Taken == Preheader)
127       return false;
128   }
129   assert(!pred_empty(Preheader) &&
130          "Preheader should have predecessors at this point!");
131   // All the predecessors have the loop preheader as not-taken target.
132   return true;
133 }
134
135 /// Remove a loop if it is dead.
136 ///
137 /// A loop is considered dead if it does not impact the observable behavior of
138 /// the program other than finite running time. This never removes a loop that
139 /// might be infinite (unless it is never executed), as doing so could change
140 /// the halting/non-halting nature of a program.
141 ///
142 /// This entire process relies pretty heavily on LoopSimplify form and LCSSA in
143 /// order to make various safety checks work.
144 ///
145 /// \returns true if any changes were made. This may mutate the loop even if it
146 /// is unable to delete it due to hoisting trivially loop invariant
147 /// instructions out of the loop.
148 static bool deleteLoopIfDead(Loop *L, DominatorTree &DT, ScalarEvolution &SE,
149                              LoopInfo &LI, LPMUpdater *Updater = nullptr) {
150   assert(L->isLCSSAForm(DT) && "Expected LCSSA!");
151
152   // We can only remove the loop if there is a preheader that we can
153   // branch from after removing it.
154   BasicBlock *Preheader = L->getLoopPreheader();
155   if (!Preheader)
156     return false;
157
158   // If LoopSimplify form is not available, stay out of trouble.
159   if (!L->hasDedicatedExits())
160     return false;
161
162   // We can't remove loops that contain subloops.  If the subloops were dead,
163   // they would already have been removed in earlier executions of this pass.
164   if (L->begin() != L->end())
165     return false;
166
167
168   BasicBlock *ExitBlock = L->getUniqueExitBlock();
169
170   if (ExitBlock && isLoopNeverExecuted(L)) {
171     deleteDeadLoop(L, DT, SE, LI, true /* LoopIsNeverExecuted */, Updater);
172     ++NumDeleted;
173     return true;
174   }
175
176   // The remaining checks below are for a loop being dead because all statements
177   // in the loop are invariant.
178   SmallVector<BasicBlock *, 4> ExitingBlocks;
179   L->getExitingBlocks(ExitingBlocks);
180
181   // We require that the loop only have a single exit block.  Otherwise, we'd
182   // be in the situation of needing to be able to solve statically which exit
183   // block will be branched to, or trying to preserve the branching logic in
184   // a loop invariant manner.
185   if (!ExitBlock)
186     return false;
187
188   // Finally, we have to check that the loop really is dead.
189   bool Changed = false;
190   if (!isLoopDead(L, SE, ExitingBlocks, ExitBlock, Changed, Preheader))
191     return Changed;
192
193   // Don't remove loops for which we can't solve the trip count.
194   // They could be infinite, in which case we'd be changing program behavior.
195   const SCEV *S = SE.getMaxBackedgeTakenCount(L);
196   if (isa<SCEVCouldNotCompute>(S))
197     return Changed;
198
199   deleteDeadLoop(L, DT, SE, LI, false /* LoopIsNeverExecuted */, Updater);
200   ++NumDeleted;
201
202   return true;
203 }
204
205 static void deleteDeadLoop(Loop *L, DominatorTree &DT, ScalarEvolution &SE,
206                            LoopInfo &LI, bool LoopIsNeverExecuted,
207                            LPMUpdater *Updater) {
208   assert(L->isLCSSAForm(DT) && "Expected LCSSA!");
209   auto *Preheader = L->getLoopPreheader();
210   assert(Preheader && "Preheader should exist!");
211
212   // Now that we know the removal is safe, remove the loop by changing the
213   // branch from the preheader to go to the single exit block.
214   //
215   // Because we're deleting a large chunk of code at once, the sequence in which
216   // we remove things is very important to avoid invalidation issues.
217
218   // If we have an LPM updater, tell it about the loop being removed.
219   if (Updater)
220     Updater->markLoopAsDeleted(*L);
221
222   // Tell ScalarEvolution that the loop is deleted. Do this before
223   // deleting the loop so that ScalarEvolution can look at the loop
224   // to determine what it needs to clean up.
225   SE.forgetLoop(L);
226
227   auto *ExitBlock = L->getUniqueExitBlock();
228   assert(ExitBlock && "Should have a unique exit block!");
229
230   // Connect the preheader directly to the exit block.
231   // Even when the loop is never executed, we cannot remove the edge from the
232   // source block to the exit block. Consider the case where the unexecuted loop
233   // branches back to an outer loop. If we deleted the loop and removed the edge
234   // coming to this inner loop, this will break the outer loop structure (by
235   // deleting the backedge of the outer loop). If the outer loop is indeed a
236   // non-loop, it will be deleted in a future iteration of loop deletion pass.
237   Preheader->getTerminator()->replaceUsesOfWith(L->getHeader(), ExitBlock);
238
239   SmallVector<BasicBlock *, 4> ExitingBlocks;
240   L->getExitingBlocks(ExitingBlocks);
241   // Rewrite phis in the exit block to get their inputs from the Preheader
242   // instead of the exiting block.
243   BasicBlock *ExitingBlock = ExitingBlocks[0];
244   BasicBlock::iterator BI = ExitBlock->begin();
245   while (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(BI)) {
246     int j = P->getBasicBlockIndex(ExitingBlock);
247     assert(j >= 0 && "Can't find exiting block in exit block's phi node!");
248     if (LoopIsNeverExecuted)
249       P->setIncomingValue(j, UndefValue::get(P->getType()));
250     P->setIncomingBlock(j, Preheader);
251     for (unsigned i = 1; i < ExitingBlocks.size(); ++i)
252       P->removeIncomingValue(ExitingBlocks[i]);
253     ++BI;
254   }
255
256   // Update the dominator tree and remove the instructions and blocks that will
257   // be deleted from the reference counting scheme.
258   SmallVector<DomTreeNode*, 8> ChildNodes;
259   for (Loop::block_iterator LI = L->block_begin(), LE = L->block_end();
260        LI != LE; ++LI) {
261     // Move all of the block's children to be children of the Preheader, which
262     // allows us to remove the domtree entry for the block.
263     ChildNodes.insert(ChildNodes.begin(), DT[*LI]->begin(), DT[*LI]->end());
264     for (DomTreeNode *ChildNode : ChildNodes) {
265       DT.changeImmediateDominator(ChildNode, DT[Preheader]);
266     }
267
268     ChildNodes.clear();
269     DT.eraseNode(*LI);
270
271     // Remove the block from the reference counting scheme, so that we can
272     // delete it freely later.
273     (*LI)->dropAllReferences();
274   }
275
276   // Erase the instructions and the blocks without having to worry
277   // about ordering because we already dropped the references.
278   // NOTE: This iteration is safe because erasing the block does not remove its
279   // entry from the loop's block list.  We do that in the next section.
280   for (Loop::block_iterator LI = L->block_begin(), LE = L->block_end();
281        LI != LE; ++LI)
282     (*LI)->eraseFromParent();
283
284   // Finally, the blocks from loopinfo.  This has to happen late because
285   // otherwise our loop iterators won't work.
286
287   SmallPtrSet<BasicBlock *, 8> blocks;
288   blocks.insert(L->block_begin(), L->block_end());
289   for (BasicBlock *BB : blocks)
290     LI.removeBlock(BB);
291
292   // The last step is to update LoopInfo now that we've eliminated this loop.
293   LI.markAsRemoved(L);
294 }
295
296 PreservedAnalyses LoopDeletionPass::run(Loop &L, LoopAnalysisManager &AM,
297                                         LoopStandardAnalysisResults &AR,
298                                         LPMUpdater &Updater) {
299   if (!deleteLoopIfDead(&L, AR.DT, AR.SE, AR.LI, &Updater))
300     return PreservedAnalyses::all();
301
302   return getLoopPassPreservedAnalyses();
303 }
304
305 namespace {
306 class LoopDeletionLegacyPass : public LoopPass {
307 public:
308   static char ID; // Pass ID, replacement for typeid
309   LoopDeletionLegacyPass() : LoopPass(ID) {
310     initializeLoopDeletionLegacyPassPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
311   }
312
313   // Possibly eliminate loop L if it is dead.
314   bool runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &) override;
315
316   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
317     getLoopAnalysisUsage(AU);
318   }
319 };
320 }
321
322 char LoopDeletionLegacyPass::ID = 0;
323 INITIALIZE_PASS_BEGIN(LoopDeletionLegacyPass, "loop-deletion",
324                       "Delete dead loops", false, false)
325 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopPass)
326 INITIALIZE_PASS_END(LoopDeletionLegacyPass, "loop-deletion",
327                     "Delete dead loops", false, false)
328
329 Pass *llvm::createLoopDeletionPass() { return new LoopDeletionLegacyPass(); }
330
331 bool LoopDeletionLegacyPass::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &) {
332   if (skipLoop(L))
333     return false;
334   DominatorTree &DT = getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
335   ScalarEvolution &SE = getAnalysis<ScalarEvolutionWrapperPass>().getSE();
336   LoopInfo &LI = getAnalysis<LoopInfoWrapperPass>().getLoopInfo();
337
338   return deleteLoopIfDead(L, DT, SE, LI);
339 }