]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/lib/Transforms/Scalar/LoopDeletion.cpp
MFV r323105 (partial): 8300 fix man page issues found by mandoc 1.14.1
[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 difference
39 /// 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, LPMUpdater *Updater = nullptr);
47 /// Determines if a loop is dead.
48 ///
49 /// This assumes that we've already checked for unique exit and exiting blocks,
50 /// and that the code is in LCSSA form.
51 static bool isLoopDead(Loop *L, ScalarEvolution &SE,
52                        SmallVectorImpl<BasicBlock *> &ExitingBlocks,
53                        BasicBlock *ExitBlock, bool &Changed,
54                        BasicBlock *Preheader) {
55   // Make sure that all PHI entries coming from the loop are loop invariant.
56   // Because the code is in LCSSA form, any values used outside of the loop
57   // must pass through a PHI in the exit block, meaning that this check is
58   // sufficient to guarantee that no loop-variant values are used outside
59   // of the loop.
60   BasicBlock::iterator BI = ExitBlock->begin();
61   bool AllEntriesInvariant = true;
62   bool AllOutgoingValuesSame = true;
63   while (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(BI)) {
64     Value *incoming = P->getIncomingValueForBlock(ExitingBlocks[0]);
65
66     // Make sure all exiting blocks produce the same incoming value for the exit
67     // block.  If there are different incoming values for different exiting
68     // blocks, then it is impossible to statically determine which value should
69     // be used.
70     AllOutgoingValuesSame =
71         all_of(makeArrayRef(ExitingBlocks).slice(1), [&](BasicBlock *BB) {
72           return incoming == P->getIncomingValueForBlock(BB);
73         });
74
75     if (!AllOutgoingValuesSame)
76       break;
77
78     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(incoming))
79       if (!L->makeLoopInvariant(I, Changed, Preheader->getTerminator())) {
80         AllEntriesInvariant = false;
81         break;
82       }
83
84     ++BI;
85   }
86
87   if (Changed)
88     SE.forgetLoopDispositions(L);
89
90   if (!AllEntriesInvariant || !AllOutgoingValuesSame)
91     return false;
92
93   // Make sure that no instructions in the block have potential side-effects.
94   // This includes instructions that could write to memory, and loads that are
95   // marked volatile.
96   for (auto &I : L->blocks())
97     if (any_of(*I, [](Instruction &I) { return I.mayHaveSideEffects(); }))
98       return false;
99   return true;
100 }
101
102 /// This function returns true if there is no viable path from the
103 /// entry block to the header of \p L. Right now, it only does
104 /// a local search to save compile time.
105 static bool isLoopNeverExecuted(Loop *L) {
106   using namespace PatternMatch;
107
108   auto *Preheader = L->getLoopPreheader();
109   // TODO: We can relax this constraint, since we just need a loop
110   // predecessor.
111   assert(Preheader && "Needs preheader!");
112
113   if (Preheader == &Preheader->getParent()->getEntryBlock())
114     return false;
115   // All predecessors of the preheader should have a constant conditional
116   // branch, with the loop's preheader as not-taken.
117   for (auto *Pred: predecessors(Preheader)) {
118     BasicBlock *Taken, *NotTaken;
119     ConstantInt *Cond;
120     if (!match(Pred->getTerminator(),
121                m_Br(m_ConstantInt(Cond), Taken, NotTaken)))
122       return false;
123     if (!Cond->getZExtValue())
124       std::swap(Taken, NotTaken);
125     if (Taken == Preheader)
126       return false;
127   }
128   assert(!pred_empty(Preheader) &&
129          "Preheader should have predecessors at this point!");
130   // All the predecessors have the loop preheader as not-taken target.
131   return true;
132 }
133
134 /// Remove a loop if it is dead.
135 ///
136 /// A loop is considered dead if it does not impact the observable behavior of
137 /// the program other than finite running time. This never removes a loop that
138 /// might be infinite (unless it is never executed), as doing so could change
139 /// the halting/non-halting nature of a program.
140 ///
141 /// This entire process relies pretty heavily on LoopSimplify form and LCSSA in
142 /// order to make various safety checks work.
143 ///
144 /// \returns true if any changes were made. This may mutate the loop even if it
145 /// is unable to delete it due to hoisting trivially loop invariant
146 /// instructions out of the loop.
147 static bool deleteLoopIfDead(Loop *L, DominatorTree &DT, ScalarEvolution &SE,
148                              LoopInfo &LI, LPMUpdater *Updater = nullptr) {
149   assert(L->isLCSSAForm(DT) && "Expected LCSSA!");
150
151   // We can only remove the loop if there is a preheader that we can branch from
152   // after removing it. Also, if LoopSimplify form is not available, stay out
153   // of trouble.
154   BasicBlock *Preheader = L->getLoopPreheader();
155   if (!Preheader || !L->hasDedicatedExits()) {
156     DEBUG(dbgs()
157           << "Deletion requires Loop with preheader and dedicated exits.\n");
158     return false;
159   }
160   // We can't remove loops that contain subloops.  If the subloops were dead,
161   // they would already have been removed in earlier executions of this pass.
162   if (L->begin() != L->end()) {
163     DEBUG(dbgs() << "Loop contains subloops.\n");
164     return false;
165   }
166
167
168   BasicBlock *ExitBlock = L->getUniqueExitBlock();
169
170   if (ExitBlock && isLoopNeverExecuted(L)) {
171     DEBUG(dbgs() << "Loop is proven to never execute, delete it!");
172     // Set incoming value to undef for phi nodes in the exit block.
173     BasicBlock::iterator BI = ExitBlock->begin();
174     while (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(BI)) {
175       for (unsigned i = 0; i < P->getNumIncomingValues(); i++)
176         P->setIncomingValue(i, UndefValue::get(P->getType()));
177       BI++;
178     }
179     deleteDeadLoop(L, DT, SE, LI, Updater);
180     ++NumDeleted;
181     return true;
182   }
183
184   // The remaining checks below are for a loop being dead because all statements
185   // in the loop are invariant.
186   SmallVector<BasicBlock *, 4> ExitingBlocks;
187   L->getExitingBlocks(ExitingBlocks);
188
189   // We require that the loop only have a single exit block.  Otherwise, we'd
190   // be in the situation of needing to be able to solve statically which exit
191   // block will be branched to, or trying to preserve the branching logic in
192   // a loop invariant manner.
193   if (!ExitBlock) {
194     DEBUG(dbgs() << "Deletion requires single exit block\n");
195     return false;
196   }
197   // Finally, we have to check that the loop really is dead.
198   bool Changed = false;
199   if (!isLoopDead(L, SE, ExitingBlocks, ExitBlock, Changed, Preheader)) {
200     DEBUG(dbgs() << "Loop is not invariant, cannot delete.\n");
201     return Changed;
202   }
203
204   // Don't remove loops for which we can't solve the trip count.
205   // They could be infinite, in which case we'd be changing program behavior.
206   const SCEV *S = SE.getMaxBackedgeTakenCount(L);
207   if (isa<SCEVCouldNotCompute>(S)) {
208     DEBUG(dbgs() << "Could not compute SCEV MaxBackedgeTakenCount.\n");
209     return Changed;
210   }
211
212   DEBUG(dbgs() << "Loop is invariant, delete it!");
213   deleteDeadLoop(L, DT, SE, LI, Updater);
214   ++NumDeleted;
215
216   return true;
217 }
218
219 static void deleteDeadLoop(Loop *L, DominatorTree &DT, ScalarEvolution &SE,
220                            LoopInfo &LI, LPMUpdater *Updater) {
221   assert(L->isLCSSAForm(DT) && "Expected LCSSA!");
222   auto *Preheader = L->getLoopPreheader();
223   assert(Preheader && "Preheader should exist!");
224
225   // Now that we know the removal is safe, remove the loop by changing the
226   // branch from the preheader to go to the single exit block.
227   //
228   // Because we're deleting a large chunk of code at once, the sequence in which
229   // we remove things is very important to avoid invalidation issues.
230
231   // If we have an LPM updater, tell it about the loop being removed.
232   if (Updater)
233     Updater->markLoopAsDeleted(*L);
234
235   // Tell ScalarEvolution that the loop is deleted. Do this before
236   // deleting the loop so that ScalarEvolution can look at the loop
237   // to determine what it needs to clean up.
238   SE.forgetLoop(L);
239
240   auto *ExitBlock = L->getUniqueExitBlock();
241   assert(ExitBlock && "Should have a unique exit block!");
242
243   assert(L->hasDedicatedExits() && "Loop should have dedicated exits!");
244
245   // Connect the preheader directly to the exit block.
246   // Even when the loop is never executed, we cannot remove the edge from the
247   // source block to the exit block. Consider the case where the unexecuted loop
248   // branches back to an outer loop. If we deleted the loop and removed the edge
249   // coming to this inner loop, this will break the outer loop structure (by
250   // deleting the backedge of the outer loop). If the outer loop is indeed a
251   // non-loop, it will be deleted in a future iteration of loop deletion pass.
252   Preheader->getTerminator()->replaceUsesOfWith(L->getHeader(), ExitBlock);
253
254   // Rewrite phis in the exit block to get their inputs from the Preheader
255   // instead of the exiting block.
256   BasicBlock::iterator BI = ExitBlock->begin();
257   while (PHINode *P = dyn_cast<PHINode>(BI)) {
258     // Set the zero'th element of Phi to be from the preheader and remove all
259     // other incoming values. Given the loop has dedicated exits, all other
260     // incoming values must be from the exiting blocks.
261     int PredIndex = 0;
262     P->setIncomingBlock(PredIndex, Preheader);
263     // Removes all incoming values from all other exiting blocks (including
264     // duplicate values from an exiting block).
265     // Nuke all entries except the zero'th entry which is the preheader entry.
266     // NOTE! We need to remove Incoming Values in the reverse order as done
267     // below, to keep the indices valid for deletion (removeIncomingValues
268     // updates getNumIncomingValues and shifts all values down into the operand
269     // being deleted).
270     for (unsigned i = 0, e = P->getNumIncomingValues() - 1; i != e; ++i)
271       P->removeIncomingValue(e-i, false);
272
273     assert((P->getNumIncomingValues() == 1 &&
274             P->getIncomingBlock(PredIndex) == Preheader) &&
275            "Should have exactly one value and that's from the preheader!");
276     ++BI;
277   }
278
279   // Update the dominator tree and remove the instructions and blocks that will
280   // be deleted from the reference counting scheme.
281   SmallVector<DomTreeNode*, 8> ChildNodes;
282   for (Loop::block_iterator LI = L->block_begin(), LE = L->block_end();
283        LI != LE; ++LI) {
284     // Move all of the block's children to be children of the Preheader, which
285     // allows us to remove the domtree entry for the block.
286     ChildNodes.insert(ChildNodes.begin(), DT[*LI]->begin(), DT[*LI]->end());
287     for (DomTreeNode *ChildNode : ChildNodes) {
288       DT.changeImmediateDominator(ChildNode, DT[Preheader]);
289     }
290
291     ChildNodes.clear();
292     DT.eraseNode(*LI);
293
294     // Remove the block from the reference counting scheme, so that we can
295     // delete it freely later.
296     (*LI)->dropAllReferences();
297   }
298
299   // Erase the instructions and the blocks without having to worry
300   // about ordering because we already dropped the references.
301   // NOTE: This iteration is safe because erasing the block does not remove its
302   // entry from the loop's block list.  We do that in the next section.
303   for (Loop::block_iterator LI = L->block_begin(), LE = L->block_end();
304        LI != LE; ++LI)
305     (*LI)->eraseFromParent();
306
307   // Finally, the blocks from loopinfo.  This has to happen late because
308   // otherwise our loop iterators won't work.
309
310   SmallPtrSet<BasicBlock *, 8> blocks;
311   blocks.insert(L->block_begin(), L->block_end());
312   for (BasicBlock *BB : blocks)
313     LI.removeBlock(BB);
314
315   // The last step is to update LoopInfo now that we've eliminated this loop.
316   LI.markAsRemoved(L);
317 }
318
319 PreservedAnalyses LoopDeletionPass::run(Loop &L, LoopAnalysisManager &AM,
320                                         LoopStandardAnalysisResults &AR,
321                                         LPMUpdater &Updater) {
322
323   DEBUG(dbgs() << "Analyzing Loop for deletion: ");
324   DEBUG(L.dump());
325   if (!deleteLoopIfDead(&L, AR.DT, AR.SE, AR.LI, &Updater))
326     return PreservedAnalyses::all();
327
328   return getLoopPassPreservedAnalyses();
329 }
330
331 namespace {
332 class LoopDeletionLegacyPass : public LoopPass {
333 public:
334   static char ID; // Pass ID, replacement for typeid
335   LoopDeletionLegacyPass() : LoopPass(ID) {
336     initializeLoopDeletionLegacyPassPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
337   }
338
339   // Possibly eliminate loop L if it is dead.
340   bool runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &) override;
341
342   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
343     getLoopAnalysisUsage(AU);
344   }
345 };
346 }
347
348 char LoopDeletionLegacyPass::ID = 0;
349 INITIALIZE_PASS_BEGIN(LoopDeletionLegacyPass, "loop-deletion",
350                       "Delete dead loops", false, false)
351 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopPass)
352 INITIALIZE_PASS_END(LoopDeletionLegacyPass, "loop-deletion",
353                     "Delete dead loops", false, false)
354
355 Pass *llvm::createLoopDeletionPass() { return new LoopDeletionLegacyPass(); }
356
357 bool LoopDeletionLegacyPass::runOnLoop(Loop *L, LPPassManager &) {
358   if (skipLoop(L))
359     return false;
360   DominatorTree &DT = getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
361   ScalarEvolution &SE = getAnalysis<ScalarEvolutionWrapperPass>().getSE();
362   LoopInfo &LI = getAnalysis<LoopInfoWrapperPass>().getLoopInfo();
363
364   DEBUG(dbgs() << "Analyzing Loop for deletion: ");
365   DEBUG(L->dump());
366   return deleteLoopIfDead(L, DT, SE, LI);
367 }