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[libfirm] / ir / ana / irloop.h
index df81842..6672a12 100644 (file)
@@ -1,14 +1,25 @@
-/* Copyright (C) 2002 by Universitaet Karlsruhe
-** All rights reserved.
-**
-** Authors: Goetz Lindenmaier
-**
-**  irloops.h:  Computes backedges in the control and data flow.
-**  Only Block and Phi/Filter nodes can have incoming backedges.
-**  Constructs loops data structure: indicates loop nesting.
-*/
-
-/* $Id$ */
+/*
+ * Project:     libFIRM
+ * File name:   ir/ana/irloop_t.h
+ * Purpose:     Loop datastructure and access functions.
+ * Author:      Goetz Lindenmaier
+ * Modified by:
+ * Created:     7.2002
+ * CVS-ID:      $Id$
+ * Copyright:   (c) 2002-2003 Universität Karlsruhe
+ * Licence:     This file protected by GPL -  GNU GENERAL PUBLIC LICENSE.
+ */
+
+/**
+ * @file irloop.h
+ *
+ *  Computes backedges in the control and data flow.
+ *
+ *  @author Goetz Lindenmaier
+ *
+ *  Only Block and Phi/Filter nodes can have incoming backedges.
+ *  Constructs loops data structure: indicates loop nesting.
+ */
 
 # ifndef _IRLOOP_H_
 # define _IRLOOP_H_
 # include "irgraph.h"
 # include "irnode.h"
 
-
-/** @@@ Interprocedural backedges ... ???? **/
-
-/**********************************************************************/
-/** Backedge information.                                            **/
-/**                                                                  **/
-/** Predecessors of Block, Phi and interprocedural Filter nodes can  **/
-/** have  backedges.  If loop information is computed, this          **/
-/** information is computed, too.                                    **/
-/** The backedge information can only be used if the graph is not in **/
-/** phase phase_building.                                            **/
-/**********************************************************************/
-
-/* Returns true if the predesessor pos is a backedge. */
-bool is_backedge (ir_node *n, int pos);
-/* Remarks that edge pos is a backedge. */
+/* ------------------------------------------------------------------- */
+/*
+ * Backedge information.
+ *
+ * Predecessors of Block, Phi and interprocedural Filter nodes can
+ * have  backedges.  If loop information is computed, this
+ * information is computed, too.
+ * The backedge information can only be used if the graph is not in
+ * phase phase_building.
+ */
+/* ------------------------------------------------------------------- */
+
+/** Returns true if the predecessor pos is a backedge in the interprozeduralem view. */
+int  is_inter_backedge(ir_node *n, int pos);
+/** Returns true if the predecessor pos is a backedge in the intraprocedural view. */
+int  is_intra_backedge(ir_node *n, int pos);
+/** Returns non-zero if the predecessor pos is a backedge. */
+int is_backedge (ir_node *n, int pos);
+/** Marks edge pos as a backedge. */
 void set_backedge (ir_node *n, int pos);
-/* Remarks that edge pos is not a backedge. */
+/** Marks edge pos as a non-backedge. */
 void set_not_backedge (ir_node *n, int pos);
-/* Returns true if n has backedges. */
-bool has_backedges (ir_node *n);
-/* Sets backedge information to zero. */
+/** Returns non-zero if n has backedges. */
+int has_backedges (ir_node *n);
+/** Clears all backedge information. */
 void clear_backedges (ir_node *n);
 
-/**********************************************************************/
-/** The loops datastructure                                          **/
-/**                                                                  **/
-/** The loops datastructure represents circles in the intermediate   **/
-/** representation.  It does not represent loops in the terms of a   **/
-/** source program.                                                  **/
-/** Each ir_graph can contain one outermost loop datastructure.      **/
-/** loop is the entry point to the nested loops.                     **/
-/** The loop datastructure contains a field indicating the depth of  **/
-/** the loop within the nesting.  Further it contains a list of the  **/
-/** loops with nesting depth -1.  Finally it contains a list of all  **/
-/** nodes in the loop.                                               **/
-/* @@@ We could add a field pointing from a node to the containing loop,
-   this would cost a lot of memory, though. */
-/**********************************************************************/
-
+/* ------------------------------------------------------------------- */
+/**
+ * The loops data structure.
+ *
+ * The loops data structure represents circles in the intermediate
+ * representation.  It does not represent loops in the terms of a
+ * source program.
+ * Each ir_graph can contain one outermost loop data structure.
+ * loop is the entry point to the nested loops.
+ * The loop data structure contains a field indicating the depth of
+ * the loop within the nesting.  Further it contains a list of the
+ * loops with nesting depth -1.  Finally it contains a list of all
+ * nodes in the loop.
+ *
+ * @todo We could add a field pointing from a node to the containing loop,
+ * this would cost a lot of memory, though.
+ */
+/* ------------------------------------------------------------------- */
+#ifndef _IR_LOOP_TYPEDEF_
+#define _IR_LOOP_TYPEDEF_
 typedef struct ir_loop ir_loop;
+#endif
+
+/** Loop elements: loop nodes and ir nodes */
+typedef union {
+    firm_kind *kind;    /**< is either k_ir_node or k_ir_loop */
+    ir_node *node;      /**< Pointer to an ir_node element */
+    ir_loop *son;       /**< Pointer to an ir_loop element */
+} loop_element;
+
+int      is_ir_loop(const void *thing);
 
+/** Set the outermost loop in ir graph as basic access to loop tree. */
 void     set_irg_loop(ir_graph *irg, ir_loop *l);
+
+/* Returns the root loop info (if exists) for an irg. */
 ir_loop *get_irg_loop(ir_graph *irg);
 
-/* Returns the loop n is contained in.
-   assumes current_ir_graph set properly. */
-ir_loop *get_irn_loop(ir_node *n);
+/** Returns the loop n is contained in.  NULL if node is in no loop. */
+ir_loop *get_irn_loop(const ir_node *n);
 
-/* Returns outer loop, itself if outermost. */
-ir_loop *get_loop_outer_loop (ir_loop *loop);
-/* Returns nesting depth of this loop */
-int      get_loop_depth (ir_loop *loop);
+/** Returns outer loop, itself if outermost. */
+ir_loop *get_loop_outer_loop (const ir_loop *loop);
+/** Returns nesting depth of this loop */
+int      get_loop_depth (const ir_loop *loop);
 
 /* Sons are the inner loops contained in this loop. */
-/* Returns the number of inner loops */
-int      get_loop_n_sons (ir_loop *loop);
+/** Returns the number of inner loops */
+int      get_loop_n_sons (const ir_loop *loop);
+
+/** Returns the pos`th son loop (inner loop) of a loop.
+    Returns NULL if there is not a pos`th loop_node. */
 ir_loop *get_loop_son (ir_loop *loop, int pos);
-/* Returns the number of nodes contained in loop.  */
-int      get_loop_n_nodes (ir_loop *loop);
-ir_node *get_loop_node (ir_loop *loop, int pos);
 
+/** Returns the number of nodes contained in loop.  */
+int      get_loop_n_nodes (ir_loop *loop);
 
-/**********************************************************************/
-/* Constructing and destructing the loop/backedge information.       **/
-/**********************************************************************/
+/** Returns the pos`th ir_node of a loop.
+    Returns NULL if there is not a pos`th ir_node. */
+ir_node *get_loop_node (ir_loop *loop, int pos);
 
-/* Constructs backedge information for irg in intraprocedural view. */
-void construct_backedges(ir_graph *irg);
+/** Returns the number of elements contained in loop.  */
+int      get_loop_n_elements (const ir_loop *loop);
+
+/** Returns a loop element.  A loop element can be interpreted as a
+    kind pointer, an ir_node* or an ir_loop*. */
+loop_element get_loop_element (const ir_loop *loop, int pos);
+
+/** Returns the element number of the loop son in loop.
+ *  Returns -1 if not found. O(|elements|). */
+int get_loop_element_pos(const ir_loop *loop, void *le);
+
+/** Returns a unique node number for the loop node to make output
+    readable. If libfirm_debug is not set it returns the loop cast to
+    int. */
+int get_loop_loop_nr(const ir_loop *loop);
+
+/** A field to connect additional information to a loop.  Only valid
+    if libfirm_debug is set, else returns NULL.  */
+void  set_loop_link (ir_loop *loop, void *link);
+void *get_loop_link (const ir_loop *loop);
+
+/* ------------------------------------------------------------------- */
+/* Constructing and destructing the loop/backedge information.         */
+/* ------------------------------------------------------------------- */
+
+/** Constructs backedge information and loop tree for a graph in intraprocedural view.
+ *
+ *  The algorithm views the program representation as a pure graph.
+ *  It assumes that only block and phi nodes may be loop headers.
+ *  The resulting loop tree is a possible visiting order for dataflow
+ *  analysis.
+ *
+ *  This algorithm destoyes the link field of block nodes.
+ *
+ *  @returns Maximal depth of loop tree.
+ *
+ *  @remark
+ *  One assumes, the Phi nodes in a block with a backedge have backedges
+ *  at the same positions as the block.  This is not the case, as
+ *  the scc algorithms does not respect the program semantics in this case.
+ *  Take a swap in a loop (t = i; i = j; j = t;)  This results in two Phi
+ *  nodes.  They form a cycle.  Once the scc algorithm deleted one of the
+ *  edges, the cycle is removed.  The second Phi node does not get a
+ *  backedge!
+ */
+/* @@@ Well, maybe construct_loop_information or analyze_loops ? */
+int construct_backedges(ir_graph *irg);
+
+/** Constructs backedges for all irgs in interprocedural view.
+ *
+ *  @see As construct_backedges(), but for interprocedural view.
+ *
+ *  @remark
+ *  All loops in the graph will be marked as such, not only
+ *  realizeable loops and recursions in the program.  E.g., if the
+ *  same funcion is called twice, there is a loop between the first
+ *  function return and the second call.
+ *
+ *  @returns Maximal depth of loop tree.
+*/
+int construct_ip_backedges(void);
+
+/** Construct loop tree only for control flow.
+ *
+ *  This constructs loop information resembling the program structure.
+ *  It is useful for loop optimizations and analyses, as, e.g., finding
+ *  iteration variables or loop invariant code motion.
+ *
+ *  This algorithm computes only back edge information for Block nodes, not
+ *  for Phi nodes.
+ *
+ *  This algorithm destoyes the link field of block nodes.
+ *
+ * @returns Maximal depth of loop tree.
+ */
+int construct_cf_backedges(ir_graph *irg);
+
+/** Construct interprocedural loop tree for control flow.
+ *
+ *  @see construct_cf_backedges() and construct_ip_backedges().
+ */
+int construct_ip_cf_backedges (void);
+
+/** Removes all loop information.
+ *  Resets all backedges.  Works for any construction algorithm.
+ */
+void free_loop_information(ir_graph *irg);
+void free_all_loop_information (void);
+
+
+
+
+/* ------------------------------------------------------------------- */
+/* Simple analyses based on the loop information                       */
+/* ------------------------------------------------------------------- */
+
+/** Test whether a value is loop invariant.
+ *
+ * @param n      The node to be tested.
+ * @param block  A block node.
+ *
+ * Returns non-zero, if the node n is not changed in the loop block
+ * belongs to or in inner loops of this block. */
+int is_loop_invariant(ir_node *n, ir_node *block);
 
-/* Constructs backedges for all irgs in interprocedural view.  All
-   loops in the graph will be marked as such, not only realizeable
-   loops and recursions in the program.  E.g., if the same funcion is
-   called twice, there is a loop between the first funcion return and
-   the second call.  */
-void construct_ip_backedges();
 
 #endif /* _IRLOOP_H_ */