Update computeArraySize() to use ComputeMultiple() to determine the array size associ...
[oota-llvm.git] / include / llvm / Analysis / AliasAnalysis.h
1 //===- llvm/Analysis/AliasAnalysis.h - Alias Analysis Interface -*- C++ -*-===//
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 defines the generic AliasAnalysis interface, which is used as the
11 // common interface used by all clients of alias analysis information, and
12 // implemented by all alias analysis implementations.  Mod/Ref information is
13 // also captured by this interface.
14 //
15 // Implementations of this interface must implement the various virtual methods,
16 // which automatically provides functionality for the entire suite of client
17 // APIs.
18 //
19 // This API represents memory as a (Pointer, Size) pair.  The Pointer component
20 // specifies the base memory address of the region, the Size specifies how large
21 // of an area is being queried.  If Size is 0, two pointers only alias if they
22 // are exactly equal.  If size is greater than zero, but small, the two pointers
23 // alias if the areas pointed to overlap.  If the size is very large (ie, ~0U),
24 // then the two pointers alias if they may be pointing to components of the same
25 // memory object.  Pointers that point to two completely different objects in
26 // memory never alias, regardless of the value of the Size component.
27 //
28 //===----------------------------------------------------------------------===//
29
30 #ifndef LLVM_ANALYSIS_ALIAS_ANALYSIS_H
31 #define LLVM_ANALYSIS_ALIAS_ANALYSIS_H
32
33 #include "llvm/Support/CallSite.h"
34 #include "llvm/System/IncludeFile.h"
35 #include <vector>
36
37 namespace llvm {
38
39 class LoadInst;
40 class StoreInst;
41 class VAArgInst;
42 class TargetData;
43 class Pass;
44 class AnalysisUsage;
45
46 class AliasAnalysis {
47 protected:
48   const TargetData *TD;
49   AliasAnalysis *AA;       // Previous Alias Analysis to chain to.
50
51   /// InitializeAliasAnalysis - Subclasses must call this method to initialize
52   /// the AliasAnalysis interface before any other methods are called.  This is
53   /// typically called by the run* methods of these subclasses.  This may be
54   /// called multiple times.
55   ///
56   void InitializeAliasAnalysis(Pass *P);
57
58   /// getAnalysisUsage - All alias analysis implementations should invoke this
59   /// directly (using AliasAnalysis::getAnalysisUsage(AU)).
60   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
61
62 public:
63   static char ID; // Class identification, replacement for typeinfo
64   AliasAnalysis() : TD(0), AA(0) {}
65   virtual ~AliasAnalysis();  // We want to be subclassed
66
67   /// getTargetData - Return a pointer to the current TargetData object, or
68   /// null if no TargetData object is available.
69   ///
70   const TargetData *getTargetData() const { return TD; }
71
72   /// getTypeStoreSize - Return the TargetData store size for the given type,
73   /// if known, or a conservative value otherwise.
74   ///
75   unsigned getTypeStoreSize(const Type *Ty);
76
77   //===--------------------------------------------------------------------===//
78   /// Alias Queries...
79   ///
80
81   /// Alias analysis result - Either we know for sure that it does not alias, we
82   /// know for sure it must alias, or we don't know anything: The two pointers
83   /// _might_ alias.  This enum is designed so you can do things like:
84   ///     if (AA.alias(P1, P2)) { ... }
85   /// to check to see if two pointers might alias.
86   ///
87   enum AliasResult { NoAlias = 0, MayAlias = 1, MustAlias = 2 };
88
89   /// alias - The main low level interface to the alias analysis implementation.
90   /// Returns a Result indicating whether the two pointers are aliased to each
91   /// other.  This is the interface that must be implemented by specific alias
92   /// analysis implementations.
93   ///
94   virtual AliasResult alias(const Value *V1, unsigned V1Size,
95                             const Value *V2, unsigned V2Size);
96
97   /// getMustAliases - If there are any pointers known that must alias this
98   /// pointer, return them now.  This allows alias-set based alias analyses to
99   /// perform a form a value numbering (which is exposed by load-vn).  If an
100   /// alias analysis supports this, it should ADD any must aliased pointers to
101   /// the specified vector.
102   ///
103   virtual void getMustAliases(Value *P, std::vector<Value*> &RetVals);
104
105   /// pointsToConstantMemory - If the specified pointer is known to point into
106   /// constant global memory, return true.  This allows disambiguation of store
107   /// instructions from constant pointers.
108   ///
109   virtual bool pointsToConstantMemory(const Value *P);
110
111   //===--------------------------------------------------------------------===//
112   /// Simple mod/ref information...
113   ///
114
115   /// ModRefResult - Represent the result of a mod/ref query.  Mod and Ref are
116   /// bits which may be or'd together.
117   ///
118   enum ModRefResult { NoModRef = 0, Ref = 1, Mod = 2, ModRef = 3 };
119
120
121   /// ModRefBehavior - Summary of how a function affects memory in the program.
122   /// Loads from constant globals are not considered memory accesses for this
123   /// interface.  Also, functions may freely modify stack space local to their
124   /// invocation without having to report it through these interfaces.
125   enum ModRefBehavior {
126     // DoesNotAccessMemory - This function does not perform any non-local loads
127     // or stores to memory.
128     //
129     // This property corresponds to the GCC 'const' attribute.
130     DoesNotAccessMemory,
131
132     // AccessesArguments - This function accesses function arguments in well
133     // known (possibly volatile) ways, but does not access any other memory.
134     //
135     // Clients may use the Info parameter of getModRefBehavior to get specific
136     // information about how pointer arguments are used.
137     AccessesArguments,
138
139     // AccessesArgumentsAndGlobals - This function has accesses function
140     // arguments and global variables well known (possibly volatile) ways, but
141     // does not access any other memory.
142     //
143     // Clients may use the Info parameter of getModRefBehavior to get specific
144     // information about how pointer arguments are used.
145     AccessesArgumentsAndGlobals,
146
147     // OnlyReadsMemory - This function does not perform any non-local stores or
148     // volatile loads, but may read from any memory location.
149     //
150     // This property corresponds to the GCC 'pure' attribute.
151     OnlyReadsMemory,
152
153     // UnknownModRefBehavior - This indicates that the function could not be
154     // classified into one of the behaviors above.
155     UnknownModRefBehavior
156   };
157
158   /// PointerAccessInfo - This struct is used to return results for pointers,
159   /// globals, and the return value of a function.
160   struct PointerAccessInfo {
161     /// V - The value this record corresponds to.  This may be an Argument for
162     /// the function, a GlobalVariable, or null, corresponding to the return
163     /// value for the function.
164     Value *V;
165
166     /// ModRefInfo - Whether the pointer is loaded or stored to/from.
167     ///
168     ModRefResult ModRefInfo;
169
170     /// AccessType - Specific fine-grained access information for the argument.
171     /// If none of these classifications is general enough, the
172     /// getModRefBehavior method should not return AccessesArguments*.  If a
173     /// record is not returned for a particular argument, the argument is never
174     /// dead and never dereferenced.
175     enum AccessType {
176       /// ScalarAccess - The pointer is dereferenced.
177       ///
178       ScalarAccess,
179
180       /// ArrayAccess - The pointer is indexed through as an array of elements.
181       ///
182       ArrayAccess,
183
184       /// ElementAccess ?? P->F only?
185
186       /// CallsThrough - Indirect calls are made through the specified function
187       /// pointer.
188       CallsThrough
189     };
190   };
191
192   /// getModRefBehavior - Return the behavior when calling the given call site.
193   virtual ModRefBehavior getModRefBehavior(CallSite CS,
194                                    std::vector<PointerAccessInfo> *Info = 0);
195
196   /// getModRefBehavior - Return the behavior when calling the given function.
197   /// For use when the call site is not known.
198   virtual ModRefBehavior getModRefBehavior(Function *F,
199                                    std::vector<PointerAccessInfo> *Info = 0);
200
201   /// doesNotAccessMemory - If the specified call is known to never read or
202   /// write memory, return true.  If the call only reads from known-constant
203   /// memory, it is also legal to return true.  Calls that unwind the stack
204   /// are legal for this predicate.
205   ///
206   /// Many optimizations (such as CSE and LICM) can be performed on such calls
207   /// without worrying about aliasing properties, and many calls have this
208   /// property (e.g. calls to 'sin' and 'cos').
209   ///
210   /// This property corresponds to the GCC 'const' attribute.
211   ///
212   bool doesNotAccessMemory(CallSite CS) {
213     return getModRefBehavior(CS) == DoesNotAccessMemory;
214   }
215
216   /// doesNotAccessMemory - If the specified function is known to never read or
217   /// write memory, return true.  For use when the call site is not known.
218   ///
219   bool doesNotAccessMemory(Function *F) {
220     return getModRefBehavior(F) == DoesNotAccessMemory;
221   }
222
223   /// onlyReadsMemory - If the specified call is known to only read from
224   /// non-volatile memory (or not access memory at all), return true.  Calls
225   /// that unwind the stack are legal for this predicate.
226   ///
227   /// This property allows many common optimizations to be performed in the
228   /// absence of interfering store instructions, such as CSE of strlen calls.
229   ///
230   /// This property corresponds to the GCC 'pure' attribute.
231   ///
232   bool onlyReadsMemory(CallSite CS) {
233     ModRefBehavior MRB = getModRefBehavior(CS);
234     return MRB == DoesNotAccessMemory || MRB == OnlyReadsMemory;
235   }
236
237   /// onlyReadsMemory - If the specified function is known to only read from
238   /// non-volatile memory (or not access memory at all), return true.  For use
239   /// when the call site is not known.
240   ///
241   bool onlyReadsMemory(Function *F) {
242     ModRefBehavior MRB = getModRefBehavior(F);
243     return MRB == DoesNotAccessMemory || MRB == OnlyReadsMemory;
244   }
245
246
247   /// getModRefInfo - Return information about whether or not an instruction may
248   /// read or write memory specified by the pointer operand.  An instruction
249   /// that doesn't read or write memory may be trivially LICM'd for example.
250
251   /// getModRefInfo (for call sites) - Return whether information about whether
252   /// a particular call site modifies or reads the memory specified by the
253   /// pointer.
254   ///
255   virtual ModRefResult getModRefInfo(CallSite CS, Value *P, unsigned Size);
256
257   /// getModRefInfo - Return information about whether two call sites may refer
258   /// to the same set of memory locations.  This function returns NoModRef if
259   /// the two calls refer to disjoint memory locations, Ref if CS1 reads memory
260   /// written by CS2, Mod if CS1 writes to memory read or written by CS2, or
261   /// ModRef if CS1 might read or write memory accessed by CS2.
262   ///
263   virtual ModRefResult getModRefInfo(CallSite CS1, CallSite CS2);
264
265   /// hasNoModRefInfoForCalls - Return true if the analysis has no mod/ref
266   /// information for pairs of function calls (other than "pure" and "const"
267   /// functions).  This can be used by clients to avoid many pointless queries.
268   /// Remember that if you override this and chain to another analysis, you must
269   /// make sure that it doesn't have mod/ref info either.
270   ///
271   virtual bool hasNoModRefInfoForCalls() const;
272
273 public:
274   /// Convenience functions...
275   ModRefResult getModRefInfo(LoadInst *L, Value *P, unsigned Size);
276   ModRefResult getModRefInfo(StoreInst *S, Value *P, unsigned Size);
277   ModRefResult getModRefInfo(CallInst *C, Value *P, unsigned Size) {
278     return getModRefInfo(CallSite(C), P, Size);
279   }
280   ModRefResult getModRefInfo(InvokeInst *I, Value *P, unsigned Size) {
281     return getModRefInfo(CallSite(I), P, Size);
282   }
283   ModRefResult getModRefInfo(VAArgInst* I, Value* P, unsigned Size) {
284     return AliasAnalysis::ModRef;
285   }
286   ModRefResult getModRefInfo(Instruction *I, Value *P, unsigned Size) {
287     switch (I->getOpcode()) {
288     case Instruction::VAArg:  return getModRefInfo((VAArgInst*)I, P, Size);
289     case Instruction::Load:   return getModRefInfo((LoadInst*)I, P, Size);
290     case Instruction::Store:  return getModRefInfo((StoreInst*)I, P, Size);
291     case Instruction::Call:   return getModRefInfo((CallInst*)I, P, Size);
292     case Instruction::Invoke: return getModRefInfo((InvokeInst*)I, P, Size);
293     default:                  return NoModRef;
294     }
295   }
296
297   //===--------------------------------------------------------------------===//
298   /// Higher level methods for querying mod/ref information.
299   ///
300
301   /// canBasicBlockModify - Return true if it is possible for execution of the
302   /// specified basic block to modify the value pointed to by Ptr.
303   ///
304   bool canBasicBlockModify(const BasicBlock &BB, const Value *P, unsigned Size);
305
306   /// canInstructionRangeModify - Return true if it is possible for the
307   /// execution of the specified instructions to modify the value pointed to by
308   /// Ptr.  The instructions to consider are all of the instructions in the
309   /// range of [I1,I2] INCLUSIVE.  I1 and I2 must be in the same basic block.
310   ///
311   bool canInstructionRangeModify(const Instruction &I1, const Instruction &I2,
312                                  const Value *Ptr, unsigned Size);
313
314   //===--------------------------------------------------------------------===//
315   /// Methods that clients should call when they transform the program to allow
316   /// alias analyses to update their internal data structures.  Note that these
317   /// methods may be called on any instruction, regardless of whether or not
318   /// they have pointer-analysis implications.
319   ///
320
321   /// deleteValue - This method should be called whenever an LLVM Value is
322   /// deleted from the program, for example when an instruction is found to be
323   /// redundant and is eliminated.
324   ///
325   virtual void deleteValue(Value *V);
326
327   /// copyValue - This method should be used whenever a preexisting value in the
328   /// program is copied or cloned, introducing a new value.  Note that analysis
329   /// implementations should tolerate clients that use this method to introduce
330   /// the same value multiple times: if the analysis already knows about a
331   /// value, it should ignore the request.
332   ///
333   virtual void copyValue(Value *From, Value *To);
334
335   /// replaceWithNewValue - This method is the obvious combination of the two
336   /// above, and it provided as a helper to simplify client code.
337   ///
338   void replaceWithNewValue(Value *Old, Value *New) {
339     copyValue(Old, New);
340     deleteValue(Old);
341   }
342 };
343
344 /// isNoAliasCall - Return true if this pointer is returned by a noalias
345 /// function.
346 bool isNoAliasCall(const Value *V);
347
348 /// isIdentifiedObject - Return true if this pointer refers to a distinct and
349 /// identifiable object.  This returns true for:
350 ///    Global Variables and Functions (but not Global Aliases)
351 ///    Allocas and Mallocs
352 ///    ByVal and NoAlias Arguments
353 ///    NoAlias returns
354 ///
355 bool isIdentifiedObject(const Value *V);
356
357 } // End llvm namespace
358
359 // Because of the way .a files work, we must force the BasicAA implementation to
360 // be pulled in if the AliasAnalysis header is included.  Otherwise we run
361 // the risk of AliasAnalysis being used, but the default implementation not
362 // being linked into the tool that uses it.
363 FORCE_DEFINING_FILE_TO_BE_LINKED(AliasAnalysis)
364 FORCE_DEFINING_FILE_TO_BE_LINKED(BasicAliasAnalysis)
365
366 #endif