lib/Analysis/AliasAnalysis.cpp

   1 //===- AliasAnalysis.cpp - Generic Alias Analysis Interface Implementation -==//
   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 generic AliasAnalysis interface which is used as the
  11 // common interface used by all clients and implementations of alias analysis.
  12 //
  13 // This file also implements the default version of the AliasAnalysis interface
  14 // that is to be used when no other implementation is specified.  This does some
  15 // simple tests that detect obvious cases: two different global pointers cannot
  16 // alias, a global cannot alias a malloc, two different mallocs cannot alias,
  17 // etc.
  18 //
  19 // This alias analysis implementation really isn't very good for anything, but
  20 // it is very fast, and makes a nice clean default implementation.  Because it
  21 // handles lots of little corner cases, other, more complex, alias analysis
  22 // implementations may choose to rely on this pass to resolve these simple and
  23 // easy cases.
  24 //
  25 //===----------------------------------------------------------------------===//
  26
  27 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
  28 #include "llvm/Pass.h"
  29 #include "llvm/BasicBlock.h"
  30 #include "llvm/Function.h"
  31 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
  32 #include "llvm/Instructions.h"
  33 #include "llvm/Type.h"
  34 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  35 using namespace llvm;
  36
  37 // Register the AliasAnalysis interface, providing a nice name to refer to.
  38 static RegisterAnalysisGroup<AliasAnalysis> Z("Alias Analysis");
  39 char AliasAnalysis::ID = 0;
  40
  41 //===----------------------------------------------------------------------===//
  42 // Default chaining methods
  43 //===----------------------------------------------------------------------===//
  44
  45 AliasAnalysis::AliasResult
  46 AliasAnalysis::alias(const Value *V1, unsigned V1Size,
  47                      const Value *V2, unsigned V2Size) {
  48   assert(AA && "AA didn't call InitializeAliasAnalysis in its run method!");
  49   return AA->alias(V1, V1Size, V2, V2Size);
  50 }
  51
  52 bool AliasAnalysis::pointsToConstantMemory(const Value *P) {
  53   assert(AA && "AA didn't call InitializeAliasAnalysis in its run method!");
  54   return AA->pointsToConstantMemory(P);
  55 }
  56
  57 void AliasAnalysis::deleteValue(Value *V) {
  58   assert(AA && "AA didn't call InitializeAliasAnalysis in its run method!");
  59   AA->deleteValue(V);
  60 }
  61
  62 void AliasAnalysis::copyValue(Value *From, Value *To) {
  63   assert(AA && "AA didn't call InitializeAliasAnalysis in its run method!");
  64   AA->copyValue(From, To);
  65 }
  66
  67 AliasAnalysis::ModRefResult
  68 AliasAnalysis::getModRefInfo(CallSite CS1, CallSite CS2) {
  69   // FIXME: we can do better.
  70   assert(AA && "AA didn't call InitializeAliasAnalysis in its run method!");
  71   return AA->getModRefInfo(CS1, CS2);
  72 }
  73
  74
  75 //===----------------------------------------------------------------------===//
  76 // AliasAnalysis non-virtual helper method implementation
  77 //===----------------------------------------------------------------------===//
  78
  79 AliasAnalysis::ModRefResult
  80 AliasAnalysis::getModRefInfo(LoadInst *L, Value *P, unsigned Size) {
  81   return alias(L->getOperand(0), getTypeStoreSize(L->getType()),
  82                P, Size) ? Ref : NoModRef;
  83 }
  84
  85 AliasAnalysis::ModRefResult
  86 AliasAnalysis::getModRefInfo(StoreInst *S, Value *P, unsigned Size) {
  87   // If the stored address cannot alias the pointer in question, then the
  88   // pointer cannot be modified by the store.
  89   if (!alias(S->getOperand(1),
  90              getTypeStoreSize(S->getOperand(0)->getType()), P, Size))
  91     return NoModRef;
  92
  93   // If the pointer is a pointer to constant memory, then it could not have been
  94   // modified by this store.
  95   return pointsToConstantMemory(P) ? NoModRef : Mod;
  96 }
  97
  98 AliasAnalysis::ModRefBehavior
  99 AliasAnalysis::getModRefBehavior(CallSite CS,
 100                                  std::vector<PointerAccessInfo> *Info) {
 101   if (CS.doesNotAccessMemory())
 102     // Can't do better than this.
 103     return DoesNotAccessMemory;
 104   ModRefBehavior MRB = getModRefBehavior(CS.getCalledFunction(), Info);
 105   if (MRB != DoesNotAccessMemory && CS.onlyReadsMemory())
 106     return OnlyReadsMemory;
 107   return MRB;
 108 }
 109
 110 AliasAnalysis::ModRefBehavior
 111 AliasAnalysis::getModRefBehavior(Function *F,
 112                                  std::vector<PointerAccessInfo> *Info) {
 113   if (F) {
 114     if (F->doesNotAccessMemory())
 115       // Can't do better than this.
 116       return DoesNotAccessMemory;
 117     if (F->onlyReadsMemory())
 118       return OnlyReadsMemory;
 119     if (unsigned id = F->getIntrinsicID()) {
 120 #define GET_INTRINSIC_MODREF_BEHAVIOR
 121 #include "llvm/Intrinsics.gen"
 122 #undef GET_INTRINSIC_MODREF_BEHAVIOR
 123     }
 124   }
 125   return UnknownModRefBehavior;
 126 }
 127
 128 AliasAnalysis::ModRefResult
 129 AliasAnalysis::getModRefInfo(CallSite CS, Value *P, unsigned Size) {
 130   ModRefBehavior MRB = getModRefBehavior(CS);
 131   if (MRB == DoesNotAccessMemory)
 132     return NoModRef;
 133
 134   ModRefResult Mask = ModRef;
 135   if (MRB == OnlyReadsMemory)
 136     Mask = Ref;
 137   else if (MRB == AliasAnalysis::AccessesArguments) {
 138     bool doesAlias = false;
 139     for (CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin(), AE = CS.arg_end();
 140          AI != AE; ++AI)
 141       if (!isNoAlias(*AI, ~0U, P, Size)) {
 142         doesAlias = true;
 143         break;
 144       }
 145
 146     if (!doesAlias)
 147       return NoModRef;
 148   }
 149
 150   if (!AA) return Mask;
 151
 152   // If P points to a constant memory location, the call definitely could not
 153   // modify the memory location.
 154   if ((Mask & Mod) && AA->pointsToConstantMemory(P))
 155     Mask = ModRefResult(Mask & ~Mod);
 156
 157   return ModRefResult(Mask & AA->getModRefInfo(CS, P, Size));
 158 }
 159
 160 // AliasAnalysis destructor: DO NOT move this to the header file for
 161 // AliasAnalysis or else clients of the AliasAnalysis class may not depend on
 162 // the AliasAnalysis.o file in the current .a file, causing alias analysis
 163 // support to not be included in the tool correctly!
 164 //
 165 AliasAnalysis::~AliasAnalysis() {}
 166
 167 /// InitializeAliasAnalysis - Subclasses must call this method to initialize the
 168 /// AliasAnalysis interface before any other methods are called.
 169 ///
 170 void AliasAnalysis::InitializeAliasAnalysis(Pass *P) {
 171   TD = P->getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
 172   AA = &P->getAnalysis<AliasAnalysis>();
 173 }
 174
 175 // getAnalysisUsage - All alias analysis implementations should invoke this
 176 // directly (using AliasAnalysis::getAnalysisUsage(AU)).
 177 void AliasAnalysis::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
 178   AU.addRequired<AliasAnalysis>();         // All AA's chain
 179 }
 180
 181 /// getTypeStoreSize - Return the TargetData store size for the given type,
 182 /// if known, or a conservative value otherwise.
 183 ///
 184 unsigned AliasAnalysis::getTypeStoreSize(const Type *Ty) {
 185   return TD ? TD->getTypeStoreSize(Ty) : ~0u;
 186 }
 187
 188 /// canBasicBlockModify - Return true if it is possible for execution of the
 189 /// specified basic block to modify the value pointed to by Ptr.
 190 ///
 191 bool AliasAnalysis::canBasicBlockModify(const BasicBlock &BB,
 192                                         const Value *Ptr, unsigned Size) {
 193   return canInstructionRangeModify(BB.front(), BB.back(), Ptr, Size);
 194 }
 195
 196 /// canInstructionRangeModify - Return true if it is possible for the execution
 197 /// of the specified instructions to modify the value pointed to by Ptr.  The
 198 /// instructions to consider are all of the instructions in the range of [I1,I2]
 199 /// INCLUSIVE.  I1 and I2 must be in the same basic block.
 200 ///
 201 bool AliasAnalysis::canInstructionRangeModify(const Instruction &I1,
 202                                               const Instruction &I2,
 203                                               const Value *Ptr, unsigned Size) {
 204   assert(I1.getParent() == I2.getParent() &&
 205          "Instructions not in same basic block!");
 206   BasicBlock::iterator I = const_cast<Instruction*>(&I1);
 207   BasicBlock::iterator E = const_cast<Instruction*>(&I2);
 208   ++E;  // Convert from inclusive to exclusive range.
 209
 210   for (; I != E; ++I) // Check every instruction in range
 211     if (getModRefInfo(I, const_cast<Value*>(Ptr), Size) & Mod)
 212       return true;
 213   return false;
 214 }
 215
 216 /// isNoAliasCall - Return true if this pointer is returned by a noalias
 217 /// function.
 218 bool llvm::isNoAliasCall(const Value *V) {
 219   if (isa<CallInst>(V) || isa<InvokeInst>(V))
 220     return CallSite(const_cast<Instruction*>(cast<Instruction>(V)))
 221       .paramHasAttr(0, Attribute::NoAlias);
 222   return false;
 223 }
 224
 225 /// isIdentifiedObject - Return true if this pointer refers to a distinct and
 226 /// identifiable object.  This returns true for:
 227 ///    Global Variables and Functions (but not Global Aliases)
 228 ///    Allocas and Mallocs
 229 ///    ByVal and NoAlias Arguments
 230 ///    NoAlias returns
 231 ///
 232 bool llvm::isIdentifiedObject(const Value *V) {
 233   if (isa<AllocaInst>(V) || isNoAliasCall(V))
 234     return true;
 235   if (isa<GlobalValue>(V) && !isa<GlobalAlias>(V))
 236     return true;
 237   if (const Argument *A = dyn_cast<Argument>(V))
 238     return A->hasNoAliasAttr() || A->hasByValAttr();
 239   return false;
 240 }
 241
 242 // Because of the way .a files work, we must force the BasicAA implementation to
 243 // be pulled in if the AliasAnalysis classes are pulled in.  Otherwise we run
 244 // the risk of AliasAnalysis being used, but the default implementation not
 245 // being linked into the tool that uses it.
 246 DEFINING_FILE_FOR(AliasAnalysis)