67778181ef18f273b382f8a95aeef0d3b8b78604
[oota-llvm.git] / lib / Analysis / DataStructure / DataStructure.cpp
1 //===- DataStructure.cpp - Implement the core data structure analysis -----===//
2 //
3 // This file implements the core data structure functionality.
4 //
5 //===----------------------------------------------------------------------===//
6
7 #include "llvm/Analysis/DSGraph.h"
8 #include "llvm/Function.h"
9 #include "llvm/iOther.h"
10 #include "llvm/DerivedTypes.h"
11 #include "llvm/Target/TargetData.h"
12 #include "Support/STLExtras.h"
13 #include "Support/Statistic.h"
14 #include <algorithm>
15 #include <set>
16
17 using std::vector;
18
19 namespace {
20   Statistic<> NumFolds          ("dsnode", "Number of nodes completely folded");
21   Statistic<> NumCallNodesMerged("dsnode", "Number of call nodes merged");
22 };
23
24 namespace DS {   // TODO: FIXME
25   extern TargetData TD;
26 }
27 using namespace DS;
28
29 //===----------------------------------------------------------------------===//
30 // DSNode Implementation
31 //===----------------------------------------------------------------------===//
32
33 DSNode::DSNode(enum NodeTy NT, const Type *T)
34   : Ty(Type::VoidTy), Size(0), NodeType(NT) {
35   // Add the type entry if it is specified...
36   if (T) mergeTypeInfo(T, 0);
37 }
38
39 // DSNode copy constructor... do not copy over the referrers list!
40 DSNode::DSNode(const DSNode &N)
41   : Links(N.Links), Globals(N.Globals), Ty(N.Ty), Size(N.Size), 
42     NodeType(N.NodeType) {
43 }
44
45 void DSNode::removeReferrer(DSNodeHandle *H) {
46   // Search backwards, because we depopulate the list from the back for
47   // efficiency (because it's a vector).
48   vector<DSNodeHandle*>::reverse_iterator I =
49     std::find(Referrers.rbegin(), Referrers.rend(), H);
50   assert(I != Referrers.rend() && "Referrer not pointing to node!");
51   Referrers.erase(I.base()-1);
52 }
53
54 // addGlobal - Add an entry for a global value to the Globals list.  This also
55 // marks the node with the 'G' flag if it does not already have it.
56 //
57 void DSNode::addGlobal(GlobalValue *GV) {
58   // Keep the list sorted.
59   vector<GlobalValue*>::iterator I =
60     std::lower_bound(Globals.begin(), Globals.end(), GV);
61
62   if (I == Globals.end() || *I != GV) {
63     //assert(GV->getType()->getElementType() == Ty);
64     Globals.insert(I, GV);
65     NodeType |= GlobalNode;
66   }
67 }
68
69 /// foldNodeCompletely - If we determine that this node has some funny
70 /// behavior happening to it that we cannot represent, we fold it down to a
71 /// single, completely pessimistic, node.  This node is represented as a
72 /// single byte with a single TypeEntry of "void".
73 ///
74 void DSNode::foldNodeCompletely() {
75   if (isNodeCompletelyFolded()) return;
76
77   ++NumFolds;
78
79   // We are no longer typed at all...
80   Ty = DSTypeRec(Type::VoidTy, true);
81   Size = 1;
82
83   // Loop over all of our referrers, making them point to our zero bytes of
84   // space.
85   for (vector<DSNodeHandle*>::iterator I = Referrers.begin(), E=Referrers.end();
86        I != E; ++I)
87     (*I)->setOffset(0);
88
89   // If we have links, merge all of our outgoing links together...
90   for (unsigned i = 1, e = Links.size(); i < e; ++i)
91     Links[0].mergeWith(Links[i]);
92   Links.resize(1);
93 }
94
95 /// isNodeCompletelyFolded - Return true if this node has been completely
96 /// folded down to something that can never be expanded, effectively losing
97 /// all of the field sensitivity that may be present in the node.
98 ///
99 bool DSNode::isNodeCompletelyFolded() const {
100   return getSize() == 1 && Ty.Ty == Type::VoidTy && Ty.isArray;
101 }
102
103
104 /// mergeTypeInfo - This method merges the specified type into the current node
105 /// at the specified offset.  This may update the current node's type record if
106 /// this gives more information to the node, it may do nothing to the node if
107 /// this information is already known, or it may merge the node completely (and
108 /// return true) if the information is incompatible with what is already known.
109 ///
110 /// This method returns true if the node is completely folded, otherwise false.
111 ///
112 bool DSNode::mergeTypeInfo(const Type *NewTy, unsigned Offset) {
113   // Check to make sure the Size member is up-to-date.  Size can be one of the
114   // following:
115   //  Size = 0, Ty = Void: Nothing is known about this node.
116   //  Size = 0, Ty = FnTy: FunctionPtr doesn't have a size, so we use zero
117   //  Size = 1, Ty = Void, Array = 1: The node is collapsed
118   //  Otherwise, sizeof(Ty) = Size
119   //
120   assert(((Size == 0 && Ty.Ty == Type::VoidTy && !Ty.isArray) ||
121           (Size == 0 && !Ty.Ty->isSized() && !Ty.isArray) ||
122           (Size == 1 && Ty.Ty == Type::VoidTy && Ty.isArray) ||
123           (Size == 0 && !Ty.Ty->isSized() && !Ty.isArray) ||
124           (TD.getTypeSize(Ty.Ty) == Size)) &&
125          "Size member of DSNode doesn't match the type structure!");
126   assert(NewTy != Type::VoidTy && "Cannot merge void type into DSNode!");
127
128   if (Offset == 0 && NewTy == Ty.Ty)
129     return false;  // This should be a common case, handle it efficiently
130
131   // Return true immediately if the node is completely folded.
132   if (isNodeCompletelyFolded()) return true;
133
134   // If this is an array type, eliminate the outside arrays because they won't
135   // be used anyway.  This greatly reduces the size of large static arrays used
136   // as global variables, for example.
137   //
138   bool WillBeArray = false;
139   while (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(NewTy)) {
140     // FIXME: we might want to keep small arrays, but must be careful about
141     // things like: [2 x [10000 x int*]]
142     NewTy = AT->getElementType();
143     WillBeArray = true;
144   }
145
146   // Figure out how big the new type we're merging in is...
147   unsigned NewTySize = NewTy->isSized() ? TD.getTypeSize(NewTy) : 0;
148
149   // Otherwise check to see if we can fold this type into the current node.  If
150   // we can't, we fold the node completely, if we can, we potentially update our
151   // internal state.
152   //
153   if (Ty.Ty == Type::VoidTy) {
154     // If this is the first type that this node has seen, just accept it without
155     // question....
156     assert(Offset == 0 && "Cannot have an offset into a void node!");
157     assert(!Ty.isArray && "This shouldn't happen!");
158     Ty.Ty = NewTy;
159     Ty.isArray = WillBeArray;
160     Size = NewTySize;
161
162     // Calculate the number of outgoing links from this node.
163     Links.resize((Size+DS::PointerSize-1) >> DS::PointerShift);
164     return false;
165   }
166
167   // Handle node expansion case here...
168   if (Offset+NewTySize > Size) {
169     // It is illegal to grow this node if we have treated it as an array of
170     // objects...
171     if (Ty.isArray) {
172       foldNodeCompletely();
173       return true;
174     }
175
176     if (Offset) {  // We could handle this case, but we don't for now...
177       DEBUG(std::cerr << "UNIMP: Trying to merge a growth type into "
178                       << "offset != 0: Collapsing!\n");
179       foldNodeCompletely();
180       return true;
181     }
182
183     // Okay, the situation is nice and simple, we are trying to merge a type in
184     // at offset 0 that is bigger than our current type.  Implement this by
185     // switching to the new type and then merge in the smaller one, which should
186     // hit the other code path here.  If the other code path decides it's not
187     // ok, it will collapse the node as appropriate.
188     //
189     const Type *OldTy = Ty.Ty;
190     Ty.Ty = NewTy;
191     Ty.isArray = WillBeArray;
192     Size = NewTySize;
193
194     // Must grow links to be the appropriate size...
195     Links.resize((Size+DS::PointerSize-1) >> DS::PointerShift);
196
197     // Merge in the old type now... which is guaranteed to be smaller than the
198     // "current" type.
199     return mergeTypeInfo(OldTy, 0);
200   }
201
202   assert(Offset <= Size &&
203          "Cannot merge something into a part of our type that doesn't exist!");
204
205   // Find the section of Ty.Ty that NewTy overlaps with... first we find the
206   // type that starts at offset Offset.
207   //
208   unsigned O = 0;
209   const Type *SubType = Ty.Ty;
210   while (O < Offset) {
211     assert(Offset-O < TD.getTypeSize(SubType) && "Offset out of range!");
212
213     switch (SubType->getPrimitiveID()) {
214     case Type::StructTyID: {
215       const StructType *STy = cast<StructType>(SubType);
216       const StructLayout &SL = *TD.getStructLayout(STy);
217
218       unsigned i = 0, e = SL.MemberOffsets.size();
219       for (; i+1 < e && SL.MemberOffsets[i+1] <= Offset-O; ++i)
220         /* empty */;
221
222       // The offset we are looking for must be in the i'th element...
223       SubType = STy->getElementTypes()[i];
224       O += SL.MemberOffsets[i];
225       break;
226     }
227     case Type::ArrayTyID: {
228       SubType = cast<ArrayType>(SubType)->getElementType();
229       unsigned ElSize = TD.getTypeSize(SubType);
230       unsigned Remainder = (Offset-O) % ElSize;
231       O = Offset-Remainder;
232       break;
233     }
234     default:
235       assert(0 && "Unknown type!");
236     }
237   }
238
239   assert(O == Offset && "Could not achieve the correct offset!");
240
241   // If we found our type exactly, early exit
242   if (SubType == NewTy) return false;
243
244   // Okay, so we found the leader type at the offset requested.  Search the list
245   // of types that starts at this offset.  If SubType is currently an array or
246   // structure, the type desired may actually be the first element of the
247   // composite type...
248   //
249   unsigned SubTypeSize = SubType->isSized() ? TD.getTypeSize(SubType) : 0;
250   while (SubType != NewTy) {
251     const Type *NextSubType = 0;
252     unsigned NextSubTypeSize = 0;
253     switch (SubType->getPrimitiveID()) {
254     case Type::StructTyID:
255       NextSubType = cast<StructType>(SubType)->getElementTypes()[0];
256       NextSubTypeSize = TD.getTypeSize(SubType);
257       break;
258     case Type::ArrayTyID:
259       NextSubType = cast<ArrayType>(SubType)->getElementType();
260       NextSubTypeSize = TD.getTypeSize(SubType);
261       break;
262     default: ;
263       // fall out 
264     }
265
266     if (NextSubType == 0)
267       break;   // In the default case, break out of the loop
268
269     if (NextSubTypeSize < NewTySize)
270       break;   // Don't allow shrinking to a smaller type than NewTySize
271     SubType = NextSubType;
272     SubTypeSize = NextSubTypeSize;
273   }
274
275   // If we found the type exactly, return it...
276   if (SubType == NewTy)
277     return false;
278
279   // Check to see if we have a compatible, but different type...
280   if (NewTySize == SubTypeSize) {
281     // Check to see if this type is obviously convertable... int -> uint f.e.
282     if (NewTy->isLosslesslyConvertableTo(SubType))
283       return false;
284
285     // Check to see if we have a pointer & integer mismatch going on here,
286     // loading a pointer as a long, for example.
287     //
288     if (SubType->isInteger() && isa<PointerType>(NewTy) ||
289         NewTy->isInteger() && isa<PointerType>(SubType))
290       return false;
291
292   }
293
294
295   DEBUG(std::cerr << "MergeTypeInfo Folding OrigTy: " << Ty.Ty
296                   << "\n due to:" << NewTy << " @ " << Offset << "!\n"
297                   << "SubType: " << SubType << "\n\n");
298
299   foldNodeCompletely();
300   return true;
301 }
302
303
304
305 // addEdgeTo - Add an edge from the current node to the specified node.  This
306 // can cause merging of nodes in the graph.
307 //
308 void DSNode::addEdgeTo(unsigned Offset, const DSNodeHandle &NH) {
309   if (NH.getNode() == 0) return;       // Nothing to do
310
311   DSNodeHandle &ExistingEdge = getLink(Offset);
312   if (ExistingEdge.getNode()) {
313     // Merge the two nodes...
314     ExistingEdge.mergeWith(NH);
315   } else {                             // No merging to perform...
316     setLink(Offset, NH);               // Just force a link in there...
317   }
318 }
319
320
321 // MergeSortedVectors - Efficiently merge a vector into another vector where
322 // duplicates are not allowed and both are sorted.  This assumes that 'T's are
323 // efficiently copyable and have sane comparison semantics.
324 //
325 template<typename T>
326 void MergeSortedVectors(vector<T> &Dest, const vector<T> &Src) {
327   // By far, the most common cases will be the simple ones.  In these cases,
328   // avoid having to allocate a temporary vector...
329   //
330   if (Src.empty()) {             // Nothing to merge in...
331     return;
332   } else if (Dest.empty()) {     // Just copy the result in...
333     Dest = Src;
334   } else if (Src.size() == 1) {  // Insert a single element...
335     const T &V = Src[0];
336     typename vector<T>::iterator I =
337       std::lower_bound(Dest.begin(), Dest.end(), V);
338     if (I == Dest.end() || *I != Src[0])  // If not already contained...
339       Dest.insert(I, Src[0]);
340   } else if (Dest.size() == 1) {
341     T Tmp = Dest[0];                      // Save value in temporary...
342     Dest = Src;                           // Copy over list...
343     typename vector<T>::iterator I =
344       std::lower_bound(Dest.begin(), Dest.end(),Tmp);
345     if (I == Dest.end() || *I != Src[0])  // If not already contained...
346       Dest.insert(I, Src[0]);
347
348   } else {
349     // Make a copy to the side of Dest...
350     vector<T> Old(Dest);
351     
352     // Make space for all of the type entries now...
353     Dest.resize(Dest.size()+Src.size());
354     
355     // Merge the two sorted ranges together... into Dest.
356     std::merge(Old.begin(), Old.end(), Src.begin(), Src.end(), Dest.begin());
357     
358     // Now erase any duplicate entries that may have accumulated into the 
359     // vectors (because they were in both of the input sets)
360     Dest.erase(std::unique(Dest.begin(), Dest.end()), Dest.end());
361   }
362 }
363
364
365 // mergeWith - Merge this node and the specified node, moving all links to and
366 // from the argument node into the current node, deleting the node argument.
367 // Offset indicates what offset the specified node is to be merged into the
368 // current node.
369 //
370 // The specified node may be a null pointer (in which case, nothing happens).
371 //
372 void DSNode::mergeWith(const DSNodeHandle &NH, unsigned Offset) {
373   DSNode *N = NH.getNode();
374   if (N == 0 || (N == this && NH.getOffset() == Offset))
375     return;  // Noop
376
377   assert((N->NodeType & DSNode::DEAD) == 0);
378   assert((NodeType & DSNode::DEAD) == 0);
379   assert(!hasNoReferrers() && "Should not try to fold a useless node!");
380
381   if (N == this) {
382     // We cannot merge two pieces of the same node together, collapse the node
383     // completely.
384     DEBUG(std::cerr << "Attempting to merge two chunks of"
385                     << " the same node together!\n");
386     foldNodeCompletely();
387     return;
388   }
389
390   // Merge the type entries of the two nodes together...
391   if (N->Ty.Ty != Type::VoidTy) {
392     mergeTypeInfo(N->Ty.Ty, Offset);
393
394     // mergeTypeInfo can cause collapsing, which can cause this node to become
395     // dead.
396     if (hasNoReferrers()) return;
397   }
398   assert((NodeType & DSNode::DEAD) == 0);
399
400   // If we are merging a node with a completely folded node, then both nodes are
401   // now completely folded.
402   //
403   if (isNodeCompletelyFolded()) {
404     if (!N->isNodeCompletelyFolded()) {
405       N->foldNodeCompletely();
406       if (hasNoReferrers()) return;
407     }
408   } else if (N->isNodeCompletelyFolded()) {
409     foldNodeCompletely();
410     Offset = 0;
411     if (hasNoReferrers()) return;
412   }
413   N = NH.getNode();
414   assert((NodeType & DSNode::DEAD) == 0);
415
416   if (this == N || N == 0) return;
417   assert((NodeType & DSNode::DEAD) == 0);
418
419   // If both nodes are not at offset 0, make sure that we are merging the node
420   // at an later offset into the node with the zero offset.
421   //
422   if (Offset > NH.getOffset()) {
423     N->mergeWith(DSNodeHandle(this, Offset), NH.getOffset());
424     return;
425   } else if (Offset == NH.getOffset() && getSize() < N->getSize()) {
426     // If the offsets are the same, merge the smaller node into the bigger node
427     N->mergeWith(DSNodeHandle(this, Offset), NH.getOffset());
428     return;
429   }
430
431 #if 0
432   std::cerr << "\n\nMerging:\n";
433   N->print(std::cerr, 0);
434   std::cerr << " and:\n";
435   print(std::cerr, 0);
436 #endif
437
438   // Now we know that Offset <= NH.Offset, so convert it so our "Offset" (with
439   // respect to NH.Offset) is now zero.
440   //
441   unsigned NOffset = NH.getOffset()-Offset;
442   unsigned NSize = N->getSize();
443
444   assert((NodeType & DSNode::DEAD) == 0);
445
446   // Remove all edges pointing at N, causing them to point to 'this' instead.
447   // Make sure to adjust their offset, not just the node pointer.
448   //
449   while (!N->Referrers.empty()) {
450     DSNodeHandle &Ref = *N->Referrers.back();
451     Ref = DSNodeHandle(this, NOffset+Ref.getOffset());
452   }
453   assert((NodeType & DSNode::DEAD) == 0);
454
455   // Make all of the outgoing links of N now be outgoing links of this.  This
456   // can cause recursive merging!
457   //
458   for (unsigned i = 0; i < NSize; i += DS::PointerSize) {
459     DSNodeHandle &Link = N->getLink(i);
460     if (Link.getNode()) {
461       addEdgeTo((i+NOffset) % getSize(), Link);
462
463       // It's possible that after adding the new edge that some recursive
464       // merging just occured, causing THIS node to get merged into oblivion.
465       // If that happens, we must not try to merge any more edges into it!
466       //
467       if (Size == 0) return;
468     }
469   }
470
471   // Now that there are no outgoing edges, all of the Links are dead.
472   N->Links.clear();
473   N->Size = 0;
474   N->Ty.Ty = Type::VoidTy;
475   N->Ty.isArray = false;
476
477   // Merge the node types
478   NodeType |= N->NodeType;
479   N->NodeType = DEAD;   // N is now a dead node.
480
481   // Merge the globals list...
482   if (!N->Globals.empty()) {
483     MergeSortedVectors(Globals, N->Globals);
484
485     // Delete the globals from the old node...
486     N->Globals.clear();
487   }
488 }
489
490 //===----------------------------------------------------------------------===//
491 // DSCallSite Implementation
492 //===----------------------------------------------------------------------===//
493
494 // Define here to avoid including iOther.h and BasicBlock.h in DSGraph.h
495 Function &DSCallSite::getCaller() const {
496   return *Inst->getParent()->getParent();
497 }
498
499
500 //===----------------------------------------------------------------------===//
501 // DSGraph Implementation
502 //===----------------------------------------------------------------------===//
503
504 DSGraph::DSGraph(const DSGraph &G) : Func(G.Func), GlobalsGraph(0) {
505   PrintAuxCalls = false;
506   std::map<const DSNode*, DSNodeHandle> NodeMap;
507   RetNode = cloneInto(G, ScalarMap, NodeMap);
508 }
509
510 DSGraph::DSGraph(const DSGraph &G,
511                  std::map<const DSNode*, DSNodeHandle> &NodeMap)
512   : Func(G.Func), GlobalsGraph(0) {
513   PrintAuxCalls = false;
514   RetNode = cloneInto(G, ScalarMap, NodeMap);
515 }
516
517 DSGraph::~DSGraph() {
518   FunctionCalls.clear();
519   AuxFunctionCalls.clear();
520   ScalarMap.clear();
521   RetNode.setNode(0);
522
523   // Drop all intra-node references, so that assertions don't fail...
524   std::for_each(Nodes.begin(), Nodes.end(),
525                 std::mem_fun(&DSNode::dropAllReferences));
526
527   // Delete all of the nodes themselves...
528   std::for_each(Nodes.begin(), Nodes.end(), deleter<DSNode>);
529 }
530
531 // dump - Allow inspection of graph in a debugger.
532 void DSGraph::dump() const { print(std::cerr); }
533
534
535 /// remapLinks - Change all of the Links in the current node according to the
536 /// specified mapping.
537 ///
538 void DSNode::remapLinks(std::map<const DSNode*, DSNodeHandle> &OldNodeMap) {
539   for (unsigned i = 0, e = Links.size(); i != e; ++i) {
540     DSNodeHandle &H = OldNodeMap[Links[i].getNode()];
541     Links[i].setNode(H.getNode());
542     Links[i].setOffset(Links[i].getOffset()+H.getOffset());
543   }
544 }
545
546
547 // cloneInto - Clone the specified DSGraph into the current graph, returning the
548 // Return node of the graph.  The translated ScalarMap for the old function is
549 // filled into the OldValMap member.  If StripAllocas is set to true, Alloca
550 // markers are removed from the graph, as the graph is being cloned into a
551 // calling function's graph.
552 //
553 DSNodeHandle DSGraph::cloneInto(const DSGraph &G, 
554                                 std::map<Value*, DSNodeHandle> &OldValMap,
555                               std::map<const DSNode*, DSNodeHandle> &OldNodeMap,
556                                 unsigned CloneFlags) {
557   assert(OldNodeMap.empty() && "Returned OldNodeMap should be empty!");
558   assert(&G != this && "Cannot clone graph into itself!");
559
560   unsigned FN = Nodes.size();           // First new node...
561
562   // Duplicate all of the nodes, populating the node map...
563   Nodes.reserve(FN+G.Nodes.size());
564   for (unsigned i = 0, e = G.Nodes.size(); i != e; ++i) {
565     DSNode *Old = G.Nodes[i];
566     DSNode *New = new DSNode(*Old);
567     New->NodeType &= ~DSNode::DEAD;  // Clear dead flag...
568     Nodes.push_back(New);
569     OldNodeMap[Old] = New;
570   }
571
572   // Rewrite the links in the new nodes to point into the current graph now.
573   for (unsigned i = FN, e = Nodes.size(); i != e; ++i)
574     Nodes[i]->remapLinks(OldNodeMap);
575
576   // Remove alloca markers as specified
577   if (CloneFlags & StripAllocaBit)
578     for (unsigned i = FN, e = Nodes.size(); i != e; ++i)
579       Nodes[i]->NodeType &= ~DSNode::AllocaNode;
580
581   // Copy the value map... and merge all of the global nodes...
582   for (std::map<Value*, DSNodeHandle>::const_iterator I = G.ScalarMap.begin(),
583          E = G.ScalarMap.end(); I != E; ++I) {
584     DSNodeHandle &H = OldValMap[I->first];
585     DSNodeHandle &MappedNode = OldNodeMap[I->second.getNode()];
586     H.setNode(MappedNode.getNode());
587     H.setOffset(I->second.getOffset()+MappedNode.getOffset());
588
589     if (isa<GlobalValue>(I->first)) {  // Is this a global?
590       std::map<Value*, DSNodeHandle>::iterator GVI = ScalarMap.find(I->first);
591       if (GVI != ScalarMap.end()) {   // Is the global value in this fn already?
592         GVI->second.mergeWith(H);
593       } else {
594         ScalarMap[I->first] = H;      // Add global pointer to this graph
595       }
596     }
597   }
598
599   if (!(CloneFlags & DontCloneCallNodes)) {
600     // Copy the function calls list...
601     unsigned FC = FunctionCalls.size();  // FirstCall
602     FunctionCalls.reserve(FC+G.FunctionCalls.size());
603     for (unsigned i = 0, ei = G.FunctionCalls.size(); i != ei; ++i)
604       FunctionCalls.push_back(DSCallSite(G.FunctionCalls[i], OldNodeMap));
605   }
606
607   if (!(CloneFlags & DontCloneAuxCallNodes)) {
608     // Copy the auxillary function calls list...
609     unsigned FC = AuxFunctionCalls.size();  // FirstCall
610     AuxFunctionCalls.reserve(FC+G.AuxFunctionCalls.size());
611     for (unsigned i = 0, ei = G.AuxFunctionCalls.size(); i != ei; ++i)
612       AuxFunctionCalls.push_back(DSCallSite(G.AuxFunctionCalls[i], OldNodeMap));
613   }
614
615   // Return the returned node pointer...
616   DSNodeHandle &MappedRet = OldNodeMap[G.RetNode.getNode()];
617   return DSNodeHandle(MappedRet.getNode(),
618                       MappedRet.getOffset()+G.RetNode.getOffset());
619 }
620
621 /// mergeInGraph - The method is used for merging graphs together.  If the
622 /// argument graph is not *this, it makes a clone of the specified graph, then
623 /// merges the nodes specified in the call site with the formal arguments in the
624 /// graph.
625 ///
626 void DSGraph::mergeInGraph(DSCallSite &CS, const DSGraph &Graph,
627                            unsigned CloneFlags) {
628   std::map<Value*, DSNodeHandle> OldValMap;
629   DSNodeHandle RetVal;
630   std::map<Value*, DSNodeHandle> *ScalarMap = &OldValMap;
631
632   // If this is not a recursive call, clone the graph into this graph...
633   if (&Graph != this) {
634     // Clone the callee's graph into the current graph, keeping
635     // track of where scalars in the old graph _used_ to point,
636     // and of the new nodes matching nodes of the old graph.
637     std::map<const DSNode*, DSNodeHandle> OldNodeMap;
638     
639     // The clone call may invalidate any of the vectors in the data
640     // structure graph.  Strip locals and don't copy the list of callers
641     RetVal = cloneInto(Graph, OldValMap, OldNodeMap, CloneFlags);
642     ScalarMap = &OldValMap;
643   } else {
644     RetVal = getRetNode();
645     ScalarMap = &getScalarMap();
646   }
647
648   // Merge the return value with the return value of the context...
649   RetVal.mergeWith(CS.getRetVal());
650
651   // Resolve all of the function arguments...
652   Function &F = Graph.getFunction();
653   Function::aiterator AI = F.abegin();
654   for (unsigned i = 0, e = CS.getNumPtrArgs(); i != e; ++i, ++AI) {
655     // Advance the argument iterator to the first pointer argument...
656     while (!isPointerType(AI->getType())) {
657       ++AI;
658 #ifndef NDEBUG
659       if (AI == F.aend())
660         std::cerr << "Bad call to Function: " << F.getName() << "\n";
661 #endif
662       assert(AI != F.aend() && "# Args provided is not # Args required!");
663     }
664     
665     // Add the link from the argument scalar to the provided value
666     DSNodeHandle &NH = (*ScalarMap)[AI];
667     assert(NH.getNode() && "Pointer argument without scalarmap entry?");
668     NH.mergeWith(CS.getPtrArg(i));
669   }
670 }
671
672 #if 0
673 // cloneGlobalInto - Clone the given global node and all its target links
674 // (and all their llinks, recursively).
675 // 
676 DSNode *DSGraph::cloneGlobalInto(const DSNode *GNode) {
677   if (GNode == 0 || GNode->getGlobals().size() == 0) return 0;
678
679   // If a clone has already been created for GNode, return it.
680   DSNodeHandle& ValMapEntry = ScalarMap[GNode->getGlobals()[0]];
681   if (ValMapEntry != 0)
682     return ValMapEntry;
683
684   // Clone the node and update the ValMap.
685   DSNode* NewNode = new DSNode(*GNode);
686   ValMapEntry = NewNode;                // j=0 case of loop below!
687   Nodes.push_back(NewNode);
688   for (unsigned j = 1, N = NewNode->getGlobals().size(); j < N; ++j)
689     ScalarMap[NewNode->getGlobals()[j]] = NewNode;
690
691   // Rewrite the links in the new node to point into the current graph.
692   for (unsigned j = 0, e = GNode->getNumLinks(); j != e; ++j)
693     NewNode->setLink(j, cloneGlobalInto(GNode->getLink(j)));
694
695   return NewNode;
696 }
697 #endif
698
699
700 // markIncompleteNodes - Mark the specified node as having contents that are not
701 // known with the current analysis we have performed.  Because a node makes all
702 // of the nodes it can reach imcomplete if the node itself is incomplete, we
703 // must recursively traverse the data structure graph, marking all reachable
704 // nodes as incomplete.
705 //
706 static void markIncompleteNode(DSNode *N) {
707   // Stop recursion if no node, or if node already marked...
708   if (N == 0 || (N->NodeType & DSNode::Incomplete)) return;
709
710   // Actually mark the node
711   N->NodeType |= DSNode::Incomplete;
712
713   // Recusively process children...
714   for (unsigned i = 0, e = N->getSize(); i < e; i += DS::PointerSize)
715     if (DSNode *DSN = N->getLink(i).getNode())
716       markIncompleteNode(DSN);
717 }
718
719
720 // markIncompleteNodes - Traverse the graph, identifying nodes that may be
721 // modified by other functions that have not been resolved yet.  This marks
722 // nodes that are reachable through three sources of "unknownness":
723 //
724 //  Global Variables, Function Calls, and Incoming Arguments
725 //
726 // For any node that may have unknown components (because something outside the
727 // scope of current analysis may have modified it), the 'Incomplete' flag is
728 // added to the NodeType.
729 //
730 void DSGraph::markIncompleteNodes(bool markFormalArgs) {
731   // Mark any incoming arguments as incomplete...
732   if (markFormalArgs && Func)
733     for (Function::aiterator I = Func->abegin(), E = Func->aend(); I != E; ++I)
734       if (isPointerType(I->getType()) && ScalarMap.find(I) != ScalarMap.end())
735         markIncompleteNode(ScalarMap[I].getNode());
736
737   // Mark stuff passed into functions calls as being incomplete...
738   for (unsigned i = 0, e = FunctionCalls.size(); i != e; ++i) {
739     DSCallSite &Call = FunctionCalls[i];
740     // Then the return value is certainly incomplete!
741     markIncompleteNode(Call.getRetVal().getNode());
742
743     // All objects pointed to by function arguments are incomplete!
744     for (unsigned i = 0, e = Call.getNumPtrArgs(); i != e; ++i)
745       markIncompleteNode(Call.getPtrArg(i).getNode());
746   }
747
748   // Mark all of the nodes pointed to by global nodes as incomplete...
749   for (unsigned i = 0, e = Nodes.size(); i != e; ++i)
750     if (Nodes[i]->NodeType & DSNode::GlobalNode) {
751       DSNode *N = Nodes[i];
752       for (unsigned i = 0, e = N->getSize(); i < e; i += DS::PointerSize)
753         if (DSNode *DSN = N->getLink(i).getNode())
754           markIncompleteNode(DSN);
755     }
756 }
757
758 // removeRefsToGlobal - Helper function that removes globals from the
759 // ScalarMap so that the referrer count will go down to zero.
760 static void removeRefsToGlobal(DSNode* N,
761                                std::map<Value*, DSNodeHandle> &ScalarMap) {
762   while (!N->getGlobals().empty()) {
763     GlobalValue *GV = N->getGlobals().back();
764     N->getGlobals().pop_back();      
765     ScalarMap.erase(GV);
766   }
767 }
768
769
770 // isNodeDead - This method checks to see if a node is dead, and if it isn't, it
771 // checks to see if there are simple transformations that it can do to make it
772 // dead.
773 //
774 bool DSGraph::isNodeDead(DSNode *N) {
775   // Is it a trivially dead shadow node?
776   return N->getReferrers().empty() && (N->NodeType & ~DSNode::DEAD) == 0;
777 }
778
779 static inline void killIfUselessEdge(DSNodeHandle &Edge) {
780   if (DSNode *N = Edge.getNode())  // Is there an edge?
781     if (N->getReferrers().size() == 1)  // Does it point to a lonely node?
782       if ((N->NodeType & ~DSNode::Incomplete) == 0 && // No interesting info?
783           N->getType().Ty == Type::VoidTy && !N->isNodeCompletelyFolded())
784         Edge.setNode(0);  // Kill the edge!
785 }
786
787 static inline bool nodeContainsExternalFunction(const DSNode *N) {
788   const std::vector<GlobalValue*> &Globals = N->getGlobals();
789   for (unsigned i = 0, e = Globals.size(); i != e; ++i)
790     if (Globals[i]->isExternal())
791       return true;
792   return false;
793 }
794
795 static void removeIdenticalCalls(vector<DSCallSite> &Calls,
796                                  const std::string &where) {
797   // Remove trivially identical function calls
798   unsigned NumFns = Calls.size();
799   std::sort(Calls.begin(), Calls.end());  // Sort by callee as primary key!
800
801   // Scan the call list cleaning it up as necessary...
802   DSNode *LastCalleeNode = 0;
803   unsigned NumDuplicateCalls = 0;
804   bool LastCalleeContainsExternalFunction = false;
805   for (unsigned i = 0, e = Calls.size(); i != e; ++i) {
806     DSCallSite &CS = Calls[i];
807
808     // If the return value or any arguments point to a void node with no
809     // information at all in it, and the call node is the only node to point
810     // to it, remove the edge to the node (killing the node).
811     //
812     killIfUselessEdge(CS.getRetVal());
813     for (unsigned a = 0, e = CS.getNumPtrArgs(); a != e; ++a)
814       killIfUselessEdge(CS.getPtrArg(a));
815
816     // If this call site calls the same function as the last call site, and if
817     // the function pointer contains an external function, this node will never
818     // be resolved.  Merge the arguments of the call node because no information
819     // will be lost.
820     //
821     if (CS.getCallee().getNode() == LastCalleeNode) {
822       ++NumDuplicateCalls;
823       if (NumDuplicateCalls == 1) {
824         LastCalleeContainsExternalFunction =
825           nodeContainsExternalFunction(LastCalleeNode);
826       }
827
828       if (LastCalleeContainsExternalFunction ||
829           // This should be more than enough context sensitivity!
830           // FIXME: Evaluate how many times this is tripped!
831           NumDuplicateCalls > 20) {
832         DSCallSite &OCS = Calls[i-1];
833         OCS.getRetVal().mergeWith(CS.getRetVal());
834
835         for (unsigned a = 0,
836                e = std::min(CS.getNumPtrArgs(), OCS.getNumPtrArgs());
837              a != e; ++a)
838           OCS.getPtrArg(a).mergeWith(CS.getPtrArg(a));
839         // The node will now be eliminated as a duplicate!
840         if (CS.getNumPtrArgs() < OCS.getNumPtrArgs())
841           CS = OCS;
842         else if (CS.getNumPtrArgs() > OCS.getNumPtrArgs())
843           OCS = CS;
844       }
845     } else {
846       LastCalleeNode = CS.getCallee().getNode();
847       NumDuplicateCalls = 0;
848     }
849   }
850
851   Calls.erase(std::unique(Calls.begin(), Calls.end()),
852               Calls.end());
853
854   // Track the number of call nodes merged away...
855   NumCallNodesMerged += NumFns-Calls.size();
856
857   DEBUG(if (NumFns != Calls.size())
858           std::cerr << "Merged " << (NumFns-Calls.size())
859                     << " call nodes in " << where << "\n";);
860 }
861
862
863 // removeTriviallyDeadNodes - After the graph has been constructed, this method
864 // removes all unreachable nodes that are created because they got merged with
865 // other nodes in the graph.  These nodes will all be trivially unreachable, so
866 // we don't have to perform any non-trivial analysis here.
867 //
868 void DSGraph::removeTriviallyDeadNodes() {
869   removeIdenticalCalls(FunctionCalls, Func ? Func->getName() : "");
870   removeIdenticalCalls(AuxFunctionCalls, Func ? Func->getName() : "");
871
872   for (unsigned i = 0; i != Nodes.size(); ++i)
873     if (isNodeDead(Nodes[i])) {               // This node is dead!
874       delete Nodes[i];                        // Free memory...
875       Nodes.erase(Nodes.begin()+i--);         // Remove from node list...
876     }
877 }
878
879
880 // markAlive - Simple graph walker that recursively traverses the graph, marking
881 // stuff to be alive.
882 //
883 static void markAlive(DSNode *N, std::set<DSNode*> &Alive) {
884   if (N == 0) return;
885   std::set<DSNode*>::iterator I = Alive.lower_bound(N);
886   if (I != Alive.end() && *I == N) return;  // Already marked alive
887   Alive.insert(I, N);                       // Is alive now
888
889   for (unsigned i = 0, e = N->getSize(); i < e; i += DS::PointerSize)
890     markAlive(N->getLink(i).getNode(), Alive);
891 }
892
893 // markAliveIfCanReachAlive - Simple graph walker that recursively traverses the
894 // graph looking for a node that is marked alive.  If the node is marked alive,
895 // the recursive unwind marks node alive that can point to the alive node.  This
896 // is basically just a post-order traversal.
897 //
898 // This function returns true if the specified node is alive.
899 //
900 static bool markAliveIfCanReachAlive(DSNode *N, std::set<DSNode*> &Alive,
901                                      std::set<DSNode*> &Visited) {
902   if (N == 0) return false;
903
904   // If we know that this node is alive, return so!
905   if (Alive.count(N)) return true;
906
907   // Otherwise, we don't think the node is alive yet, check for infinite
908   // recursion.
909   std::set<DSNode*>::iterator VI = Visited.lower_bound(N);
910   if (VI != Visited.end() && *VI == N) return false;  // Found a cycle
911   // No recursion, insert into Visited...
912   Visited.insert(VI, N);
913
914   if (N->NodeType & DSNode::GlobalNode)
915     return false; // Global nodes will be marked on their own
916
917   bool ChildrenAreAlive = false;
918
919   for (unsigned i = 0, e = N->getSize(); i < e; i += DS::PointerSize)
920     ChildrenAreAlive |= markAliveIfCanReachAlive(N->getLink(i).getNode(),
921                                                  Alive, Visited);
922   if (ChildrenAreAlive)
923     markAlive(N, Alive);
924   return ChildrenAreAlive;
925 }
926
927 static bool CallSiteUsesAliveArgs(DSCallSite &CS, std::set<DSNode*> &Alive,
928                                   std::set<DSNode*> &Visited) {
929   if (markAliveIfCanReachAlive(CS.getRetVal().getNode(), Alive, Visited) ||
930       markAliveIfCanReachAlive(CS.getCallee().getNode(), Alive, Visited))
931     return true;
932   for (unsigned j = 0, e = CS.getNumPtrArgs(); j != e; ++j)
933     if (markAliveIfCanReachAlive(CS.getPtrArg(j).getNode(), Alive, Visited))
934       return true;
935   return false;
936 }
937
938 static void markAlive(DSCallSite &CS, std::set<DSNode*> &Alive) {
939   markAlive(CS.getRetVal().getNode(), Alive);
940   markAlive(CS.getCallee().getNode(), Alive);
941   
942   for (unsigned j = 0, e = CS.getNumPtrArgs(); j != e; ++j)
943     markAlive(CS.getPtrArg(j).getNode(), Alive);
944 }
945
946 // removeDeadNodes - Use a more powerful reachability analysis to eliminate
947 // subgraphs that are unreachable.  This often occurs because the data
948 // structure doesn't "escape" into it's caller, and thus should be eliminated
949 // from the caller's graph entirely.  This is only appropriate to use when
950 // inlining graphs.
951 //
952 void DSGraph::removeDeadNodes() {
953   // Reduce the amount of work we have to do...
954   removeTriviallyDeadNodes();
955
956   // FIXME: Merge nontrivially identical call nodes...
957
958   // Alive - a set that holds all nodes found to be reachable/alive.
959   std::set<DSNode*> Alive;
960   std::vector<std::pair<Value*, DSNode*> > GlobalNodes;
961
962   // Mark all nodes reachable by (non-global) scalar nodes as alive...
963   for (std::map<Value*, DSNodeHandle>::iterator I = ScalarMap.begin(),
964          E = ScalarMap.end(); I != E; ++I)
965     if (!isa<GlobalValue>(I->first))              // Don't mark globals!
966       markAlive(I->second.getNode(), Alive);
967     else                    // Keep track of global nodes
968       GlobalNodes.push_back(std::make_pair(I->first, I->second.getNode()));
969
970   // The return value is alive as well...
971   markAlive(RetNode.getNode(), Alive);
972
973   // If any global nodes points to a non-global that is "alive", the global is
974   // "alive" as well...
975   //
976   std::set<DSNode*> Visited;
977   for (unsigned i = 0, e = GlobalNodes.size(); i != e; ++i)
978     markAliveIfCanReachAlive(GlobalNodes[i].second, Alive, Visited);
979
980   std::vector<bool> FCallsAlive(FunctionCalls.size());
981   for (unsigned i = 0, e = FunctionCalls.size(); i != e; ++i)
982     if (CallSiteUsesAliveArgs(FunctionCalls[i], Alive, Visited)) {
983       markAlive(FunctionCalls[i], Alive);
984       FCallsAlive[i] = true;
985     }
986
987   std::vector<bool> AuxFCallsAlive(AuxFunctionCalls.size());
988   for (unsigned i = 0, e = AuxFunctionCalls.size(); i != e; ++i)
989     if (CallSiteUsesAliveArgs(AuxFunctionCalls[i], Alive, Visited)) {
990       markAlive(AuxFunctionCalls[i], Alive);
991       AuxFCallsAlive[i] = true;
992     }
993
994   // Remove all dead function calls...
995   unsigned CurIdx = 0;
996   for (unsigned i = 0, e = FunctionCalls.size(); i != e; ++i)
997     if (FCallsAlive[i])
998       FunctionCalls[CurIdx++].swap(FunctionCalls[i]);
999   // Crop all the bad ones out...
1000   FunctionCalls.erase(FunctionCalls.begin()+CurIdx, FunctionCalls.end());
1001
1002   // Remove all dead aux function calls...
1003   CurIdx = 0;
1004   for (unsigned i = 0, e = AuxFunctionCalls.size(); i != e; ++i)
1005     if (AuxFCallsAlive[i])
1006       AuxFunctionCalls[CurIdx++].swap(AuxFunctionCalls[i]);
1007   // Crop all the bad ones out...
1008   AuxFunctionCalls.erase(AuxFunctionCalls.begin()+CurIdx,
1009                          AuxFunctionCalls.end());
1010
1011
1012   // Remove all unreachable globals from the ScalarMap
1013   for (unsigned i = 0, e = GlobalNodes.size(); i != e; ++i)
1014     if (!Alive.count(GlobalNodes[i].second))
1015       ScalarMap.erase(GlobalNodes[i].first);
1016
1017   // Loop over all unreachable nodes, dropping their references...
1018   vector<DSNode*> DeadNodes;
1019   DeadNodes.reserve(Nodes.size());     // Only one allocation is allowed.
1020   for (unsigned i = 0; i != Nodes.size(); ++i)
1021     if (!Alive.count(Nodes[i])) {
1022       DSNode *N = Nodes[i];
1023       Nodes.erase(Nodes.begin()+i--);  // Erase node from alive list.
1024       DeadNodes.push_back(N);          // Add node to our list of dead nodes
1025       N->dropAllReferences();          // Drop all outgoing edges
1026     }
1027   
1028   // Delete all dead nodes...
1029   std::for_each(DeadNodes.begin(), DeadNodes.end(), deleter<DSNode>);
1030 }
1031
1032 #if 0
1033 //===----------------------------------------------------------------------===//
1034 // GlobalDSGraph Implementation
1035 //===----------------------------------------------------------------------===//
1036
1037 #if 0
1038 // Bits used in the next function
1039 static const char ExternalTypeBits = DSNode::GlobalNode | DSNode::HeapNode;
1040
1041
1042 // GlobalDSGraph::cloneNodeInto - Clone a global node and all its externally
1043 // visible target links (and recursively their such links) into this graph.
1044 // NodeCache maps the node being cloned to its clone in the Globals graph,
1045 // in order to track cycles.
1046 // GlobalsAreFinal is a flag that says whether it is safe to assume that
1047 // an existing global node is complete.  This is important to avoid
1048 // reinserting all globals when inserting Calls to functions.
1049 // This is a helper function for cloneGlobals and cloneCalls.
1050 // 
1051 DSNode* GlobalDSGraph::cloneNodeInto(DSNode *OldNode,
1052                                     std::map<const DSNode*, DSNode*> &NodeCache,
1053                                     bool GlobalsAreFinal) {
1054   if (OldNode == 0) return 0;
1055
1056   // The caller should check this is an external node.  Just more  efficient...
1057   assert((OldNode->NodeType & ExternalTypeBits) && "Non-external node");
1058
1059   // If a clone has already been created for OldNode, return it.
1060   DSNode*& CacheEntry = NodeCache[OldNode];
1061   if (CacheEntry != 0)
1062     return CacheEntry;
1063
1064   // The result value...
1065   DSNode* NewNode = 0;
1066
1067   // If nodes already exist for any of the globals of OldNode,
1068   // merge all such nodes together since they are merged in OldNode.
1069   // If ValueCacheIsFinal==true, look for an existing node that has
1070   // an identical list of globals and return it if it exists.
1071   //
1072   for (unsigned j = 0, N = OldNode->getGlobals().size(); j != N; ++j)
1073     if (DSNode *PrevNode = ScalarMap[OldNode->getGlobals()[j]].getNode()) {
1074       if (NewNode == 0) {
1075         NewNode = PrevNode;             // first existing node found
1076         if (GlobalsAreFinal && j == 0)
1077           if (OldNode->getGlobals() == PrevNode->getGlobals()) {
1078             CacheEntry = NewNode;
1079             return NewNode;
1080           }
1081       }
1082       else if (NewNode != PrevNode) {   // found another, different from prev
1083         // update ValMap *before* merging PrevNode into NewNode
1084         for (unsigned k = 0, NK = PrevNode->getGlobals().size(); k < NK; ++k)
1085           ScalarMap[PrevNode->getGlobals()[k]] = NewNode;
1086         NewNode->mergeWith(PrevNode);
1087       }
1088     } else if (NewNode != 0) {
1089       ScalarMap[OldNode->getGlobals()[j]] = NewNode; // add the merged node
1090     }
1091
1092   // If no existing node was found, clone the node and update the ValMap.
1093   if (NewNode == 0) {
1094     NewNode = new DSNode(*OldNode);
1095     Nodes.push_back(NewNode);
1096     for (unsigned j = 0, e = NewNode->getNumLinks(); j != e; ++j)
1097       NewNode->setLink(j, 0);
1098     for (unsigned j = 0, N = NewNode->getGlobals().size(); j < N; ++j)
1099       ScalarMap[NewNode->getGlobals()[j]] = NewNode;
1100   }
1101   else
1102     NewNode->NodeType |= OldNode->NodeType; // Markers may be different!
1103
1104   // Add the entry to NodeCache
1105   CacheEntry = NewNode;
1106
1107   // Rewrite the links in the new node to point into the current graph,
1108   // but only for links to external nodes.  Set other links to NULL.
1109   for (unsigned j = 0, e = OldNode->getNumLinks(); j != e; ++j) {
1110     DSNode* OldTarget = OldNode->getLink(j);
1111     if (OldTarget && (OldTarget->NodeType & ExternalTypeBits)) {
1112       DSNode* NewLink = this->cloneNodeInto(OldTarget, NodeCache);
1113       if (NewNode->getLink(j))
1114         NewNode->getLink(j)->mergeWith(NewLink);
1115       else
1116         NewNode->setLink(j, NewLink);
1117     }
1118   }
1119
1120   // Remove all local markers
1121   NewNode->NodeType &= ~(DSNode::AllocaNode | DSNode::ScalarNode);
1122
1123   return NewNode;
1124 }
1125
1126
1127 // GlobalDSGraph::cloneCalls - Clone function calls and their visible target
1128 // links (and recursively their such links) into this graph.
1129 // 
1130 void GlobalDSGraph::cloneCalls(DSGraph& Graph) {
1131   std::map<const DSNode*, DSNode*> NodeCache;
1132   vector<DSCallSite >& FromCalls =Graph.FunctionCalls;
1133
1134   FunctionCalls.reserve(FunctionCalls.size() + FromCalls.size());
1135
1136   for (int i = 0, ei = FromCalls.size(); i < ei; ++i) {
1137     DSCallSite& callCopy = FunctionCalls.back();
1138     callCopy.reserve(FromCalls[i].size());
1139     for (unsigned j = 0, ej = FromCalls[i].size(); j != ej; ++j)
1140       callCopy.push_back
1141         ((FromCalls[i][j] && (FromCalls[i][j]->NodeType & ExternalTypeBits))
1142          ? cloneNodeInto(FromCalls[i][j], NodeCache, true)
1143          : 0);
1144   }
1145
1146   // remove trivially identical function calls
1147   removeIdenticalCalls(FunctionCalls, "Globals Graph");
1148 }
1149 #endif
1150
1151 #endif