Hoist simpler checks above llvm::PointerMayBeCaptured. No functional change intended.
[oota-llvm.git] / lib / Analysis / MemoryDependenceAnalysis.cpp
1 //===- MemoryDependenceAnalysis.cpp - Mem Deps Implementation  --*- 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 implements an analysis that determines, for a given memory
11 // operation, what preceding memory operations it depends on.  It builds on 
12 // alias analysis information, and tries to provide a lazy, caching interface to
13 // a common kind of alias information query.
14 //
15 //===----------------------------------------------------------------------===//
16
17 #define DEBUG_TYPE "memdep"
18 #include "llvm/Analysis/MemoryDependenceAnalysis.h"
19 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
20 #include "llvm/Instructions.h"
21 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
22 #include "llvm/Function.h"
23 #include "llvm/LLVMContext.h"
24 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
25 #include "llvm/Analysis/CaptureTracking.h"
26 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
27 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
28 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
29 #include "llvm/Analysis/PHITransAddr.h"
30 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
31 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
32 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
33 #include "llvm/Support/PredIteratorCache.h"
34 #include "llvm/Support/Debug.h"
35 #include "llvm/Target/TargetData.h"
36 using namespace llvm;
37
38 STATISTIC(NumCacheNonLocal, "Number of fully cached non-local responses");
39 STATISTIC(NumCacheDirtyNonLocal, "Number of dirty cached non-local responses");
40 STATISTIC(NumUncacheNonLocal, "Number of uncached non-local responses");
41
42 STATISTIC(NumCacheNonLocalPtr,
43           "Number of fully cached non-local ptr responses");
44 STATISTIC(NumCacheDirtyNonLocalPtr,
45           "Number of cached, but dirty, non-local ptr responses");
46 STATISTIC(NumUncacheNonLocalPtr,
47           "Number of uncached non-local ptr responses");
48 STATISTIC(NumCacheCompleteNonLocalPtr,
49           "Number of block queries that were completely cached");
50
51 // Limit for the number of instructions to scan in a block.
52 // FIXME: Figure out what a sane value is for this.
53 //        (500 is relatively insane.)
54 static const int BlockScanLimit = 500;
55
56 char MemoryDependenceAnalysis::ID = 0;
57   
58 // Register this pass...
59 INITIALIZE_PASS_BEGIN(MemoryDependenceAnalysis, "memdep",
60                 "Memory Dependence Analysis", false, true)
61 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
62 INITIALIZE_PASS_END(MemoryDependenceAnalysis, "memdep",
63                       "Memory Dependence Analysis", false, true)
64
65 MemoryDependenceAnalysis::MemoryDependenceAnalysis()
66 : FunctionPass(ID), PredCache(0) {
67   initializeMemoryDependenceAnalysisPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
68 }
69 MemoryDependenceAnalysis::~MemoryDependenceAnalysis() {
70 }
71
72 /// Clean up memory in between runs
73 void MemoryDependenceAnalysis::releaseMemory() {
74   LocalDeps.clear();
75   NonLocalDeps.clear();
76   NonLocalPointerDeps.clear();
77   ReverseLocalDeps.clear();
78   ReverseNonLocalDeps.clear();
79   ReverseNonLocalPtrDeps.clear();
80   PredCache->clear();
81 }
82
83
84
85 /// getAnalysisUsage - Does not modify anything.  It uses Alias Analysis.
86 ///
87 void MemoryDependenceAnalysis::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
88   AU.setPreservesAll();
89   AU.addRequiredTransitive<AliasAnalysis>();
90 }
91
92 bool MemoryDependenceAnalysis::runOnFunction(Function &) {
93   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
94   TD = getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
95   DT = getAnalysisIfAvailable<DominatorTree>();
96   if (PredCache == 0)
97     PredCache.reset(new PredIteratorCache());
98   return false;
99 }
100
101 /// RemoveFromReverseMap - This is a helper function that removes Val from
102 /// 'Inst's set in ReverseMap.  If the set becomes empty, remove Inst's entry.
103 template <typename KeyTy>
104 static void RemoveFromReverseMap(DenseMap<Instruction*, 
105                                  SmallPtrSet<KeyTy, 4> > &ReverseMap,
106                                  Instruction *Inst, KeyTy Val) {
107   typename DenseMap<Instruction*, SmallPtrSet<KeyTy, 4> >::iterator
108   InstIt = ReverseMap.find(Inst);
109   assert(InstIt != ReverseMap.end() && "Reverse map out of sync?");
110   bool Found = InstIt->second.erase(Val);
111   assert(Found && "Invalid reverse map!"); (void)Found;
112   if (InstIt->second.empty())
113     ReverseMap.erase(InstIt);
114 }
115
116 /// GetLocation - If the given instruction references a specific memory
117 /// location, fill in Loc with the details, otherwise set Loc.Ptr to null.
118 /// Return a ModRefInfo value describing the general behavior of the
119 /// instruction.
120 static
121 AliasAnalysis::ModRefResult GetLocation(const Instruction *Inst,
122                                         AliasAnalysis::Location &Loc,
123                                         AliasAnalysis *AA) {
124   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Inst)) {
125     if (LI->isUnordered()) {
126       Loc = AA->getLocation(LI);
127       return AliasAnalysis::Ref;
128     } else if (LI->getOrdering() == Monotonic) {
129       Loc = AA->getLocation(LI);
130       return AliasAnalysis::ModRef;
131     }
132     Loc = AliasAnalysis::Location();
133     return AliasAnalysis::ModRef;
134   }
135
136   if (const StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
137     if (SI->isUnordered()) {
138       Loc = AA->getLocation(SI);
139       return AliasAnalysis::Mod;
140     } else if (SI->getOrdering() == Monotonic) {
141       Loc = AA->getLocation(SI);
142       return AliasAnalysis::ModRef;
143     }
144     Loc = AliasAnalysis::Location();
145     return AliasAnalysis::ModRef;
146   }
147
148   if (const VAArgInst *V = dyn_cast<VAArgInst>(Inst)) {
149     Loc = AA->getLocation(V);
150     return AliasAnalysis::ModRef;
151   }
152
153   if (const CallInst *CI = isFreeCall(Inst)) {
154     // calls to free() deallocate the entire structure
155     Loc = AliasAnalysis::Location(CI->getArgOperand(0));
156     return AliasAnalysis::Mod;
157   }
158
159   if (const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst))
160     switch (II->getIntrinsicID()) {
161     case Intrinsic::lifetime_start:
162     case Intrinsic::lifetime_end:
163     case Intrinsic::invariant_start:
164       Loc = AliasAnalysis::Location(II->getArgOperand(1),
165                                     cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(0))
166                                       ->getZExtValue(),
167                                     II->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa));
168       // These intrinsics don't really modify the memory, but returning Mod
169       // will allow them to be handled conservatively.
170       return AliasAnalysis::Mod;
171     case Intrinsic::invariant_end:
172       Loc = AliasAnalysis::Location(II->getArgOperand(2),
173                                     cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(1))
174                                       ->getZExtValue(),
175                                     II->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa));
176       // These intrinsics don't really modify the memory, but returning Mod
177       // will allow them to be handled conservatively.
178       return AliasAnalysis::Mod;
179     default:
180       break;
181     }
182
183   // Otherwise, just do the coarse-grained thing that always works.
184   if (Inst->mayWriteToMemory())
185     return AliasAnalysis::ModRef;
186   if (Inst->mayReadFromMemory())
187     return AliasAnalysis::Ref;
188   return AliasAnalysis::NoModRef;
189 }
190
191 /// getCallSiteDependencyFrom - Private helper for finding the local
192 /// dependencies of a call site.
193 MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::
194 getCallSiteDependencyFrom(CallSite CS, bool isReadOnlyCall,
195                           BasicBlock::iterator ScanIt, BasicBlock *BB) {
196   unsigned Limit = BlockScanLimit;
197
198   // Walk backwards through the block, looking for dependencies
199   while (ScanIt != BB->begin()) {
200     // Limit the amount of scanning we do so we don't end up with quadratic
201     // running time on extreme testcases. 
202     --Limit;
203     if (!Limit)
204       return MemDepResult::getUnknown();
205
206     Instruction *Inst = --ScanIt;
207     
208     // If this inst is a memory op, get the pointer it accessed
209     AliasAnalysis::Location Loc;
210     AliasAnalysis::ModRefResult MR = GetLocation(Inst, Loc, AA);
211     if (Loc.Ptr) {
212       // A simple instruction.
213       if (AA->getModRefInfo(CS, Loc) != AliasAnalysis::NoModRef)
214         return MemDepResult::getClobber(Inst);
215       continue;
216     }
217
218     if (CallSite InstCS = cast<Value>(Inst)) {
219       // Debug intrinsics don't cause dependences.
220       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(Inst)) continue;
221       // If these two calls do not interfere, look past it.
222       switch (AA->getModRefInfo(CS, InstCS)) {
223       case AliasAnalysis::NoModRef:
224         // If the two calls are the same, return InstCS as a Def, so that
225         // CS can be found redundant and eliminated.
226         if (isReadOnlyCall && !(MR & AliasAnalysis::Mod) &&
227             CS.getInstruction()->isIdenticalToWhenDefined(Inst))
228           return MemDepResult::getDef(Inst);
229
230         // Otherwise if the two calls don't interact (e.g. InstCS is readnone)
231         // keep scanning.
232         break;
233       default:
234         return MemDepResult::getClobber(Inst);
235       }
236     }
237   }
238   
239   // No dependence found.  If this is the entry block of the function, it is
240   // unknown, otherwise it is non-local.
241   if (BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
242     return MemDepResult::getNonLocal();
243   return MemDepResult::getNonFuncLocal();
244 }
245
246 /// isLoadLoadClobberIfExtendedToFullWidth - Return true if LI is a load that
247 /// would fully overlap MemLoc if done as a wider legal integer load.
248 ///
249 /// MemLocBase, MemLocOffset are lazily computed here the first time the
250 /// base/offs of memloc is needed.
251 static bool 
252 isLoadLoadClobberIfExtendedToFullWidth(const AliasAnalysis::Location &MemLoc,
253                                        const Value *&MemLocBase,
254                                        int64_t &MemLocOffs,
255                                        const LoadInst *LI,
256                                        const TargetData *TD) {
257   // If we have no target data, we can't do this.
258   if (TD == 0) return false;
259
260   // If we haven't already computed the base/offset of MemLoc, do so now.
261   if (MemLocBase == 0)
262     MemLocBase = GetPointerBaseWithConstantOffset(MemLoc.Ptr, MemLocOffs, *TD);
263
264   unsigned Size = MemoryDependenceAnalysis::
265     getLoadLoadClobberFullWidthSize(MemLocBase, MemLocOffs, MemLoc.Size,
266                                     LI, *TD);
267   return Size != 0;
268 }
269
270 /// getLoadLoadClobberFullWidthSize - This is a little bit of analysis that
271 /// looks at a memory location for a load (specified by MemLocBase, Offs,
272 /// and Size) and compares it against a load.  If the specified load could
273 /// be safely widened to a larger integer load that is 1) still efficient,
274 /// 2) safe for the target, and 3) would provide the specified memory
275 /// location value, then this function returns the size in bytes of the
276 /// load width to use.  If not, this returns zero.
277 unsigned MemoryDependenceAnalysis::
278 getLoadLoadClobberFullWidthSize(const Value *MemLocBase, int64_t MemLocOffs,
279                                 unsigned MemLocSize, const LoadInst *LI,
280                                 const TargetData &TD) {
281   // We can only extend simple integer loads.
282   if (!isa<IntegerType>(LI->getType()) || !LI->isSimple()) return 0;
283   
284   // Get the base of this load.
285   int64_t LIOffs = 0;
286   const Value *LIBase = 
287     GetPointerBaseWithConstantOffset(LI->getPointerOperand(), LIOffs, TD);
288   
289   // If the two pointers are not based on the same pointer, we can't tell that
290   // they are related.
291   if (LIBase != MemLocBase) return 0;
292   
293   // Okay, the two values are based on the same pointer, but returned as
294   // no-alias.  This happens when we have things like two byte loads at "P+1"
295   // and "P+3".  Check to see if increasing the size of the "LI" load up to its
296   // alignment (or the largest native integer type) will allow us to load all
297   // the bits required by MemLoc.
298   
299   // If MemLoc is before LI, then no widening of LI will help us out.
300   if (MemLocOffs < LIOffs) return 0;
301   
302   // Get the alignment of the load in bytes.  We assume that it is safe to load
303   // any legal integer up to this size without a problem.  For example, if we're
304   // looking at an i8 load on x86-32 that is known 1024 byte aligned, we can
305   // widen it up to an i32 load.  If it is known 2-byte aligned, we can widen it
306   // to i16.
307   unsigned LoadAlign = LI->getAlignment();
308
309   int64_t MemLocEnd = MemLocOffs+MemLocSize;
310   
311   // If no amount of rounding up will let MemLoc fit into LI, then bail out.
312   if (LIOffs+LoadAlign < MemLocEnd) return 0;
313   
314   // This is the size of the load to try.  Start with the next larger power of
315   // two.
316   unsigned NewLoadByteSize = LI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()/8U;
317   NewLoadByteSize = NextPowerOf2(NewLoadByteSize);
318   
319   while (1) {
320     // If this load size is bigger than our known alignment or would not fit
321     // into a native integer register, then we fail.
322     if (NewLoadByteSize > LoadAlign ||
323         !TD.fitsInLegalInteger(NewLoadByteSize*8))
324       return 0;
325
326     if (LIOffs+NewLoadByteSize > MemLocEnd &&
327         LI->getParent()->getParent()->hasFnAttr(Attribute::AddressSafety)) {
328       // We will be reading past the location accessed by the original program.
329       // While this is safe in a regular build, Address Safety analysis tools
330       // may start reporting false warnings. So, don't do widening.
331       return 0;
332     }
333
334     // If a load of this width would include all of MemLoc, then we succeed.
335     if (LIOffs+NewLoadByteSize >= MemLocEnd)
336       return NewLoadByteSize;
337     
338     NewLoadByteSize <<= 1;
339   }
340 }
341
342 namespace {
343   /// Only find pointer captures which happen before the given instruction. Uses
344   /// the dominator tree to determine whether one instruction is before another.
345   struct CapturesBefore : public CaptureTracker {
346     CapturesBefore(const Instruction *I, DominatorTree *DT)
347       : BeforeHere(I), DT(DT), Captured(false) {}
348
349     void tooManyUses() { Captured = true; }
350
351     bool shouldExplore(Use *U) {
352       Instruction *I = cast<Instruction>(U->getUser());
353       BasicBlock *BB = I->getParent();
354       if (BeforeHere != I &&
355           (!DT->isReachableFromEntry(BB) || DT->dominates(BeforeHere, I)))
356         return false;
357       return true;
358     }
359
360     bool captured(Use *U) {
361       Instruction *I = cast<Instruction>(U->getUser());
362       BasicBlock *BB = I->getParent();
363       if (BeforeHere != I &&
364           (!DT->isReachableFromEntry(BB) || DT->dominates(BeforeHere, I)))
365         return false;
366       Captured = true;
367       return true;
368     }
369
370     const Instruction *BeforeHere;
371     DominatorTree *DT;
372
373     bool Captured;
374   };
375 }
376
377 AliasAnalysis::ModRefResult
378 MemoryDependenceAnalysis::getModRefInfo(const Instruction *Inst,
379                                         const AliasAnalysis::Location &MemLoc) {
380   AliasAnalysis::ModRefResult MR = AA->getModRefInfo(Inst, MemLoc);
381   if (MR != AliasAnalysis::ModRef) return MR;
382
383   // FIXME: this is really just shoring-up a deficiency in alias analysis.
384   // BasicAA isn't willing to spend linear time determining whether an alloca
385   // was captured before or after this particular call, while we are. However,
386   // with a smarter AA in place, this test is just wasting compile time.
387   if (!DT) return AliasAnalysis::ModRef;
388   const Value *Object = GetUnderlyingObject(MemLoc.Ptr, TD);
389   if (!isIdentifiedObject(Object) || isa<GlobalValue>(Object) ||
390       isa<Constant>(Object))
391     return AliasAnalysis::ModRef;
392
393   ImmutableCallSite CS(Inst);
394   if (!CS.getInstruction() || CS.getInstruction() == Object)
395     return AliasAnalysis::ModRef;
396
397   CapturesBefore CB(Inst, DT);
398   llvm::PointerMayBeCaptured(Object, &CB);
399   if (CB.Captured)
400     return AliasAnalysis::ModRef;
401
402   unsigned ArgNo = 0;
403   for (ImmutableCallSite::arg_iterator CI = CS.arg_begin(), CE = CS.arg_end();
404        CI != CE; ++CI, ++ArgNo) {
405     // Only look at the no-capture or byval pointer arguments.  If this
406     // pointer were passed to arguments that were neither of these, then it
407     // couldn't be no-capture.
408     if (!(*CI)->getType()->isPointerTy() ||
409         (!CS.doesNotCapture(ArgNo) && !CS.isByValArgument(ArgNo)))
410       continue;
411
412     // If this is a no-capture pointer argument, see if we can tell that it
413     // is impossible to alias the pointer we're checking.  If not, we have to
414     // assume that the call could touch the pointer, even though it doesn't
415     // escape.
416     if (!AA->isNoAlias(AliasAnalysis::Location(*CI),
417                        AliasAnalysis::Location(Object))) {
418       return AliasAnalysis::ModRef;
419     }
420   }
421   return AliasAnalysis::NoModRef;
422 }
423
424 /// getPointerDependencyFrom - Return the instruction on which a memory
425 /// location depends.  If isLoad is true, this routine ignores may-aliases with
426 /// read-only operations.  If isLoad is false, this routine ignores may-aliases
427 /// with reads from read-only locations.
428 MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::
429 getPointerDependencyFrom(const AliasAnalysis::Location &MemLoc, bool isLoad, 
430                          BasicBlock::iterator ScanIt, BasicBlock *BB) {
431
432   const Value *MemLocBase = 0;
433   int64_t MemLocOffset = 0;
434
435   unsigned Limit = BlockScanLimit;
436
437   // Walk backwards through the basic block, looking for dependencies.
438   while (ScanIt != BB->begin()) {
439     // Limit the amount of scanning we do so we don't end up with quadratic
440     // running time on extreme testcases.
441     --Limit;
442     if (!Limit)
443       return MemDepResult::getUnknown();
444
445     Instruction *Inst = --ScanIt;
446
447     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst)) {
448       // Debug intrinsics don't (and can't) cause dependences.
449       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(II)) continue;
450       
451       // If we reach a lifetime begin or end marker, then the query ends here
452       // because the value is undefined.
453       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start) {
454         // FIXME: This only considers queries directly on the invariant-tagged
455         // pointer, not on query pointers that are indexed off of them.  It'd
456         // be nice to handle that at some point (the right approach is to use
457         // GetPointerBaseWithConstantOffset).
458         if (AA->isMustAlias(AliasAnalysis::Location(II->getArgOperand(1)),
459                             MemLoc))
460           return MemDepResult::getDef(II);
461         continue;
462       }
463     }
464
465     // Values depend on loads if the pointers are must aliased.  This means that
466     // a load depends on another must aliased load from the same value.
467     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Inst)) {
468       // Atomic loads have complications involved.
469       // FIXME: This is overly conservative.
470       if (!LI->isUnordered())
471         return MemDepResult::getClobber(LI);
472
473       AliasAnalysis::Location LoadLoc = AA->getLocation(LI);
474       
475       // If we found a pointer, check if it could be the same as our pointer.
476       AliasAnalysis::AliasResult R = AA->alias(LoadLoc, MemLoc);
477       
478       if (isLoad) {
479         if (R == AliasAnalysis::NoAlias) {
480           // If this is an over-aligned integer load (for example,
481           // "load i8* %P, align 4") see if it would obviously overlap with the
482           // queried location if widened to a larger load (e.g. if the queried
483           // location is 1 byte at P+1).  If so, return it as a load/load
484           // clobber result, allowing the client to decide to widen the load if
485           // it wants to.
486           if (IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(LI->getType()))
487             if (LI->getAlignment()*8 > ITy->getPrimitiveSizeInBits() &&
488                 isLoadLoadClobberIfExtendedToFullWidth(MemLoc, MemLocBase,
489                                                        MemLocOffset, LI, TD))
490               return MemDepResult::getClobber(Inst);
491           
492           continue;
493         }
494         
495         // Must aliased loads are defs of each other.
496         if (R == AliasAnalysis::MustAlias)
497           return MemDepResult::getDef(Inst);
498
499 #if 0 // FIXME: Temporarily disabled. GVN is cleverly rewriting loads
500       // in terms of clobbering loads, but since it does this by looking
501       // at the clobbering load directly, it doesn't know about any
502       // phi translation that may have happened along the way.
503
504         // If we have a partial alias, then return this as a clobber for the
505         // client to handle.
506         if (R == AliasAnalysis::PartialAlias)
507           return MemDepResult::getClobber(Inst);
508 #endif
509         
510         // Random may-alias loads don't depend on each other without a
511         // dependence.
512         continue;
513       }
514
515       // Stores don't depend on other no-aliased accesses.
516       if (R == AliasAnalysis::NoAlias)
517         continue;
518
519       // Stores don't alias loads from read-only memory.
520       if (AA->pointsToConstantMemory(LoadLoc))
521         continue;
522
523       // Stores depend on may/must aliased loads.
524       return MemDepResult::getDef(Inst);
525     }
526     
527     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
528       // Atomic stores have complications involved.
529       // FIXME: This is overly conservative.
530       if (!SI->isUnordered())
531         return MemDepResult::getClobber(SI);
532
533       // If alias analysis can tell that this store is guaranteed to not modify
534       // the query pointer, ignore it.  Use getModRefInfo to handle cases where
535       // the query pointer points to constant memory etc.
536       if (AA->getModRefInfo(SI, MemLoc) == AliasAnalysis::NoModRef)
537         continue;
538
539       // Ok, this store might clobber the query pointer.  Check to see if it is
540       // a must alias: in this case, we want to return this as a def.
541       AliasAnalysis::Location StoreLoc = AA->getLocation(SI);
542       
543       // If we found a pointer, check if it could be the same as our pointer.
544       AliasAnalysis::AliasResult R = AA->alias(StoreLoc, MemLoc);
545       
546       if (R == AliasAnalysis::NoAlias)
547         continue;
548       if (R == AliasAnalysis::MustAlias)
549         return MemDepResult::getDef(Inst);
550       return MemDepResult::getClobber(Inst);
551     }
552
553     // If this is an allocation, and if we know that the accessed pointer is to
554     // the allocation, return Def.  This means that there is no dependence and
555     // the access can be optimized based on that.  For example, a load could
556     // turn into undef.
557     // Note: Only determine this to be a malloc if Inst is the malloc call, not
558     // a subsequent bitcast of the malloc call result.  There can be stores to
559     // the malloced memory between the malloc call and its bitcast uses, and we
560     // need to continue scanning until the malloc call.
561     if (isa<AllocaInst>(Inst) ||
562         (isa<CallInst>(Inst) && extractMallocCall(Inst))) {
563       const Value *AccessPtr = GetUnderlyingObject(MemLoc.Ptr, TD);
564       
565       if (AccessPtr == Inst || AA->isMustAlias(Inst, AccessPtr))
566         return MemDepResult::getDef(Inst);
567       continue;
568     }
569
570     // See if this instruction (e.g. a call or vaarg) mod/ref's the pointer.
571     switch (getModRefInfo(Inst, MemLoc)) {
572     case AliasAnalysis::NoModRef:
573       // If the call has no effect on the queried pointer, just ignore it.
574       continue;
575     case AliasAnalysis::Mod:
576       return MemDepResult::getClobber(Inst);
577     case AliasAnalysis::Ref:
578       // If the call is known to never store to the pointer, and if this is a
579       // load query, we can safely ignore it (scan past it).
580       if (isLoad)
581         continue;
582     default:
583       // Otherwise, there is a potential dependence.  Return a clobber.
584       return MemDepResult::getClobber(Inst);
585     }
586   }
587   
588   // No dependence found.  If this is the entry block of the function, it is
589   // unknown, otherwise it is non-local.
590   if (BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
591     return MemDepResult::getNonLocal();
592   return MemDepResult::getNonFuncLocal();
593 }
594
595 /// getDependency - Return the instruction on which a memory operation
596 /// depends.
597 MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::getDependency(Instruction *QueryInst) {
598   Instruction *ScanPos = QueryInst;
599   
600   // Check for a cached result
601   MemDepResult &LocalCache = LocalDeps[QueryInst];
602   
603   // If the cached entry is non-dirty, just return it.  Note that this depends
604   // on MemDepResult's default constructing to 'dirty'.
605   if (!LocalCache.isDirty())
606     return LocalCache;
607     
608   // Otherwise, if we have a dirty entry, we know we can start the scan at that
609   // instruction, which may save us some work.
610   if (Instruction *Inst = LocalCache.getInst()) {
611     ScanPos = Inst;
612    
613     RemoveFromReverseMap(ReverseLocalDeps, Inst, QueryInst);
614   }
615   
616   BasicBlock *QueryParent = QueryInst->getParent();
617   
618   // Do the scan.
619   if (BasicBlock::iterator(QueryInst) == QueryParent->begin()) {
620     // No dependence found.  If this is the entry block of the function, it is
621     // unknown, otherwise it is non-local.
622     if (QueryParent != &QueryParent->getParent()->getEntryBlock())
623       LocalCache = MemDepResult::getNonLocal();
624     else
625       LocalCache = MemDepResult::getNonFuncLocal();
626   } else {
627     AliasAnalysis::Location MemLoc;
628     AliasAnalysis::ModRefResult MR = GetLocation(QueryInst, MemLoc, AA);
629     if (MemLoc.Ptr) {
630       // If we can do a pointer scan, make it happen.
631       bool isLoad = !(MR & AliasAnalysis::Mod);
632       if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(QueryInst))
633         isLoad |= II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start;
634
635       LocalCache = getPointerDependencyFrom(MemLoc, isLoad, ScanPos,
636                                             QueryParent);
637     } else if (isa<CallInst>(QueryInst) || isa<InvokeInst>(QueryInst)) {
638       CallSite QueryCS(QueryInst);
639       bool isReadOnly = AA->onlyReadsMemory(QueryCS);
640       LocalCache = getCallSiteDependencyFrom(QueryCS, isReadOnly, ScanPos,
641                                              QueryParent);
642     } else
643       // Non-memory instruction.
644       LocalCache = MemDepResult::getUnknown();
645   }
646   
647   // Remember the result!
648   if (Instruction *I = LocalCache.getInst())
649     ReverseLocalDeps[I].insert(QueryInst);
650   
651   return LocalCache;
652 }
653
654 #ifndef NDEBUG
655 /// AssertSorted - This method is used when -debug is specified to verify that
656 /// cache arrays are properly kept sorted.
657 static void AssertSorted(MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo &Cache,
658                          int Count = -1) {
659   if (Count == -1) Count = Cache.size();
660   if (Count == 0) return;
661
662   for (unsigned i = 1; i != unsigned(Count); ++i)
663     assert(!(Cache[i] < Cache[i-1]) && "Cache isn't sorted!");
664 }
665 #endif
666
667 /// getNonLocalCallDependency - Perform a full dependency query for the
668 /// specified call, returning the set of blocks that the value is
669 /// potentially live across.  The returned set of results will include a
670 /// "NonLocal" result for all blocks where the value is live across.
671 ///
672 /// This method assumes the instruction returns a "NonLocal" dependency
673 /// within its own block.
674 ///
675 /// This returns a reference to an internal data structure that may be
676 /// invalidated on the next non-local query or when an instruction is
677 /// removed.  Clients must copy this data if they want it around longer than
678 /// that.
679 const MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo &
680 MemoryDependenceAnalysis::getNonLocalCallDependency(CallSite QueryCS) {
681   assert(getDependency(QueryCS.getInstruction()).isNonLocal() &&
682  "getNonLocalCallDependency should only be used on calls with non-local deps!");
683   PerInstNLInfo &CacheP = NonLocalDeps[QueryCS.getInstruction()];
684   NonLocalDepInfo &Cache = CacheP.first;
685
686   /// DirtyBlocks - This is the set of blocks that need to be recomputed.  In
687   /// the cached case, this can happen due to instructions being deleted etc. In
688   /// the uncached case, this starts out as the set of predecessors we care
689   /// about.
690   SmallVector<BasicBlock*, 32> DirtyBlocks;
691   
692   if (!Cache.empty()) {
693     // Okay, we have a cache entry.  If we know it is not dirty, just return it
694     // with no computation.
695     if (!CacheP.second) {
696       ++NumCacheNonLocal;
697       return Cache;
698     }
699     
700     // If we already have a partially computed set of results, scan them to
701     // determine what is dirty, seeding our initial DirtyBlocks worklist.
702     for (NonLocalDepInfo::iterator I = Cache.begin(), E = Cache.end();
703        I != E; ++I)
704       if (I->getResult().isDirty())
705         DirtyBlocks.push_back(I->getBB());
706     
707     // Sort the cache so that we can do fast binary search lookups below.
708     std::sort(Cache.begin(), Cache.end());
709     
710     ++NumCacheDirtyNonLocal;
711     //cerr << "CACHED CASE: " << DirtyBlocks.size() << " dirty: "
712     //     << Cache.size() << " cached: " << *QueryInst;
713   } else {
714     // Seed DirtyBlocks with each of the preds of QueryInst's block.
715     BasicBlock *QueryBB = QueryCS.getInstruction()->getParent();
716     for (BasicBlock **PI = PredCache->GetPreds(QueryBB); *PI; ++PI)
717       DirtyBlocks.push_back(*PI);
718     ++NumUncacheNonLocal;
719   }
720   
721   // isReadonlyCall - If this is a read-only call, we can be more aggressive.
722   bool isReadonlyCall = AA->onlyReadsMemory(QueryCS);
723
724   SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
725   
726   unsigned NumSortedEntries = Cache.size();
727   DEBUG(AssertSorted(Cache));
728   
729   // Iterate while we still have blocks to update.
730   while (!DirtyBlocks.empty()) {
731     BasicBlock *DirtyBB = DirtyBlocks.back();
732     DirtyBlocks.pop_back();
733     
734     // Already processed this block?
735     if (!Visited.insert(DirtyBB))
736       continue;
737     
738     // Do a binary search to see if we already have an entry for this block in
739     // the cache set.  If so, find it.
740     DEBUG(AssertSorted(Cache, NumSortedEntries));
741     NonLocalDepInfo::iterator Entry = 
742       std::upper_bound(Cache.begin(), Cache.begin()+NumSortedEntries,
743                        NonLocalDepEntry(DirtyBB));
744     if (Entry != Cache.begin() && prior(Entry)->getBB() == DirtyBB)
745       --Entry;
746     
747     NonLocalDepEntry *ExistingResult = 0;
748     if (Entry != Cache.begin()+NumSortedEntries && 
749         Entry->getBB() == DirtyBB) {
750       // If we already have an entry, and if it isn't already dirty, the block
751       // is done.
752       if (!Entry->getResult().isDirty())
753         continue;
754       
755       // Otherwise, remember this slot so we can update the value.
756       ExistingResult = &*Entry;
757     }
758     
759     // If the dirty entry has a pointer, start scanning from it so we don't have
760     // to rescan the entire block.
761     BasicBlock::iterator ScanPos = DirtyBB->end();
762     if (ExistingResult) {
763       if (Instruction *Inst = ExistingResult->getResult().getInst()) {
764         ScanPos = Inst;
765         // We're removing QueryInst's use of Inst.
766         RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalDeps, Inst,
767                              QueryCS.getInstruction());
768       }
769     }
770     
771     // Find out if this block has a local dependency for QueryInst.
772     MemDepResult Dep;
773     
774     if (ScanPos != DirtyBB->begin()) {
775       Dep = getCallSiteDependencyFrom(QueryCS, isReadonlyCall,ScanPos, DirtyBB);
776     } else if (DirtyBB != &DirtyBB->getParent()->getEntryBlock()) {
777       // No dependence found.  If this is the entry block of the function, it is
778       // a clobber, otherwise it is unknown.
779       Dep = MemDepResult::getNonLocal();
780     } else {
781       Dep = MemDepResult::getNonFuncLocal();
782     }
783     
784     // If we had a dirty entry for the block, update it.  Otherwise, just add
785     // a new entry.
786     if (ExistingResult)
787       ExistingResult->setResult(Dep);
788     else
789       Cache.push_back(NonLocalDepEntry(DirtyBB, Dep));
790     
791     // If the block has a dependency (i.e. it isn't completely transparent to
792     // the value), remember the association!
793     if (!Dep.isNonLocal()) {
794       // Keep the ReverseNonLocalDeps map up to date so we can efficiently
795       // update this when we remove instructions.
796       if (Instruction *Inst = Dep.getInst())
797         ReverseNonLocalDeps[Inst].insert(QueryCS.getInstruction());
798     } else {
799     
800       // If the block *is* completely transparent to the load, we need to check
801       // the predecessors of this block.  Add them to our worklist.
802       for (BasicBlock **PI = PredCache->GetPreds(DirtyBB); *PI; ++PI)
803         DirtyBlocks.push_back(*PI);
804     }
805   }
806   
807   return Cache;
808 }
809
810 /// getNonLocalPointerDependency - Perform a full dependency query for an
811 /// access to the specified (non-volatile) memory location, returning the
812 /// set of instructions that either define or clobber the value.
813 ///
814 /// This method assumes the pointer has a "NonLocal" dependency within its
815 /// own block.
816 ///
817 void MemoryDependenceAnalysis::
818 getNonLocalPointerDependency(const AliasAnalysis::Location &Loc, bool isLoad,
819                              BasicBlock *FromBB,
820                              SmallVectorImpl<NonLocalDepResult> &Result) {
821   assert(Loc.Ptr->getType()->isPointerTy() &&
822          "Can't get pointer deps of a non-pointer!");
823   Result.clear();
824   
825   PHITransAddr Address(const_cast<Value *>(Loc.Ptr), TD);
826   
827   // This is the set of blocks we've inspected, and the pointer we consider in
828   // each block.  Because of critical edges, we currently bail out if querying
829   // a block with multiple different pointers.  This can happen during PHI
830   // translation.
831   DenseMap<BasicBlock*, Value*> Visited;
832   if (!getNonLocalPointerDepFromBB(Address, Loc, isLoad, FromBB,
833                                    Result, Visited, true))
834     return;
835   Result.clear();
836   Result.push_back(NonLocalDepResult(FromBB,
837                                      MemDepResult::getUnknown(),
838                                      const_cast<Value *>(Loc.Ptr)));
839 }
840
841 /// GetNonLocalInfoForBlock - Compute the memdep value for BB with
842 /// Pointer/PointeeSize using either cached information in Cache or by doing a
843 /// lookup (which may use dirty cache info if available).  If we do a lookup,
844 /// add the result to the cache.
845 MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::
846 GetNonLocalInfoForBlock(const AliasAnalysis::Location &Loc,
847                         bool isLoad, BasicBlock *BB,
848                         NonLocalDepInfo *Cache, unsigned NumSortedEntries) {
849   
850   // Do a binary search to see if we already have an entry for this block in
851   // the cache set.  If so, find it.
852   NonLocalDepInfo::iterator Entry =
853     std::upper_bound(Cache->begin(), Cache->begin()+NumSortedEntries,
854                      NonLocalDepEntry(BB));
855   if (Entry != Cache->begin() && (Entry-1)->getBB() == BB)
856     --Entry;
857   
858   NonLocalDepEntry *ExistingResult = 0;
859   if (Entry != Cache->begin()+NumSortedEntries && Entry->getBB() == BB)
860     ExistingResult = &*Entry;
861   
862   // If we have a cached entry, and it is non-dirty, use it as the value for
863   // this dependency.
864   if (ExistingResult && !ExistingResult->getResult().isDirty()) {
865     ++NumCacheNonLocalPtr;
866     return ExistingResult->getResult();
867   }    
868   
869   // Otherwise, we have to scan for the value.  If we have a dirty cache
870   // entry, start scanning from its position, otherwise we scan from the end
871   // of the block.
872   BasicBlock::iterator ScanPos = BB->end();
873   if (ExistingResult && ExistingResult->getResult().getInst()) {
874     assert(ExistingResult->getResult().getInst()->getParent() == BB &&
875            "Instruction invalidated?");
876     ++NumCacheDirtyNonLocalPtr;
877     ScanPos = ExistingResult->getResult().getInst();
878     
879     // Eliminating the dirty entry from 'Cache', so update the reverse info.
880     ValueIsLoadPair CacheKey(Loc.Ptr, isLoad);
881     RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalPtrDeps, ScanPos, CacheKey);
882   } else {
883     ++NumUncacheNonLocalPtr;
884   }
885   
886   // Scan the block for the dependency.
887   MemDepResult Dep = getPointerDependencyFrom(Loc, isLoad, ScanPos, BB);
888   
889   // If we had a dirty entry for the block, update it.  Otherwise, just add
890   // a new entry.
891   if (ExistingResult)
892     ExistingResult->setResult(Dep);
893   else
894     Cache->push_back(NonLocalDepEntry(BB, Dep));
895   
896   // If the block has a dependency (i.e. it isn't completely transparent to
897   // the value), remember the reverse association because we just added it
898   // to Cache!
899   if (!Dep.isDef() && !Dep.isClobber())
900     return Dep;
901   
902   // Keep the ReverseNonLocalPtrDeps map up to date so we can efficiently
903   // update MemDep when we remove instructions.
904   Instruction *Inst = Dep.getInst();
905   assert(Inst && "Didn't depend on anything?");
906   ValueIsLoadPair CacheKey(Loc.Ptr, isLoad);
907   ReverseNonLocalPtrDeps[Inst].insert(CacheKey);
908   return Dep;
909 }
910
911 /// SortNonLocalDepInfoCache - Sort the a NonLocalDepInfo cache, given a certain
912 /// number of elements in the array that are already properly ordered.  This is
913 /// optimized for the case when only a few entries are added.
914 static void 
915 SortNonLocalDepInfoCache(MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo &Cache,
916                          unsigned NumSortedEntries) {
917   switch (Cache.size() - NumSortedEntries) {
918   case 0:
919     // done, no new entries.
920     break;
921   case 2: {
922     // Two new entries, insert the last one into place.
923     NonLocalDepEntry Val = Cache.back();
924     Cache.pop_back();
925     MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo::iterator Entry =
926       std::upper_bound(Cache.begin(), Cache.end()-1, Val);
927     Cache.insert(Entry, Val);
928     // FALL THROUGH.
929   }
930   case 1:
931     // One new entry, Just insert the new value at the appropriate position.
932     if (Cache.size() != 1) {
933       NonLocalDepEntry Val = Cache.back();
934       Cache.pop_back();
935       MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo::iterator Entry =
936         std::upper_bound(Cache.begin(), Cache.end(), Val);
937       Cache.insert(Entry, Val);
938     }
939     break;
940   default:
941     // Added many values, do a full scale sort.
942     std::sort(Cache.begin(), Cache.end());
943     break;
944   }
945 }
946
947 /// getNonLocalPointerDepFromBB - Perform a dependency query based on
948 /// pointer/pointeesize starting at the end of StartBB.  Add any clobber/def
949 /// results to the results vector and keep track of which blocks are visited in
950 /// 'Visited'.
951 ///
952 /// This has special behavior for the first block queries (when SkipFirstBlock
953 /// is true).  In this special case, it ignores the contents of the specified
954 /// block and starts returning dependence info for its predecessors.
955 ///
956 /// This function returns false on success, or true to indicate that it could
957 /// not compute dependence information for some reason.  This should be treated
958 /// as a clobber dependence on the first instruction in the predecessor block.
959 bool MemoryDependenceAnalysis::
960 getNonLocalPointerDepFromBB(const PHITransAddr &Pointer,
961                             const AliasAnalysis::Location &Loc,
962                             bool isLoad, BasicBlock *StartBB,
963                             SmallVectorImpl<NonLocalDepResult> &Result,
964                             DenseMap<BasicBlock*, Value*> &Visited,
965                             bool SkipFirstBlock) {
966   
967   // Look up the cached info for Pointer.
968   ValueIsLoadPair CacheKey(Pointer.getAddr(), isLoad);
969
970   // Set up a temporary NLPI value. If the map doesn't yet have an entry for
971   // CacheKey, this value will be inserted as the associated value. Otherwise,
972   // it'll be ignored, and we'll have to check to see if the cached size and
973   // tbaa tag are consistent with the current query.
974   NonLocalPointerInfo InitialNLPI;
975   InitialNLPI.Size = Loc.Size;
976   InitialNLPI.TBAATag = Loc.TBAATag;
977
978   // Get the NLPI for CacheKey, inserting one into the map if it doesn't
979   // already have one.
980   std::pair<CachedNonLocalPointerInfo::iterator, bool> Pair = 
981     NonLocalPointerDeps.insert(std::make_pair(CacheKey, InitialNLPI));
982   NonLocalPointerInfo *CacheInfo = &Pair.first->second;
983
984   // If we already have a cache entry for this CacheKey, we may need to do some
985   // work to reconcile the cache entry and the current query.
986   if (!Pair.second) {
987     if (CacheInfo->Size < Loc.Size) {
988       // The query's Size is greater than the cached one. Throw out the
989       // cached data and procede with the query at the greater size.
990       CacheInfo->Pair = BBSkipFirstBlockPair();
991       CacheInfo->Size = Loc.Size;
992       for (NonLocalDepInfo::iterator DI = CacheInfo->NonLocalDeps.begin(),
993            DE = CacheInfo->NonLocalDeps.end(); DI != DE; ++DI)
994         if (Instruction *Inst = DI->getResult().getInst())
995           RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalPtrDeps, Inst, CacheKey);
996       CacheInfo->NonLocalDeps.clear();
997     } else if (CacheInfo->Size > Loc.Size) {
998       // This query's Size is less than the cached one. Conservatively restart
999       // the query using the greater size.
1000       return getNonLocalPointerDepFromBB(Pointer,
1001                                          Loc.getWithNewSize(CacheInfo->Size),
1002                                          isLoad, StartBB, Result, Visited,
1003                                          SkipFirstBlock);
1004     }
1005
1006     // If the query's TBAATag is inconsistent with the cached one,
1007     // conservatively throw out the cached data and restart the query with
1008     // no tag if needed.
1009     if (CacheInfo->TBAATag != Loc.TBAATag) {
1010       if (CacheInfo->TBAATag) {
1011         CacheInfo->Pair = BBSkipFirstBlockPair();
1012         CacheInfo->TBAATag = 0;
1013         for (NonLocalDepInfo::iterator DI = CacheInfo->NonLocalDeps.begin(),
1014              DE = CacheInfo->NonLocalDeps.end(); DI != DE; ++DI)
1015           if (Instruction *Inst = DI->getResult().getInst())
1016             RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalPtrDeps, Inst, CacheKey);
1017         CacheInfo->NonLocalDeps.clear();
1018       }
1019       if (Loc.TBAATag)
1020         return getNonLocalPointerDepFromBB(Pointer, Loc.getWithoutTBAATag(),
1021                                            isLoad, StartBB, Result, Visited,
1022                                            SkipFirstBlock);
1023     }
1024   }
1025
1026   NonLocalDepInfo *Cache = &CacheInfo->NonLocalDeps;
1027
1028   // If we have valid cached information for exactly the block we are
1029   // investigating, just return it with no recomputation.
1030   if (CacheInfo->Pair == BBSkipFirstBlockPair(StartBB, SkipFirstBlock)) {
1031     // We have a fully cached result for this query then we can just return the
1032     // cached results and populate the visited set.  However, we have to verify
1033     // that we don't already have conflicting results for these blocks.  Check
1034     // to ensure that if a block in the results set is in the visited set that
1035     // it was for the same pointer query.
1036     if (!Visited.empty()) {
1037       for (NonLocalDepInfo::iterator I = Cache->begin(), E = Cache->end();
1038            I != E; ++I) {
1039         DenseMap<BasicBlock*, Value*>::iterator VI = Visited.find(I->getBB());
1040         if (VI == Visited.end() || VI->second == Pointer.getAddr())
1041           continue;
1042         
1043         // We have a pointer mismatch in a block.  Just return clobber, saying
1044         // that something was clobbered in this result.  We could also do a
1045         // non-fully cached query, but there is little point in doing this.
1046         return true;
1047       }
1048     }
1049     
1050     Value *Addr = Pointer.getAddr();
1051     for (NonLocalDepInfo::iterator I = Cache->begin(), E = Cache->end();
1052          I != E; ++I) {
1053       Visited.insert(std::make_pair(I->getBB(), Addr));
1054       if (!I->getResult().isNonLocal())
1055         Result.push_back(NonLocalDepResult(I->getBB(), I->getResult(), Addr));
1056     }
1057     ++NumCacheCompleteNonLocalPtr;
1058     return false;
1059   }
1060   
1061   // Otherwise, either this is a new block, a block with an invalid cache
1062   // pointer or one that we're about to invalidate by putting more info into it
1063   // than its valid cache info.  If empty, the result will be valid cache info,
1064   // otherwise it isn't.
1065   if (Cache->empty())
1066     CacheInfo->Pair = BBSkipFirstBlockPair(StartBB, SkipFirstBlock);
1067   else
1068     CacheInfo->Pair = BBSkipFirstBlockPair();
1069   
1070   SmallVector<BasicBlock*, 32> Worklist;
1071   Worklist.push_back(StartBB);
1072   
1073   // PredList used inside loop.
1074   SmallVector<std::pair<BasicBlock*, PHITransAddr>, 16> PredList;
1075
1076   // Keep track of the entries that we know are sorted.  Previously cached
1077   // entries will all be sorted.  The entries we add we only sort on demand (we
1078   // don't insert every element into its sorted position).  We know that we
1079   // won't get any reuse from currently inserted values, because we don't
1080   // revisit blocks after we insert info for them.
1081   unsigned NumSortedEntries = Cache->size();
1082   DEBUG(AssertSorted(*Cache));
1083   
1084   while (!Worklist.empty()) {
1085     BasicBlock *BB = Worklist.pop_back_val();
1086     
1087     // Skip the first block if we have it.
1088     if (!SkipFirstBlock) {
1089       // Analyze the dependency of *Pointer in FromBB.  See if we already have
1090       // been here.
1091       assert(Visited.count(BB) && "Should check 'visited' before adding to WL");
1092
1093       // Get the dependency info for Pointer in BB.  If we have cached
1094       // information, we will use it, otherwise we compute it.
1095       DEBUG(AssertSorted(*Cache, NumSortedEntries));
1096       MemDepResult Dep = GetNonLocalInfoForBlock(Loc, isLoad, BB, Cache,
1097                                                  NumSortedEntries);
1098       
1099       // If we got a Def or Clobber, add this to the list of results.
1100       if (!Dep.isNonLocal()) {
1101         Result.push_back(NonLocalDepResult(BB, Dep, Pointer.getAddr()));
1102         continue;
1103       }
1104     }
1105     
1106     // If 'Pointer' is an instruction defined in this block, then we need to do
1107     // phi translation to change it into a value live in the predecessor block.
1108     // If not, we just add the predecessors to the worklist and scan them with
1109     // the same Pointer.
1110     if (!Pointer.NeedsPHITranslationFromBlock(BB)) {
1111       SkipFirstBlock = false;
1112       SmallVector<BasicBlock*, 16> NewBlocks;
1113       for (BasicBlock **PI = PredCache->GetPreds(BB); *PI; ++PI) {
1114         // Verify that we haven't looked at this block yet.
1115         std::pair<DenseMap<BasicBlock*,Value*>::iterator, bool>
1116           InsertRes = Visited.insert(std::make_pair(*PI, Pointer.getAddr()));
1117         if (InsertRes.second) {
1118           // First time we've looked at *PI.
1119           NewBlocks.push_back(*PI);
1120           continue;
1121         }
1122         
1123         // If we have seen this block before, but it was with a different
1124         // pointer then we have a phi translation failure and we have to treat
1125         // this as a clobber.
1126         if (InsertRes.first->second != Pointer.getAddr()) {
1127           // Make sure to clean up the Visited map before continuing on to
1128           // PredTranslationFailure.
1129           for (unsigned i = 0; i < NewBlocks.size(); i++)
1130             Visited.erase(NewBlocks[i]);
1131           goto PredTranslationFailure;
1132         }
1133       }
1134       Worklist.append(NewBlocks.begin(), NewBlocks.end());
1135       continue;
1136     }
1137     
1138     // We do need to do phi translation, if we know ahead of time we can't phi
1139     // translate this value, don't even try.
1140     if (!Pointer.IsPotentiallyPHITranslatable())
1141       goto PredTranslationFailure;
1142     
1143     // We may have added values to the cache list before this PHI translation.
1144     // If so, we haven't done anything to ensure that the cache remains sorted.
1145     // Sort it now (if needed) so that recursive invocations of
1146     // getNonLocalPointerDepFromBB and other routines that could reuse the cache
1147     // value will only see properly sorted cache arrays.
1148     if (Cache && NumSortedEntries != Cache->size()) {
1149       SortNonLocalDepInfoCache(*Cache, NumSortedEntries);
1150       NumSortedEntries = Cache->size();
1151     }
1152     Cache = 0;
1153
1154     PredList.clear();
1155     for (BasicBlock **PI = PredCache->GetPreds(BB); *PI; ++PI) {
1156       BasicBlock *Pred = *PI;
1157       PredList.push_back(std::make_pair(Pred, Pointer));
1158
1159       // Get the PHI translated pointer in this predecessor.  This can fail if
1160       // not translatable, in which case the getAddr() returns null.
1161       PHITransAddr &PredPointer = PredList.back().second;
1162       PredPointer.PHITranslateValue(BB, Pred, 0);
1163
1164       Value *PredPtrVal = PredPointer.getAddr();
1165       
1166       // Check to see if we have already visited this pred block with another
1167       // pointer.  If so, we can't do this lookup.  This failure can occur
1168       // with PHI translation when a critical edge exists and the PHI node in
1169       // the successor translates to a pointer value different than the
1170       // pointer the block was first analyzed with.
1171       std::pair<DenseMap<BasicBlock*,Value*>::iterator, bool>
1172         InsertRes = Visited.insert(std::make_pair(Pred, PredPtrVal));
1173
1174       if (!InsertRes.second) {
1175         // We found the pred; take it off the list of preds to visit.
1176         PredList.pop_back();
1177
1178         // If the predecessor was visited with PredPtr, then we already did
1179         // the analysis and can ignore it.
1180         if (InsertRes.first->second == PredPtrVal)
1181           continue;
1182         
1183         // Otherwise, the block was previously analyzed with a different
1184         // pointer.  We can't represent the result of this case, so we just
1185         // treat this as a phi translation failure.
1186
1187         // Make sure to clean up the Visited map before continuing on to
1188         // PredTranslationFailure.
1189         for (unsigned i = 0; i < PredList.size(); i++)
1190           Visited.erase(PredList[i].first);
1191
1192         goto PredTranslationFailure;
1193       }
1194     }
1195
1196     // Actually process results here; this need to be a separate loop to avoid
1197     // calling getNonLocalPointerDepFromBB for blocks we don't want to return
1198     // any results for.  (getNonLocalPointerDepFromBB will modify our 
1199     // datastructures in ways the code after the PredTranslationFailure label
1200     // doesn't expect.)
1201     for (unsigned i = 0; i < PredList.size(); i++) {
1202       BasicBlock *Pred = PredList[i].first;
1203       PHITransAddr &PredPointer = PredList[i].second;
1204       Value *PredPtrVal = PredPointer.getAddr();
1205
1206       bool CanTranslate = true;
1207       // If PHI translation was unable to find an available pointer in this
1208       // predecessor, then we have to assume that the pointer is clobbered in
1209       // that predecessor.  We can still do PRE of the load, which would insert
1210       // a computation of the pointer in this predecessor.
1211       if (PredPtrVal == 0)
1212         CanTranslate = false;
1213
1214       // FIXME: it is entirely possible that PHI translating will end up with
1215       // the same value.  Consider PHI translating something like:
1216       // X = phi [x, bb1], [y, bb2].  PHI translating for bb1 doesn't *need*
1217       // to recurse here, pedantically speaking.
1218
1219       // If getNonLocalPointerDepFromBB fails here, that means the cached
1220       // result conflicted with the Visited list; we have to conservatively
1221       // assume it is unknown, but this also does not block PRE of the load.
1222       if (!CanTranslate ||
1223           getNonLocalPointerDepFromBB(PredPointer,
1224                                       Loc.getWithNewPtr(PredPtrVal),
1225                                       isLoad, Pred,
1226                                       Result, Visited)) {
1227         // Add the entry to the Result list.
1228         NonLocalDepResult Entry(Pred, MemDepResult::getUnknown(), PredPtrVal);
1229         Result.push_back(Entry);
1230
1231         // Since we had a phi translation failure, the cache for CacheKey won't
1232         // include all of the entries that we need to immediately satisfy future
1233         // queries.  Mark this in NonLocalPointerDeps by setting the
1234         // BBSkipFirstBlockPair pointer to null.  This requires reuse of the
1235         // cached value to do more work but not miss the phi trans failure.
1236         NonLocalPointerInfo &NLPI = NonLocalPointerDeps[CacheKey];
1237         NLPI.Pair = BBSkipFirstBlockPair();
1238         continue;
1239       }
1240     }
1241     
1242     // Refresh the CacheInfo/Cache pointer so that it isn't invalidated.
1243     CacheInfo = &NonLocalPointerDeps[CacheKey];
1244     Cache = &CacheInfo->NonLocalDeps;
1245     NumSortedEntries = Cache->size();
1246     
1247     // Since we did phi translation, the "Cache" set won't contain all of the
1248     // results for the query.  This is ok (we can still use it to accelerate
1249     // specific block queries) but we can't do the fastpath "return all
1250     // results from the set"  Clear out the indicator for this.
1251     CacheInfo->Pair = BBSkipFirstBlockPair();
1252     SkipFirstBlock = false;
1253     continue;
1254
1255   PredTranslationFailure:
1256     // The following code is "failure"; we can't produce a sane translation
1257     // for the given block.  It assumes that we haven't modified any of
1258     // our datastructures while processing the current block.
1259     
1260     if (Cache == 0) {
1261       // Refresh the CacheInfo/Cache pointer if it got invalidated.
1262       CacheInfo = &NonLocalPointerDeps[CacheKey];
1263       Cache = &CacheInfo->NonLocalDeps;
1264       NumSortedEntries = Cache->size();
1265     }
1266     
1267     // Since we failed phi translation, the "Cache" set won't contain all of the
1268     // results for the query.  This is ok (we can still use it to accelerate
1269     // specific block queries) but we can't do the fastpath "return all
1270     // results from the set".  Clear out the indicator for this.
1271     CacheInfo->Pair = BBSkipFirstBlockPair();
1272     
1273     // If *nothing* works, mark the pointer as unknown.
1274     //
1275     // If this is the magic first block, return this as a clobber of the whole
1276     // incoming value.  Since we can't phi translate to one of the predecessors,
1277     // we have to bail out.
1278     if (SkipFirstBlock)
1279       return true;
1280     
1281     for (NonLocalDepInfo::reverse_iterator I = Cache->rbegin(); ; ++I) {
1282       assert(I != Cache->rend() && "Didn't find current block??");
1283       if (I->getBB() != BB)
1284         continue;
1285       
1286       assert(I->getResult().isNonLocal() &&
1287              "Should only be here with transparent block");
1288       I->setResult(MemDepResult::getUnknown());
1289       Result.push_back(NonLocalDepResult(I->getBB(), I->getResult(),
1290                                          Pointer.getAddr()));
1291       break;
1292     }
1293   }
1294
1295   // Okay, we're done now.  If we added new values to the cache, re-sort it.
1296   SortNonLocalDepInfoCache(*Cache, NumSortedEntries);
1297   DEBUG(AssertSorted(*Cache));
1298   return false;
1299 }
1300
1301 /// RemoveCachedNonLocalPointerDependencies - If P exists in
1302 /// CachedNonLocalPointerInfo, remove it.
1303 void MemoryDependenceAnalysis::
1304 RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair P) {
1305   CachedNonLocalPointerInfo::iterator It = 
1306     NonLocalPointerDeps.find(P);
1307   if (It == NonLocalPointerDeps.end()) return;
1308   
1309   // Remove all of the entries in the BB->val map.  This involves removing
1310   // instructions from the reverse map.
1311   NonLocalDepInfo &PInfo = It->second.NonLocalDeps;
1312   
1313   for (unsigned i = 0, e = PInfo.size(); i != e; ++i) {
1314     Instruction *Target = PInfo[i].getResult().getInst();
1315     if (Target == 0) continue;  // Ignore non-local dep results.
1316     assert(Target->getParent() == PInfo[i].getBB());
1317     
1318     // Eliminating the dirty entry from 'Cache', so update the reverse info.
1319     RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalPtrDeps, Target, P);
1320   }
1321   
1322   // Remove P from NonLocalPointerDeps (which deletes NonLocalDepInfo).
1323   NonLocalPointerDeps.erase(It);
1324 }
1325
1326
1327 /// invalidateCachedPointerInfo - This method is used to invalidate cached
1328 /// information about the specified pointer, because it may be too
1329 /// conservative in memdep.  This is an optional call that can be used when
1330 /// the client detects an equivalence between the pointer and some other
1331 /// value and replaces the other value with ptr. This can make Ptr available
1332 /// in more places that cached info does not necessarily keep.
1333 void MemoryDependenceAnalysis::invalidateCachedPointerInfo(Value *Ptr) {
1334   // If Ptr isn't really a pointer, just ignore it.
1335   if (!Ptr->getType()->isPointerTy()) return;
1336   // Flush store info for the pointer.
1337   RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair(Ptr, false));
1338   // Flush load info for the pointer.
1339   RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair(Ptr, true));
1340 }
1341
1342 /// invalidateCachedPredecessors - Clear the PredIteratorCache info.
1343 /// This needs to be done when the CFG changes, e.g., due to splitting
1344 /// critical edges.
1345 void MemoryDependenceAnalysis::invalidateCachedPredecessors() {
1346   PredCache->clear();
1347 }
1348
1349 /// removeInstruction - Remove an instruction from the dependence analysis,
1350 /// updating the dependence of instructions that previously depended on it.
1351 /// This method attempts to keep the cache coherent using the reverse map.
1352 void MemoryDependenceAnalysis::removeInstruction(Instruction *RemInst) {
1353   // Walk through the Non-local dependencies, removing this one as the value
1354   // for any cached queries.
1355   NonLocalDepMapType::iterator NLDI = NonLocalDeps.find(RemInst);
1356   if (NLDI != NonLocalDeps.end()) {
1357     NonLocalDepInfo &BlockMap = NLDI->second.first;
1358     for (NonLocalDepInfo::iterator DI = BlockMap.begin(), DE = BlockMap.end();
1359          DI != DE; ++DI)
1360       if (Instruction *Inst = DI->getResult().getInst())
1361         RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalDeps, Inst, RemInst);
1362     NonLocalDeps.erase(NLDI);
1363   }
1364
1365   // If we have a cached local dependence query for this instruction, remove it.
1366   //
1367   LocalDepMapType::iterator LocalDepEntry = LocalDeps.find(RemInst);
1368   if (LocalDepEntry != LocalDeps.end()) {
1369     // Remove us from DepInst's reverse set now that the local dep info is gone.
1370     if (Instruction *Inst = LocalDepEntry->second.getInst())
1371       RemoveFromReverseMap(ReverseLocalDeps, Inst, RemInst);
1372
1373     // Remove this local dependency info.
1374     LocalDeps.erase(LocalDepEntry);
1375   }
1376   
1377   // If we have any cached pointer dependencies on this instruction, remove
1378   // them.  If the instruction has non-pointer type, then it can't be a pointer
1379   // base.
1380   
1381   // Remove it from both the load info and the store info.  The instruction
1382   // can't be in either of these maps if it is non-pointer.
1383   if (RemInst->getType()->isPointerTy()) {
1384     RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair(RemInst, false));
1385     RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair(RemInst, true));
1386   }
1387   
1388   // Loop over all of the things that depend on the instruction we're removing.
1389   // 
1390   SmallVector<std::pair<Instruction*, Instruction*>, 8> ReverseDepsToAdd;
1391
1392   // If we find RemInst as a clobber or Def in any of the maps for other values,
1393   // we need to replace its entry with a dirty version of the instruction after
1394   // it.  If RemInst is a terminator, we use a null dirty value.
1395   //
1396   // Using a dirty version of the instruction after RemInst saves having to scan
1397   // the entire block to get to this point.
1398   MemDepResult NewDirtyVal;
1399   if (!RemInst->isTerminator())
1400     NewDirtyVal = MemDepResult::getDirty(++BasicBlock::iterator(RemInst));
1401   
1402   ReverseDepMapType::iterator ReverseDepIt = ReverseLocalDeps.find(RemInst);
1403   if (ReverseDepIt != ReverseLocalDeps.end()) {
1404     SmallPtrSet<Instruction*, 4> &ReverseDeps = ReverseDepIt->second;
1405     // RemInst can't be the terminator if it has local stuff depending on it.
1406     assert(!ReverseDeps.empty() && !isa<TerminatorInst>(RemInst) &&
1407            "Nothing can locally depend on a terminator");
1408     
1409     for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::iterator I = ReverseDeps.begin(),
1410          E = ReverseDeps.end(); I != E; ++I) {
1411       Instruction *InstDependingOnRemInst = *I;
1412       assert(InstDependingOnRemInst != RemInst &&
1413              "Already removed our local dep info");
1414                         
1415       LocalDeps[InstDependingOnRemInst] = NewDirtyVal;
1416       
1417       // Make sure to remember that new things depend on NewDepInst.
1418       assert(NewDirtyVal.getInst() && "There is no way something else can have "
1419              "a local dep on this if it is a terminator!");
1420       ReverseDepsToAdd.push_back(std::make_pair(NewDirtyVal.getInst(), 
1421                                                 InstDependingOnRemInst));
1422     }
1423     
1424     ReverseLocalDeps.erase(ReverseDepIt);
1425
1426     // Add new reverse deps after scanning the set, to avoid invalidating the
1427     // 'ReverseDeps' reference.
1428     while (!ReverseDepsToAdd.empty()) {
1429       ReverseLocalDeps[ReverseDepsToAdd.back().first]
1430         .insert(ReverseDepsToAdd.back().second);
1431       ReverseDepsToAdd.pop_back();
1432     }
1433   }
1434   
1435   ReverseDepIt = ReverseNonLocalDeps.find(RemInst);
1436   if (ReverseDepIt != ReverseNonLocalDeps.end()) {
1437     SmallPtrSet<Instruction*, 4> &Set = ReverseDepIt->second;
1438     for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::iterator I = Set.begin(), E = Set.end();
1439          I != E; ++I) {
1440       assert(*I != RemInst && "Already removed NonLocalDep info for RemInst");
1441       
1442       PerInstNLInfo &INLD = NonLocalDeps[*I];
1443       // The information is now dirty!
1444       INLD.second = true;
1445       
1446       for (NonLocalDepInfo::iterator DI = INLD.first.begin(), 
1447            DE = INLD.first.end(); DI != DE; ++DI) {
1448         if (DI->getResult().getInst() != RemInst) continue;
1449         
1450         // Convert to a dirty entry for the subsequent instruction.
1451         DI->setResult(NewDirtyVal);
1452         
1453         if (Instruction *NextI = NewDirtyVal.getInst())
1454           ReverseDepsToAdd.push_back(std::make_pair(NextI, *I));
1455       }
1456     }
1457
1458     ReverseNonLocalDeps.erase(ReverseDepIt);
1459
1460     // Add new reverse deps after scanning the set, to avoid invalidating 'Set'
1461     while (!ReverseDepsToAdd.empty()) {
1462       ReverseNonLocalDeps[ReverseDepsToAdd.back().first]
1463         .insert(ReverseDepsToAdd.back().second);
1464       ReverseDepsToAdd.pop_back();
1465     }
1466   }
1467   
1468   // If the instruction is in ReverseNonLocalPtrDeps then it appears as a
1469   // value in the NonLocalPointerDeps info.
1470   ReverseNonLocalPtrDepTy::iterator ReversePtrDepIt =
1471     ReverseNonLocalPtrDeps.find(RemInst);
1472   if (ReversePtrDepIt != ReverseNonLocalPtrDeps.end()) {
1473     SmallPtrSet<ValueIsLoadPair, 4> &Set = ReversePtrDepIt->second;
1474     SmallVector<std::pair<Instruction*, ValueIsLoadPair>,8> ReversePtrDepsToAdd;
1475     
1476     for (SmallPtrSet<ValueIsLoadPair, 4>::iterator I = Set.begin(),
1477          E = Set.end(); I != E; ++I) {
1478       ValueIsLoadPair P = *I;
1479       assert(P.getPointer() != RemInst &&
1480              "Already removed NonLocalPointerDeps info for RemInst");
1481       
1482       NonLocalDepInfo &NLPDI = NonLocalPointerDeps[P].NonLocalDeps;
1483       
1484       // The cache is not valid for any specific block anymore.
1485       NonLocalPointerDeps[P].Pair = BBSkipFirstBlockPair();
1486       
1487       // Update any entries for RemInst to use the instruction after it.
1488       for (NonLocalDepInfo::iterator DI = NLPDI.begin(), DE = NLPDI.end();
1489            DI != DE; ++DI) {
1490         if (DI->getResult().getInst() != RemInst) continue;
1491         
1492         // Convert to a dirty entry for the subsequent instruction.
1493         DI->setResult(NewDirtyVal);
1494         
1495         if (Instruction *NewDirtyInst = NewDirtyVal.getInst())
1496           ReversePtrDepsToAdd.push_back(std::make_pair(NewDirtyInst, P));
1497       }
1498       
1499       // Re-sort the NonLocalDepInfo.  Changing the dirty entry to its
1500       // subsequent value may invalidate the sortedness.
1501       std::sort(NLPDI.begin(), NLPDI.end());
1502     }
1503     
1504     ReverseNonLocalPtrDeps.erase(ReversePtrDepIt);
1505     
1506     while (!ReversePtrDepsToAdd.empty()) {
1507       ReverseNonLocalPtrDeps[ReversePtrDepsToAdd.back().first]
1508         .insert(ReversePtrDepsToAdd.back().second);
1509       ReversePtrDepsToAdd.pop_back();
1510     }
1511   }
1512   
1513   
1514   assert(!NonLocalDeps.count(RemInst) && "RemInst got reinserted?");
1515   AA->deleteValue(RemInst);
1516   DEBUG(verifyRemoved(RemInst));
1517 }
1518 /// verifyRemoved - Verify that the specified instruction does not occur
1519 /// in our internal data structures.
1520 void MemoryDependenceAnalysis::verifyRemoved(Instruction *D) const {
1521   for (LocalDepMapType::const_iterator I = LocalDeps.begin(),
1522        E = LocalDeps.end(); I != E; ++I) {
1523     assert(I->first != D && "Inst occurs in data structures");
1524     assert(I->second.getInst() != D &&
1525            "Inst occurs in data structures");
1526   }
1527   
1528   for (CachedNonLocalPointerInfo::const_iterator I =NonLocalPointerDeps.begin(),
1529        E = NonLocalPointerDeps.end(); I != E; ++I) {
1530     assert(I->first.getPointer() != D && "Inst occurs in NLPD map key");
1531     const NonLocalDepInfo &Val = I->second.NonLocalDeps;
1532     for (NonLocalDepInfo::const_iterator II = Val.begin(), E = Val.end();
1533          II != E; ++II)
1534       assert(II->getResult().getInst() != D && "Inst occurs as NLPD value");
1535   }
1536   
1537   for (NonLocalDepMapType::const_iterator I = NonLocalDeps.begin(),
1538        E = NonLocalDeps.end(); I != E; ++I) {
1539     assert(I->first != D && "Inst occurs in data structures");
1540     const PerInstNLInfo &INLD = I->second;
1541     for (NonLocalDepInfo::const_iterator II = INLD.first.begin(),
1542          EE = INLD.first.end(); II  != EE; ++II)
1543       assert(II->getResult().getInst() != D && "Inst occurs in data structures");
1544   }
1545   
1546   for (ReverseDepMapType::const_iterator I = ReverseLocalDeps.begin(),
1547        E = ReverseLocalDeps.end(); I != E; ++I) {
1548     assert(I->first != D && "Inst occurs in data structures");
1549     for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::const_iterator II = I->second.begin(),
1550          EE = I->second.end(); II != EE; ++II)
1551       assert(*II != D && "Inst occurs in data structures");
1552   }
1553   
1554   for (ReverseDepMapType::const_iterator I = ReverseNonLocalDeps.begin(),
1555        E = ReverseNonLocalDeps.end();
1556        I != E; ++I) {
1557     assert(I->first != D && "Inst occurs in data structures");
1558     for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::const_iterator II = I->second.begin(),
1559          EE = I->second.end(); II != EE; ++II)
1560       assert(*II != D && "Inst occurs in data structures");
1561   }
1562   
1563   for (ReverseNonLocalPtrDepTy::const_iterator
1564        I = ReverseNonLocalPtrDeps.begin(),
1565        E = ReverseNonLocalPtrDeps.end(); I != E; ++I) {
1566     assert(I->first != D && "Inst occurs in rev NLPD map");
1567     
1568     for (SmallPtrSet<ValueIsLoadPair, 4>::const_iterator II = I->second.begin(),
1569          E = I->second.end(); II != E; ++II)
1570       assert(*II != ValueIsLoadPair(D, false) &&
1571              *II != ValueIsLoadPair(D, true) &&
1572              "Inst occurs in ReverseNonLocalPtrDeps map");
1573   }
1574   
1575 }