If the result of a BIT_CONVERT is a v1* vector, it doesn't mean its source is a v1...
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / IPO / GlobalOpt.cpp
1 //===- GlobalOpt.cpp - Optimize Global Variables --------------------------===//
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 pass transforms simple global variables that never have their address
11 // taken.  If obviously true, it marks read/write globals as constant, deletes
12 // variables only stored to, etc.
13 //
14 //===----------------------------------------------------------------------===//
15
16 #define DEBUG_TYPE "globalopt"
17 #include "llvm/Transforms/IPO.h"
18 #include "llvm/CallingConv.h"
19 #include "llvm/Constants.h"
20 #include "llvm/DerivedTypes.h"
21 #include "llvm/Instructions.h"
22 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
23 #include "llvm/Module.h"
24 #include "llvm/Pass.h"
25 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
26 #include "llvm/Target/TargetData.h"
27 #include "llvm/Support/CallSite.h"
28 #include "llvm/Support/Compiler.h"
29 #include "llvm/Support/Debug.h"
30 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
31 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
32 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
33 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
34 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
35 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
36 #include <algorithm>
37 #include <map>
38 #include <set>
39 using namespace llvm;
40
41 STATISTIC(NumMarked    , "Number of globals marked constant");
42 STATISTIC(NumSRA       , "Number of aggregate globals broken into scalars");
43 STATISTIC(NumHeapSRA   , "Number of heap objects SRA'd");
44 STATISTIC(NumSubstitute,"Number of globals with initializers stored into them");
45 STATISTIC(NumDeleted   , "Number of globals deleted");
46 STATISTIC(NumFnDeleted , "Number of functions deleted");
47 STATISTIC(NumGlobUses  , "Number of global uses devirtualized");
48 STATISTIC(NumLocalized , "Number of globals localized");
49 STATISTIC(NumShrunkToBool  , "Number of global vars shrunk to booleans");
50 STATISTIC(NumFastCallFns   , "Number of functions converted to fastcc");
51 STATISTIC(NumCtorsEvaluated, "Number of static ctors evaluated");
52 STATISTIC(NumNestRemoved   , "Number of nest attributes removed");
53
54 namespace {
55   struct VISIBILITY_HIDDEN GlobalOpt : public ModulePass {
56     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
57       AU.addRequired<TargetData>();
58     }
59     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
60     GlobalOpt() : ModulePass((intptr_t)&ID) {}
61
62     bool runOnModule(Module &M);
63
64   private:
65     GlobalVariable *FindGlobalCtors(Module &M);
66     bool OptimizeFunctions(Module &M);
67     bool OptimizeGlobalVars(Module &M);
68     bool OptimizeGlobalCtorsList(GlobalVariable *&GCL);
69     bool ProcessInternalGlobal(GlobalVariable *GV,Module::global_iterator &GVI);
70   };
71 }
72
73 char GlobalOpt::ID = 0;
74 static RegisterPass<GlobalOpt> X("globalopt", "Global Variable Optimizer");
75
76 ModulePass *llvm::createGlobalOptimizerPass() { return new GlobalOpt(); }
77
78 namespace {
79
80 /// GlobalStatus - As we analyze each global, keep track of some information
81 /// about it.  If we find out that the address of the global is taken, none of
82 /// this info will be accurate.
83 struct VISIBILITY_HIDDEN GlobalStatus {
84   /// isLoaded - True if the global is ever loaded.  If the global isn't ever
85   /// loaded it can be deleted.
86   bool isLoaded;
87
88   /// StoredType - Keep track of what stores to the global look like.
89   ///
90   enum StoredType {
91     /// NotStored - There is no store to this global.  It can thus be marked
92     /// constant.
93     NotStored,
94
95     /// isInitializerStored - This global is stored to, but the only thing
96     /// stored is the constant it was initialized with.  This is only tracked
97     /// for scalar globals.
98     isInitializerStored,
99
100     /// isStoredOnce - This global is stored to, but only its initializer and
101     /// one other value is ever stored to it.  If this global isStoredOnce, we
102     /// track the value stored to it in StoredOnceValue below.  This is only
103     /// tracked for scalar globals.
104     isStoredOnce,
105
106     /// isStored - This global is stored to by multiple values or something else
107     /// that we cannot track.
108     isStored
109   } StoredType;
110
111   /// StoredOnceValue - If only one value (besides the initializer constant) is
112   /// ever stored to this global, keep track of what value it is.
113   Value *StoredOnceValue;
114
115   /// AccessingFunction/HasMultipleAccessingFunctions - These start out
116   /// null/false.  When the first accessing function is noticed, it is recorded.
117   /// When a second different accessing function is noticed,
118   /// HasMultipleAccessingFunctions is set to true.
119   Function *AccessingFunction;
120   bool HasMultipleAccessingFunctions;
121
122   /// HasNonInstructionUser - Set to true if this global has a user that is not
123   /// an instruction (e.g. a constant expr or GV initializer).
124   bool HasNonInstructionUser;
125
126   /// HasPHIUser - Set to true if this global has a user that is a PHI node.
127   bool HasPHIUser;
128   
129   GlobalStatus() : isLoaded(false), StoredType(NotStored), StoredOnceValue(0),
130                    AccessingFunction(0), HasMultipleAccessingFunctions(false),
131                    HasNonInstructionUser(false), HasPHIUser(false) {}
132 };
133
134 }
135
136 /// ConstantIsDead - Return true if the specified constant is (transitively)
137 /// dead.  The constant may be used by other constants (e.g. constant arrays and
138 /// constant exprs) as long as they are dead, but it cannot be used by anything
139 /// else.
140 static bool ConstantIsDead(Constant *C) {
141   if (isa<GlobalValue>(C)) return false;
142
143   for (Value::use_iterator UI = C->use_begin(), E = C->use_end(); UI != E; ++UI)
144     if (Constant *CU = dyn_cast<Constant>(*UI)) {
145       if (!ConstantIsDead(CU)) return false;
146     } else
147       return false;
148   return true;
149 }
150
151
152 /// AnalyzeGlobal - Look at all uses of the global and fill in the GlobalStatus
153 /// structure.  If the global has its address taken, return true to indicate we
154 /// can't do anything with it.
155 ///
156 static bool AnalyzeGlobal(Value *V, GlobalStatus &GS,
157                           std::set<PHINode*> &PHIUsers) {
158   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E; ++UI)
159     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(*UI)) {
160       GS.HasNonInstructionUser = true;
161
162       if (AnalyzeGlobal(CE, GS, PHIUsers)) return true;
163
164     } else if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(*UI)) {
165       if (!GS.HasMultipleAccessingFunctions) {
166         Function *F = I->getParent()->getParent();
167         if (GS.AccessingFunction == 0)
168           GS.AccessingFunction = F;
169         else if (GS.AccessingFunction != F)
170           GS.HasMultipleAccessingFunctions = true;
171       }
172       if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
173         GS.isLoaded = true;
174         if (LI->isVolatile()) return true;  // Don't hack on volatile loads.
175       } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
176         // Don't allow a store OF the address, only stores TO the address.
177         if (SI->getOperand(0) == V) return true;
178
179         if (SI->isVolatile()) return true;  // Don't hack on volatile stores.
180
181         // If this is a direct store to the global (i.e., the global is a scalar
182         // value, not an aggregate), keep more specific information about
183         // stores.
184         if (GS.StoredType != GlobalStatus::isStored) {
185           if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(SI->getOperand(1))){
186             Value *StoredVal = SI->getOperand(0);
187             if (StoredVal == GV->getInitializer()) {
188               if (GS.StoredType < GlobalStatus::isInitializerStored)
189                 GS.StoredType = GlobalStatus::isInitializerStored;
190             } else if (isa<LoadInst>(StoredVal) &&
191                        cast<LoadInst>(StoredVal)->getOperand(0) == GV) {
192               // G = G
193               if (GS.StoredType < GlobalStatus::isInitializerStored)
194                 GS.StoredType = GlobalStatus::isInitializerStored;
195             } else if (GS.StoredType < GlobalStatus::isStoredOnce) {
196               GS.StoredType = GlobalStatus::isStoredOnce;
197               GS.StoredOnceValue = StoredVal;
198             } else if (GS.StoredType == GlobalStatus::isStoredOnce &&
199                        GS.StoredOnceValue == StoredVal) {
200               // noop.
201             } else {
202               GS.StoredType = GlobalStatus::isStored;
203             }
204           } else {
205             GS.StoredType = GlobalStatus::isStored;
206           }
207         }
208       } else if (isa<GetElementPtrInst>(I)) {
209         if (AnalyzeGlobal(I, GS, PHIUsers)) return true;
210       } else if (isa<SelectInst>(I)) {
211         if (AnalyzeGlobal(I, GS, PHIUsers)) return true;
212       } else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
213         // PHI nodes we can check just like select or GEP instructions, but we
214         // have to be careful about infinite recursion.
215         if (PHIUsers.insert(PN).second)  // Not already visited.
216           if (AnalyzeGlobal(I, GS, PHIUsers)) return true;
217         GS.HasPHIUser = true;
218       } else if (isa<CmpInst>(I)) {
219       } else if (isa<MemCpyInst>(I) || isa<MemMoveInst>(I)) {
220         if (I->getOperand(1) == V)
221           GS.StoredType = GlobalStatus::isStored;
222         if (I->getOperand(2) == V)
223           GS.isLoaded = true;
224       } else if (isa<MemSetInst>(I)) {
225         assert(I->getOperand(1) == V && "Memset only takes one pointer!");
226         GS.StoredType = GlobalStatus::isStored;
227       } else {
228         return true;  // Any other non-load instruction might take address!
229       }
230     } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(*UI)) {
231       GS.HasNonInstructionUser = true;
232       // We might have a dead and dangling constant hanging off of here.
233       if (!ConstantIsDead(C))
234         return true;
235     } else {
236       GS.HasNonInstructionUser = true;
237       // Otherwise must be some other user.
238       return true;
239     }
240
241   return false;
242 }
243
244 static Constant *getAggregateConstantElement(Constant *Agg, Constant *Idx) {
245   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Idx);
246   if (!CI) return 0;
247   unsigned IdxV = CI->getZExtValue();
248
249   if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(Agg)) {
250     if (IdxV < CS->getNumOperands()) return CS->getOperand(IdxV);
251   } else if (ConstantArray *CA = dyn_cast<ConstantArray>(Agg)) {
252     if (IdxV < CA->getNumOperands()) return CA->getOperand(IdxV);
253   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Agg)) {
254     if (IdxV < CP->getNumOperands()) return CP->getOperand(IdxV);
255   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Agg)) {
256     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Agg->getType())) {
257       if (IdxV < STy->getNumElements())
258         return Constant::getNullValue(STy->getElementType(IdxV));
259     } else if (const SequentialType *STy =
260                dyn_cast<SequentialType>(Agg->getType())) {
261       return Constant::getNullValue(STy->getElementType());
262     }
263   } else if (isa<UndefValue>(Agg)) {
264     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Agg->getType())) {
265       if (IdxV < STy->getNumElements())
266         return UndefValue::get(STy->getElementType(IdxV));
267     } else if (const SequentialType *STy =
268                dyn_cast<SequentialType>(Agg->getType())) {
269       return UndefValue::get(STy->getElementType());
270     }
271   }
272   return 0;
273 }
274
275
276 /// CleanupConstantGlobalUsers - We just marked GV constant.  Loop over all
277 /// users of the global, cleaning up the obvious ones.  This is largely just a
278 /// quick scan over the use list to clean up the easy and obvious cruft.  This
279 /// returns true if it made a change.
280 static bool CleanupConstantGlobalUsers(Value *V, Constant *Init) {
281   bool Changed = false;
282   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E;) {
283     User *U = *UI++;
284
285     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(U)) {
286       if (Init) {
287         // Replace the load with the initializer.
288         LI->replaceAllUsesWith(Init);
289         LI->eraseFromParent();
290         Changed = true;
291       }
292     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(U)) {
293       // Store must be unreachable or storing Init into the global.
294       SI->eraseFromParent();
295       Changed = true;
296     } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(U)) {
297       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
298         Constant *SubInit = 0;
299         if (Init)
300           SubInit = ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(Init, CE);
301         Changed |= CleanupConstantGlobalUsers(CE, SubInit);
302       } else if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast && 
303                  isa<PointerType>(CE->getType())) {
304         // Pointer cast, delete any stores and memsets to the global.
305         Changed |= CleanupConstantGlobalUsers(CE, 0);
306       }
307
308       if (CE->use_empty()) {
309         CE->destroyConstant();
310         Changed = true;
311       }
312     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(U)) {
313       // Do not transform "gepinst (gep constexpr (GV))" here, because forming
314       // "gepconstexpr (gep constexpr (GV))" will cause the two gep's to fold
315       // and will invalidate our notion of what Init is.
316       Constant *SubInit = 0;
317       if (!isa<ConstantExpr>(GEP->getOperand(0))) {
318         ConstantExpr *CE = 
319           dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(ConstantFoldInstruction(GEP));
320         if (Init && CE && CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
321           SubInit = ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(Init, CE);
322       }
323       Changed |= CleanupConstantGlobalUsers(GEP, SubInit);
324
325       if (GEP->use_empty()) {
326         GEP->eraseFromParent();
327         Changed = true;
328       }
329     } else if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(U)) { // memset/cpy/mv
330       if (MI->getRawDest() == V) {
331         MI->eraseFromParent();
332         Changed = true;
333       }
334
335     } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(U)) {
336       // If we have a chain of dead constantexprs or other things dangling from
337       // us, and if they are all dead, nuke them without remorse.
338       if (ConstantIsDead(C)) {
339         C->destroyConstant();
340         // This could have invalidated UI, start over from scratch.
341         CleanupConstantGlobalUsers(V, Init);
342         return true;
343       }
344     }
345   }
346   return Changed;
347 }
348
349 /// isSafeSROAElementUse - Return true if the specified instruction is a safe
350 /// user of a derived expression from a global that we want to SROA.
351 static bool isSafeSROAElementUse(Value *V) {
352   // We might have a dead and dangling constant hanging off of here.
353   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
354     return ConstantIsDead(C);
355   
356   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
357   if (!I) return false;
358
359   // Loads are ok.
360   if (isa<LoadInst>(I)) return true;
361
362   // Stores *to* the pointer are ok.
363   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I))
364     return SI->getOperand(0) != V;
365     
366   // Otherwise, it must be a GEP.
367   GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I);
368   if (GEPI == 0) return false;
369   
370   if (GEPI->getNumOperands() < 3 || !isa<Constant>(GEPI->getOperand(1)) ||
371       !cast<Constant>(GEPI->getOperand(1))->isNullValue())
372     return false;
373   
374   for (Value::use_iterator I = GEPI->use_begin(), E = GEPI->use_end();
375        I != E; ++I)
376     if (!isSafeSROAElementUse(*I))
377       return false;
378   return true;
379 }
380
381
382 /// IsUserOfGlobalSafeForSRA - U is a direct user of the specified global value.
383 /// Look at it and its uses and decide whether it is safe to SROA this global.
384 ///
385 static bool IsUserOfGlobalSafeForSRA(User *U, GlobalValue *GV) {
386   // The user of the global must be a GEP Inst or a ConstantExpr GEP.
387   if (!isa<GetElementPtrInst>(U) && 
388       (!isa<ConstantExpr>(U) || 
389        cast<ConstantExpr>(U)->getOpcode() != Instruction::GetElementPtr))
390     return false;
391   
392   // Check to see if this ConstantExpr GEP is SRA'able.  In particular, we
393   // don't like < 3 operand CE's, and we don't like non-constant integer
394   // indices.  This enforces that all uses are 'gep GV, 0, C, ...' for some
395   // value of C.
396   if (U->getNumOperands() < 3 || !isa<Constant>(U->getOperand(1)) ||
397       !cast<Constant>(U->getOperand(1))->isNullValue() ||
398       !isa<ConstantInt>(U->getOperand(2)))
399     return false;
400
401   gep_type_iterator GEPI = gep_type_begin(U), E = gep_type_end(U);
402   ++GEPI;  // Skip over the pointer index.
403   
404   // If this is a use of an array allocation, do a bit more checking for sanity.
405   if (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(*GEPI)) {
406     uint64_t NumElements = AT->getNumElements();
407     ConstantInt *Idx = cast<ConstantInt>(U->getOperand(2));
408     
409     // Check to make sure that index falls within the array.  If not,
410     // something funny is going on, so we won't do the optimization.
411     //
412     if (Idx->getZExtValue() >= NumElements)
413       return false;
414       
415     // We cannot scalar repl this level of the array unless any array
416     // sub-indices are in-range constants.  In particular, consider:
417     // A[0][i].  We cannot know that the user isn't doing invalid things like
418     // allowing i to index an out-of-range subscript that accesses A[1].
419     //
420     // Scalar replacing *just* the outer index of the array is probably not
421     // going to be a win anyway, so just give up.
422     for (++GEPI; // Skip array index.
423          GEPI != E && (isa<ArrayType>(*GEPI) || isa<VectorType>(*GEPI));
424          ++GEPI) {
425       uint64_t NumElements;
426       if (const ArrayType *SubArrayTy = dyn_cast<ArrayType>(*GEPI))
427         NumElements = SubArrayTy->getNumElements();
428       else
429         NumElements = cast<VectorType>(*GEPI)->getNumElements();
430       
431       ConstantInt *IdxVal = dyn_cast<ConstantInt>(GEPI.getOperand());
432       if (!IdxVal || IdxVal->getZExtValue() >= NumElements)
433         return false;
434     }
435   }
436
437   for (Value::use_iterator I = U->use_begin(), E = U->use_end(); I != E; ++I)
438     if (!isSafeSROAElementUse(*I))
439       return false;
440   return true;
441 }
442
443 /// GlobalUsersSafeToSRA - Look at all uses of the global and decide whether it
444 /// is safe for us to perform this transformation.
445 ///
446 static bool GlobalUsersSafeToSRA(GlobalValue *GV) {
447   for (Value::use_iterator UI = GV->use_begin(), E = GV->use_end();
448        UI != E; ++UI) {
449     if (!IsUserOfGlobalSafeForSRA(*UI, GV))
450       return false;
451   }
452   return true;
453 }
454  
455
456 /// SRAGlobal - Perform scalar replacement of aggregates on the specified global
457 /// variable.  This opens the door for other optimizations by exposing the
458 /// behavior of the program in a more fine-grained way.  We have determined that
459 /// this transformation is safe already.  We return the first global variable we
460 /// insert so that the caller can reprocess it.
461 static GlobalVariable *SRAGlobal(GlobalVariable *GV, const TargetData &TD) {
462   // Make sure this global only has simple uses that we can SRA.
463   if (!GlobalUsersSafeToSRA(GV))
464     return 0;
465   
466   assert(GV->hasInternalLinkage() && !GV->isConstant());
467   Constant *Init = GV->getInitializer();
468   const Type *Ty = Init->getType();
469
470   std::vector<GlobalVariable*> NewGlobals;
471   Module::GlobalListType &Globals = GV->getParent()->getGlobalList();
472
473   // Get the alignment of the global, either explicit or target-specific.
474   unsigned StartAlignment = GV->getAlignment();
475   if (StartAlignment == 0)
476     StartAlignment = TD.getABITypeAlignment(GV->getType());
477    
478   if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
479     NewGlobals.reserve(STy->getNumElements());
480     const StructLayout &Layout = *TD.getStructLayout(STy);
481     for (unsigned i = 0, e = STy->getNumElements(); i != e; ++i) {
482       Constant *In = getAggregateConstantElement(Init,
483                                             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
484       assert(In && "Couldn't get element of initializer?");
485       GlobalVariable *NGV = new GlobalVariable(STy->getElementType(i), false,
486                                                GlobalVariable::InternalLinkage,
487                                                In, GV->getName()+"."+utostr(i),
488                                                (Module *)NULL,
489                                                GV->isThreadLocal());
490       Globals.insert(GV, NGV);
491       NewGlobals.push_back(NGV);
492       
493       // Calculate the known alignment of the field.  If the original aggregate
494       // had 256 byte alignment for example, something might depend on that:
495       // propagate info to each field.
496       uint64_t FieldOffset = Layout.getElementOffset(i);
497       unsigned NewAlign = (unsigned)MinAlign(StartAlignment, FieldOffset);
498       if (NewAlign > TD.getABITypeAlignment(STy->getElementType(i)))
499         NGV->setAlignment(NewAlign);
500     }
501   } else if (const SequentialType *STy = dyn_cast<SequentialType>(Ty)) {
502     unsigned NumElements = 0;
503     if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(STy))
504       NumElements = ATy->getNumElements();
505     else
506       NumElements = cast<VectorType>(STy)->getNumElements();
507
508     if (NumElements > 16 && GV->hasNUsesOrMore(16))
509       return 0; // It's not worth it.
510     NewGlobals.reserve(NumElements);
511     
512     uint64_t EltSize = TD.getABITypeSize(STy->getElementType());
513     unsigned EltAlign = TD.getABITypeAlignment(STy->getElementType());
514     for (unsigned i = 0, e = NumElements; i != e; ++i) {
515       Constant *In = getAggregateConstantElement(Init,
516                                             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
517       assert(In && "Couldn't get element of initializer?");
518
519       GlobalVariable *NGV = new GlobalVariable(STy->getElementType(), false,
520                                                GlobalVariable::InternalLinkage,
521                                                In, GV->getName()+"."+utostr(i),
522                                                (Module *)NULL,
523                                                GV->isThreadLocal());
524       Globals.insert(GV, NGV);
525       NewGlobals.push_back(NGV);
526       
527       // Calculate the known alignment of the field.  If the original aggregate
528       // had 256 byte alignment for example, something might depend on that:
529       // propagate info to each field.
530       unsigned NewAlign = (unsigned)MinAlign(StartAlignment, EltSize*i);
531       if (NewAlign > EltAlign)
532         NGV->setAlignment(NewAlign);
533     }
534   }
535
536   if (NewGlobals.empty())
537     return 0;
538
539   DOUT << "PERFORMING GLOBAL SRA ON: " << *GV;
540
541   Constant *NullInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
542
543   // Loop over all of the uses of the global, replacing the constantexpr geps,
544   // with smaller constantexpr geps or direct references.
545   while (!GV->use_empty()) {
546     User *GEP = GV->use_back();
547     assert(((isa<ConstantExpr>(GEP) &&
548              cast<ConstantExpr>(GEP)->getOpcode()==Instruction::GetElementPtr)||
549             isa<GetElementPtrInst>(GEP)) && "NonGEP CE's are not SRAable!");
550
551     // Ignore the 1th operand, which has to be zero or else the program is quite
552     // broken (undefined).  Get the 2nd operand, which is the structure or array
553     // index.
554     unsigned Val = cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(2))->getZExtValue();
555     if (Val >= NewGlobals.size()) Val = 0; // Out of bound array access.
556
557     Value *NewPtr = NewGlobals[Val];
558
559     // Form a shorter GEP if needed.
560     if (GEP->getNumOperands() > 3) {
561       if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(GEP)) {
562         SmallVector<Constant*, 8> Idxs;
563         Idxs.push_back(NullInt);
564         for (unsigned i = 3, e = CE->getNumOperands(); i != e; ++i)
565           Idxs.push_back(CE->getOperand(i));
566         NewPtr = ConstantExpr::getGetElementPtr(cast<Constant>(NewPtr),
567                                                 &Idxs[0], Idxs.size());
568       } else {
569         GetElementPtrInst *GEPI = cast<GetElementPtrInst>(GEP);
570         SmallVector<Value*, 8> Idxs;
571         Idxs.push_back(NullInt);
572         for (unsigned i = 3, e = GEPI->getNumOperands(); i != e; ++i)
573           Idxs.push_back(GEPI->getOperand(i));
574         NewPtr = GetElementPtrInst::Create(NewPtr, Idxs.begin(), Idxs.end(),
575                                            GEPI->getName()+"."+utostr(Val), GEPI);
576       }
577     }
578     GEP->replaceAllUsesWith(NewPtr);
579
580     if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(GEP))
581       GEPI->eraseFromParent();
582     else
583       cast<ConstantExpr>(GEP)->destroyConstant();
584   }
585
586   // Delete the old global, now that it is dead.
587   Globals.erase(GV);
588   ++NumSRA;
589
590   // Loop over the new globals array deleting any globals that are obviously
591   // dead.  This can arise due to scalarization of a structure or an array that
592   // has elements that are dead.
593   unsigned FirstGlobal = 0;
594   for (unsigned i = 0, e = NewGlobals.size(); i != e; ++i)
595     if (NewGlobals[i]->use_empty()) {
596       Globals.erase(NewGlobals[i]);
597       if (FirstGlobal == i) ++FirstGlobal;
598     }
599
600   return FirstGlobal != NewGlobals.size() ? NewGlobals[FirstGlobal] : 0;
601 }
602
603 /// AllUsesOfValueWillTrapIfNull - Return true if all users of the specified
604 /// value will trap if the value is dynamically null.  PHIs keeps track of any 
605 /// phi nodes we've seen to avoid reprocessing them.
606 static bool AllUsesOfValueWillTrapIfNull(Value *V,
607                                          SmallPtrSet<PHINode*, 8> &PHIs) {
608   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E; ++UI)
609     if (isa<LoadInst>(*UI)) {
610       // Will trap.
611     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
612       if (SI->getOperand(0) == V) {
613         //cerr << "NONTRAPPING USE: " << **UI;
614         return false;  // Storing the value.
615       }
616     } else if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(*UI)) {
617       if (CI->getOperand(0) != V) {
618         //cerr << "NONTRAPPING USE: " << **UI;
619         return false;  // Not calling the ptr
620       }
621     } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(*UI)) {
622       if (II->getOperand(0) != V) {
623         //cerr << "NONTRAPPING USE: " << **UI;
624         return false;  // Not calling the ptr
625       }
626     } else if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(*UI)) {
627       if (!AllUsesOfValueWillTrapIfNull(CI, PHIs)) return false;
628     } else if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(*UI)) {
629       if (!AllUsesOfValueWillTrapIfNull(GEPI, PHIs)) return false;
630     } else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI)) {
631       // If we've already seen this phi node, ignore it, it has already been
632       // checked.
633       if (PHIs.insert(PN))
634         return AllUsesOfValueWillTrapIfNull(PN, PHIs);
635     } else if (isa<ICmpInst>(*UI) &&
636                isa<ConstantPointerNull>(UI->getOperand(1))) {
637       // Ignore setcc X, null
638     } else {
639       //cerr << "NONTRAPPING USE: " << **UI;
640       return false;
641     }
642   return true;
643 }
644
645 /// AllUsesOfLoadedValueWillTrapIfNull - Return true if all uses of any loads
646 /// from GV will trap if the loaded value is null.  Note that this also permits
647 /// comparisons of the loaded value against null, as a special case.
648 static bool AllUsesOfLoadedValueWillTrapIfNull(GlobalVariable *GV) {
649   for (Value::use_iterator UI = GV->use_begin(), E = GV->use_end(); UI!=E; ++UI)
650     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*UI)) {
651       SmallPtrSet<PHINode*, 8> PHIs;
652       if (!AllUsesOfValueWillTrapIfNull(LI, PHIs))
653         return false;
654     } else if (isa<StoreInst>(*UI)) {
655       // Ignore stores to the global.
656     } else {
657       // We don't know or understand this user, bail out.
658       //cerr << "UNKNOWN USER OF GLOBAL!: " << **UI;
659       return false;
660     }
661
662   return true;
663 }
664
665 static bool OptimizeAwayTrappingUsesOfValue(Value *V, Constant *NewV) {
666   bool Changed = false;
667   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E; ) {
668     Instruction *I = cast<Instruction>(*UI++);
669     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
670       LI->setOperand(0, NewV);
671       Changed = true;
672     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
673       if (SI->getOperand(1) == V) {
674         SI->setOperand(1, NewV);
675         Changed = true;
676       }
677     } else if (isa<CallInst>(I) || isa<InvokeInst>(I)) {
678       if (I->getOperand(0) == V) {
679         // Calling through the pointer!  Turn into a direct call, but be careful
680         // that the pointer is not also being passed as an argument.
681         I->setOperand(0, NewV);
682         Changed = true;
683         bool PassedAsArg = false;
684         for (unsigned i = 1, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
685           if (I->getOperand(i) == V) {
686             PassedAsArg = true;
687             I->setOperand(i, NewV);
688           }
689
690         if (PassedAsArg) {
691           // Being passed as an argument also.  Be careful to not invalidate UI!
692           UI = V->use_begin();
693         }
694       }
695     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
696       Changed |= OptimizeAwayTrappingUsesOfValue(CI,
697                                 ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(),
698                                                       NewV, CI->getType()));
699       if (CI->use_empty()) {
700         Changed = true;
701         CI->eraseFromParent();
702       }
703     } else if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I)) {
704       // Should handle GEP here.
705       SmallVector<Constant*, 8> Idxs;
706       Idxs.reserve(GEPI->getNumOperands()-1);
707       for (unsigned i = 1, e = GEPI->getNumOperands(); i != e; ++i)
708         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEPI->getOperand(i)))
709           Idxs.push_back(C);
710         else
711           break;
712       if (Idxs.size() == GEPI->getNumOperands()-1)
713         Changed |= OptimizeAwayTrappingUsesOfValue(GEPI,
714                                 ConstantExpr::getGetElementPtr(NewV, &Idxs[0],
715                                                                Idxs.size()));
716       if (GEPI->use_empty()) {
717         Changed = true;
718         GEPI->eraseFromParent();
719       }
720     }
721   }
722
723   return Changed;
724 }
725
726
727 /// OptimizeAwayTrappingUsesOfLoads - The specified global has only one non-null
728 /// value stored into it.  If there are uses of the loaded value that would trap
729 /// if the loaded value is dynamically null, then we know that they cannot be
730 /// reachable with a null optimize away the load.
731 static bool OptimizeAwayTrappingUsesOfLoads(GlobalVariable *GV, Constant *LV) {
732   std::vector<LoadInst*> Loads;
733   bool Changed = false;
734
735   // Replace all uses of loads with uses of uses of the stored value.
736   for (Value::use_iterator GUI = GV->use_begin(), E = GV->use_end();
737        GUI != E; ++GUI)
738     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*GUI)) {
739       Loads.push_back(LI);
740       Changed |= OptimizeAwayTrappingUsesOfValue(LI, LV);
741     } else {
742       // If we get here we could have stores, selects, or phi nodes whose values
743       // are loaded.
744       assert((isa<StoreInst>(*GUI) || isa<PHINode>(*GUI) ||
745               isa<SelectInst>(*GUI) || isa<ConstantExpr>(*GUI)) &&
746              "Only expect load and stores!");
747     }
748
749   if (Changed) {
750     DOUT << "OPTIMIZED LOADS FROM STORED ONCE POINTER: " << *GV;
751     ++NumGlobUses;
752   }
753
754   // Delete all of the loads we can, keeping track of whether we nuked them all!
755   bool AllLoadsGone = true;
756   while (!Loads.empty()) {
757     LoadInst *L = Loads.back();
758     if (L->use_empty()) {
759       L->eraseFromParent();
760       Changed = true;
761     } else {
762       AllLoadsGone = false;
763     }
764     Loads.pop_back();
765   }
766
767   // If we nuked all of the loads, then none of the stores are needed either,
768   // nor is the global.
769   if (AllLoadsGone) {
770     DOUT << "  *** GLOBAL NOW DEAD!\n";
771     CleanupConstantGlobalUsers(GV, 0);
772     if (GV->use_empty()) {
773       GV->eraseFromParent();
774       ++NumDeleted;
775     }
776     Changed = true;
777   }
778   return Changed;
779 }
780
781 /// ConstantPropUsersOf - Walk the use list of V, constant folding all of the
782 /// instructions that are foldable.
783 static void ConstantPropUsersOf(Value *V) {
784   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E; )
785     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(*UI++))
786       if (Constant *NewC = ConstantFoldInstruction(I)) {
787         I->replaceAllUsesWith(NewC);
788
789         // Advance UI to the next non-I use to avoid invalidating it!
790         // Instructions could multiply use V.
791         while (UI != E && *UI == I)
792           ++UI;
793         I->eraseFromParent();
794       }
795 }
796
797 /// OptimizeGlobalAddressOfMalloc - This function takes the specified global
798 /// variable, and transforms the program as if it always contained the result of
799 /// the specified malloc.  Because it is always the result of the specified
800 /// malloc, there is no reason to actually DO the malloc.  Instead, turn the
801 /// malloc into a global, and any loads of GV as uses of the new global.
802 static GlobalVariable *OptimizeGlobalAddressOfMalloc(GlobalVariable *GV,
803                                                      MallocInst *MI) {
804   DOUT << "PROMOTING MALLOC GLOBAL: " << *GV << "  MALLOC = " << *MI;
805   ConstantInt *NElements = cast<ConstantInt>(MI->getArraySize());
806
807   if (NElements->getZExtValue() != 1) {
808     // If we have an array allocation, transform it to a single element
809     // allocation to make the code below simpler.
810     Type *NewTy = ArrayType::get(MI->getAllocatedType(),
811                                  NElements->getZExtValue());
812     MallocInst *NewMI =
813       new MallocInst(NewTy, Constant::getNullValue(Type::Int32Ty),
814                      MI->getAlignment(), MI->getName(), MI);
815     Value* Indices[2];
816     Indices[0] = Indices[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
817     Value *NewGEP = GetElementPtrInst::Create(NewMI, Indices, Indices + 2,
818                                               NewMI->getName()+".el0", MI);
819     MI->replaceAllUsesWith(NewGEP);
820     MI->eraseFromParent();
821     MI = NewMI;
822   }
823
824   // Create the new global variable.  The contents of the malloc'd memory is
825   // undefined, so initialize with an undef value.
826   Constant *Init = UndefValue::get(MI->getAllocatedType());
827   GlobalVariable *NewGV = new GlobalVariable(MI->getAllocatedType(), false,
828                                              GlobalValue::InternalLinkage, Init,
829                                              GV->getName()+".body",
830                                              (Module *)NULL,
831                                              GV->isThreadLocal());
832   // FIXME: This new global should have the alignment returned by malloc.  Code
833   // could depend on malloc returning large alignment (on the mac, 16 bytes) but
834   // this would only guarantee some lower alignment.
835   GV->getParent()->getGlobalList().insert(GV, NewGV);
836
837   // Anything that used the malloc now uses the global directly.
838   MI->replaceAllUsesWith(NewGV);
839
840   Constant *RepValue = NewGV;
841   if (NewGV->getType() != GV->getType()->getElementType())
842     RepValue = ConstantExpr::getBitCast(RepValue, 
843                                         GV->getType()->getElementType());
844
845   // If there is a comparison against null, we will insert a global bool to
846   // keep track of whether the global was initialized yet or not.
847   GlobalVariable *InitBool =
848     new GlobalVariable(Type::Int1Ty, false, GlobalValue::InternalLinkage,
849                        ConstantInt::getFalse(), GV->getName()+".init",
850                        (Module *)NULL, GV->isThreadLocal());
851   bool InitBoolUsed = false;
852
853   // Loop over all uses of GV, processing them in turn.
854   std::vector<StoreInst*> Stores;
855   while (!GV->use_empty())
856     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(GV->use_back())) {
857       while (!LI->use_empty()) {
858         Use &LoadUse = LI->use_begin().getUse();
859         if (!isa<ICmpInst>(LoadUse.getUser()))
860           LoadUse = RepValue;
861         else {
862           ICmpInst *CI = cast<ICmpInst>(LoadUse.getUser());
863           // Replace the cmp X, 0 with a use of the bool value.
864           Value *LV = new LoadInst(InitBool, InitBool->getName()+".val", CI);
865           InitBoolUsed = true;
866           switch (CI->getPredicate()) {
867           default: assert(0 && "Unknown ICmp Predicate!");
868           case ICmpInst::ICMP_ULT:
869           case ICmpInst::ICMP_SLT:
870             LV = ConstantInt::getFalse();   // X < null -> always false
871             break;
872           case ICmpInst::ICMP_ULE:
873           case ICmpInst::ICMP_SLE:
874           case ICmpInst::ICMP_EQ:
875             LV = BinaryOperator::createNot(LV, "notinit", CI);
876             break;
877           case ICmpInst::ICMP_NE:
878           case ICmpInst::ICMP_UGE:
879           case ICmpInst::ICMP_SGE:
880           case ICmpInst::ICMP_UGT:
881           case ICmpInst::ICMP_SGT:
882             break;  // no change.
883           }
884           CI->replaceAllUsesWith(LV);
885           CI->eraseFromParent();
886         }
887       }
888       LI->eraseFromParent();
889     } else {
890       StoreInst *SI = cast<StoreInst>(GV->use_back());
891       // The global is initialized when the store to it occurs.
892       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(), InitBool, SI);
893       SI->eraseFromParent();
894     }
895
896   // If the initialization boolean was used, insert it, otherwise delete it.
897   if (!InitBoolUsed) {
898     while (!InitBool->use_empty())  // Delete initializations
899       cast<Instruction>(InitBool->use_back())->eraseFromParent();
900     delete InitBool;
901   } else
902     GV->getParent()->getGlobalList().insert(GV, InitBool);
903
904
905   // Now the GV is dead, nuke it and the malloc.
906   GV->eraseFromParent();
907   MI->eraseFromParent();
908
909   // To further other optimizations, loop over all users of NewGV and try to
910   // constant prop them.  This will promote GEP instructions with constant
911   // indices into GEP constant-exprs, which will allow global-opt to hack on it.
912   ConstantPropUsersOf(NewGV);
913   if (RepValue != NewGV)
914     ConstantPropUsersOf(RepValue);
915
916   return NewGV;
917 }
918
919 /// ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal - Scan the use-list of V checking
920 /// to make sure that there are no complex uses of V.  We permit simple things
921 /// like dereferencing the pointer, but not storing through the address, unless
922 /// it is to the specified global.
923 static bool ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal(Instruction *V,
924                                                       GlobalVariable *GV,
925                                               SmallPtrSet<PHINode*, 8> &PHIs) {
926   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E; ++UI)
927     if (isa<LoadInst>(*UI) || isa<CmpInst>(*UI)) {
928       // Fine, ignore.
929     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
930       if (SI->getOperand(0) == V && SI->getOperand(1) != GV)
931         return false;  // Storing the pointer itself... bad.
932       // Otherwise, storing through it, or storing into GV... fine.
933     } else if (isa<GetElementPtrInst>(*UI)) {
934       if (!ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal(cast<Instruction>(*UI),
935                                                      GV, PHIs))
936         return false;
937     } else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI)) {
938       // PHIs are ok if all uses are ok.  Don't infinitely recurse through PHI
939       // cycles.
940       if (PHIs.insert(PN))
941         if (!ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal(PN, GV, PHIs))
942           return false;
943     } else {
944       return false;
945     }
946   return true;
947 }
948
949 /// ReplaceUsesOfMallocWithGlobal - The Alloc pointer is stored into GV
950 /// somewhere.  Transform all uses of the allocation into loads from the
951 /// global and uses of the resultant pointer.  Further, delete the store into
952 /// GV.  This assumes that these value pass the 
953 /// 'ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal' predicate.
954 static void ReplaceUsesOfMallocWithGlobal(Instruction *Alloc, 
955                                           GlobalVariable *GV) {
956   while (!Alloc->use_empty()) {
957     Instruction *U = cast<Instruction>(*Alloc->use_begin());
958     Instruction *InsertPt = U;
959     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(U)) {
960       // If this is the store of the allocation into the global, remove it.
961       if (SI->getOperand(1) == GV) {
962         SI->eraseFromParent();
963         continue;
964       }
965     } else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(U)) {
966       // Insert the load in the corresponding predecessor, not right before the
967       // PHI.
968       unsigned PredNo = Alloc->use_begin().getOperandNo()/2;
969       InsertPt = PN->getIncomingBlock(PredNo)->getTerminator();
970     }
971     
972     // Insert a load from the global, and use it instead of the malloc.
973     Value *NL = new LoadInst(GV, GV->getName()+".val", InsertPt);
974     U->replaceUsesOfWith(Alloc, NL);
975   }
976 }
977
978 /// GlobalLoadUsesSimpleEnoughForHeapSRA - If all users of values loaded from
979 /// GV are simple enough to perform HeapSRA, return true.
980 static bool GlobalLoadUsesSimpleEnoughForHeapSRA(GlobalVariable *GV,
981                                                  MallocInst *MI) {
982   for (Value::use_iterator UI = GV->use_begin(), E = GV->use_end(); UI != E; 
983        ++UI)
984     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*UI)) {
985       // We permit two users of the load: setcc comparing against the null
986       // pointer, and a getelementptr of a specific form.
987       for (Value::use_iterator UI = LI->use_begin(), E = LI->use_end(); UI != E; 
988            ++UI) {
989         // Comparison against null is ok.
990         if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(*UI)) {
991           if (!isa<ConstantPointerNull>(ICI->getOperand(1)))
992             return false;
993           continue;
994         }
995         
996         // getelementptr is also ok, but only a simple form.
997         if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(*UI)) {
998           // Must index into the array and into the struct.
999           if (GEPI->getNumOperands() < 3)
1000             return false;
1001           
1002           // Otherwise the GEP is ok.
1003           continue;
1004         }
1005         
1006         if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI)) {
1007           // We have a phi of a load from the global.  We can only handle this
1008           // if the other PHI'd values are actually the same.  In this case,
1009           // the rewriter will just drop the phi entirely.
1010           for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1011             Value *IV = PN->getIncomingValue(i);
1012             if (IV == LI) continue;  // Trivial the same.
1013             
1014             // If the phi'd value is from the malloc that initializes the value,
1015             // we can xform it.
1016             if (IV == MI) continue;
1017             
1018             // Otherwise, we don't know what it is.
1019             return false;
1020           }
1021           return true;
1022         }
1023         
1024         // Otherwise we don't know what this is, not ok.
1025         return false;
1026       }
1027     }
1028   return true;
1029 }
1030
1031 /// GetHeapSROALoad - Return the load for the specified field of the HeapSROA'd
1032 /// value, lazily creating it on demand.
1033 static Value *GetHeapSROALoad(Instruction *Load, unsigned FieldNo,
1034                               const std::vector<GlobalVariable*> &FieldGlobals,
1035                               std::vector<Value *> &InsertedLoadsForPtr) {
1036   if (InsertedLoadsForPtr.size() <= FieldNo)
1037     InsertedLoadsForPtr.resize(FieldNo+1);
1038   if (InsertedLoadsForPtr[FieldNo] == 0)
1039     InsertedLoadsForPtr[FieldNo] = new LoadInst(FieldGlobals[FieldNo],
1040                                                 Load->getName()+".f" + 
1041                                                 utostr(FieldNo), Load);
1042   return InsertedLoadsForPtr[FieldNo];
1043 }
1044
1045 /// RewriteHeapSROALoadUser - Given a load instruction and a value derived from
1046 /// the load, rewrite the derived value to use the HeapSRoA'd load.
1047 static void RewriteHeapSROALoadUser(LoadInst *Load, Instruction *LoadUser, 
1048                                const std::vector<GlobalVariable*> &FieldGlobals,
1049                                     std::vector<Value *> &InsertedLoadsForPtr) {
1050   // If this is a comparison against null, handle it.
1051   if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(LoadUser)) {
1052     assert(isa<ConstantPointerNull>(SCI->getOperand(1)));
1053     // If we have a setcc of the loaded pointer, we can use a setcc of any
1054     // field.
1055     Value *NPtr;
1056     if (InsertedLoadsForPtr.empty()) {
1057       NPtr = GetHeapSROALoad(Load, 0, FieldGlobals, InsertedLoadsForPtr);
1058     } else {
1059       NPtr = InsertedLoadsForPtr.back();
1060     }
1061     
1062     Value *New = new ICmpInst(SCI->getPredicate(), NPtr,
1063                               Constant::getNullValue(NPtr->getType()),
1064                               SCI->getName(), SCI);
1065     SCI->replaceAllUsesWith(New);
1066     SCI->eraseFromParent();
1067     return;
1068   }
1069   
1070   // Handle 'getelementptr Ptr, Idx, uint FieldNo ...'
1071   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(LoadUser)) {
1072     assert(GEPI->getNumOperands() >= 3 && isa<ConstantInt>(GEPI->getOperand(2))
1073            && "Unexpected GEPI!");
1074   
1075     // Load the pointer for this field.
1076     unsigned FieldNo = cast<ConstantInt>(GEPI->getOperand(2))->getZExtValue();
1077     Value *NewPtr = GetHeapSROALoad(Load, FieldNo,
1078                                     FieldGlobals, InsertedLoadsForPtr);
1079     
1080     // Create the new GEP idx vector.
1081     SmallVector<Value*, 8> GEPIdx;
1082     GEPIdx.push_back(GEPI->getOperand(1));
1083     GEPIdx.append(GEPI->op_begin()+3, GEPI->op_end());
1084     
1085     Value *NGEPI = GetElementPtrInst::Create(NewPtr,
1086                                              GEPIdx.begin(), GEPIdx.end(),
1087                                              GEPI->getName(), GEPI);
1088     GEPI->replaceAllUsesWith(NGEPI);
1089     GEPI->eraseFromParent();
1090     return;
1091   }
1092   
1093   // Handle PHI nodes.  PHI nodes must be merging in the same values, plus
1094   // potentially the original malloc.  Insert phi nodes for each field, then
1095   // process uses of the PHI.
1096   PHINode *PN = cast<PHINode>(LoadUser);
1097   std::vector<Value *> PHIsForField;
1098   PHIsForField.resize(FieldGlobals.size());
1099   for (unsigned i = 0, e = FieldGlobals.size(); i != e; ++i) {
1100     Value *LoadV = GetHeapSROALoad(Load, i, FieldGlobals, InsertedLoadsForPtr);
1101
1102     PHINode *FieldPN = PHINode::Create(LoadV->getType(),
1103                                        PN->getName()+"."+utostr(i), PN);
1104     // Fill in the predecessor values.
1105     for (unsigned pred = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); pred != e; ++pred) {
1106       // Each predecessor either uses the load or the original malloc.
1107       Value *InVal = PN->getIncomingValue(pred);
1108       BasicBlock *BB = PN->getIncomingBlock(pred);
1109       Value *NewVal;
1110       if (isa<MallocInst>(InVal)) {
1111         // Insert a reload from the global in the predecessor.
1112         NewVal = GetHeapSROALoad(BB->getTerminator(), i, FieldGlobals,
1113                                  PHIsForField);
1114       } else {
1115         NewVal = InsertedLoadsForPtr[i];
1116       }
1117       FieldPN->addIncoming(NewVal, BB);
1118     }
1119     PHIsForField[i] = FieldPN;
1120   }
1121   
1122   // Since PHIsForField specifies a phi for every input value, the lazy inserter
1123   // will never insert a load.
1124   while (!PN->use_empty())
1125     RewriteHeapSROALoadUser(Load, PN->use_back(), FieldGlobals, PHIsForField);
1126   PN->eraseFromParent();
1127 }
1128
1129 /// RewriteUsesOfLoadForHeapSRoA - We are performing Heap SRoA on a global.  Ptr
1130 /// is a value loaded from the global.  Eliminate all uses of Ptr, making them
1131 /// use FieldGlobals instead.  All uses of loaded values satisfy
1132 /// GlobalLoadUsesSimpleEnoughForHeapSRA.
1133 static void RewriteUsesOfLoadForHeapSRoA(LoadInst *Load, 
1134                              const std::vector<GlobalVariable*> &FieldGlobals) {
1135   std::vector<Value *> InsertedLoadsForPtr;
1136   //InsertedLoadsForPtr.resize(FieldGlobals.size());
1137   while (!Load->use_empty())
1138     RewriteHeapSROALoadUser(Load, Load->use_back(), 
1139                             FieldGlobals, InsertedLoadsForPtr);
1140 }
1141
1142 /// PerformHeapAllocSRoA - MI is an allocation of an array of structures.  Break
1143 /// it up into multiple allocations of arrays of the fields.
1144 static GlobalVariable *PerformHeapAllocSRoA(GlobalVariable *GV, MallocInst *MI){
1145   DOUT << "SROA HEAP ALLOC: " << *GV << "  MALLOC = " << *MI;
1146   const StructType *STy = cast<StructType>(MI->getAllocatedType());
1147
1148   // There is guaranteed to be at least one use of the malloc (storing
1149   // it into GV).  If there are other uses, change them to be uses of
1150   // the global to simplify later code.  This also deletes the store
1151   // into GV.
1152   ReplaceUsesOfMallocWithGlobal(MI, GV);
1153   
1154   // Okay, at this point, there are no users of the malloc.  Insert N
1155   // new mallocs at the same place as MI, and N globals.
1156   std::vector<GlobalVariable*> FieldGlobals;
1157   std::vector<MallocInst*> FieldMallocs;
1158   
1159   for (unsigned FieldNo = 0, e = STy->getNumElements(); FieldNo != e;++FieldNo){
1160     const Type *FieldTy = STy->getElementType(FieldNo);
1161     const Type *PFieldTy = PointerType::getUnqual(FieldTy);
1162     
1163     GlobalVariable *NGV =
1164       new GlobalVariable(PFieldTy, false, GlobalValue::InternalLinkage,
1165                          Constant::getNullValue(PFieldTy),
1166                          GV->getName() + ".f" + utostr(FieldNo), GV,
1167                          GV->isThreadLocal());
1168     FieldGlobals.push_back(NGV);
1169     
1170     MallocInst *NMI = new MallocInst(FieldTy, MI->getArraySize(),
1171                                      MI->getName() + ".f" + utostr(FieldNo),MI);
1172     FieldMallocs.push_back(NMI);
1173     new StoreInst(NMI, NGV, MI);
1174   }
1175   
1176   // The tricky aspect of this transformation is handling the case when malloc
1177   // fails.  In the original code, malloc failing would set the result pointer
1178   // of malloc to null.  In this case, some mallocs could succeed and others
1179   // could fail.  As such, we emit code that looks like this:
1180   //    F0 = malloc(field0)
1181   //    F1 = malloc(field1)
1182   //    F2 = malloc(field2)
1183   //    if (F0 == 0 || F1 == 0 || F2 == 0) {
1184   //      if (F0) { free(F0); F0 = 0; }
1185   //      if (F1) { free(F1); F1 = 0; }
1186   //      if (F2) { free(F2); F2 = 0; }
1187   //    }
1188   Value *RunningOr = 0;
1189   for (unsigned i = 0, e = FieldMallocs.size(); i != e; ++i) {
1190     Value *Cond = new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, FieldMallocs[i],
1191                              Constant::getNullValue(FieldMallocs[i]->getType()),
1192                                   "isnull", MI);
1193     if (!RunningOr)
1194       RunningOr = Cond;   // First seteq
1195     else
1196       RunningOr = BinaryOperator::createOr(RunningOr, Cond, "tmp", MI);
1197   }
1198
1199   // Split the basic block at the old malloc.
1200   BasicBlock *OrigBB = MI->getParent();
1201   BasicBlock *ContBB = OrigBB->splitBasicBlock(MI, "malloc_cont");
1202   
1203   // Create the block to check the first condition.  Put all these blocks at the
1204   // end of the function as they are unlikely to be executed.
1205   BasicBlock *NullPtrBlock = BasicBlock::Create("malloc_ret_null",
1206                                                 OrigBB->getParent());
1207   
1208   // Remove the uncond branch from OrigBB to ContBB, turning it into a cond
1209   // branch on RunningOr.
1210   OrigBB->getTerminator()->eraseFromParent();
1211   BranchInst::Create(NullPtrBlock, ContBB, RunningOr, OrigBB);
1212   
1213   // Within the NullPtrBlock, we need to emit a comparison and branch for each
1214   // pointer, because some may be null while others are not.
1215   for (unsigned i = 0, e = FieldGlobals.size(); i != e; ++i) {
1216     Value *GVVal = new LoadInst(FieldGlobals[i], "tmp", NullPtrBlock);
1217     Value *Cmp = new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, GVVal, 
1218                               Constant::getNullValue(GVVal->getType()),
1219                               "tmp", NullPtrBlock);
1220     BasicBlock *FreeBlock = BasicBlock::Create("free_it", OrigBB->getParent());
1221     BasicBlock *NextBlock = BasicBlock::Create("next", OrigBB->getParent());
1222     BranchInst::Create(FreeBlock, NextBlock, Cmp, NullPtrBlock);
1223
1224     // Fill in FreeBlock.
1225     new FreeInst(GVVal, FreeBlock);
1226     new StoreInst(Constant::getNullValue(GVVal->getType()), FieldGlobals[i],
1227                   FreeBlock);
1228     BranchInst::Create(NextBlock, FreeBlock);
1229     
1230     NullPtrBlock = NextBlock;
1231   }
1232   
1233   BranchInst::Create(ContBB, NullPtrBlock);
1234   
1235   // MI is no longer needed, remove it.
1236   MI->eraseFromParent();
1237
1238   
1239   // Okay, the malloc site is completely handled.  All of the uses of GV are now
1240   // loads, and all uses of those loads are simple.  Rewrite them to use loads
1241   // of the per-field globals instead.
1242   while (!GV->use_empty()) {
1243     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(GV->use_back())) {
1244       RewriteUsesOfLoadForHeapSRoA(LI, FieldGlobals);
1245       LI->eraseFromParent();
1246     } else {
1247       // Must be a store of null.
1248       StoreInst *SI = cast<StoreInst>(GV->use_back());
1249       assert(isa<Constant>(SI->getOperand(0)) &&
1250              cast<Constant>(SI->getOperand(0))->isNullValue() &&
1251              "Unexpected heap-sra user!");
1252       
1253       // Insert a store of null into each global.
1254       for (unsigned i = 0, e = FieldGlobals.size(); i != e; ++i) {
1255         Constant *Null = 
1256           Constant::getNullValue(FieldGlobals[i]->getType()->getElementType());
1257         new StoreInst(Null, FieldGlobals[i], SI);
1258       }
1259       // Erase the original store.
1260       SI->eraseFromParent();
1261     }
1262   }
1263
1264   // The old global is now dead, remove it.
1265   GV->eraseFromParent();
1266
1267   ++NumHeapSRA;
1268   return FieldGlobals[0];
1269 }
1270
1271
1272 // OptimizeOnceStoredGlobal - Try to optimize globals based on the knowledge
1273 // that only one value (besides its initializer) is ever stored to the global.
1274 static bool OptimizeOnceStoredGlobal(GlobalVariable *GV, Value *StoredOnceVal,
1275                                      Module::global_iterator &GVI,
1276                                      TargetData &TD) {
1277   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(StoredOnceVal))
1278     StoredOnceVal = CI->getOperand(0);
1279   else if (GetElementPtrInst *GEPI =dyn_cast<GetElementPtrInst>(StoredOnceVal)){
1280     // "getelementptr Ptr, 0, 0, 0" is really just a cast.
1281     bool IsJustACast = true;
1282     for (unsigned i = 1, e = GEPI->getNumOperands(); i != e; ++i)
1283       if (!isa<Constant>(GEPI->getOperand(i)) ||
1284           !cast<Constant>(GEPI->getOperand(i))->isNullValue()) {
1285         IsJustACast = false;
1286         break;
1287       }
1288     if (IsJustACast)
1289       StoredOnceVal = GEPI->getOperand(0);
1290   }
1291
1292   // If we are dealing with a pointer global that is initialized to null and
1293   // only has one (non-null) value stored into it, then we can optimize any
1294   // users of the loaded value (often calls and loads) that would trap if the
1295   // value was null.
1296   if (isa<PointerType>(GV->getInitializer()->getType()) &&
1297       GV->getInitializer()->isNullValue()) {
1298     if (Constant *SOVC = dyn_cast<Constant>(StoredOnceVal)) {
1299       if (GV->getInitializer()->getType() != SOVC->getType())
1300         SOVC = ConstantExpr::getBitCast(SOVC, GV->getInitializer()->getType());
1301
1302       // Optimize away any trapping uses of the loaded value.
1303       if (OptimizeAwayTrappingUsesOfLoads(GV, SOVC))
1304         return true;
1305     } else if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(StoredOnceVal)) {
1306       // If this is a malloc of an abstract type, don't touch it.
1307       if (!MI->getAllocatedType()->isSized())
1308         return false;
1309       
1310       // We can't optimize this global unless all uses of it are *known* to be
1311       // of the malloc value, not of the null initializer value (consider a use
1312       // that compares the global's value against zero to see if the malloc has
1313       // been reached).  To do this, we check to see if all uses of the global
1314       // would trap if the global were null: this proves that they must all
1315       // happen after the malloc.
1316       if (!AllUsesOfLoadedValueWillTrapIfNull(GV))
1317         return false;
1318
1319       // We can't optimize this if the malloc itself is used in a complex way,
1320       // for example, being stored into multiple globals.  This allows the
1321       // malloc to be stored into the specified global, loaded setcc'd, and
1322       // GEP'd.  These are all things we could transform to using the global
1323       // for.
1324       {
1325         SmallPtrSet<PHINode*, 8> PHIs;
1326         if (!ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal(MI, GV, PHIs))
1327           return false;
1328       }
1329
1330       
1331       // If we have a global that is only initialized with a fixed size malloc,
1332       // transform the program to use global memory instead of malloc'd memory.
1333       // This eliminates dynamic allocation, avoids an indirection accessing the
1334       // data, and exposes the resultant global to further GlobalOpt.
1335       if (ConstantInt *NElements = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getArraySize())) {
1336         // Restrict this transformation to only working on small allocations
1337         // (2048 bytes currently), as we don't want to introduce a 16M global or
1338         // something.
1339         if (NElements->getZExtValue()*
1340                      TD.getABITypeSize(MI->getAllocatedType()) < 2048) {
1341           GVI = OptimizeGlobalAddressOfMalloc(GV, MI);
1342           return true;
1343         }
1344       }
1345
1346       // If the allocation is an array of structures, consider transforming this
1347       // into multiple malloc'd arrays, one for each field.  This is basically
1348       // SRoA for malloc'd memory.
1349       if (const StructType *AllocTy = 
1350                   dyn_cast<StructType>(MI->getAllocatedType())) {
1351         // This the structure has an unreasonable number of fields, leave it
1352         // alone.
1353         if (AllocTy->getNumElements() <= 16 && AllocTy->getNumElements() > 0 &&
1354             GlobalLoadUsesSimpleEnoughForHeapSRA(GV, MI)) {
1355           GVI = PerformHeapAllocSRoA(GV, MI);
1356           return true;
1357         }
1358       }
1359     }
1360   }
1361
1362   return false;
1363 }
1364
1365 /// TryToShrinkGlobalToBoolean - At this point, we have learned that the only
1366 /// two values ever stored into GV are its initializer and OtherVal.  See if we
1367 /// can shrink the global into a boolean and select between the two values
1368 /// whenever it is used.  This exposes the values to other scalar optimizations.
1369 static bool TryToShrinkGlobalToBoolean(GlobalVariable *GV, Constant *OtherVal) {
1370   const Type *GVElType = GV->getType()->getElementType();
1371   
1372   // If GVElType is already i1, it is already shrunk.  If the type of the GV is
1373   // an FP value or vector, don't do this optimization because a select between
1374   // them is very expensive and unlikely to lead to later simplification.
1375   if (GVElType == Type::Int1Ty || GVElType->isFloatingPoint() ||
1376       isa<VectorType>(GVElType))
1377     return false;
1378   
1379   // Walk the use list of the global seeing if all the uses are load or store.
1380   // If there is anything else, bail out.
1381   for (Value::use_iterator I = GV->use_begin(), E = GV->use_end(); I != E; ++I)
1382     if (!isa<LoadInst>(I) && !isa<StoreInst>(I))
1383       return false;
1384   
1385   DOUT << "   *** SHRINKING TO BOOL: " << *GV;
1386   
1387   // Create the new global, initializing it to false.
1388   GlobalVariable *NewGV = new GlobalVariable(Type::Int1Ty, false,
1389          GlobalValue::InternalLinkage, ConstantInt::getFalse(),
1390                                              GV->getName()+".b",
1391                                              (Module *)NULL,
1392                                              GV->isThreadLocal());
1393   GV->getParent()->getGlobalList().insert(GV, NewGV);
1394
1395   Constant *InitVal = GV->getInitializer();
1396   assert(InitVal->getType() != Type::Int1Ty && "No reason to shrink to bool!");
1397
1398   // If initialized to zero and storing one into the global, we can use a cast
1399   // instead of a select to synthesize the desired value.
1400   bool IsOneZero = false;
1401   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(OtherVal))
1402     IsOneZero = InitVal->isNullValue() && CI->isOne();
1403
1404   while (!GV->use_empty()) {
1405     Instruction *UI = cast<Instruction>(GV->use_back());
1406     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(UI)) {
1407       // Change the store into a boolean store.
1408       bool StoringOther = SI->getOperand(0) == OtherVal;
1409       // Only do this if we weren't storing a loaded value.
1410       Value *StoreVal;
1411       if (StoringOther || SI->getOperand(0) == InitVal)
1412         StoreVal = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, StoringOther);
1413       else {
1414         // Otherwise, we are storing a previously loaded copy.  To do this,
1415         // change the copy from copying the original value to just copying the
1416         // bool.
1417         Instruction *StoredVal = cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
1418
1419         // If we're already replaced the input, StoredVal will be a cast or
1420         // select instruction.  If not, it will be a load of the original
1421         // global.
1422         if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(StoredVal)) {
1423           assert(LI->getOperand(0) == GV && "Not a copy!");
1424           // Insert a new load, to preserve the saved value.
1425           StoreVal = new LoadInst(NewGV, LI->getName()+".b", LI);
1426         } else {
1427           assert((isa<CastInst>(StoredVal) || isa<SelectInst>(StoredVal)) &&
1428                  "This is not a form that we understand!");
1429           StoreVal = StoredVal->getOperand(0);
1430           assert(isa<LoadInst>(StoreVal) && "Not a load of NewGV!");
1431         }
1432       }
1433       new StoreInst(StoreVal, NewGV, SI);
1434     } else {
1435       // Change the load into a load of bool then a select.
1436       LoadInst *LI = cast<LoadInst>(UI);
1437       LoadInst *NLI = new LoadInst(NewGV, LI->getName()+".b", LI);
1438       Value *NSI;
1439       if (IsOneZero)
1440         NSI = new ZExtInst(NLI, LI->getType(), "", LI);
1441       else
1442         NSI = SelectInst::Create(NLI, OtherVal, InitVal, "", LI);
1443       NSI->takeName(LI);
1444       LI->replaceAllUsesWith(NSI);
1445     }
1446     UI->eraseFromParent();
1447   }
1448
1449   GV->eraseFromParent();
1450   return true;
1451 }
1452
1453
1454 /// ProcessInternalGlobal - Analyze the specified global variable and optimize
1455 /// it if possible.  If we make a change, return true.
1456 bool GlobalOpt::ProcessInternalGlobal(GlobalVariable *GV,
1457                                       Module::global_iterator &GVI) {
1458   std::set<PHINode*> PHIUsers;
1459   GlobalStatus GS;
1460   GV->removeDeadConstantUsers();
1461
1462   if (GV->use_empty()) {
1463     DOUT << "GLOBAL DEAD: " << *GV;
1464     GV->eraseFromParent();
1465     ++NumDeleted;
1466     return true;
1467   }
1468
1469   if (!AnalyzeGlobal(GV, GS, PHIUsers)) {
1470 #if 0
1471     cerr << "Global: " << *GV;
1472     cerr << "  isLoaded = " << GS.isLoaded << "\n";
1473     cerr << "  StoredType = ";
1474     switch (GS.StoredType) {
1475     case GlobalStatus::NotStored: cerr << "NEVER STORED\n"; break;
1476     case GlobalStatus::isInitializerStored: cerr << "INIT STORED\n"; break;
1477     case GlobalStatus::isStoredOnce: cerr << "STORED ONCE\n"; break;
1478     case GlobalStatus::isStored: cerr << "stored\n"; break;
1479     }
1480     if (GS.StoredType == GlobalStatus::isStoredOnce && GS.StoredOnceValue)
1481       cerr << "  StoredOnceValue = " << *GS.StoredOnceValue << "\n";
1482     if (GS.AccessingFunction && !GS.HasMultipleAccessingFunctions)
1483       cerr << "  AccessingFunction = " << GS.AccessingFunction->getName()
1484                 << "\n";
1485     cerr << "  HasMultipleAccessingFunctions =  "
1486               << GS.HasMultipleAccessingFunctions << "\n";
1487     cerr << "  HasNonInstructionUser = " << GS.HasNonInstructionUser<<"\n";
1488     cerr << "\n";
1489 #endif
1490     
1491     // If this is a first class global and has only one accessing function
1492     // and this function is main (which we know is not recursive we can make
1493     // this global a local variable) we replace the global with a local alloca
1494     // in this function.
1495     //
1496     // NOTE: It doesn't make sense to promote non first class types since we
1497     // are just replacing static memory to stack memory.
1498     if (!GS.HasMultipleAccessingFunctions &&
1499         GS.AccessingFunction && !GS.HasNonInstructionUser &&
1500         GV->getType()->getElementType()->isFirstClassType() &&
1501         GS.AccessingFunction->getName() == "main" &&
1502         GS.AccessingFunction->hasExternalLinkage()) {
1503       DOUT << "LOCALIZING GLOBAL: " << *GV;
1504       Instruction* FirstI = GS.AccessingFunction->getEntryBlock().begin();
1505       const Type* ElemTy = GV->getType()->getElementType();
1506       // FIXME: Pass Global's alignment when globals have alignment
1507       AllocaInst* Alloca = new AllocaInst(ElemTy, NULL, GV->getName(), FirstI);
1508       if (!isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
1509         new StoreInst(GV->getInitializer(), Alloca, FirstI);
1510
1511       GV->replaceAllUsesWith(Alloca);
1512       GV->eraseFromParent();
1513       ++NumLocalized;
1514       return true;
1515     }
1516     
1517     // If the global is never loaded (but may be stored to), it is dead.
1518     // Delete it now.
1519     if (!GS.isLoaded) {
1520       DOUT << "GLOBAL NEVER LOADED: " << *GV;
1521
1522       // Delete any stores we can find to the global.  We may not be able to
1523       // make it completely dead though.
1524       bool Changed = CleanupConstantGlobalUsers(GV, GV->getInitializer());
1525
1526       // If the global is dead now, delete it.
1527       if (GV->use_empty()) {
1528         GV->eraseFromParent();
1529         ++NumDeleted;
1530         Changed = true;
1531       }
1532       return Changed;
1533
1534     } else if (GS.StoredType <= GlobalStatus::isInitializerStored) {
1535       DOUT << "MARKING CONSTANT: " << *GV;
1536       GV->setConstant(true);
1537
1538       // Clean up any obviously simplifiable users now.
1539       CleanupConstantGlobalUsers(GV, GV->getInitializer());
1540
1541       // If the global is dead now, just nuke it.
1542       if (GV->use_empty()) {
1543         DOUT << "   *** Marking constant allowed us to simplify "
1544              << "all users and delete global!\n";
1545         GV->eraseFromParent();
1546         ++NumDeleted;
1547       }
1548
1549       ++NumMarked;
1550       return true;
1551     } else if (!GV->getInitializer()->getType()->isFirstClassType()) {
1552       if (GlobalVariable *FirstNewGV = SRAGlobal(GV, 
1553                                                  getAnalysis<TargetData>())) {
1554         GVI = FirstNewGV;  // Don't skip the newly produced globals!
1555         return true;
1556       }
1557     } else if (GS.StoredType == GlobalStatus::isStoredOnce) {
1558       // If the initial value for the global was an undef value, and if only
1559       // one other value was stored into it, we can just change the
1560       // initializer to be an undef value, then delete all stores to the
1561       // global.  This allows us to mark it constant.
1562       if (Constant *SOVConstant = dyn_cast<Constant>(GS.StoredOnceValue))
1563         if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer())) {
1564           // Change the initial value here.
1565           GV->setInitializer(SOVConstant);
1566
1567           // Clean up any obviously simplifiable users now.
1568           CleanupConstantGlobalUsers(GV, GV->getInitializer());
1569
1570           if (GV->use_empty()) {
1571             DOUT << "   *** Substituting initializer allowed us to "
1572                  << "simplify all users and delete global!\n";
1573             GV->eraseFromParent();
1574             ++NumDeleted;
1575           } else {
1576             GVI = GV;
1577           }
1578           ++NumSubstitute;
1579           return true;
1580         }
1581
1582       // Try to optimize globals based on the knowledge that only one value
1583       // (besides its initializer) is ever stored to the global.
1584       if (OptimizeOnceStoredGlobal(GV, GS.StoredOnceValue, GVI,
1585                                    getAnalysis<TargetData>()))
1586         return true;
1587
1588       // Otherwise, if the global was not a boolean, we can shrink it to be a
1589       // boolean.
1590       if (Constant *SOVConstant = dyn_cast<Constant>(GS.StoredOnceValue))
1591         if (TryToShrinkGlobalToBoolean(GV, SOVConstant)) {
1592           ++NumShrunkToBool;
1593           return true;
1594         }
1595     }
1596   }
1597   return false;
1598 }
1599
1600 /// OnlyCalledDirectly - Return true if the specified function is only called
1601 /// directly.  In other words, its address is never taken.
1602 static bool OnlyCalledDirectly(Function *F) {
1603   for (Value::use_iterator UI = F->use_begin(), E = F->use_end(); UI != E;++UI){
1604     Instruction *User = dyn_cast<Instruction>(*UI);
1605     if (!User) return false;
1606     if (!isa<CallInst>(User) && !isa<InvokeInst>(User)) return false;
1607
1608     // See if the function address is passed as an argument.
1609     for (unsigned i = 1, e = User->getNumOperands(); i != e; ++i)
1610       if (User->getOperand(i) == F) return false;
1611   }
1612   return true;
1613 }
1614
1615 /// ChangeCalleesToFastCall - Walk all of the direct calls of the specified
1616 /// function, changing them to FastCC.
1617 static void ChangeCalleesToFastCall(Function *F) {
1618   for (Value::use_iterator UI = F->use_begin(), E = F->use_end(); UI != E;++UI){
1619     CallSite User(cast<Instruction>(*UI));
1620     User.setCallingConv(CallingConv::Fast);
1621   }
1622 }
1623
1624 static PAListPtr StripNest(const PAListPtr &Attrs) {
1625   for (unsigned i = 0, e = Attrs.getNumSlots(); i != e; ++i) {
1626     if ((Attrs.getSlot(i).Attrs & ParamAttr::Nest) == 0)
1627       continue;
1628
1629     // There can be only one.
1630     return Attrs.removeAttr(Attrs.getSlot(i).Index, ParamAttr::Nest);
1631   }
1632
1633   return Attrs;
1634 }
1635
1636 static void RemoveNestAttribute(Function *F) {
1637   F->setParamAttrs(StripNest(F->getParamAttrs()));
1638   for (Value::use_iterator UI = F->use_begin(), E = F->use_end(); UI != E;++UI){
1639     CallSite User(cast<Instruction>(*UI));
1640     User.setParamAttrs(StripNest(User.getParamAttrs()));
1641   }
1642 }
1643
1644 bool GlobalOpt::OptimizeFunctions(Module &M) {
1645   bool Changed = false;
1646   // Optimize functions.
1647   for (Module::iterator FI = M.begin(), E = M.end(); FI != E; ) {
1648     Function *F = FI++;
1649     F->removeDeadConstantUsers();
1650     if (F->use_empty() && (F->hasInternalLinkage() ||
1651                            F->hasLinkOnceLinkage())) {
1652       M.getFunctionList().erase(F);
1653       Changed = true;
1654       ++NumFnDeleted;
1655     } else if (F->hasInternalLinkage()) {
1656       if (F->getCallingConv() == CallingConv::C && !F->isVarArg() &&
1657           OnlyCalledDirectly(F)) {
1658         // If this function has C calling conventions, is not a varargs
1659         // function, and is only called directly, promote it to use the Fast
1660         // calling convention.
1661         F->setCallingConv(CallingConv::Fast);
1662         ChangeCalleesToFastCall(F);
1663         ++NumFastCallFns;
1664         Changed = true;
1665       }
1666
1667       if (F->getParamAttrs().hasAttrSomewhere(ParamAttr::Nest) &&
1668           OnlyCalledDirectly(F)) {
1669         // The function is not used by a trampoline intrinsic, so it is safe
1670         // to remove the 'nest' attribute.
1671         RemoveNestAttribute(F);
1672         ++NumNestRemoved;
1673         Changed = true;
1674       }
1675     }
1676   }
1677   return Changed;
1678 }
1679
1680 bool GlobalOpt::OptimizeGlobalVars(Module &M) {
1681   bool Changed = false;
1682   for (Module::global_iterator GVI = M.global_begin(), E = M.global_end();
1683        GVI != E; ) {
1684     GlobalVariable *GV = GVI++;
1685     if (!GV->isConstant() && GV->hasInternalLinkage() &&
1686         GV->hasInitializer())
1687       Changed |= ProcessInternalGlobal(GV, GVI);
1688   }
1689   return Changed;
1690 }
1691
1692 /// FindGlobalCtors - Find the llvm.globalctors list, verifying that all
1693 /// initializers have an init priority of 65535.
1694 GlobalVariable *GlobalOpt::FindGlobalCtors(Module &M) {
1695   for (Module::global_iterator I = M.global_begin(), E = M.global_end();
1696        I != E; ++I)
1697     if (I->getName() == "llvm.global_ctors") {
1698       // Found it, verify it's an array of { int, void()* }.
1699       const ArrayType *ATy =dyn_cast<ArrayType>(I->getType()->getElementType());
1700       if (!ATy) return 0;
1701       const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(ATy->getElementType());
1702       if (!STy || STy->getNumElements() != 2 ||
1703           STy->getElementType(0) != Type::Int32Ty) return 0;
1704       const PointerType *PFTy = dyn_cast<PointerType>(STy->getElementType(1));
1705       if (!PFTy) return 0;
1706       const FunctionType *FTy = dyn_cast<FunctionType>(PFTy->getElementType());
1707       if (!FTy || FTy->getReturnType() != Type::VoidTy || FTy->isVarArg() ||
1708           FTy->getNumParams() != 0)
1709         return 0;
1710       
1711       // Verify that the initializer is simple enough for us to handle.
1712       if (!I->hasInitializer()) return 0;
1713       ConstantArray *CA = dyn_cast<ConstantArray>(I->getInitializer());
1714       if (!CA) return 0;
1715       for (unsigned i = 0, e = CA->getNumOperands(); i != e; ++i)
1716         if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(CA->getOperand(i))) {
1717           if (isa<ConstantPointerNull>(CS->getOperand(1)))
1718             continue;
1719
1720           // Must have a function or null ptr.
1721           if (!isa<Function>(CS->getOperand(1)))
1722             return 0;
1723           
1724           // Init priority must be standard.
1725           ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CS->getOperand(0));
1726           if (!CI || CI->getZExtValue() != 65535)
1727             return 0;
1728         } else {
1729           return 0;
1730         }
1731       
1732       return I;
1733     }
1734   return 0;
1735 }
1736
1737 /// ParseGlobalCtors - Given a llvm.global_ctors list that we can understand,
1738 /// return a list of the functions and null terminator as a vector.
1739 static std::vector<Function*> ParseGlobalCtors(GlobalVariable *GV) {
1740   ConstantArray *CA = cast<ConstantArray>(GV->getInitializer());
1741   std::vector<Function*> Result;
1742   Result.reserve(CA->getNumOperands());
1743   for (unsigned i = 0, e = CA->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1744     ConstantStruct *CS = cast<ConstantStruct>(CA->getOperand(i));
1745     Result.push_back(dyn_cast<Function>(CS->getOperand(1)));
1746   }
1747   return Result;
1748 }
1749
1750 /// InstallGlobalCtors - Given a specified llvm.global_ctors list, install the
1751 /// specified array, returning the new global to use.
1752 static GlobalVariable *InstallGlobalCtors(GlobalVariable *GCL, 
1753                                           const std::vector<Function*> &Ctors) {
1754   // If we made a change, reassemble the initializer list.
1755   std::vector<Constant*> CSVals;
1756   CSVals.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 65535));
1757   CSVals.push_back(0);
1758   
1759   // Create the new init list.
1760   std::vector<Constant*> CAList;
1761   for (unsigned i = 0, e = Ctors.size(); i != e; ++i) {
1762     if (Ctors[i]) {
1763       CSVals[1] = Ctors[i];
1764     } else {
1765       const Type *FTy = FunctionType::get(Type::VoidTy,
1766                                           std::vector<const Type*>(), false);
1767       const PointerType *PFTy = PointerType::getUnqual(FTy);
1768       CSVals[1] = Constant::getNullValue(PFTy);
1769       CSVals[0] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 2147483647);
1770     }
1771     CAList.push_back(ConstantStruct::get(CSVals));
1772   }
1773   
1774   // Create the array initializer.
1775   const Type *StructTy =
1776     cast<ArrayType>(GCL->getType()->getElementType())->getElementType();
1777   Constant *CA = ConstantArray::get(ArrayType::get(StructTy, CAList.size()),
1778                                     CAList);
1779   
1780   // If we didn't change the number of elements, don't create a new GV.
1781   if (CA->getType() == GCL->getInitializer()->getType()) {
1782     GCL->setInitializer(CA);
1783     return GCL;
1784   }
1785   
1786   // Create the new global and insert it next to the existing list.
1787   GlobalVariable *NGV = new GlobalVariable(CA->getType(), GCL->isConstant(),
1788                                            GCL->getLinkage(), CA, "",
1789                                            (Module *)NULL,
1790                                            GCL->isThreadLocal());
1791   GCL->getParent()->getGlobalList().insert(GCL, NGV);
1792   NGV->takeName(GCL);
1793   
1794   // Nuke the old list, replacing any uses with the new one.
1795   if (!GCL->use_empty()) {
1796     Constant *V = NGV;
1797     if (V->getType() != GCL->getType())
1798       V = ConstantExpr::getBitCast(V, GCL->getType());
1799     GCL->replaceAllUsesWith(V);
1800   }
1801   GCL->eraseFromParent();
1802   
1803   if (Ctors.size())
1804     return NGV;
1805   else
1806     return 0;
1807 }
1808
1809
1810 static Constant *getVal(std::map<Value*, Constant*> &ComputedValues,
1811                         Value *V) {
1812   if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V)) return CV;
1813   Constant *R = ComputedValues[V];
1814   assert(R && "Reference to an uncomputed value!");
1815   return R;
1816 }
1817
1818 /// isSimpleEnoughPointerToCommit - Return true if this constant is simple
1819 /// enough for us to understand.  In particular, if it is a cast of something,
1820 /// we punt.  We basically just support direct accesses to globals and GEP's of
1821 /// globals.  This should be kept up to date with CommitValueTo.
1822 static bool isSimpleEnoughPointerToCommit(Constant *C) {
1823   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(C)) {
1824     if (!GV->hasExternalLinkage() && !GV->hasInternalLinkage())
1825       return false;  // do not allow weak/linkonce/dllimport/dllexport linkage.
1826     return !GV->isDeclaration();  // reject external globals.
1827   }
1828   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C))
1829     // Handle a constantexpr gep.
1830     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr &&
1831         isa<GlobalVariable>(CE->getOperand(0))) {
1832       GlobalVariable *GV = cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0));
1833       if (!GV->hasExternalLinkage() && !GV->hasInternalLinkage())
1834         return false;  // do not allow weak/linkonce/dllimport/dllexport linkage.
1835       return GV->hasInitializer() &&
1836              ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE);
1837     }
1838   return false;
1839 }
1840
1841 /// EvaluateStoreInto - Evaluate a piece of a constantexpr store into a global
1842 /// initializer.  This returns 'Init' modified to reflect 'Val' stored into it.
1843 /// At this point, the GEP operands of Addr [0, OpNo) have been stepped into.
1844 static Constant *EvaluateStoreInto(Constant *Init, Constant *Val,
1845                                    ConstantExpr *Addr, unsigned OpNo) {
1846   // Base case of the recursion.
1847   if (OpNo == Addr->getNumOperands()) {
1848     assert(Val->getType() == Init->getType() && "Type mismatch!");
1849     return Val;
1850   }
1851   
1852   if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Init->getType())) {
1853     std::vector<Constant*> Elts;
1854
1855     // Break up the constant into its elements.
1856     if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(Init)) {
1857       for (unsigned i = 0, e = CS->getNumOperands(); i != e; ++i)
1858         Elts.push_back(CS->getOperand(i));
1859     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Init)) {
1860       for (unsigned i = 0, e = STy->getNumElements(); i != e; ++i)
1861         Elts.push_back(Constant::getNullValue(STy->getElementType(i)));
1862     } else if (isa<UndefValue>(Init)) {
1863       for (unsigned i = 0, e = STy->getNumElements(); i != e; ++i)
1864         Elts.push_back(UndefValue::get(STy->getElementType(i)));
1865     } else {
1866       assert(0 && "This code is out of sync with "
1867              " ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr");
1868     }
1869     
1870     // Replace the element that we are supposed to.
1871     ConstantInt *CU = cast<ConstantInt>(Addr->getOperand(OpNo));
1872     unsigned Idx = CU->getZExtValue();
1873     assert(Idx < STy->getNumElements() && "Struct index out of range!");
1874     Elts[Idx] = EvaluateStoreInto(Elts[Idx], Val, Addr, OpNo+1);
1875     
1876     // Return the modified struct.
1877     return ConstantStruct::get(&Elts[0], Elts.size(), STy->isPacked());
1878   } else {
1879     ConstantInt *CI = cast<ConstantInt>(Addr->getOperand(OpNo));
1880     const ArrayType *ATy = cast<ArrayType>(Init->getType());
1881
1882     // Break up the array into elements.
1883     std::vector<Constant*> Elts;
1884     if (ConstantArray *CA = dyn_cast<ConstantArray>(Init)) {
1885       for (unsigned i = 0, e = CA->getNumOperands(); i != e; ++i)
1886         Elts.push_back(CA->getOperand(i));
1887     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Init)) {
1888       Constant *Elt = Constant::getNullValue(ATy->getElementType());
1889       Elts.assign(ATy->getNumElements(), Elt);
1890     } else if (isa<UndefValue>(Init)) {
1891       Constant *Elt = UndefValue::get(ATy->getElementType());
1892       Elts.assign(ATy->getNumElements(), Elt);
1893     } else {
1894       assert(0 && "This code is out of sync with "
1895              " ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr");
1896     }
1897     
1898     assert(CI->getZExtValue() < ATy->getNumElements());
1899     Elts[CI->getZExtValue()] =
1900       EvaluateStoreInto(Elts[CI->getZExtValue()], Val, Addr, OpNo+1);
1901     return ConstantArray::get(ATy, Elts);
1902   }    
1903 }
1904
1905 /// CommitValueTo - We have decided that Addr (which satisfies the predicate
1906 /// isSimpleEnoughPointerToCommit) should get Val as its value.  Make it happen.
1907 static void CommitValueTo(Constant *Val, Constant *Addr) {
1908   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Addr)) {
1909     assert(GV->hasInitializer());
1910     GV->setInitializer(Val);
1911     return;
1912   }
1913   
1914   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(Addr);
1915   GlobalVariable *GV = cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0));
1916   
1917   Constant *Init = GV->getInitializer();
1918   Init = EvaluateStoreInto(Init, Val, CE, 2);
1919   GV->setInitializer(Init);
1920 }
1921
1922 /// ComputeLoadResult - Return the value that would be computed by a load from
1923 /// P after the stores reflected by 'memory' have been performed.  If we can't
1924 /// decide, return null.
1925 static Constant *ComputeLoadResult(Constant *P,
1926                                 const std::map<Constant*, Constant*> &Memory) {
1927   // If this memory location has been recently stored, use the stored value: it
1928   // is the most up-to-date.
1929   std::map<Constant*, Constant*>::const_iterator I = Memory.find(P);
1930   if (I != Memory.end()) return I->second;
1931  
1932   // Access it.
1933   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(P)) {
1934     if (GV->hasInitializer())
1935       return GV->getInitializer();
1936     return 0;
1937   }
1938   
1939   // Handle a constantexpr getelementptr.
1940   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(P))
1941     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr &&
1942         isa<GlobalVariable>(CE->getOperand(0))) {
1943       GlobalVariable *GV = cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0));
1944       if (GV->hasInitializer())
1945         return ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE);
1946     }
1947
1948   return 0;  // don't know how to evaluate.
1949 }
1950
1951 /// EvaluateFunction - Evaluate a call to function F, returning true if
1952 /// successful, false if we can't evaluate it.  ActualArgs contains the formal
1953 /// arguments for the function.
1954 static bool EvaluateFunction(Function *F, Constant *&RetVal,
1955                              const std::vector<Constant*> &ActualArgs,
1956                              std::vector<Function*> &CallStack,
1957                              std::map<Constant*, Constant*> &MutatedMemory,
1958                              std::vector<GlobalVariable*> &AllocaTmps) {
1959   // Check to see if this function is already executing (recursion).  If so,
1960   // bail out.  TODO: we might want to accept limited recursion.
1961   if (std::find(CallStack.begin(), CallStack.end(), F) != CallStack.end())
1962     return false;
1963   
1964   CallStack.push_back(F);
1965   
1966   /// Values - As we compute SSA register values, we store their contents here.
1967   std::map<Value*, Constant*> Values;
1968   
1969   // Initialize arguments to the incoming values specified.
1970   unsigned ArgNo = 0;
1971   for (Function::arg_iterator AI = F->arg_begin(), E = F->arg_end(); AI != E;
1972        ++AI, ++ArgNo)
1973     Values[AI] = ActualArgs[ArgNo];
1974
1975   /// ExecutedBlocks - We only handle non-looping, non-recursive code.  As such,
1976   /// we can only evaluate any one basic block at most once.  This set keeps
1977   /// track of what we have executed so we can detect recursive cases etc.
1978   std::set<BasicBlock*> ExecutedBlocks;
1979   
1980   // CurInst - The current instruction we're evaluating.
1981   BasicBlock::iterator CurInst = F->begin()->begin();
1982   
1983   // This is the main evaluation loop.
1984   while (1) {
1985     Constant *InstResult = 0;
1986     
1987     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(CurInst)) {
1988       if (SI->isVolatile()) return false;  // no volatile accesses.
1989       Constant *Ptr = getVal(Values, SI->getOperand(1));
1990       if (!isSimpleEnoughPointerToCommit(Ptr))
1991         // If this is too complex for us to commit, reject it.
1992         return false;
1993       Constant *Val = getVal(Values, SI->getOperand(0));
1994       MutatedMemory[Ptr] = Val;
1995     } else if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(CurInst)) {
1996       InstResult = ConstantExpr::get(BO->getOpcode(),
1997                                      getVal(Values, BO->getOperand(0)),
1998                                      getVal(Values, BO->getOperand(1)));
1999     } else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(CurInst)) {
2000       InstResult = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(),
2001                                             getVal(Values, CI->getOperand(0)),
2002                                             getVal(Values, CI->getOperand(1)));
2003     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(CurInst)) {
2004       InstResult = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(),
2005                                          getVal(Values, CI->getOperand(0)),
2006                                          CI->getType());
2007     } else if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(CurInst)) {
2008       InstResult = ConstantExpr::getSelect(getVal(Values, SI->getOperand(0)),
2009                                            getVal(Values, SI->getOperand(1)),
2010                                            getVal(Values, SI->getOperand(2)));
2011     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(CurInst)) {
2012       Constant *P = getVal(Values, GEP->getOperand(0));
2013       SmallVector<Constant*, 8> GEPOps;
2014       for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i)
2015         GEPOps.push_back(getVal(Values, GEP->getOperand(i)));
2016       InstResult = ConstantExpr::getGetElementPtr(P, &GEPOps[0], GEPOps.size());
2017     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(CurInst)) {
2018       if (LI->isVolatile()) return false;  // no volatile accesses.
2019       InstResult = ComputeLoadResult(getVal(Values, LI->getOperand(0)),
2020                                      MutatedMemory);
2021       if (InstResult == 0) return false; // Could not evaluate load.
2022     } else if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(CurInst)) {
2023       if (AI->isArrayAllocation()) return false;  // Cannot handle array allocs.
2024       const Type *Ty = AI->getType()->getElementType();
2025       AllocaTmps.push_back(new GlobalVariable(Ty, false,
2026                                               GlobalValue::InternalLinkage,
2027                                               UndefValue::get(Ty),
2028                                               AI->getName()));
2029       InstResult = AllocaTmps.back();     
2030     } else if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(CurInst)) {
2031       // Cannot handle inline asm.
2032       if (isa<InlineAsm>(CI->getOperand(0))) return false;
2033
2034       // Resolve function pointers.
2035       Function *Callee = dyn_cast<Function>(getVal(Values, CI->getOperand(0)));
2036       if (!Callee) return false;  // Cannot resolve.
2037
2038       std::vector<Constant*> Formals;
2039       for (unsigned i = 1, e = CI->getNumOperands(); i != e; ++i)
2040         Formals.push_back(getVal(Values, CI->getOperand(i)));
2041       
2042       if (Callee->isDeclaration()) {
2043         // If this is a function we can constant fold, do it.
2044         if (Constant *C = ConstantFoldCall(Callee, &Formals[0],
2045                                            Formals.size())) {
2046           InstResult = C;
2047         } else {
2048           return false;
2049         }
2050       } else {
2051         if (Callee->getFunctionType()->isVarArg())
2052           return false;
2053         
2054         Constant *RetVal;
2055         
2056         // Execute the call, if successful, use the return value.
2057         if (!EvaluateFunction(Callee, RetVal, Formals, CallStack,
2058                               MutatedMemory, AllocaTmps))
2059           return false;
2060         InstResult = RetVal;
2061       }
2062     } else if (isa<TerminatorInst>(CurInst)) {
2063       BasicBlock *NewBB = 0;
2064       if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CurInst)) {
2065         if (BI->isUnconditional()) {
2066           NewBB = BI->getSuccessor(0);
2067         } else {
2068           ConstantInt *Cond =
2069             dyn_cast<ConstantInt>(getVal(Values, BI->getCondition()));
2070           if (!Cond) return false;  // Cannot determine.
2071
2072           NewBB = BI->getSuccessor(!Cond->getZExtValue());          
2073         }
2074       } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(CurInst)) {
2075         ConstantInt *Val =
2076           dyn_cast<ConstantInt>(getVal(Values, SI->getCondition()));
2077         if (!Val) return false;  // Cannot determine.
2078         NewBB = SI->getSuccessor(SI->findCaseValue(Val));
2079       } else if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(CurInst)) {
2080         if (RI->getNumOperands())
2081           RetVal = getVal(Values, RI->getOperand(0));
2082         
2083         CallStack.pop_back();  // return from fn.
2084         return true;  // We succeeded at evaluating this ctor!
2085       } else {
2086         // invoke, unwind, unreachable.
2087         return false;  // Cannot handle this terminator.
2088       }
2089       
2090       // Okay, we succeeded in evaluating this control flow.  See if we have
2091       // executed the new block before.  If so, we have a looping function,
2092       // which we cannot evaluate in reasonable time.
2093       if (!ExecutedBlocks.insert(NewBB).second)
2094         return false;  // looped!
2095       
2096       // Okay, we have never been in this block before.  Check to see if there
2097       // are any PHI nodes.  If so, evaluate them with information about where
2098       // we came from.
2099       BasicBlock *OldBB = CurInst->getParent();
2100       CurInst = NewBB->begin();
2101       PHINode *PN;
2102       for (; (PN = dyn_cast<PHINode>(CurInst)); ++CurInst)
2103         Values[PN] = getVal(Values, PN->getIncomingValueForBlock(OldBB));
2104
2105       // Do NOT increment CurInst.  We know that the terminator had no value.
2106       continue;
2107     } else {
2108       // Did not know how to evaluate this!
2109       return false;
2110     }
2111     
2112     if (!CurInst->use_empty())
2113       Values[CurInst] = InstResult;
2114     
2115     // Advance program counter.
2116     ++CurInst;
2117   }
2118 }
2119
2120 /// EvaluateStaticConstructor - Evaluate static constructors in the function, if
2121 /// we can.  Return true if we can, false otherwise.
2122 static bool EvaluateStaticConstructor(Function *F) {
2123   /// MutatedMemory - For each store we execute, we update this map.  Loads
2124   /// check this to get the most up-to-date value.  If evaluation is successful,
2125   /// this state is committed to the process.
2126   std::map<Constant*, Constant*> MutatedMemory;
2127
2128   /// AllocaTmps - To 'execute' an alloca, we create a temporary global variable
2129   /// to represent its body.  This vector is needed so we can delete the
2130   /// temporary globals when we are done.
2131   std::vector<GlobalVariable*> AllocaTmps;
2132   
2133   /// CallStack - This is used to detect recursion.  In pathological situations
2134   /// we could hit exponential behavior, but at least there is nothing
2135   /// unbounded.
2136   std::vector<Function*> CallStack;
2137
2138   // Call the function.
2139   Constant *RetValDummy;
2140   bool EvalSuccess = EvaluateFunction(F, RetValDummy, std::vector<Constant*>(),
2141                                        CallStack, MutatedMemory, AllocaTmps);
2142   if (EvalSuccess) {
2143     // We succeeded at evaluation: commit the result.
2144     DOUT << "FULLY EVALUATED GLOBAL CTOR FUNCTION '"
2145          << F->getName() << "' to " << MutatedMemory.size()
2146          << " stores.\n";
2147     for (std::map<Constant*, Constant*>::iterator I = MutatedMemory.begin(),
2148          E = MutatedMemory.end(); I != E; ++I)
2149       CommitValueTo(I->second, I->first);
2150   }
2151   
2152   // At this point, we are done interpreting.  If we created any 'alloca'
2153   // temporaries, release them now.
2154   while (!AllocaTmps.empty()) {
2155     GlobalVariable *Tmp = AllocaTmps.back();
2156     AllocaTmps.pop_back();
2157     
2158     // If there are still users of the alloca, the program is doing something
2159     // silly, e.g. storing the address of the alloca somewhere and using it
2160     // later.  Since this is undefined, we'll just make it be null.
2161     if (!Tmp->use_empty())
2162       Tmp->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(Tmp->getType()));
2163     delete Tmp;
2164   }
2165   
2166   return EvalSuccess;
2167 }
2168
2169
2170
2171 /// OptimizeGlobalCtorsList - Simplify and evaluation global ctors if possible.
2172 /// Return true if anything changed.
2173 bool GlobalOpt::OptimizeGlobalCtorsList(GlobalVariable *&GCL) {
2174   std::vector<Function*> Ctors = ParseGlobalCtors(GCL);
2175   bool MadeChange = false;
2176   if (Ctors.empty()) return false;
2177   
2178   // Loop over global ctors, optimizing them when we can.
2179   for (unsigned i = 0; i != Ctors.size(); ++i) {
2180     Function *F = Ctors[i];
2181     // Found a null terminator in the middle of the list, prune off the rest of
2182     // the list.
2183     if (F == 0) {
2184       if (i != Ctors.size()-1) {
2185         Ctors.resize(i+1);
2186         MadeChange = true;
2187       }
2188       break;
2189     }
2190     
2191     // We cannot simplify external ctor functions.
2192     if (F->empty()) continue;
2193     
2194     // If we can evaluate the ctor at compile time, do.
2195     if (EvaluateStaticConstructor(F)) {
2196       Ctors.erase(Ctors.begin()+i);
2197       MadeChange = true;
2198       --i;
2199       ++NumCtorsEvaluated;
2200       continue;
2201     }
2202   }
2203   
2204   if (!MadeChange) return false;
2205   
2206   GCL = InstallGlobalCtors(GCL, Ctors);
2207   return true;
2208 }
2209
2210
2211 bool GlobalOpt::runOnModule(Module &M) {
2212   bool Changed = false;
2213   
2214   // Try to find the llvm.globalctors list.
2215   GlobalVariable *GlobalCtors = FindGlobalCtors(M);
2216
2217   bool LocalChange = true;
2218   while (LocalChange) {
2219     LocalChange = false;
2220     
2221     // Delete functions that are trivially dead, ccc -> fastcc
2222     LocalChange |= OptimizeFunctions(M);
2223     
2224     // Optimize global_ctors list.
2225     if (GlobalCtors)
2226       LocalChange |= OptimizeGlobalCtorsList(GlobalCtors);
2227     
2228     // Optimize non-address-taken globals.
2229     LocalChange |= OptimizeGlobalVars(M);
2230     Changed |= LocalChange;
2231   }
2232   
2233   // TODO: Move all global ctors functions to the end of the module for code
2234   // layout.
2235   
2236   return Changed;
2237 }