31f214441fda5a656d510b89dd67dbb1e50bf084
[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(&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 ResolveAliases(Module &M);
69     bool OptimizeGlobalCtorsList(GlobalVariable *&GCL);
70     bool ProcessInternalGlobal(GlobalVariable *GV,Module::global_iterator &GVI);
71   };
72 }
73
74 char GlobalOpt::ID = 0;
75 static RegisterPass<GlobalOpt> X("globalopt", "Global Variable Optimizer");
76
77 ModulePass *llvm::createGlobalOptimizerPass() { return new GlobalOpt(); }
78
79 namespace {
80
81 /// GlobalStatus - As we analyze each global, keep track of some information
82 /// about it.  If we find out that the address of the global is taken, none of
83 /// this info will be accurate.
84 struct VISIBILITY_HIDDEN GlobalStatus {
85   /// isLoaded - True if the global is ever loaded.  If the global isn't ever
86   /// loaded it can be deleted.
87   bool isLoaded;
88
89   /// StoredType - Keep track of what stores to the global look like.
90   ///
91   enum StoredType {
92     /// NotStored - There is no store to this global.  It can thus be marked
93     /// constant.
94     NotStored,
95
96     /// isInitializerStored - This global is stored to, but the only thing
97     /// stored is the constant it was initialized with.  This is only tracked
98     /// for scalar globals.
99     isInitializerStored,
100
101     /// isStoredOnce - This global is stored to, but only its initializer and
102     /// one other value is ever stored to it.  If this global isStoredOnce, we
103     /// track the value stored to it in StoredOnceValue below.  This is only
104     /// tracked for scalar globals.
105     isStoredOnce,
106
107     /// isStored - This global is stored to by multiple values or something else
108     /// that we cannot track.
109     isStored
110   } StoredType;
111
112   /// StoredOnceValue - If only one value (besides the initializer constant) is
113   /// ever stored to this global, keep track of what value it is.
114   Value *StoredOnceValue;
115
116   /// AccessingFunction/HasMultipleAccessingFunctions - These start out
117   /// null/false.  When the first accessing function is noticed, it is recorded.
118   /// When a second different accessing function is noticed,
119   /// HasMultipleAccessingFunctions is set to true.
120   Function *AccessingFunction;
121   bool HasMultipleAccessingFunctions;
122
123   /// HasNonInstructionUser - Set to true if this global has a user that is not
124   /// an instruction (e.g. a constant expr or GV initializer).
125   bool HasNonInstructionUser;
126
127   /// HasPHIUser - Set to true if this global has a user that is a PHI node.
128   bool HasPHIUser;
129   
130   GlobalStatus() : isLoaded(false), StoredType(NotStored), StoredOnceValue(0),
131                    AccessingFunction(0), HasMultipleAccessingFunctions(false),
132                    HasNonInstructionUser(false), HasPHIUser(false) {}
133 };
134
135 }
136
137 /// ConstantIsDead - Return true if the specified constant is (transitively)
138 /// dead.  The constant may be used by other constants (e.g. constant arrays and
139 /// constant exprs) as long as they are dead, but it cannot be used by anything
140 /// else.
141 static bool ConstantIsDead(Constant *C) {
142   if (isa<GlobalValue>(C)) return false;
143
144   for (Value::use_iterator UI = C->use_begin(), E = C->use_end(); UI != E; ++UI)
145     if (Constant *CU = dyn_cast<Constant>(*UI)) {
146       if (!ConstantIsDead(CU)) return false;
147     } else
148       return false;
149   return true;
150 }
151
152
153 /// AnalyzeGlobal - Look at all uses of the global and fill in the GlobalStatus
154 /// structure.  If the global has its address taken, return true to indicate we
155 /// can't do anything with it.
156 ///
157 static bool AnalyzeGlobal(Value *V, GlobalStatus &GS,
158                           std::set<PHINode*> &PHIUsers) {
159   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E; ++UI)
160     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(*UI)) {
161       GS.HasNonInstructionUser = true;
162
163       if (AnalyzeGlobal(CE, GS, PHIUsers)) return true;
164
165     } else if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(*UI)) {
166       if (!GS.HasMultipleAccessingFunctions) {
167         Function *F = I->getParent()->getParent();
168         if (GS.AccessingFunction == 0)
169           GS.AccessingFunction = F;
170         else if (GS.AccessingFunction != F)
171           GS.HasMultipleAccessingFunctions = true;
172       }
173       if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
174         GS.isLoaded = true;
175         if (LI->isVolatile()) return true;  // Don't hack on volatile loads.
176       } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
177         // Don't allow a store OF the address, only stores TO the address.
178         if (SI->getOperand(0) == V) return true;
179
180         if (SI->isVolatile()) return true;  // Don't hack on volatile stores.
181
182         // If this is a direct store to the global (i.e., the global is a scalar
183         // value, not an aggregate), keep more specific information about
184         // stores.
185         if (GS.StoredType != GlobalStatus::isStored) {
186           if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(SI->getOperand(1))){
187             Value *StoredVal = SI->getOperand(0);
188             if (StoredVal == GV->getInitializer()) {
189               if (GS.StoredType < GlobalStatus::isInitializerStored)
190                 GS.StoredType = GlobalStatus::isInitializerStored;
191             } else if (isa<LoadInst>(StoredVal) &&
192                        cast<LoadInst>(StoredVal)->getOperand(0) == GV) {
193               // G = G
194               if (GS.StoredType < GlobalStatus::isInitializerStored)
195                 GS.StoredType = GlobalStatus::isInitializerStored;
196             } else if (GS.StoredType < GlobalStatus::isStoredOnce) {
197               GS.StoredType = GlobalStatus::isStoredOnce;
198               GS.StoredOnceValue = StoredVal;
199             } else if (GS.StoredType == GlobalStatus::isStoredOnce &&
200                        GS.StoredOnceValue == StoredVal) {
201               // noop.
202             } else {
203               GS.StoredType = GlobalStatus::isStored;
204             }
205           } else {
206             GS.StoredType = GlobalStatus::isStored;
207           }
208         }
209       } else if (isa<GetElementPtrInst>(I)) {
210         if (AnalyzeGlobal(I, GS, PHIUsers)) return true;
211       } else if (isa<SelectInst>(I)) {
212         if (AnalyzeGlobal(I, GS, PHIUsers)) return true;
213       } else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
214         // PHI nodes we can check just like select or GEP instructions, but we
215         // have to be careful about infinite recursion.
216         if (PHIUsers.insert(PN).second)  // Not already visited.
217           if (AnalyzeGlobal(I, GS, PHIUsers)) return true;
218         GS.HasPHIUser = true;
219       } else if (isa<CmpInst>(I)) {
220       } else if (isa<MemCpyInst>(I) || isa<MemMoveInst>(I)) {
221         if (I->getOperand(1) == V)
222           GS.StoredType = GlobalStatus::isStored;
223         if (I->getOperand(2) == V)
224           GS.isLoaded = true;
225       } else if (isa<MemSetInst>(I)) {
226         assert(I->getOperand(1) == V && "Memset only takes one pointer!");
227         GS.StoredType = GlobalStatus::isStored;
228       } else {
229         return true;  // Any other non-load instruction might take address!
230       }
231     } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(*UI)) {
232       GS.HasNonInstructionUser = true;
233       // We might have a dead and dangling constant hanging off of here.
234       if (!ConstantIsDead(C))
235         return true;
236     } else {
237       GS.HasNonInstructionUser = true;
238       // Otherwise must be some other user.
239       return true;
240     }
241
242   return false;
243 }
244
245 static Constant *getAggregateConstantElement(Constant *Agg, Constant *Idx) {
246   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Idx);
247   if (!CI) return 0;
248   unsigned IdxV = CI->getZExtValue();
249
250   if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(Agg)) {
251     if (IdxV < CS->getNumOperands()) return CS->getOperand(IdxV);
252   } else if (ConstantArray *CA = dyn_cast<ConstantArray>(Agg)) {
253     if (IdxV < CA->getNumOperands()) return CA->getOperand(IdxV);
254   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Agg)) {
255     if (IdxV < CP->getNumOperands()) return CP->getOperand(IdxV);
256   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Agg)) {
257     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Agg->getType())) {
258       if (IdxV < STy->getNumElements())
259         return Constant::getNullValue(STy->getElementType(IdxV));
260     } else if (const SequentialType *STy =
261                dyn_cast<SequentialType>(Agg->getType())) {
262       return Constant::getNullValue(STy->getElementType());
263     }
264   } else if (isa<UndefValue>(Agg)) {
265     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Agg->getType())) {
266       if (IdxV < STy->getNumElements())
267         return UndefValue::get(STy->getElementType(IdxV));
268     } else if (const SequentialType *STy =
269                dyn_cast<SequentialType>(Agg->getType())) {
270       return UndefValue::get(STy->getElementType());
271     }
272   }
273   return 0;
274 }
275
276
277 /// CleanupConstantGlobalUsers - We just marked GV constant.  Loop over all
278 /// users of the global, cleaning up the obvious ones.  This is largely just a
279 /// quick scan over the use list to clean up the easy and obvious cruft.  This
280 /// returns true if it made a change.
281 static bool CleanupConstantGlobalUsers(Value *V, Constant *Init) {
282   bool Changed = false;
283   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E;) {
284     User *U = *UI++;
285
286     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(U)) {
287       if (Init) {
288         // Replace the load with the initializer.
289         LI->replaceAllUsesWith(Init);
290         LI->eraseFromParent();
291         Changed = true;
292       }
293     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(U)) {
294       // Store must be unreachable or storing Init into the global.
295       SI->eraseFromParent();
296       Changed = true;
297     } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(U)) {
298       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
299         Constant *SubInit = 0;
300         if (Init)
301           SubInit = ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(Init, CE);
302         Changed |= CleanupConstantGlobalUsers(CE, SubInit);
303       } else if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast && 
304                  isa<PointerType>(CE->getType())) {
305         // Pointer cast, delete any stores and memsets to the global.
306         Changed |= CleanupConstantGlobalUsers(CE, 0);
307       }
308
309       if (CE->use_empty()) {
310         CE->destroyConstant();
311         Changed = true;
312       }
313     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(U)) {
314       // Do not transform "gepinst (gep constexpr (GV))" here, because forming
315       // "gepconstexpr (gep constexpr (GV))" will cause the two gep's to fold
316       // and will invalidate our notion of what Init is.
317       Constant *SubInit = 0;
318       if (!isa<ConstantExpr>(GEP->getOperand(0))) {
319         ConstantExpr *CE = 
320           dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(ConstantFoldInstruction(GEP));
321         if (Init && CE && CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
322           SubInit = ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(Init, CE);
323       }
324       Changed |= CleanupConstantGlobalUsers(GEP, SubInit);
325
326       if (GEP->use_empty()) {
327         GEP->eraseFromParent();
328         Changed = true;
329       }
330     } else if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(U)) { // memset/cpy/mv
331       if (MI->getRawDest() == V) {
332         MI->eraseFromParent();
333         Changed = true;
334       }
335
336     } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(U)) {
337       // If we have a chain of dead constantexprs or other things dangling from
338       // us, and if they are all dead, nuke them without remorse.
339       if (ConstantIsDead(C)) {
340         C->destroyConstant();
341         // This could have invalidated UI, start over from scratch.
342         CleanupConstantGlobalUsers(V, Init);
343         return true;
344       }
345     }
346   }
347   return Changed;
348 }
349
350 /// isSafeSROAElementUse - Return true if the specified instruction is a safe
351 /// user of a derived expression from a global that we want to SROA.
352 static bool isSafeSROAElementUse(Value *V) {
353   // We might have a dead and dangling constant hanging off of here.
354   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
355     return ConstantIsDead(C);
356   
357   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
358   if (!I) return false;
359
360   // Loads are ok.
361   if (isa<LoadInst>(I)) return true;
362
363   // Stores *to* the pointer are ok.
364   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I))
365     return SI->getOperand(0) != V;
366     
367   // Otherwise, it must be a GEP.
368   GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I);
369   if (GEPI == 0) return false;
370   
371   if (GEPI->getNumOperands() < 3 || !isa<Constant>(GEPI->getOperand(1)) ||
372       !cast<Constant>(GEPI->getOperand(1))->isNullValue())
373     return false;
374   
375   for (Value::use_iterator I = GEPI->use_begin(), E = GEPI->use_end();
376        I != E; ++I)
377     if (!isSafeSROAElementUse(*I))
378       return false;
379   return true;
380 }
381
382
383 /// IsUserOfGlobalSafeForSRA - U is a direct user of the specified global value.
384 /// Look at it and its uses and decide whether it is safe to SROA this global.
385 ///
386 static bool IsUserOfGlobalSafeForSRA(User *U, GlobalValue *GV) {
387   // The user of the global must be a GEP Inst or a ConstantExpr GEP.
388   if (!isa<GetElementPtrInst>(U) && 
389       (!isa<ConstantExpr>(U) || 
390        cast<ConstantExpr>(U)->getOpcode() != Instruction::GetElementPtr))
391     return false;
392   
393   // Check to see if this ConstantExpr GEP is SRA'able.  In particular, we
394   // don't like < 3 operand CE's, and we don't like non-constant integer
395   // indices.  This enforces that all uses are 'gep GV, 0, C, ...' for some
396   // value of C.
397   if (U->getNumOperands() < 3 || !isa<Constant>(U->getOperand(1)) ||
398       !cast<Constant>(U->getOperand(1))->isNullValue() ||
399       !isa<ConstantInt>(U->getOperand(2)))
400     return false;
401
402   gep_type_iterator GEPI = gep_type_begin(U), E = gep_type_end(U);
403   ++GEPI;  // Skip over the pointer index.
404   
405   // If this is a use of an array allocation, do a bit more checking for sanity.
406   if (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(*GEPI)) {
407     uint64_t NumElements = AT->getNumElements();
408     ConstantInt *Idx = cast<ConstantInt>(U->getOperand(2));
409     
410     // Check to make sure that index falls within the array.  If not,
411     // something funny is going on, so we won't do the optimization.
412     //
413     if (Idx->getZExtValue() >= NumElements)
414       return false;
415       
416     // We cannot scalar repl this level of the array unless any array
417     // sub-indices are in-range constants.  In particular, consider:
418     // A[0][i].  We cannot know that the user isn't doing invalid things like
419     // allowing i to index an out-of-range subscript that accesses A[1].
420     //
421     // Scalar replacing *just* the outer index of the array is probably not
422     // going to be a win anyway, so just give up.
423     for (++GEPI; // Skip array index.
424          GEPI != E && (isa<ArrayType>(*GEPI) || isa<VectorType>(*GEPI));
425          ++GEPI) {
426       uint64_t NumElements;
427       if (const ArrayType *SubArrayTy = dyn_cast<ArrayType>(*GEPI))
428         NumElements = SubArrayTy->getNumElements();
429       else
430         NumElements = cast<VectorType>(*GEPI)->getNumElements();
431       
432       ConstantInt *IdxVal = dyn_cast<ConstantInt>(GEPI.getOperand());
433       if (!IdxVal || IdxVal->getZExtValue() >= NumElements)
434         return false;
435     }
436   }
437
438   for (Value::use_iterator I = U->use_begin(), E = U->use_end(); I != E; ++I)
439     if (!isSafeSROAElementUse(*I))
440       return false;
441   return true;
442 }
443
444 /// GlobalUsersSafeToSRA - Look at all uses of the global and decide whether it
445 /// is safe for us to perform this transformation.
446 ///
447 static bool GlobalUsersSafeToSRA(GlobalValue *GV) {
448   for (Value::use_iterator UI = GV->use_begin(), E = GV->use_end();
449        UI != E; ++UI) {
450     if (!IsUserOfGlobalSafeForSRA(*UI, GV))
451       return false;
452   }
453   return true;
454 }
455  
456
457 /// SRAGlobal - Perform scalar replacement of aggregates on the specified global
458 /// variable.  This opens the door for other optimizations by exposing the
459 /// behavior of the program in a more fine-grained way.  We have determined that
460 /// this transformation is safe already.  We return the first global variable we
461 /// insert so that the caller can reprocess it.
462 static GlobalVariable *SRAGlobal(GlobalVariable *GV, const TargetData &TD) {
463   // Make sure this global only has simple uses that we can SRA.
464   if (!GlobalUsersSafeToSRA(GV))
465     return 0;
466   
467   assert(GV->hasInternalLinkage() && !GV->isConstant());
468   Constant *Init = GV->getInitializer();
469   const Type *Ty = Init->getType();
470
471   std::vector<GlobalVariable*> NewGlobals;
472   Module::GlobalListType &Globals = GV->getParent()->getGlobalList();
473
474   // Get the alignment of the global, either explicit or target-specific.
475   unsigned StartAlignment = GV->getAlignment();
476   if (StartAlignment == 0)
477     StartAlignment = TD.getABITypeAlignment(GV->getType());
478    
479   if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
480     NewGlobals.reserve(STy->getNumElements());
481     const StructLayout &Layout = *TD.getStructLayout(STy);
482     for (unsigned i = 0, e = STy->getNumElements(); i != e; ++i) {
483       Constant *In = getAggregateConstantElement(Init,
484                                             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
485       assert(In && "Couldn't get element of initializer?");
486       GlobalVariable *NGV = new GlobalVariable(STy->getElementType(i), false,
487                                                GlobalVariable::InternalLinkage,
488                                                In, GV->getName()+"."+utostr(i),
489                                                (Module *)NULL,
490                                                GV->isThreadLocal(),
491                                                GV->getType()->getAddressSpace());
492       Globals.insert(GV, NGV);
493       NewGlobals.push_back(NGV);
494       
495       // Calculate the known alignment of the field.  If the original aggregate
496       // had 256 byte alignment for example, something might depend on that:
497       // propagate info to each field.
498       uint64_t FieldOffset = Layout.getElementOffset(i);
499       unsigned NewAlign = (unsigned)MinAlign(StartAlignment, FieldOffset);
500       if (NewAlign > TD.getABITypeAlignment(STy->getElementType(i)))
501         NGV->setAlignment(NewAlign);
502     }
503   } else if (const SequentialType *STy = dyn_cast<SequentialType>(Ty)) {
504     unsigned NumElements = 0;
505     if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(STy))
506       NumElements = ATy->getNumElements();
507     else
508       NumElements = cast<VectorType>(STy)->getNumElements();
509
510     if (NumElements > 16 && GV->hasNUsesOrMore(16))
511       return 0; // It's not worth it.
512     NewGlobals.reserve(NumElements);
513     
514     uint64_t EltSize = TD.getABITypeSize(STy->getElementType());
515     unsigned EltAlign = TD.getABITypeAlignment(STy->getElementType());
516     for (unsigned i = 0, e = NumElements; i != e; ++i) {
517       Constant *In = getAggregateConstantElement(Init,
518                                             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
519       assert(In && "Couldn't get element of initializer?");
520
521       GlobalVariable *NGV = new GlobalVariable(STy->getElementType(), false,
522                                                GlobalVariable::InternalLinkage,
523                                                In, GV->getName()+"."+utostr(i),
524                                                (Module *)NULL,
525                                                GV->isThreadLocal(),
526                                                GV->getType()->getAddressSpace());
527       Globals.insert(GV, NGV);
528       NewGlobals.push_back(NGV);
529       
530       // Calculate the known alignment of the field.  If the original aggregate
531       // had 256 byte alignment for example, something might depend on that:
532       // propagate info to each field.
533       unsigned NewAlign = (unsigned)MinAlign(StartAlignment, EltSize*i);
534       if (NewAlign > EltAlign)
535         NGV->setAlignment(NewAlign);
536     }
537   }
538
539   if (NewGlobals.empty())
540     return 0;
541
542   DOUT << "PERFORMING GLOBAL SRA ON: " << *GV;
543
544   Constant *NullInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
545
546   // Loop over all of the uses of the global, replacing the constantexpr geps,
547   // with smaller constantexpr geps or direct references.
548   while (!GV->use_empty()) {
549     User *GEP = GV->use_back();
550     assert(((isa<ConstantExpr>(GEP) &&
551              cast<ConstantExpr>(GEP)->getOpcode()==Instruction::GetElementPtr)||
552             isa<GetElementPtrInst>(GEP)) && "NonGEP CE's are not SRAable!");
553
554     // Ignore the 1th operand, which has to be zero or else the program is quite
555     // broken (undefined).  Get the 2nd operand, which is the structure or array
556     // index.
557     unsigned Val = cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(2))->getZExtValue();
558     if (Val >= NewGlobals.size()) Val = 0; // Out of bound array access.
559
560     Value *NewPtr = NewGlobals[Val];
561
562     // Form a shorter GEP if needed.
563     if (GEP->getNumOperands() > 3) {
564       if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(GEP)) {
565         SmallVector<Constant*, 8> Idxs;
566         Idxs.push_back(NullInt);
567         for (unsigned i = 3, e = CE->getNumOperands(); i != e; ++i)
568           Idxs.push_back(CE->getOperand(i));
569         NewPtr = ConstantExpr::getGetElementPtr(cast<Constant>(NewPtr),
570                                                 &Idxs[0], Idxs.size());
571       } else {
572         GetElementPtrInst *GEPI = cast<GetElementPtrInst>(GEP);
573         SmallVector<Value*, 8> Idxs;
574         Idxs.push_back(NullInt);
575         for (unsigned i = 3, e = GEPI->getNumOperands(); i != e; ++i)
576           Idxs.push_back(GEPI->getOperand(i));
577         NewPtr = GetElementPtrInst::Create(NewPtr, Idxs.begin(), Idxs.end(),
578                                            GEPI->getName()+"."+utostr(Val), GEPI);
579       }
580     }
581     GEP->replaceAllUsesWith(NewPtr);
582
583     if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(GEP))
584       GEPI->eraseFromParent();
585     else
586       cast<ConstantExpr>(GEP)->destroyConstant();
587   }
588
589   // Delete the old global, now that it is dead.
590   Globals.erase(GV);
591   ++NumSRA;
592
593   // Loop over the new globals array deleting any globals that are obviously
594   // dead.  This can arise due to scalarization of a structure or an array that
595   // has elements that are dead.
596   unsigned FirstGlobal = 0;
597   for (unsigned i = 0, e = NewGlobals.size(); i != e; ++i)
598     if (NewGlobals[i]->use_empty()) {
599       Globals.erase(NewGlobals[i]);
600       if (FirstGlobal == i) ++FirstGlobal;
601     }
602
603   return FirstGlobal != NewGlobals.size() ? NewGlobals[FirstGlobal] : 0;
604 }
605
606 /// AllUsesOfValueWillTrapIfNull - Return true if all users of the specified
607 /// value will trap if the value is dynamically null.  PHIs keeps track of any 
608 /// phi nodes we've seen to avoid reprocessing them.
609 static bool AllUsesOfValueWillTrapIfNull(Value *V,
610                                          SmallPtrSet<PHINode*, 8> &PHIs) {
611   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E; ++UI)
612     if (isa<LoadInst>(*UI)) {
613       // Will trap.
614     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
615       if (SI->getOperand(0) == V) {
616         //cerr << "NONTRAPPING USE: " << **UI;
617         return false;  // Storing the value.
618       }
619     } else if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(*UI)) {
620       if (CI->getOperand(0) != V) {
621         //cerr << "NONTRAPPING USE: " << **UI;
622         return false;  // Not calling the ptr
623       }
624     } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(*UI)) {
625       if (II->getOperand(0) != V) {
626         //cerr << "NONTRAPPING USE: " << **UI;
627         return false;  // Not calling the ptr
628       }
629     } else if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(*UI)) {
630       if (!AllUsesOfValueWillTrapIfNull(CI, PHIs)) return false;
631     } else if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(*UI)) {
632       if (!AllUsesOfValueWillTrapIfNull(GEPI, PHIs)) return false;
633     } else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI)) {
634       // If we've already seen this phi node, ignore it, it has already been
635       // checked.
636       if (PHIs.insert(PN))
637         return AllUsesOfValueWillTrapIfNull(PN, PHIs);
638     } else if (isa<ICmpInst>(*UI) &&
639                isa<ConstantPointerNull>(UI->getOperand(1))) {
640       // Ignore setcc X, null
641     } else {
642       //cerr << "NONTRAPPING USE: " << **UI;
643       return false;
644     }
645   return true;
646 }
647
648 /// AllUsesOfLoadedValueWillTrapIfNull - Return true if all uses of any loads
649 /// from GV will trap if the loaded value is null.  Note that this also permits
650 /// comparisons of the loaded value against null, as a special case.
651 static bool AllUsesOfLoadedValueWillTrapIfNull(GlobalVariable *GV) {
652   for (Value::use_iterator UI = GV->use_begin(), E = GV->use_end(); UI!=E; ++UI)
653     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*UI)) {
654       SmallPtrSet<PHINode*, 8> PHIs;
655       if (!AllUsesOfValueWillTrapIfNull(LI, PHIs))
656         return false;
657     } else if (isa<StoreInst>(*UI)) {
658       // Ignore stores to the global.
659     } else {
660       // We don't know or understand this user, bail out.
661       //cerr << "UNKNOWN USER OF GLOBAL!: " << **UI;
662       return false;
663     }
664
665   return true;
666 }
667
668 static bool OptimizeAwayTrappingUsesOfValue(Value *V, Constant *NewV) {
669   bool Changed = false;
670   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E; ) {
671     Instruction *I = cast<Instruction>(*UI++);
672     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
673       LI->setOperand(0, NewV);
674       Changed = true;
675     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
676       if (SI->getOperand(1) == V) {
677         SI->setOperand(1, NewV);
678         Changed = true;
679       }
680     } else if (isa<CallInst>(I) || isa<InvokeInst>(I)) {
681       if (I->getOperand(0) == V) {
682         // Calling through the pointer!  Turn into a direct call, but be careful
683         // that the pointer is not also being passed as an argument.
684         I->setOperand(0, NewV);
685         Changed = true;
686         bool PassedAsArg = false;
687         for (unsigned i = 1, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
688           if (I->getOperand(i) == V) {
689             PassedAsArg = true;
690             I->setOperand(i, NewV);
691           }
692
693         if (PassedAsArg) {
694           // Being passed as an argument also.  Be careful to not invalidate UI!
695           UI = V->use_begin();
696         }
697       }
698     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
699       Changed |= OptimizeAwayTrappingUsesOfValue(CI,
700                                 ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(),
701                                                       NewV, CI->getType()));
702       if (CI->use_empty()) {
703         Changed = true;
704         CI->eraseFromParent();
705       }
706     } else if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I)) {
707       // Should handle GEP here.
708       SmallVector<Constant*, 8> Idxs;
709       Idxs.reserve(GEPI->getNumOperands()-1);
710       for (User::op_iterator i = GEPI->op_begin() + 1, e = GEPI->op_end();
711            i != e; ++i)
712         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(*i))
713           Idxs.push_back(C);
714         else
715           break;
716       if (Idxs.size() == GEPI->getNumOperands()-1)
717         Changed |= OptimizeAwayTrappingUsesOfValue(GEPI,
718                                 ConstantExpr::getGetElementPtr(NewV, &Idxs[0],
719                                                                Idxs.size()));
720       if (GEPI->use_empty()) {
721         Changed = true;
722         GEPI->eraseFromParent();
723       }
724     }
725   }
726
727   return Changed;
728 }
729
730
731 /// OptimizeAwayTrappingUsesOfLoads - The specified global has only one non-null
732 /// value stored into it.  If there are uses of the loaded value that would trap
733 /// if the loaded value is dynamically null, then we know that they cannot be
734 /// reachable with a null optimize away the load.
735 static bool OptimizeAwayTrappingUsesOfLoads(GlobalVariable *GV, Constant *LV) {
736   std::vector<LoadInst*> Loads;
737   bool Changed = false;
738
739   // Replace all uses of loads with uses of uses of the stored value.
740   for (Value::use_iterator GUI = GV->use_begin(), E = GV->use_end();
741        GUI != E; ++GUI)
742     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*GUI)) {
743       Loads.push_back(LI);
744       Changed |= OptimizeAwayTrappingUsesOfValue(LI, LV);
745     } else {
746       // If we get here we could have stores, selects, or phi nodes whose values
747       // are loaded.
748       assert((isa<StoreInst>(*GUI) || isa<PHINode>(*GUI) ||
749               isa<SelectInst>(*GUI) || isa<ConstantExpr>(*GUI)) &&
750              "Only expect load and stores!");
751     }
752
753   if (Changed) {
754     DOUT << "OPTIMIZED LOADS FROM STORED ONCE POINTER: " << *GV;
755     ++NumGlobUses;
756   }
757
758   // Delete all of the loads we can, keeping track of whether we nuked them all!
759   bool AllLoadsGone = true;
760   while (!Loads.empty()) {
761     LoadInst *L = Loads.back();
762     if (L->use_empty()) {
763       L->eraseFromParent();
764       Changed = true;
765     } else {
766       AllLoadsGone = false;
767     }
768     Loads.pop_back();
769   }
770
771   // If we nuked all of the loads, then none of the stores are needed either,
772   // nor is the global.
773   if (AllLoadsGone) {
774     DOUT << "  *** GLOBAL NOW DEAD!\n";
775     CleanupConstantGlobalUsers(GV, 0);
776     if (GV->use_empty()) {
777       GV->eraseFromParent();
778       ++NumDeleted;
779     }
780     Changed = true;
781   }
782   return Changed;
783 }
784
785 /// ConstantPropUsersOf - Walk the use list of V, constant folding all of the
786 /// instructions that are foldable.
787 static void ConstantPropUsersOf(Value *V) {
788   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E; )
789     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(*UI++))
790       if (Constant *NewC = ConstantFoldInstruction(I)) {
791         I->replaceAllUsesWith(NewC);
792
793         // Advance UI to the next non-I use to avoid invalidating it!
794         // Instructions could multiply use V.
795         while (UI != E && *UI == I)
796           ++UI;
797         I->eraseFromParent();
798       }
799 }
800
801 /// OptimizeGlobalAddressOfMalloc - This function takes the specified global
802 /// variable, and transforms the program as if it always contained the result of
803 /// the specified malloc.  Because it is always the result of the specified
804 /// malloc, there is no reason to actually DO the malloc.  Instead, turn the
805 /// malloc into a global, and any loads of GV as uses of the new global.
806 static GlobalVariable *OptimizeGlobalAddressOfMalloc(GlobalVariable *GV,
807                                                      MallocInst *MI) {
808   DOUT << "PROMOTING MALLOC GLOBAL: " << *GV << "  MALLOC = " << *MI;
809   ConstantInt *NElements = cast<ConstantInt>(MI->getArraySize());
810
811   if (NElements->getZExtValue() != 1) {
812     // If we have an array allocation, transform it to a single element
813     // allocation to make the code below simpler.
814     Type *NewTy = ArrayType::get(MI->getAllocatedType(),
815                                  NElements->getZExtValue());
816     MallocInst *NewMI =
817       new MallocInst(NewTy, Constant::getNullValue(Type::Int32Ty),
818                      MI->getAlignment(), MI->getName(), MI);
819     Value* Indices[2];
820     Indices[0] = Indices[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
821     Value *NewGEP = GetElementPtrInst::Create(NewMI, Indices, Indices + 2,
822                                               NewMI->getName()+".el0", MI);
823     MI->replaceAllUsesWith(NewGEP);
824     MI->eraseFromParent();
825     MI = NewMI;
826   }
827
828   // Create the new global variable.  The contents of the malloc'd memory is
829   // undefined, so initialize with an undef value.
830   Constant *Init = UndefValue::get(MI->getAllocatedType());
831   GlobalVariable *NewGV = new GlobalVariable(MI->getAllocatedType(), false,
832                                              GlobalValue::InternalLinkage, Init,
833                                              GV->getName()+".body",
834                                              (Module *)NULL,
835                                              GV->isThreadLocal());
836   // FIXME: This new global should have the alignment returned by malloc.  Code
837   // could depend on malloc returning large alignment (on the mac, 16 bytes) but
838   // this would only guarantee some lower alignment.
839   GV->getParent()->getGlobalList().insert(GV, NewGV);
840
841   // Anything that used the malloc now uses the global directly.
842   MI->replaceAllUsesWith(NewGV);
843
844   Constant *RepValue = NewGV;
845   if (NewGV->getType() != GV->getType()->getElementType())
846     RepValue = ConstantExpr::getBitCast(RepValue, 
847                                         GV->getType()->getElementType());
848
849   // If there is a comparison against null, we will insert a global bool to
850   // keep track of whether the global was initialized yet or not.
851   GlobalVariable *InitBool =
852     new GlobalVariable(Type::Int1Ty, false, GlobalValue::InternalLinkage,
853                        ConstantInt::getFalse(), GV->getName()+".init",
854                        (Module *)NULL, GV->isThreadLocal());
855   bool InitBoolUsed = false;
856
857   // Loop over all uses of GV, processing them in turn.
858   std::vector<StoreInst*> Stores;
859   while (!GV->use_empty())
860     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(GV->use_back())) {
861       while (!LI->use_empty()) {
862         Use &LoadUse = LI->use_begin().getUse();
863         if (!isa<ICmpInst>(LoadUse.getUser()))
864           LoadUse = RepValue;
865         else {
866           ICmpInst *CI = cast<ICmpInst>(LoadUse.getUser());
867           // Replace the cmp X, 0 with a use of the bool value.
868           Value *LV = new LoadInst(InitBool, InitBool->getName()+".val", CI);
869           InitBoolUsed = true;
870           switch (CI->getPredicate()) {
871           default: assert(0 && "Unknown ICmp Predicate!");
872           case ICmpInst::ICMP_ULT:
873           case ICmpInst::ICMP_SLT:
874             LV = ConstantInt::getFalse();   // X < null -> always false
875             break;
876           case ICmpInst::ICMP_ULE:
877           case ICmpInst::ICMP_SLE:
878           case ICmpInst::ICMP_EQ:
879             LV = BinaryOperator::CreateNot(LV, "notinit", CI);
880             break;
881           case ICmpInst::ICMP_NE:
882           case ICmpInst::ICMP_UGE:
883           case ICmpInst::ICMP_SGE:
884           case ICmpInst::ICMP_UGT:
885           case ICmpInst::ICMP_SGT:
886             break;  // no change.
887           }
888           CI->replaceAllUsesWith(LV);
889           CI->eraseFromParent();
890         }
891       }
892       LI->eraseFromParent();
893     } else {
894       StoreInst *SI = cast<StoreInst>(GV->use_back());
895       // The global is initialized when the store to it occurs.
896       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(), InitBool, SI);
897       SI->eraseFromParent();
898     }
899
900   // If the initialization boolean was used, insert it, otherwise delete it.
901   if (!InitBoolUsed) {
902     while (!InitBool->use_empty())  // Delete initializations
903       cast<Instruction>(InitBool->use_back())->eraseFromParent();
904     delete InitBool;
905   } else
906     GV->getParent()->getGlobalList().insert(GV, InitBool);
907
908
909   // Now the GV is dead, nuke it and the malloc.
910   GV->eraseFromParent();
911   MI->eraseFromParent();
912
913   // To further other optimizations, loop over all users of NewGV and try to
914   // constant prop them.  This will promote GEP instructions with constant
915   // indices into GEP constant-exprs, which will allow global-opt to hack on it.
916   ConstantPropUsersOf(NewGV);
917   if (RepValue != NewGV)
918     ConstantPropUsersOf(RepValue);
919
920   return NewGV;
921 }
922
923 /// ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal - Scan the use-list of V checking
924 /// to make sure that there are no complex uses of V.  We permit simple things
925 /// like dereferencing the pointer, but not storing through the address, unless
926 /// it is to the specified global.
927 static bool ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal(Instruction *V,
928                                                       GlobalVariable *GV,
929                                               SmallPtrSet<PHINode*, 8> &PHIs) {
930   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E; ++UI)
931     if (isa<LoadInst>(*UI) || isa<CmpInst>(*UI)) {
932       // Fine, ignore.
933     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
934       if (SI->getOperand(0) == V && SI->getOperand(1) != GV)
935         return false;  // Storing the pointer itself... bad.
936       // Otherwise, storing through it, or storing into GV... fine.
937     } else if (isa<GetElementPtrInst>(*UI)) {
938       if (!ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal(cast<Instruction>(*UI),
939                                                      GV, PHIs))
940         return false;
941     } else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI)) {
942       // PHIs are ok if all uses are ok.  Don't infinitely recurse through PHI
943       // cycles.
944       if (PHIs.insert(PN))
945         if (!ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal(PN, GV, PHIs))
946           return false;
947     } else {
948       return false;
949     }
950   return true;
951 }
952
953 /// ReplaceUsesOfMallocWithGlobal - The Alloc pointer is stored into GV
954 /// somewhere.  Transform all uses of the allocation into loads from the
955 /// global and uses of the resultant pointer.  Further, delete the store into
956 /// GV.  This assumes that these value pass the 
957 /// 'ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal' predicate.
958 static void ReplaceUsesOfMallocWithGlobal(Instruction *Alloc, 
959                                           GlobalVariable *GV) {
960   while (!Alloc->use_empty()) {
961     Instruction *U = cast<Instruction>(*Alloc->use_begin());
962     Instruction *InsertPt = U;
963     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(U)) {
964       // If this is the store of the allocation into the global, remove it.
965       if (SI->getOperand(1) == GV) {
966         SI->eraseFromParent();
967         continue;
968       }
969     } else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(U)) {
970       // Insert the load in the corresponding predecessor, not right before the
971       // PHI.
972       unsigned PredNo = Alloc->use_begin().getOperandNo()/2;
973       InsertPt = PN->getIncomingBlock(PredNo)->getTerminator();
974     }
975     
976     // Insert a load from the global, and use it instead of the malloc.
977     Value *NL = new LoadInst(GV, GV->getName()+".val", InsertPt);
978     U->replaceUsesOfWith(Alloc, NL);
979   }
980 }
981
982 /// GlobalLoadUsesSimpleEnoughForHeapSRA - If all users of values loaded from
983 /// GV are simple enough to perform HeapSRA, return true.
984 static bool GlobalLoadUsesSimpleEnoughForHeapSRA(GlobalVariable *GV,
985                                                  MallocInst *MI) {
986   for (Value::use_iterator UI = GV->use_begin(), E = GV->use_end(); UI != E; 
987        ++UI)
988     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*UI)) {
989       // We permit two users of the load: setcc comparing against the null
990       // pointer, and a getelementptr of a specific form.
991       for (Value::use_iterator UI = LI->use_begin(), E = LI->use_end();
992            UI != E; ++UI) {
993         // Comparison against null is ok.
994         if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(*UI)) {
995           if (!isa<ConstantPointerNull>(ICI->getOperand(1)))
996             return false;
997           continue;
998         }
999         
1000         // getelementptr is also ok, but only a simple form.
1001         if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(*UI)) {
1002           // Must index into the array and into the struct.
1003           if (GEPI->getNumOperands() < 3)
1004             return false;
1005           
1006           // Otherwise the GEP is ok.
1007           continue;
1008         }
1009         
1010         if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI)) {
1011           // We have a phi of a load from the global.  We can only handle this
1012           // if the other PHI'd values are actually the same.  In this case,
1013           // the rewriter will just drop the phi entirely.
1014           for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1015             Value *IV = PN->getIncomingValue(i);
1016             if (IV == LI) continue;  // Trivial the same.
1017             
1018             // If the phi'd value is from the malloc that initializes the value,
1019             // we can xform it.
1020             if (IV == MI) continue;
1021             
1022             // Otherwise, we don't know what it is.
1023             return false;
1024           }
1025           return true;
1026         }
1027         
1028         // Otherwise we don't know what this is, not ok.
1029         return false;
1030       }
1031     }
1032   return true;
1033 }
1034
1035 /// GetHeapSROALoad - Return the load for the specified field of the HeapSROA'd
1036 /// value, lazily creating it on demand.
1037 static Value *GetHeapSROALoad(Instruction *Load, unsigned FieldNo,
1038                               const std::vector<GlobalVariable*> &FieldGlobals,
1039                               std::vector<Value *> &InsertedLoadsForPtr) {
1040   if (InsertedLoadsForPtr.size() <= FieldNo)
1041     InsertedLoadsForPtr.resize(FieldNo+1);
1042   if (InsertedLoadsForPtr[FieldNo] == 0)
1043     InsertedLoadsForPtr[FieldNo] = new LoadInst(FieldGlobals[FieldNo],
1044                                                 Load->getName()+".f" + 
1045                                                 utostr(FieldNo), Load);
1046   return InsertedLoadsForPtr[FieldNo];
1047 }
1048
1049 /// RewriteHeapSROALoadUser - Given a load instruction and a value derived from
1050 /// the load, rewrite the derived value to use the HeapSRoA'd load.
1051 static void RewriteHeapSROALoadUser(LoadInst *Load, Instruction *LoadUser, 
1052                                const std::vector<GlobalVariable*> &FieldGlobals,
1053                                     std::vector<Value *> &InsertedLoadsForPtr) {
1054   // If this is a comparison against null, handle it.
1055   if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(LoadUser)) {
1056     assert(isa<ConstantPointerNull>(SCI->getOperand(1)));
1057     // If we have a setcc of the loaded pointer, we can use a setcc of any
1058     // field.
1059     Value *NPtr;
1060     if (InsertedLoadsForPtr.empty()) {
1061       NPtr = GetHeapSROALoad(Load, 0, FieldGlobals, InsertedLoadsForPtr);
1062     } else {
1063       NPtr = InsertedLoadsForPtr.back();
1064     }
1065     
1066     Value *New = new ICmpInst(SCI->getPredicate(), NPtr,
1067                               Constant::getNullValue(NPtr->getType()),
1068                               SCI->getName(), SCI);
1069     SCI->replaceAllUsesWith(New);
1070     SCI->eraseFromParent();
1071     return;
1072   }
1073   
1074   // Handle 'getelementptr Ptr, Idx, uint FieldNo ...'
1075   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(LoadUser)) {
1076     assert(GEPI->getNumOperands() >= 3 && isa<ConstantInt>(GEPI->getOperand(2))
1077            && "Unexpected GEPI!");
1078   
1079     // Load the pointer for this field.
1080     unsigned FieldNo = cast<ConstantInt>(GEPI->getOperand(2))->getZExtValue();
1081     Value *NewPtr = GetHeapSROALoad(Load, FieldNo,
1082                                     FieldGlobals, InsertedLoadsForPtr);
1083     
1084     // Create the new GEP idx vector.
1085     SmallVector<Value*, 8> GEPIdx;
1086     GEPIdx.push_back(GEPI->getOperand(1));
1087     GEPIdx.append(GEPI->op_begin()+3, GEPI->op_end());
1088     
1089     Value *NGEPI = GetElementPtrInst::Create(NewPtr,
1090                                              GEPIdx.begin(), GEPIdx.end(),
1091                                              GEPI->getName(), GEPI);
1092     GEPI->replaceAllUsesWith(NGEPI);
1093     GEPI->eraseFromParent();
1094     return;
1095   }
1096   
1097   // Handle PHI nodes.  PHI nodes must be merging in the same values, plus
1098   // potentially the original malloc.  Insert phi nodes for each field, then
1099   // process uses of the PHI.
1100   PHINode *PN = cast<PHINode>(LoadUser);
1101   std::vector<Value *> PHIsForField;
1102   PHIsForField.resize(FieldGlobals.size());
1103   for (unsigned i = 0, e = FieldGlobals.size(); i != e; ++i) {
1104     Value *LoadV = GetHeapSROALoad(Load, i, FieldGlobals, InsertedLoadsForPtr);
1105
1106     PHINode *FieldPN = PHINode::Create(LoadV->getType(),
1107                                        PN->getName()+"."+utostr(i), PN);
1108     // Fill in the predecessor values.
1109     for (unsigned pred = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); pred != e; ++pred) {
1110       // Each predecessor either uses the load or the original malloc.
1111       Value *InVal = PN->getIncomingValue(pred);
1112       BasicBlock *BB = PN->getIncomingBlock(pred);
1113       Value *NewVal;
1114       if (isa<MallocInst>(InVal)) {
1115         // Insert a reload from the global in the predecessor.
1116         NewVal = GetHeapSROALoad(BB->getTerminator(), i, FieldGlobals,
1117                                  PHIsForField);
1118       } else {
1119         NewVal = InsertedLoadsForPtr[i];
1120       }
1121       FieldPN->addIncoming(NewVal, BB);
1122     }
1123     PHIsForField[i] = FieldPN;
1124   }
1125   
1126   // Since PHIsForField specifies a phi for every input value, the lazy inserter
1127   // will never insert a load.
1128   while (!PN->use_empty())
1129     RewriteHeapSROALoadUser(Load, PN->use_back(), FieldGlobals, PHIsForField);
1130   PN->eraseFromParent();
1131 }
1132
1133 /// RewriteUsesOfLoadForHeapSRoA - We are performing Heap SRoA on a global.  Ptr
1134 /// is a value loaded from the global.  Eliminate all uses of Ptr, making them
1135 /// use FieldGlobals instead.  All uses of loaded values satisfy
1136 /// GlobalLoadUsesSimpleEnoughForHeapSRA.
1137 static void RewriteUsesOfLoadForHeapSRoA(LoadInst *Load, 
1138                              const std::vector<GlobalVariable*> &FieldGlobals) {
1139   std::vector<Value *> InsertedLoadsForPtr;
1140   //InsertedLoadsForPtr.resize(FieldGlobals.size());
1141   while (!Load->use_empty())
1142     RewriteHeapSROALoadUser(Load, Load->use_back(), 
1143                             FieldGlobals, InsertedLoadsForPtr);
1144 }
1145
1146 /// PerformHeapAllocSRoA - MI is an allocation of an array of structures.  Break
1147 /// it up into multiple allocations of arrays of the fields.
1148 static GlobalVariable *PerformHeapAllocSRoA(GlobalVariable *GV, MallocInst *MI){
1149   DOUT << "SROA HEAP ALLOC: " << *GV << "  MALLOC = " << *MI;
1150   const StructType *STy = cast<StructType>(MI->getAllocatedType());
1151
1152   // There is guaranteed to be at least one use of the malloc (storing
1153   // it into GV).  If there are other uses, change them to be uses of
1154   // the global to simplify later code.  This also deletes the store
1155   // into GV.
1156   ReplaceUsesOfMallocWithGlobal(MI, GV);
1157   
1158   // Okay, at this point, there are no users of the malloc.  Insert N
1159   // new mallocs at the same place as MI, and N globals.
1160   std::vector<GlobalVariable*> FieldGlobals;
1161   std::vector<MallocInst*> FieldMallocs;
1162   
1163   for (unsigned FieldNo = 0, e = STy->getNumElements(); FieldNo != e;++FieldNo){
1164     const Type *FieldTy = STy->getElementType(FieldNo);
1165     const Type *PFieldTy = PointerType::getUnqual(FieldTy);
1166     
1167     GlobalVariable *NGV =
1168       new GlobalVariable(PFieldTy, false, GlobalValue::InternalLinkage,
1169                          Constant::getNullValue(PFieldTy),
1170                          GV->getName() + ".f" + utostr(FieldNo), GV,
1171                          GV->isThreadLocal());
1172     FieldGlobals.push_back(NGV);
1173     
1174     MallocInst *NMI = new MallocInst(FieldTy, MI->getArraySize(),
1175                                      MI->getName() + ".f" + utostr(FieldNo),MI);
1176     FieldMallocs.push_back(NMI);
1177     new StoreInst(NMI, NGV, MI);
1178   }
1179   
1180   // The tricky aspect of this transformation is handling the case when malloc
1181   // fails.  In the original code, malloc failing would set the result pointer
1182   // of malloc to null.  In this case, some mallocs could succeed and others
1183   // could fail.  As such, we emit code that looks like this:
1184   //    F0 = malloc(field0)
1185   //    F1 = malloc(field1)
1186   //    F2 = malloc(field2)
1187   //    if (F0 == 0 || F1 == 0 || F2 == 0) {
1188   //      if (F0) { free(F0); F0 = 0; }
1189   //      if (F1) { free(F1); F1 = 0; }
1190   //      if (F2) { free(F2); F2 = 0; }
1191   //    }
1192   Value *RunningOr = 0;
1193   for (unsigned i = 0, e = FieldMallocs.size(); i != e; ++i) {
1194     Value *Cond = new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, FieldMallocs[i],
1195                              Constant::getNullValue(FieldMallocs[i]->getType()),
1196                                   "isnull", MI);
1197     if (!RunningOr)
1198       RunningOr = Cond;   // First seteq
1199     else
1200       RunningOr = BinaryOperator::CreateOr(RunningOr, Cond, "tmp", MI);
1201   }
1202
1203   // Split the basic block at the old malloc.
1204   BasicBlock *OrigBB = MI->getParent();
1205   BasicBlock *ContBB = OrigBB->splitBasicBlock(MI, "malloc_cont");
1206   
1207   // Create the block to check the first condition.  Put all these blocks at the
1208   // end of the function as they are unlikely to be executed.
1209   BasicBlock *NullPtrBlock = BasicBlock::Create("malloc_ret_null",
1210                                                 OrigBB->getParent());
1211   
1212   // Remove the uncond branch from OrigBB to ContBB, turning it into a cond
1213   // branch on RunningOr.
1214   OrigBB->getTerminator()->eraseFromParent();
1215   BranchInst::Create(NullPtrBlock, ContBB, RunningOr, OrigBB);
1216   
1217   // Within the NullPtrBlock, we need to emit a comparison and branch for each
1218   // pointer, because some may be null while others are not.
1219   for (unsigned i = 0, e = FieldGlobals.size(); i != e; ++i) {
1220     Value *GVVal = new LoadInst(FieldGlobals[i], "tmp", NullPtrBlock);
1221     Value *Cmp = new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, GVVal, 
1222                               Constant::getNullValue(GVVal->getType()),
1223                               "tmp", NullPtrBlock);
1224     BasicBlock *FreeBlock = BasicBlock::Create("free_it", OrigBB->getParent());
1225     BasicBlock *NextBlock = BasicBlock::Create("next", OrigBB->getParent());
1226     BranchInst::Create(FreeBlock, NextBlock, Cmp, NullPtrBlock);
1227
1228     // Fill in FreeBlock.
1229     new FreeInst(GVVal, FreeBlock);
1230     new StoreInst(Constant::getNullValue(GVVal->getType()), FieldGlobals[i],
1231                   FreeBlock);
1232     BranchInst::Create(NextBlock, FreeBlock);
1233     
1234     NullPtrBlock = NextBlock;
1235   }
1236   
1237   BranchInst::Create(ContBB, NullPtrBlock);
1238   
1239   // MI is no longer needed, remove it.
1240   MI->eraseFromParent();
1241
1242   
1243   // Okay, the malloc site is completely handled.  All of the uses of GV are now
1244   // loads, and all uses of those loads are simple.  Rewrite them to use loads
1245   // of the per-field globals instead.
1246   while (!GV->use_empty()) {
1247     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(GV->use_back())) {
1248       RewriteUsesOfLoadForHeapSRoA(LI, FieldGlobals);
1249       LI->eraseFromParent();
1250     } else {
1251       // Must be a store of null.
1252       StoreInst *SI = cast<StoreInst>(GV->use_back());
1253       assert(isa<Constant>(SI->getOperand(0)) &&
1254              cast<Constant>(SI->getOperand(0))->isNullValue() &&
1255              "Unexpected heap-sra user!");
1256       
1257       // Insert a store of null into each global.
1258       for (unsigned i = 0, e = FieldGlobals.size(); i != e; ++i) {
1259         Constant *Null = 
1260           Constant::getNullValue(FieldGlobals[i]->getType()->getElementType());
1261         new StoreInst(Null, FieldGlobals[i], SI);
1262       }
1263       // Erase the original store.
1264       SI->eraseFromParent();
1265     }
1266   }
1267
1268   // The old global is now dead, remove it.
1269   GV->eraseFromParent();
1270
1271   ++NumHeapSRA;
1272   return FieldGlobals[0];
1273 }
1274
1275
1276 // OptimizeOnceStoredGlobal - Try to optimize globals based on the knowledge
1277 // that only one value (besides its initializer) is ever stored to the global.
1278 static bool OptimizeOnceStoredGlobal(GlobalVariable *GV, Value *StoredOnceVal,
1279                                      Module::global_iterator &GVI,
1280                                      TargetData &TD) {
1281   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(StoredOnceVal))
1282     StoredOnceVal = CI->getOperand(0);
1283   else if (GetElementPtrInst *GEPI =dyn_cast<GetElementPtrInst>(StoredOnceVal)){
1284     // "getelementptr Ptr, 0, 0, 0" is really just a cast.
1285     bool IsJustACast = true;
1286     for (User::op_iterator i = GEPI->op_begin() + 1, e = GEPI->op_end();
1287          i != e; ++i)
1288       if (!isa<Constant>(*i) ||
1289           !cast<Constant>(*i)->isNullValue()) {
1290         IsJustACast = false;
1291         break;
1292       }
1293     if (IsJustACast)
1294       StoredOnceVal = GEPI->getOperand(0);
1295   }
1296
1297   // If we are dealing with a pointer global that is initialized to null and
1298   // only has one (non-null) value stored into it, then we can optimize any
1299   // users of the loaded value (often calls and loads) that would trap if the
1300   // value was null.
1301   if (isa<PointerType>(GV->getInitializer()->getType()) &&
1302       GV->getInitializer()->isNullValue()) {
1303     if (Constant *SOVC = dyn_cast<Constant>(StoredOnceVal)) {
1304       if (GV->getInitializer()->getType() != SOVC->getType())
1305         SOVC = ConstantExpr::getBitCast(SOVC, GV->getInitializer()->getType());
1306
1307       // Optimize away any trapping uses of the loaded value.
1308       if (OptimizeAwayTrappingUsesOfLoads(GV, SOVC))
1309         return true;
1310     } else if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(StoredOnceVal)) {
1311       // If this is a malloc of an abstract type, don't touch it.
1312       if (!MI->getAllocatedType()->isSized())
1313         return false;
1314       
1315       // We can't optimize this global unless all uses of it are *known* to be
1316       // of the malloc value, not of the null initializer value (consider a use
1317       // that compares the global's value against zero to see if the malloc has
1318       // been reached).  To do this, we check to see if all uses of the global
1319       // would trap if the global were null: this proves that they must all
1320       // happen after the malloc.
1321       if (!AllUsesOfLoadedValueWillTrapIfNull(GV))
1322         return false;
1323
1324       // We can't optimize this if the malloc itself is used in a complex way,
1325       // for example, being stored into multiple globals.  This allows the
1326       // malloc to be stored into the specified global, loaded setcc'd, and
1327       // GEP'd.  These are all things we could transform to using the global
1328       // for.
1329       {
1330         SmallPtrSet<PHINode*, 8> PHIs;
1331         if (!ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal(MI, GV, PHIs))
1332           return false;
1333       }
1334
1335       
1336       // If we have a global that is only initialized with a fixed size malloc,
1337       // transform the program to use global memory instead of malloc'd memory.
1338       // This eliminates dynamic allocation, avoids an indirection accessing the
1339       // data, and exposes the resultant global to further GlobalOpt.
1340       if (ConstantInt *NElements = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getArraySize())) {
1341         // Restrict this transformation to only working on small allocations
1342         // (2048 bytes currently), as we don't want to introduce a 16M global or
1343         // something.
1344         if (NElements->getZExtValue()*
1345                      TD.getABITypeSize(MI->getAllocatedType()) < 2048) {
1346           GVI = OptimizeGlobalAddressOfMalloc(GV, MI);
1347           return true;
1348         }
1349       }
1350
1351       // If the allocation is an array of structures, consider transforming this
1352       // into multiple malloc'd arrays, one for each field.  This is basically
1353       // SRoA for malloc'd memory.
1354       if (const StructType *AllocTy = 
1355                   dyn_cast<StructType>(MI->getAllocatedType())) {
1356         // This the structure has an unreasonable number of fields, leave it
1357         // alone.
1358         if (AllocTy->getNumElements() <= 16 && AllocTy->getNumElements() > 0 &&
1359             GlobalLoadUsesSimpleEnoughForHeapSRA(GV, MI)) {
1360           GVI = PerformHeapAllocSRoA(GV, MI);
1361           return true;
1362         }
1363       }
1364     }
1365   }
1366
1367   return false;
1368 }
1369
1370 /// TryToShrinkGlobalToBoolean - At this point, we have learned that the only
1371 /// two values ever stored into GV are its initializer and OtherVal.  See if we
1372 /// can shrink the global into a boolean and select between the two values
1373 /// whenever it is used.  This exposes the values to other scalar optimizations.
1374 static bool TryToShrinkGlobalToBoolean(GlobalVariable *GV, Constant *OtherVal) {
1375   const Type *GVElType = GV->getType()->getElementType();
1376   
1377   // If GVElType is already i1, it is already shrunk.  If the type of the GV is
1378   // an FP value or vector, don't do this optimization because a select between
1379   // them is very expensive and unlikely to lead to later simplification.
1380   if (GVElType == Type::Int1Ty || GVElType->isFloatingPoint() ||
1381       isa<VectorType>(GVElType))
1382     return false;
1383   
1384   // Walk the use list of the global seeing if all the uses are load or store.
1385   // If there is anything else, bail out.
1386   for (Value::use_iterator I = GV->use_begin(), E = GV->use_end(); I != E; ++I)
1387     if (!isa<LoadInst>(I) && !isa<StoreInst>(I))
1388       return false;
1389   
1390   DOUT << "   *** SHRINKING TO BOOL: " << *GV;
1391   
1392   // Create the new global, initializing it to false.
1393   GlobalVariable *NewGV = new GlobalVariable(Type::Int1Ty, false,
1394          GlobalValue::InternalLinkage, ConstantInt::getFalse(),
1395                                              GV->getName()+".b",
1396                                              (Module *)NULL,
1397                                              GV->isThreadLocal());
1398   GV->getParent()->getGlobalList().insert(GV, NewGV);
1399
1400   Constant *InitVal = GV->getInitializer();
1401   assert(InitVal->getType() != Type::Int1Ty && "No reason to shrink to bool!");
1402
1403   // If initialized to zero and storing one into the global, we can use a cast
1404   // instead of a select to synthesize the desired value.
1405   bool IsOneZero = false;
1406   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(OtherVal))
1407     IsOneZero = InitVal->isNullValue() && CI->isOne();
1408
1409   while (!GV->use_empty()) {
1410     Instruction *UI = cast<Instruction>(GV->use_back());
1411     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(UI)) {
1412       // Change the store into a boolean store.
1413       bool StoringOther = SI->getOperand(0) == OtherVal;
1414       // Only do this if we weren't storing a loaded value.
1415       Value *StoreVal;
1416       if (StoringOther || SI->getOperand(0) == InitVal)
1417         StoreVal = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, StoringOther);
1418       else {
1419         // Otherwise, we are storing a previously loaded copy.  To do this,
1420         // change the copy from copying the original value to just copying the
1421         // bool.
1422         Instruction *StoredVal = cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
1423
1424         // If we're already replaced the input, StoredVal will be a cast or
1425         // select instruction.  If not, it will be a load of the original
1426         // global.
1427         if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(StoredVal)) {
1428           assert(LI->getOperand(0) == GV && "Not a copy!");
1429           // Insert a new load, to preserve the saved value.
1430           StoreVal = new LoadInst(NewGV, LI->getName()+".b", LI);
1431         } else {
1432           assert((isa<CastInst>(StoredVal) || isa<SelectInst>(StoredVal)) &&
1433                  "This is not a form that we understand!");
1434           StoreVal = StoredVal->getOperand(0);
1435           assert(isa<LoadInst>(StoreVal) && "Not a load of NewGV!");
1436         }
1437       }
1438       new StoreInst(StoreVal, NewGV, SI);
1439     } else {
1440       // Change the load into a load of bool then a select.
1441       LoadInst *LI = cast<LoadInst>(UI);
1442       LoadInst *NLI = new LoadInst(NewGV, LI->getName()+".b", LI);
1443       Value *NSI;
1444       if (IsOneZero)
1445         NSI = new ZExtInst(NLI, LI->getType(), "", LI);
1446       else
1447         NSI = SelectInst::Create(NLI, OtherVal, InitVal, "", LI);
1448       NSI->takeName(LI);
1449       LI->replaceAllUsesWith(NSI);
1450     }
1451     UI->eraseFromParent();
1452   }
1453
1454   GV->eraseFromParent();
1455   return true;
1456 }
1457
1458
1459 /// ProcessInternalGlobal - Analyze the specified global variable and optimize
1460 /// it if possible.  If we make a change, return true.
1461 bool GlobalOpt::ProcessInternalGlobal(GlobalVariable *GV,
1462                                       Module::global_iterator &GVI) {
1463   std::set<PHINode*> PHIUsers;
1464   GlobalStatus GS;
1465   GV->removeDeadConstantUsers();
1466
1467   if (GV->use_empty()) {
1468     DOUT << "GLOBAL DEAD: " << *GV;
1469     GV->eraseFromParent();
1470     ++NumDeleted;
1471     return true;
1472   }
1473
1474   if (!AnalyzeGlobal(GV, GS, PHIUsers)) {
1475 #if 0
1476     cerr << "Global: " << *GV;
1477     cerr << "  isLoaded = " << GS.isLoaded << "\n";
1478     cerr << "  StoredType = ";
1479     switch (GS.StoredType) {
1480     case GlobalStatus::NotStored: cerr << "NEVER STORED\n"; break;
1481     case GlobalStatus::isInitializerStored: cerr << "INIT STORED\n"; break;
1482     case GlobalStatus::isStoredOnce: cerr << "STORED ONCE\n"; break;
1483     case GlobalStatus::isStored: cerr << "stored\n"; break;
1484     }
1485     if (GS.StoredType == GlobalStatus::isStoredOnce && GS.StoredOnceValue)
1486       cerr << "  StoredOnceValue = " << *GS.StoredOnceValue << "\n";
1487     if (GS.AccessingFunction && !GS.HasMultipleAccessingFunctions)
1488       cerr << "  AccessingFunction = " << GS.AccessingFunction->getName()
1489                 << "\n";
1490     cerr << "  HasMultipleAccessingFunctions =  "
1491               << GS.HasMultipleAccessingFunctions << "\n";
1492     cerr << "  HasNonInstructionUser = " << GS.HasNonInstructionUser<<"\n";
1493     cerr << "\n";
1494 #endif
1495     
1496     // If this is a first class global and has only one accessing function
1497     // and this function is main (which we know is not recursive we can make
1498     // this global a local variable) we replace the global with a local alloca
1499     // in this function.
1500     //
1501     // NOTE: It doesn't make sense to promote non single-value types since we
1502     // are just replacing static memory to stack memory.
1503     if (!GS.HasMultipleAccessingFunctions &&
1504         GS.AccessingFunction && !GS.HasNonInstructionUser &&
1505         GV->getType()->getElementType()->isSingleValueType() &&
1506         GS.AccessingFunction->getName() == "main" &&
1507         GS.AccessingFunction->hasExternalLinkage()) {
1508       DOUT << "LOCALIZING GLOBAL: " << *GV;
1509       Instruction* FirstI = GS.AccessingFunction->getEntryBlock().begin();
1510       const Type* ElemTy = GV->getType()->getElementType();
1511       // FIXME: Pass Global's alignment when globals have alignment
1512       AllocaInst* Alloca = new AllocaInst(ElemTy, NULL, GV->getName(), FirstI);
1513       if (!isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
1514         new StoreInst(GV->getInitializer(), Alloca, FirstI);
1515
1516       GV->replaceAllUsesWith(Alloca);
1517       GV->eraseFromParent();
1518       ++NumLocalized;
1519       return true;
1520     }
1521     
1522     // If the global is never loaded (but may be stored to), it is dead.
1523     // Delete it now.
1524     if (!GS.isLoaded) {
1525       DOUT << "GLOBAL NEVER LOADED: " << *GV;
1526
1527       // Delete any stores we can find to the global.  We may not be able to
1528       // make it completely dead though.
1529       bool Changed = CleanupConstantGlobalUsers(GV, GV->getInitializer());
1530
1531       // If the global is dead now, delete it.
1532       if (GV->use_empty()) {
1533         GV->eraseFromParent();
1534         ++NumDeleted;
1535         Changed = true;
1536       }
1537       return Changed;
1538
1539     } else if (GS.StoredType <= GlobalStatus::isInitializerStored) {
1540       DOUT << "MARKING CONSTANT: " << *GV;
1541       GV->setConstant(true);
1542
1543       // Clean up any obviously simplifiable users now.
1544       CleanupConstantGlobalUsers(GV, GV->getInitializer());
1545
1546       // If the global is dead now, just nuke it.
1547       if (GV->use_empty()) {
1548         DOUT << "   *** Marking constant allowed us to simplify "
1549              << "all users and delete global!\n";
1550         GV->eraseFromParent();
1551         ++NumDeleted;
1552       }
1553
1554       ++NumMarked;
1555       return true;
1556     } else if (!GV->getInitializer()->getType()->isSingleValueType()) {
1557       if (GlobalVariable *FirstNewGV = SRAGlobal(GV, 
1558                                                  getAnalysis<TargetData>())) {
1559         GVI = FirstNewGV;  // Don't skip the newly produced globals!
1560         return true;
1561       }
1562     } else if (GS.StoredType == GlobalStatus::isStoredOnce) {
1563       // If the initial value for the global was an undef value, and if only
1564       // one other value was stored into it, we can just change the
1565       // initializer to be an undef value, then delete all stores to the
1566       // global.  This allows us to mark it constant.
1567       if (Constant *SOVConstant = dyn_cast<Constant>(GS.StoredOnceValue))
1568         if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer())) {
1569           // Change the initial value here.
1570           GV->setInitializer(SOVConstant);
1571
1572           // Clean up any obviously simplifiable users now.
1573           CleanupConstantGlobalUsers(GV, GV->getInitializer());
1574
1575           if (GV->use_empty()) {
1576             DOUT << "   *** Substituting initializer allowed us to "
1577                  << "simplify all users and delete global!\n";
1578             GV->eraseFromParent();
1579             ++NumDeleted;
1580           } else {
1581             GVI = GV;
1582           }
1583           ++NumSubstitute;
1584           return true;
1585         }
1586
1587       // Try to optimize globals based on the knowledge that only one value
1588       // (besides its initializer) is ever stored to the global.
1589       if (OptimizeOnceStoredGlobal(GV, GS.StoredOnceValue, GVI,
1590                                    getAnalysis<TargetData>()))
1591         return true;
1592
1593       // Otherwise, if the global was not a boolean, we can shrink it to be a
1594       // boolean.
1595       if (Constant *SOVConstant = dyn_cast<Constant>(GS.StoredOnceValue))
1596         if (TryToShrinkGlobalToBoolean(GV, SOVConstant)) {
1597           ++NumShrunkToBool;
1598           return true;
1599         }
1600     }
1601   }
1602   return false;
1603 }
1604
1605 /// OnlyCalledDirectly - Return true if the specified function is only called
1606 /// directly.  In other words, its address is never taken.
1607 static bool OnlyCalledDirectly(Function *F) {
1608   for (Value::use_iterator UI = F->use_begin(), E = F->use_end(); UI != E;++UI){
1609     Instruction *User = dyn_cast<Instruction>(*UI);
1610     if (!User) return false;
1611     if (!isa<CallInst>(User) && !isa<InvokeInst>(User)) return false;
1612
1613     // See if the function address is passed as an argument.
1614     for (User::op_iterator i = User->op_begin() + 1, e = User->op_end();
1615          i != e; ++i)
1616       if (*i == F) return false;
1617   }
1618   return true;
1619 }
1620
1621 /// ChangeCalleesToFastCall - Walk all of the direct calls of the specified
1622 /// function, changing them to FastCC.
1623 static void ChangeCalleesToFastCall(Function *F) {
1624   for (Value::use_iterator UI = F->use_begin(), E = F->use_end(); UI != E;++UI){
1625     CallSite User(cast<Instruction>(*UI));
1626     User.setCallingConv(CallingConv::Fast);
1627   }
1628 }
1629
1630 static AttrListPtr StripNest(const AttrListPtr &Attrs) {
1631   for (unsigned i = 0, e = Attrs.getNumSlots(); i != e; ++i) {
1632     if ((Attrs.getSlot(i).Attrs & Attribute::Nest) == 0)
1633       continue;
1634
1635     // There can be only one.
1636     return Attrs.removeAttr(Attrs.getSlot(i).Index, Attribute::Nest);
1637   }
1638
1639   return Attrs;
1640 }
1641
1642 static void RemoveNestAttribute(Function *F) {
1643   F->setAttributes(StripNest(F->getAttributes()));
1644   for (Value::use_iterator UI = F->use_begin(), E = F->use_end(); UI != E;++UI){
1645     CallSite User(cast<Instruction>(*UI));
1646     User.setAttributes(StripNest(User.getAttributes()));
1647   }
1648 }
1649
1650 bool GlobalOpt::OptimizeFunctions(Module &M) {
1651   bool Changed = false;
1652   // Optimize functions.
1653   for (Module::iterator FI = M.begin(), E = M.end(); FI != E; ) {
1654     Function *F = FI++;
1655     F->removeDeadConstantUsers();
1656     if (F->use_empty() && (F->hasInternalLinkage() ||
1657                            F->hasLinkOnceLinkage())) {
1658       M.getFunctionList().erase(F);
1659       Changed = true;
1660       ++NumFnDeleted;
1661     } else if (F->hasInternalLinkage()) {
1662       if (F->getCallingConv() == CallingConv::C && !F->isVarArg() &&
1663           OnlyCalledDirectly(F)) {
1664         // If this function has C calling conventions, is not a varargs
1665         // function, and is only called directly, promote it to use the Fast
1666         // calling convention.
1667         F->setCallingConv(CallingConv::Fast);
1668         ChangeCalleesToFastCall(F);
1669         ++NumFastCallFns;
1670         Changed = true;
1671       }
1672
1673       if (F->getAttributes().hasAttrSomewhere(Attribute::Nest) &&
1674           OnlyCalledDirectly(F)) {
1675         // The function is not used by a trampoline intrinsic, so it is safe
1676         // to remove the 'nest' attribute.
1677         RemoveNestAttribute(F);
1678         ++NumNestRemoved;
1679         Changed = true;
1680       }
1681     }
1682   }
1683   return Changed;
1684 }
1685
1686 bool GlobalOpt::OptimizeGlobalVars(Module &M) {
1687   bool Changed = false;
1688   for (Module::global_iterator GVI = M.global_begin(), E = M.global_end();
1689        GVI != E; ) {
1690     GlobalVariable *GV = GVI++;
1691     if (!GV->isConstant() && GV->hasInternalLinkage() &&
1692         GV->hasInitializer())
1693       Changed |= ProcessInternalGlobal(GV, GVI);
1694   }
1695   return Changed;
1696 }
1697
1698 /// FindGlobalCtors - Find the llvm.globalctors list, verifying that all
1699 /// initializers have an init priority of 65535.
1700 GlobalVariable *GlobalOpt::FindGlobalCtors(Module &M) {
1701   for (Module::global_iterator I = M.global_begin(), E = M.global_end();
1702        I != E; ++I)
1703     if (I->getName() == "llvm.global_ctors") {
1704       // Found it, verify it's an array of { int, void()* }.
1705       const ArrayType *ATy =dyn_cast<ArrayType>(I->getType()->getElementType());
1706       if (!ATy) return 0;
1707       const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(ATy->getElementType());
1708       if (!STy || STy->getNumElements() != 2 ||
1709           STy->getElementType(0) != Type::Int32Ty) return 0;
1710       const PointerType *PFTy = dyn_cast<PointerType>(STy->getElementType(1));
1711       if (!PFTy) return 0;
1712       const FunctionType *FTy = dyn_cast<FunctionType>(PFTy->getElementType());
1713       if (!FTy || FTy->getReturnType() != Type::VoidTy || FTy->isVarArg() ||
1714           FTy->getNumParams() != 0)
1715         return 0;
1716       
1717       // Verify that the initializer is simple enough for us to handle.
1718       if (!I->hasInitializer()) return 0;
1719       ConstantArray *CA = dyn_cast<ConstantArray>(I->getInitializer());
1720       if (!CA) return 0;
1721       for (User::op_iterator i = CA->op_begin(), e = CA->op_end(); i != e; ++i)
1722         if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(*i)) {
1723           if (isa<ConstantPointerNull>(CS->getOperand(1)))
1724             continue;
1725
1726           // Must have a function or null ptr.
1727           if (!isa<Function>(CS->getOperand(1)))
1728             return 0;
1729           
1730           // Init priority must be standard.
1731           ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CS->getOperand(0));
1732           if (!CI || CI->getZExtValue() != 65535)
1733             return 0;
1734         } else {
1735           return 0;
1736         }
1737       
1738       return I;
1739     }
1740   return 0;
1741 }
1742
1743 /// ParseGlobalCtors - Given a llvm.global_ctors list that we can understand,
1744 /// return a list of the functions and null terminator as a vector.
1745 static std::vector<Function*> ParseGlobalCtors(GlobalVariable *GV) {
1746   ConstantArray *CA = cast<ConstantArray>(GV->getInitializer());
1747   std::vector<Function*> Result;
1748   Result.reserve(CA->getNumOperands());
1749   for (User::op_iterator i = CA->op_begin(), e = CA->op_end(); i != e; ++i) {
1750     ConstantStruct *CS = cast<ConstantStruct>(*i);
1751     Result.push_back(dyn_cast<Function>(CS->getOperand(1)));
1752   }
1753   return Result;
1754 }
1755
1756 /// InstallGlobalCtors - Given a specified llvm.global_ctors list, install the
1757 /// specified array, returning the new global to use.
1758 static GlobalVariable *InstallGlobalCtors(GlobalVariable *GCL, 
1759                                           const std::vector<Function*> &Ctors) {
1760   // If we made a change, reassemble the initializer list.
1761   std::vector<Constant*> CSVals;
1762   CSVals.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 65535));
1763   CSVals.push_back(0);
1764   
1765   // Create the new init list.
1766   std::vector<Constant*> CAList;
1767   for (unsigned i = 0, e = Ctors.size(); i != e; ++i) {
1768     if (Ctors[i]) {
1769       CSVals[1] = Ctors[i];
1770     } else {
1771       const Type *FTy = FunctionType::get(Type::VoidTy,
1772                                           std::vector<const Type*>(), false);
1773       const PointerType *PFTy = PointerType::getUnqual(FTy);
1774       CSVals[1] = Constant::getNullValue(PFTy);
1775       CSVals[0] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 2147483647);
1776     }
1777     CAList.push_back(ConstantStruct::get(CSVals));
1778   }
1779   
1780   // Create the array initializer.
1781   const Type *StructTy =
1782     cast<ArrayType>(GCL->getType()->getElementType())->getElementType();
1783   Constant *CA = ConstantArray::get(ArrayType::get(StructTy, CAList.size()),
1784                                     CAList);
1785   
1786   // If we didn't change the number of elements, don't create a new GV.
1787   if (CA->getType() == GCL->getInitializer()->getType()) {
1788     GCL->setInitializer(CA);
1789     return GCL;
1790   }
1791   
1792   // Create the new global and insert it next to the existing list.
1793   GlobalVariable *NGV = new GlobalVariable(CA->getType(), GCL->isConstant(),
1794                                            GCL->getLinkage(), CA, "",
1795                                            (Module *)NULL,
1796                                            GCL->isThreadLocal());
1797   GCL->getParent()->getGlobalList().insert(GCL, NGV);
1798   NGV->takeName(GCL);
1799   
1800   // Nuke the old list, replacing any uses with the new one.
1801   if (!GCL->use_empty()) {
1802     Constant *V = NGV;
1803     if (V->getType() != GCL->getType())
1804       V = ConstantExpr::getBitCast(V, GCL->getType());
1805     GCL->replaceAllUsesWith(V);
1806   }
1807   GCL->eraseFromParent();
1808   
1809   if (Ctors.size())
1810     return NGV;
1811   else
1812     return 0;
1813 }
1814
1815
1816 static Constant *getVal(std::map<Value*, Constant*> &ComputedValues,
1817                         Value *V) {
1818   if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V)) return CV;
1819   Constant *R = ComputedValues[V];
1820   assert(R && "Reference to an uncomputed value!");
1821   return R;
1822 }
1823
1824 /// isSimpleEnoughPointerToCommit - Return true if this constant is simple
1825 /// enough for us to understand.  In particular, if it is a cast of something,
1826 /// we punt.  We basically just support direct accesses to globals and GEP's of
1827 /// globals.  This should be kept up to date with CommitValueTo.
1828 static bool isSimpleEnoughPointerToCommit(Constant *C) {
1829   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(C)) {
1830     if (!GV->hasExternalLinkage() && !GV->hasInternalLinkage())
1831       return false;  // do not allow weak/linkonce/dllimport/dllexport linkage.
1832     return !GV->isDeclaration();  // reject external globals.
1833   }
1834   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C))
1835     // Handle a constantexpr gep.
1836     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr &&
1837         isa<GlobalVariable>(CE->getOperand(0))) {
1838       GlobalVariable *GV = cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0));
1839       if (!GV->hasExternalLinkage() && !GV->hasInternalLinkage())
1840         return false;  // do not allow weak/linkonce/dllimport/dllexport linkage.
1841       return GV->hasInitializer() &&
1842              ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE);
1843     }
1844   return false;
1845 }
1846
1847 /// EvaluateStoreInto - Evaluate a piece of a constantexpr store into a global
1848 /// initializer.  This returns 'Init' modified to reflect 'Val' stored into it.
1849 /// At this point, the GEP operands of Addr [0, OpNo) have been stepped into.
1850 static Constant *EvaluateStoreInto(Constant *Init, Constant *Val,
1851                                    ConstantExpr *Addr, unsigned OpNo) {
1852   // Base case of the recursion.
1853   if (OpNo == Addr->getNumOperands()) {
1854     assert(Val->getType() == Init->getType() && "Type mismatch!");
1855     return Val;
1856   }
1857   
1858   if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Init->getType())) {
1859     std::vector<Constant*> Elts;
1860
1861     // Break up the constant into its elements.
1862     if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(Init)) {
1863       for (User::op_iterator i = CS->op_begin(), e = CS->op_end(); i != e; ++i)
1864         Elts.push_back(cast<Constant>(*i));
1865     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Init)) {
1866       for (unsigned i = 0, e = STy->getNumElements(); i != e; ++i)
1867         Elts.push_back(Constant::getNullValue(STy->getElementType(i)));
1868     } else if (isa<UndefValue>(Init)) {
1869       for (unsigned i = 0, e = STy->getNumElements(); i != e; ++i)
1870         Elts.push_back(UndefValue::get(STy->getElementType(i)));
1871     } else {
1872       assert(0 && "This code is out of sync with "
1873              " ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr");
1874     }
1875     
1876     // Replace the element that we are supposed to.
1877     ConstantInt *CU = cast<ConstantInt>(Addr->getOperand(OpNo));
1878     unsigned Idx = CU->getZExtValue();
1879     assert(Idx < STy->getNumElements() && "Struct index out of range!");
1880     Elts[Idx] = EvaluateStoreInto(Elts[Idx], Val, Addr, OpNo+1);
1881     
1882     // Return the modified struct.
1883     return ConstantStruct::get(&Elts[0], Elts.size(), STy->isPacked());
1884   } else {
1885     ConstantInt *CI = cast<ConstantInt>(Addr->getOperand(OpNo));
1886     const ArrayType *ATy = cast<ArrayType>(Init->getType());
1887
1888     // Break up the array into elements.
1889     std::vector<Constant*> Elts;
1890     if (ConstantArray *CA = dyn_cast<ConstantArray>(Init)) {
1891       for (User::op_iterator i = CA->op_begin(), e = CA->op_end(); i != e; ++i)
1892         Elts.push_back(cast<Constant>(*i));
1893     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Init)) {
1894       Constant *Elt = Constant::getNullValue(ATy->getElementType());
1895       Elts.assign(ATy->getNumElements(), Elt);
1896     } else if (isa<UndefValue>(Init)) {
1897       Constant *Elt = UndefValue::get(ATy->getElementType());
1898       Elts.assign(ATy->getNumElements(), Elt);
1899     } else {
1900       assert(0 && "This code is out of sync with "
1901              " ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr");
1902     }
1903     
1904     assert(CI->getZExtValue() < ATy->getNumElements());
1905     Elts[CI->getZExtValue()] =
1906       EvaluateStoreInto(Elts[CI->getZExtValue()], Val, Addr, OpNo+1);
1907     return ConstantArray::get(ATy, Elts);
1908   }    
1909 }
1910
1911 /// CommitValueTo - We have decided that Addr (which satisfies the predicate
1912 /// isSimpleEnoughPointerToCommit) should get Val as its value.  Make it happen.
1913 static void CommitValueTo(Constant *Val, Constant *Addr) {
1914   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Addr)) {
1915     assert(GV->hasInitializer());
1916     GV->setInitializer(Val);
1917     return;
1918   }
1919   
1920   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(Addr);
1921   GlobalVariable *GV = cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0));
1922   
1923   Constant *Init = GV->getInitializer();
1924   Init = EvaluateStoreInto(Init, Val, CE, 2);
1925   GV->setInitializer(Init);
1926 }
1927
1928 /// ComputeLoadResult - Return the value that would be computed by a load from
1929 /// P after the stores reflected by 'memory' have been performed.  If we can't
1930 /// decide, return null.
1931 static Constant *ComputeLoadResult(Constant *P,
1932                                 const std::map<Constant*, Constant*> &Memory) {
1933   // If this memory location has been recently stored, use the stored value: it
1934   // is the most up-to-date.
1935   std::map<Constant*, Constant*>::const_iterator I = Memory.find(P);
1936   if (I != Memory.end()) return I->second;
1937  
1938   // Access it.
1939   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(P)) {
1940     if (GV->hasInitializer())
1941       return GV->getInitializer();
1942     return 0;
1943   }
1944   
1945   // Handle a constantexpr getelementptr.
1946   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(P))
1947     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr &&
1948         isa<GlobalVariable>(CE->getOperand(0))) {
1949       GlobalVariable *GV = cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0));
1950       if (GV->hasInitializer())
1951         return ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE);
1952     }
1953
1954   return 0;  // don't know how to evaluate.
1955 }
1956
1957 /// EvaluateFunction - Evaluate a call to function F, returning true if
1958 /// successful, false if we can't evaluate it.  ActualArgs contains the formal
1959 /// arguments for the function.
1960 static bool EvaluateFunction(Function *F, Constant *&RetVal,
1961                              const std::vector<Constant*> &ActualArgs,
1962                              std::vector<Function*> &CallStack,
1963                              std::map<Constant*, Constant*> &MutatedMemory,
1964                              std::vector<GlobalVariable*> &AllocaTmps) {
1965   // Check to see if this function is already executing (recursion).  If so,
1966   // bail out.  TODO: we might want to accept limited recursion.
1967   if (std::find(CallStack.begin(), CallStack.end(), F) != CallStack.end())
1968     return false;
1969   
1970   CallStack.push_back(F);
1971   
1972   /// Values - As we compute SSA register values, we store their contents here.
1973   std::map<Value*, Constant*> Values;
1974   
1975   // Initialize arguments to the incoming values specified.
1976   unsigned ArgNo = 0;
1977   for (Function::arg_iterator AI = F->arg_begin(), E = F->arg_end(); AI != E;
1978        ++AI, ++ArgNo)
1979     Values[AI] = ActualArgs[ArgNo];
1980
1981   /// ExecutedBlocks - We only handle non-looping, non-recursive code.  As such,
1982   /// we can only evaluate any one basic block at most once.  This set keeps
1983   /// track of what we have executed so we can detect recursive cases etc.
1984   std::set<BasicBlock*> ExecutedBlocks;
1985   
1986   // CurInst - The current instruction we're evaluating.
1987   BasicBlock::iterator CurInst = F->begin()->begin();
1988   
1989   // This is the main evaluation loop.
1990   while (1) {
1991     Constant *InstResult = 0;
1992     
1993     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(CurInst)) {
1994       if (SI->isVolatile()) return false;  // no volatile accesses.
1995       Constant *Ptr = getVal(Values, SI->getOperand(1));
1996       if (!isSimpleEnoughPointerToCommit(Ptr))
1997         // If this is too complex for us to commit, reject it.
1998         return false;
1999       Constant *Val = getVal(Values, SI->getOperand(0));
2000       MutatedMemory[Ptr] = Val;
2001     } else if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(CurInst)) {
2002       InstResult = ConstantExpr::get(BO->getOpcode(),
2003                                      getVal(Values, BO->getOperand(0)),
2004                                      getVal(Values, BO->getOperand(1)));
2005     } else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(CurInst)) {
2006       InstResult = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(),
2007                                             getVal(Values, CI->getOperand(0)),
2008                                             getVal(Values, CI->getOperand(1)));
2009     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(CurInst)) {
2010       InstResult = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(),
2011                                          getVal(Values, CI->getOperand(0)),
2012                                          CI->getType());
2013     } else if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(CurInst)) {
2014       InstResult = ConstantExpr::getSelect(getVal(Values, SI->getOperand(0)),
2015                                            getVal(Values, SI->getOperand(1)),
2016                                            getVal(Values, SI->getOperand(2)));
2017     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(CurInst)) {
2018       Constant *P = getVal(Values, GEP->getOperand(0));
2019       SmallVector<Constant*, 8> GEPOps;
2020       for (User::op_iterator i = GEP->op_begin() + 1, e = GEP->op_end();
2021            i != e; ++i)
2022         GEPOps.push_back(getVal(Values, *i));
2023       InstResult = ConstantExpr::getGetElementPtr(P, &GEPOps[0], GEPOps.size());
2024     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(CurInst)) {
2025       if (LI->isVolatile()) return false;  // no volatile accesses.
2026       InstResult = ComputeLoadResult(getVal(Values, LI->getOperand(0)),
2027                                      MutatedMemory);
2028       if (InstResult == 0) return false; // Could not evaluate load.
2029     } else if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(CurInst)) {
2030       if (AI->isArrayAllocation()) return false;  // Cannot handle array allocs.
2031       const Type *Ty = AI->getType()->getElementType();
2032       AllocaTmps.push_back(new GlobalVariable(Ty, false,
2033                                               GlobalValue::InternalLinkage,
2034                                               UndefValue::get(Ty),
2035                                               AI->getName()));
2036       InstResult = AllocaTmps.back();     
2037     } else if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(CurInst)) {
2038       // Cannot handle inline asm.
2039       if (isa<InlineAsm>(CI->getOperand(0))) return false;
2040
2041       // Resolve function pointers.
2042       Function *Callee = dyn_cast<Function>(getVal(Values, CI->getOperand(0)));
2043       if (!Callee) return false;  // Cannot resolve.
2044
2045       std::vector<Constant*> Formals;
2046       for (User::op_iterator i = CI->op_begin() + 1, e = CI->op_end();
2047            i != e; ++i)
2048         Formals.push_back(getVal(Values, *i));
2049       
2050       if (Callee->isDeclaration()) {
2051         // If this is a function we can constant fold, do it.
2052         if (Constant *C = ConstantFoldCall(Callee, &Formals[0],
2053                                            Formals.size())) {
2054           InstResult = C;
2055         } else {
2056           return false;
2057         }
2058       } else {
2059         if (Callee->getFunctionType()->isVarArg())
2060           return false;
2061         
2062         Constant *RetVal;
2063         
2064         // Execute the call, if successful, use the return value.
2065         if (!EvaluateFunction(Callee, RetVal, Formals, CallStack,
2066                               MutatedMemory, AllocaTmps))
2067           return false;
2068         InstResult = RetVal;
2069       }
2070     } else if (isa<TerminatorInst>(CurInst)) {
2071       BasicBlock *NewBB = 0;
2072       if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CurInst)) {
2073         if (BI->isUnconditional()) {
2074           NewBB = BI->getSuccessor(0);
2075         } else {
2076           ConstantInt *Cond =
2077             dyn_cast<ConstantInt>(getVal(Values, BI->getCondition()));
2078           if (!Cond) return false;  // Cannot determine.
2079
2080           NewBB = BI->getSuccessor(!Cond->getZExtValue());          
2081         }
2082       } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(CurInst)) {
2083         ConstantInt *Val =
2084           dyn_cast<ConstantInt>(getVal(Values, SI->getCondition()));
2085         if (!Val) return false;  // Cannot determine.
2086         NewBB = SI->getSuccessor(SI->findCaseValue(Val));
2087       } else if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(CurInst)) {
2088         if (RI->getNumOperands())
2089           RetVal = getVal(Values, RI->getOperand(0));
2090         
2091         CallStack.pop_back();  // return from fn.
2092         return true;  // We succeeded at evaluating this ctor!
2093       } else {
2094         // invoke, unwind, unreachable.
2095         return false;  // Cannot handle this terminator.
2096       }
2097       
2098       // Okay, we succeeded in evaluating this control flow.  See if we have
2099       // executed the new block before.  If so, we have a looping function,
2100       // which we cannot evaluate in reasonable time.
2101       if (!ExecutedBlocks.insert(NewBB).second)
2102         return false;  // looped!
2103       
2104       // Okay, we have never been in this block before.  Check to see if there
2105       // are any PHI nodes.  If so, evaluate them with information about where
2106       // we came from.
2107       BasicBlock *OldBB = CurInst->getParent();
2108       CurInst = NewBB->begin();
2109       PHINode *PN;
2110       for (; (PN = dyn_cast<PHINode>(CurInst)); ++CurInst)
2111         Values[PN] = getVal(Values, PN->getIncomingValueForBlock(OldBB));
2112
2113       // Do NOT increment CurInst.  We know that the terminator had no value.
2114       continue;
2115     } else {
2116       // Did not know how to evaluate this!
2117       return false;
2118     }
2119     
2120     if (!CurInst->use_empty())
2121       Values[CurInst] = InstResult;
2122     
2123     // Advance program counter.
2124     ++CurInst;
2125   }
2126 }
2127
2128 /// EvaluateStaticConstructor - Evaluate static constructors in the function, if
2129 /// we can.  Return true if we can, false otherwise.
2130 static bool EvaluateStaticConstructor(Function *F) {
2131   /// MutatedMemory - For each store we execute, we update this map.  Loads
2132   /// check this to get the most up-to-date value.  If evaluation is successful,
2133   /// this state is committed to the process.
2134   std::map<Constant*, Constant*> MutatedMemory;
2135
2136   /// AllocaTmps - To 'execute' an alloca, we create a temporary global variable
2137   /// to represent its body.  This vector is needed so we can delete the
2138   /// temporary globals when we are done.
2139   std::vector<GlobalVariable*> AllocaTmps;
2140   
2141   /// CallStack - This is used to detect recursion.  In pathological situations
2142   /// we could hit exponential behavior, but at least there is nothing
2143   /// unbounded.
2144   std::vector<Function*> CallStack;
2145
2146   // Call the function.
2147   Constant *RetValDummy;
2148   bool EvalSuccess = EvaluateFunction(F, RetValDummy, std::vector<Constant*>(),
2149                                        CallStack, MutatedMemory, AllocaTmps);
2150   if (EvalSuccess) {
2151     // We succeeded at evaluation: commit the result.
2152     DOUT << "FULLY EVALUATED GLOBAL CTOR FUNCTION '"
2153          << F->getName() << "' to " << MutatedMemory.size()
2154          << " stores.\n";
2155     for (std::map<Constant*, Constant*>::iterator I = MutatedMemory.begin(),
2156          E = MutatedMemory.end(); I != E; ++I)
2157       CommitValueTo(I->second, I->first);
2158   }
2159   
2160   // At this point, we are done interpreting.  If we created any 'alloca'
2161   // temporaries, release them now.
2162   while (!AllocaTmps.empty()) {
2163     GlobalVariable *Tmp = AllocaTmps.back();
2164     AllocaTmps.pop_back();
2165     
2166     // If there are still users of the alloca, the program is doing something
2167     // silly, e.g. storing the address of the alloca somewhere and using it
2168     // later.  Since this is undefined, we'll just make it be null.
2169     if (!Tmp->use_empty())
2170       Tmp->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(Tmp->getType()));
2171     delete Tmp;
2172   }
2173   
2174   return EvalSuccess;
2175 }
2176
2177
2178
2179 /// OptimizeGlobalCtorsList - Simplify and evaluation global ctors if possible.
2180 /// Return true if anything changed.
2181 bool GlobalOpt::OptimizeGlobalCtorsList(GlobalVariable *&GCL) {
2182   std::vector<Function*> Ctors = ParseGlobalCtors(GCL);
2183   bool MadeChange = false;
2184   if (Ctors.empty()) return false;
2185   
2186   // Loop over global ctors, optimizing them when we can.
2187   for (unsigned i = 0; i != Ctors.size(); ++i) {
2188     Function *F = Ctors[i];
2189     // Found a null terminator in the middle of the list, prune off the rest of
2190     // the list.
2191     if (F == 0) {
2192       if (i != Ctors.size()-1) {
2193         Ctors.resize(i+1);
2194         MadeChange = true;
2195       }
2196       break;
2197     }
2198     
2199     // We cannot simplify external ctor functions.
2200     if (F->empty()) continue;
2201     
2202     // If we can evaluate the ctor at compile time, do.
2203     if (EvaluateStaticConstructor(F)) {
2204       Ctors.erase(Ctors.begin()+i);
2205       MadeChange = true;
2206       --i;
2207       ++NumCtorsEvaluated;
2208       continue;
2209     }
2210   }
2211   
2212   if (!MadeChange) return false;
2213   
2214   GCL = InstallGlobalCtors(GCL, Ctors);
2215   return true;
2216 }
2217
2218 bool GlobalOpt::ResolveAliases(Module &M) {
2219   bool Changed = false;
2220
2221   for (Module::alias_iterator I = M.alias_begin(),
2222          E = M.alias_end(); I != E; ++I) {
2223     if (I->use_empty())
2224       continue;
2225
2226     if (const GlobalValue *GV = I->resolveAliasedGlobal())
2227       if (GV != I) {
2228         I->replaceAllUsesWith(const_cast<GlobalValue*>(GV));
2229         Changed = true;
2230       }
2231   }
2232
2233   return Changed;
2234 }
2235
2236 bool GlobalOpt::runOnModule(Module &M) {
2237   bool Changed = false;
2238   
2239   // Try to find the llvm.globalctors list.
2240   GlobalVariable *GlobalCtors = FindGlobalCtors(M);
2241
2242   bool LocalChange = true;
2243   while (LocalChange) {
2244     LocalChange = false;
2245     
2246     // Delete functions that are trivially dead, ccc -> fastcc
2247     LocalChange |= OptimizeFunctions(M);
2248     
2249     // Optimize global_ctors list.
2250     if (GlobalCtors)
2251       LocalChange |= OptimizeGlobalCtorsList(GlobalCtors);
2252     
2253     // Optimize non-address-taken globals.
2254     LocalChange |= OptimizeGlobalVars(M);
2255
2256     // Resolve aliases, when possible.
2257     LocalChange |= ResolveAliases(M);
2258     Changed |= LocalChange;
2259   }
2260   
2261   // TODO: Move all global ctors functions to the end of the module for code
2262   // layout.
2263   
2264   return Changed;
2265 }