600be26620a874cc4226804fa8ebfff599c4fb7d
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / IPO / GlobalOpt.cpp
1 //===- GlobalOpt.cpp - Optimize Global Variables --------------------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This pass transforms simple global variables that never have their address
11 // taken.  If obviously true, it marks read/write globals as constant, deletes
12 // variables only stored to, etc.
13 //
14 //===----------------------------------------------------------------------===//
15
16 #define DEBUG_TYPE "globalopt"
17 #include "llvm/Transforms/IPO.h"
18 #include "llvm/CallingConv.h"
19 #include "llvm/Constants.h"
20 #include "llvm/DerivedTypes.h"
21 #include "llvm/Instructions.h"
22 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
23 #include "llvm/Module.h"
24 #include "llvm/Pass.h"
25 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
26 #include "llvm/Target/TargetData.h"
27 #include "llvm/Support/CallSite.h"
28 #include "llvm/Support/Compiler.h"
29 #include "llvm/Support/Debug.h"
30 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
31 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
32 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
33 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
34 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
35 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
36 #include <algorithm>
37 #include <map>
38 #include <set>
39 using namespace llvm;
40
41 STATISTIC(NumMarked    , "Number of globals marked constant");
42 STATISTIC(NumSRA       , "Number of aggregate globals broken into scalars");
43 STATISTIC(NumHeapSRA   , "Number of heap objects SRA'd");
44 STATISTIC(NumSubstitute,"Number of globals with initializers stored into them");
45 STATISTIC(NumDeleted   , "Number of globals deleted");
46 STATISTIC(NumFnDeleted , "Number of functions deleted");
47 STATISTIC(NumGlobUses  , "Number of global uses devirtualized");
48 STATISTIC(NumLocalized , "Number of globals localized");
49 STATISTIC(NumShrunkToBool  , "Number of global vars shrunk to booleans");
50 STATISTIC(NumFastCallFns   , "Number of functions converted to fastcc");
51 STATISTIC(NumCtorsEvaluated, "Number of static ctors evaluated");
52 STATISTIC(NumNestRemoved   , "Number of nest attributes removed");
53
54 namespace {
55   struct VISIBILITY_HIDDEN GlobalOpt : public ModulePass {
56     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
57       AU.addRequired<TargetData>();
58     }
59     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
60     GlobalOpt() : ModulePass((intptr_t)&ID) {}
61
62     bool runOnModule(Module &M);
63
64   private:
65     GlobalVariable *FindGlobalCtors(Module &M);
66     bool OptimizeFunctions(Module &M);
67     bool OptimizeGlobalVars(Module &M);
68     bool OptimizeGlobalCtorsList(GlobalVariable *&GCL);
69     bool ProcessInternalGlobal(GlobalVariable *GV,Module::global_iterator &GVI);
70   };
71
72   char GlobalOpt::ID = 0;
73   RegisterPass<GlobalOpt> X("globalopt", "Global Variable Optimizer");
74 }
75
76 ModulePass *llvm::createGlobalOptimizerPass() { return new GlobalOpt(); }
77
78 /// GlobalStatus - As we analyze each global, keep track of some information
79 /// about it.  If we find out that the address of the global is taken, none of
80 /// this info will be accurate.
81 struct VISIBILITY_HIDDEN GlobalStatus {
82   /// isLoaded - True if the global is ever loaded.  If the global isn't ever
83   /// loaded it can be deleted.
84   bool isLoaded;
85
86   /// StoredType - Keep track of what stores to the global look like.
87   ///
88   enum StoredType {
89     /// NotStored - There is no store to this global.  It can thus be marked
90     /// constant.
91     NotStored,
92
93     /// isInitializerStored - This global is stored to, but the only thing
94     /// stored is the constant it was initialized with.  This is only tracked
95     /// for scalar globals.
96     isInitializerStored,
97
98     /// isStoredOnce - This global is stored to, but only its initializer and
99     /// one other value is ever stored to it.  If this global isStoredOnce, we
100     /// track the value stored to it in StoredOnceValue below.  This is only
101     /// tracked for scalar globals.
102     isStoredOnce,
103
104     /// isStored - This global is stored to by multiple values or something else
105     /// that we cannot track.
106     isStored
107   } StoredType;
108
109   /// StoredOnceValue - If only one value (besides the initializer constant) is
110   /// ever stored to this global, keep track of what value it is.
111   Value *StoredOnceValue;
112
113   /// AccessingFunction/HasMultipleAccessingFunctions - These start out
114   /// null/false.  When the first accessing function is noticed, it is recorded.
115   /// When a second different accessing function is noticed,
116   /// HasMultipleAccessingFunctions is set to true.
117   Function *AccessingFunction;
118   bool HasMultipleAccessingFunctions;
119
120   /// HasNonInstructionUser - Set to true if this global has a user that is not
121   /// an instruction (e.g. a constant expr or GV initializer).
122   bool HasNonInstructionUser;
123
124   /// HasPHIUser - Set to true if this global has a user that is a PHI node.
125   bool HasPHIUser;
126   
127   GlobalStatus() : isLoaded(false), StoredType(NotStored), StoredOnceValue(0),
128                    AccessingFunction(0), HasMultipleAccessingFunctions(false),
129                    HasNonInstructionUser(false), HasPHIUser(false) {}
130 };
131
132
133
134 /// ConstantIsDead - Return true if the specified constant is (transitively)
135 /// dead.  The constant may be used by other constants (e.g. constant arrays and
136 /// constant exprs) as long as they are dead, but it cannot be used by anything
137 /// else.
138 static bool ConstantIsDead(Constant *C) {
139   if (isa<GlobalValue>(C)) return false;
140
141   for (Value::use_iterator UI = C->use_begin(), E = C->use_end(); UI != E; ++UI)
142     if (Constant *CU = dyn_cast<Constant>(*UI)) {
143       if (!ConstantIsDead(CU)) return false;
144     } else
145       return false;
146   return true;
147 }
148
149
150 /// AnalyzeGlobal - Look at all uses of the global and fill in the GlobalStatus
151 /// structure.  If the global has its address taken, return true to indicate we
152 /// can't do anything with it.
153 ///
154 static bool AnalyzeGlobal(Value *V, GlobalStatus &GS,
155                           std::set<PHINode*> &PHIUsers) {
156   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E; ++UI)
157     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(*UI)) {
158       GS.HasNonInstructionUser = true;
159
160       if (AnalyzeGlobal(CE, GS, PHIUsers)) return true;
161
162     } else if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(*UI)) {
163       if (!GS.HasMultipleAccessingFunctions) {
164         Function *F = I->getParent()->getParent();
165         if (GS.AccessingFunction == 0)
166           GS.AccessingFunction = F;
167         else if (GS.AccessingFunction != F)
168           GS.HasMultipleAccessingFunctions = true;
169       }
170       if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
171         GS.isLoaded = true;
172         if (LI->isVolatile()) return true;  // Don't hack on volatile loads.
173       } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
174         // Don't allow a store OF the address, only stores TO the address.
175         if (SI->getOperand(0) == V) return true;
176
177         if (SI->isVolatile()) return true;  // Don't hack on volatile stores.
178
179         // If this is a direct store to the global (i.e., the global is a scalar
180         // value, not an aggregate), keep more specific information about
181         // stores.
182         if (GS.StoredType != GlobalStatus::isStored) {
183           if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(SI->getOperand(1))){
184             Value *StoredVal = SI->getOperand(0);
185             if (StoredVal == GV->getInitializer()) {
186               if (GS.StoredType < GlobalStatus::isInitializerStored)
187                 GS.StoredType = GlobalStatus::isInitializerStored;
188             } else if (isa<LoadInst>(StoredVal) &&
189                        cast<LoadInst>(StoredVal)->getOperand(0) == GV) {
190               // G = G
191               if (GS.StoredType < GlobalStatus::isInitializerStored)
192                 GS.StoredType = GlobalStatus::isInitializerStored;
193             } else if (GS.StoredType < GlobalStatus::isStoredOnce) {
194               GS.StoredType = GlobalStatus::isStoredOnce;
195               GS.StoredOnceValue = StoredVal;
196             } else if (GS.StoredType == GlobalStatus::isStoredOnce &&
197                        GS.StoredOnceValue == StoredVal) {
198               // noop.
199             } else {
200               GS.StoredType = GlobalStatus::isStored;
201             }
202           } else {
203             GS.StoredType = GlobalStatus::isStored;
204           }
205         }
206       } else if (isa<GetElementPtrInst>(I)) {
207         if (AnalyzeGlobal(I, GS, PHIUsers)) return true;
208       } else if (isa<SelectInst>(I)) {
209         if (AnalyzeGlobal(I, GS, PHIUsers)) return true;
210       } else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
211         // PHI nodes we can check just like select or GEP instructions, but we
212         // have to be careful about infinite recursion.
213         if (PHIUsers.insert(PN).second)  // Not already visited.
214           if (AnalyzeGlobal(I, GS, PHIUsers)) return true;
215         GS.HasPHIUser = true;
216       } else if (isa<CmpInst>(I)) {
217       } else if (isa<MemCpyInst>(I) || isa<MemMoveInst>(I)) {
218         if (I->getOperand(1) == V)
219           GS.StoredType = GlobalStatus::isStored;
220         if (I->getOperand(2) == V)
221           GS.isLoaded = true;
222       } else if (isa<MemSetInst>(I)) {
223         assert(I->getOperand(1) == V && "Memset only takes one pointer!");
224         GS.StoredType = GlobalStatus::isStored;
225       } else {
226         return true;  // Any other non-load instruction might take address!
227       }
228     } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(*UI)) {
229       GS.HasNonInstructionUser = true;
230       // We might have a dead and dangling constant hanging off of here.
231       if (!ConstantIsDead(C))
232         return true;
233     } else {
234       GS.HasNonInstructionUser = true;
235       // Otherwise must be some other user.
236       return true;
237     }
238
239   return false;
240 }
241
242 static Constant *getAggregateConstantElement(Constant *Agg, Constant *Idx) {
243   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Idx);
244   if (!CI) return 0;
245   unsigned IdxV = CI->getZExtValue();
246
247   if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(Agg)) {
248     if (IdxV < CS->getNumOperands()) return CS->getOperand(IdxV);
249   } else if (ConstantArray *CA = dyn_cast<ConstantArray>(Agg)) {
250     if (IdxV < CA->getNumOperands()) return CA->getOperand(IdxV);
251   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Agg)) {
252     if (IdxV < CP->getNumOperands()) return CP->getOperand(IdxV);
253   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Agg)) {
254     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Agg->getType())) {
255       if (IdxV < STy->getNumElements())
256         return Constant::getNullValue(STy->getElementType(IdxV));
257     } else if (const SequentialType *STy =
258                dyn_cast<SequentialType>(Agg->getType())) {
259       return Constant::getNullValue(STy->getElementType());
260     }
261   } else if (isa<UndefValue>(Agg)) {
262     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Agg->getType())) {
263       if (IdxV < STy->getNumElements())
264         return UndefValue::get(STy->getElementType(IdxV));
265     } else if (const SequentialType *STy =
266                dyn_cast<SequentialType>(Agg->getType())) {
267       return UndefValue::get(STy->getElementType());
268     }
269   }
270   return 0;
271 }
272
273
274 /// CleanupConstantGlobalUsers - We just marked GV constant.  Loop over all
275 /// users of the global, cleaning up the obvious ones.  This is largely just a
276 /// quick scan over the use list to clean up the easy and obvious cruft.  This
277 /// returns true if it made a change.
278 static bool CleanupConstantGlobalUsers(Value *V, Constant *Init) {
279   bool Changed = false;
280   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E;) {
281     User *U = *UI++;
282
283     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(U)) {
284       if (Init) {
285         // Replace the load with the initializer.
286         LI->replaceAllUsesWith(Init);
287         LI->eraseFromParent();
288         Changed = true;
289       }
290     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(U)) {
291       // Store must be unreachable or storing Init into the global.
292       SI->eraseFromParent();
293       Changed = true;
294     } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(U)) {
295       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
296         Constant *SubInit = 0;
297         if (Init)
298           SubInit = ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(Init, CE);
299         Changed |= CleanupConstantGlobalUsers(CE, SubInit);
300       } else if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast && 
301                  isa<PointerType>(CE->getType())) {
302         // Pointer cast, delete any stores and memsets to the global.
303         Changed |= CleanupConstantGlobalUsers(CE, 0);
304       }
305
306       if (CE->use_empty()) {
307         CE->destroyConstant();
308         Changed = true;
309       }
310     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(U)) {
311       // Do not transform "gepinst (gep constexpr (GV))" here, because forming
312       // "gepconstexpr (gep constexpr (GV))" will cause the two gep's to fold
313       // and will invalidate our notion of what Init is.
314       Constant *SubInit = 0;
315       if (!isa<ConstantExpr>(GEP->getOperand(0))) {
316         ConstantExpr *CE = 
317           dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(ConstantFoldInstruction(GEP));
318         if (Init && CE && CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
319           SubInit = ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(Init, CE);
320       }
321       Changed |= CleanupConstantGlobalUsers(GEP, SubInit);
322
323       if (GEP->use_empty()) {
324         GEP->eraseFromParent();
325         Changed = true;
326       }
327     } else if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(U)) { // memset/cpy/mv
328       if (MI->getRawDest() == V) {
329         MI->eraseFromParent();
330         Changed = true;
331       }
332
333     } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(U)) {
334       // If we have a chain of dead constantexprs or other things dangling from
335       // us, and if they are all dead, nuke them without remorse.
336       if (ConstantIsDead(C)) {
337         C->destroyConstant();
338         // This could have invalidated UI, start over from scratch.
339         CleanupConstantGlobalUsers(V, Init);
340         return true;
341       }
342     }
343   }
344   return Changed;
345 }
346
347 /// isSafeSROAElementUse - Return true if the specified instruction is a safe
348 /// user of a derived expression from a global that we want to SROA.
349 static bool isSafeSROAElementUse(Value *V) {
350   // We might have a dead and dangling constant hanging off of here.
351   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
352     return ConstantIsDead(C);
353   
354   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
355   if (!I) return false;
356
357   // Loads are ok.
358   if (isa<LoadInst>(I)) return true;
359
360   // Stores *to* the pointer are ok.
361   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I))
362     return SI->getOperand(0) != V;
363     
364   // Otherwise, it must be a GEP.
365   GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I);
366   if (GEPI == 0) return false;
367   
368   if (GEPI->getNumOperands() < 3 || !isa<Constant>(GEPI->getOperand(1)) ||
369       !cast<Constant>(GEPI->getOperand(1))->isNullValue())
370     return false;
371   
372   for (Value::use_iterator I = GEPI->use_begin(), E = GEPI->use_end();
373        I != E; ++I)
374     if (!isSafeSROAElementUse(*I))
375       return false;
376   return true;
377 }
378
379
380 /// IsUserOfGlobalSafeForSRA - U is a direct user of the specified global value.
381 /// Look at it and its uses and decide whether it is safe to SROA this global.
382 ///
383 static bool IsUserOfGlobalSafeForSRA(User *U, GlobalValue *GV) {
384   // The user of the global must be a GEP Inst or a ConstantExpr GEP.
385   if (!isa<GetElementPtrInst>(U) && 
386       (!isa<ConstantExpr>(U) || 
387        cast<ConstantExpr>(U)->getOpcode() != Instruction::GetElementPtr))
388     return false;
389   
390   // Check to see if this ConstantExpr GEP is SRA'able.  In particular, we
391   // don't like < 3 operand CE's, and we don't like non-constant integer
392   // indices.  This enforces that all uses are 'gep GV, 0, C, ...' for some
393   // value of C.
394   if (U->getNumOperands() < 3 || !isa<Constant>(U->getOperand(1)) ||
395       !cast<Constant>(U->getOperand(1))->isNullValue() ||
396       !isa<ConstantInt>(U->getOperand(2)))
397     return false;
398
399   gep_type_iterator GEPI = gep_type_begin(U), E = gep_type_end(U);
400   ++GEPI;  // Skip over the pointer index.
401   
402   // If this is a use of an array allocation, do a bit more checking for sanity.
403   if (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(*GEPI)) {
404     uint64_t NumElements = AT->getNumElements();
405     ConstantInt *Idx = cast<ConstantInt>(U->getOperand(2));
406     
407     // Check to make sure that index falls within the array.  If not,
408     // something funny is going on, so we won't do the optimization.
409     //
410     if (Idx->getZExtValue() >= NumElements)
411       return false;
412       
413     // We cannot scalar repl this level of the array unless any array
414     // sub-indices are in-range constants.  In particular, consider:
415     // A[0][i].  We cannot know that the user isn't doing invalid things like
416     // allowing i to index an out-of-range subscript that accesses A[1].
417     //
418     // Scalar replacing *just* the outer index of the array is probably not
419     // going to be a win anyway, so just give up.
420     for (++GEPI; // Skip array index.
421          GEPI != E && (isa<ArrayType>(*GEPI) || isa<VectorType>(*GEPI));
422          ++GEPI) {
423       uint64_t NumElements;
424       if (const ArrayType *SubArrayTy = dyn_cast<ArrayType>(*GEPI))
425         NumElements = SubArrayTy->getNumElements();
426       else
427         NumElements = cast<VectorType>(*GEPI)->getNumElements();
428       
429       ConstantInt *IdxVal = dyn_cast<ConstantInt>(GEPI.getOperand());
430       if (!IdxVal || IdxVal->getZExtValue() >= NumElements)
431         return false;
432     }
433   }
434
435   for (Value::use_iterator I = U->use_begin(), E = U->use_end(); I != E; ++I)
436     if (!isSafeSROAElementUse(*I))
437       return false;
438   return true;
439 }
440
441 /// GlobalUsersSafeToSRA - Look at all uses of the global and decide whether it
442 /// is safe for us to perform this transformation.
443 ///
444 static bool GlobalUsersSafeToSRA(GlobalValue *GV) {
445   for (Value::use_iterator UI = GV->use_begin(), E = GV->use_end();
446        UI != E; ++UI) {
447     if (!IsUserOfGlobalSafeForSRA(*UI, GV))
448       return false;
449   }
450   return true;
451 }
452  
453
454 /// SRAGlobal - Perform scalar replacement of aggregates on the specified global
455 /// variable.  This opens the door for other optimizations by exposing the
456 /// behavior of the program in a more fine-grained way.  We have determined that
457 /// this transformation is safe already.  We return the first global variable we
458 /// insert so that the caller can reprocess it.
459 static GlobalVariable *SRAGlobal(GlobalVariable *GV, const TargetData &TD) {
460   // Make sure this global only has simple uses that we can SRA.
461   if (!GlobalUsersSafeToSRA(GV))
462     return 0;
463   
464   assert(GV->hasInternalLinkage() && !GV->isConstant());
465   Constant *Init = GV->getInitializer();
466   const Type *Ty = Init->getType();
467
468   std::vector<GlobalVariable*> NewGlobals;
469   Module::GlobalListType &Globals = GV->getParent()->getGlobalList();
470
471   // Get the alignment of the global, either explicit or target-specific.
472   unsigned StartAlignment = GV->getAlignment();
473   if (StartAlignment == 0)
474     StartAlignment = TD.getABITypeAlignment(GV->getType());
475    
476   if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
477     NewGlobals.reserve(STy->getNumElements());
478     const StructLayout &Layout = *TD.getStructLayout(STy);
479     for (unsigned i = 0, e = STy->getNumElements(); i != e; ++i) {
480       Constant *In = getAggregateConstantElement(Init,
481                                             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
482       assert(In && "Couldn't get element of initializer?");
483       GlobalVariable *NGV = new GlobalVariable(STy->getElementType(i), false,
484                                                GlobalVariable::InternalLinkage,
485                                                In, GV->getName()+"."+utostr(i),
486                                                (Module *)NULL,
487                                                GV->isThreadLocal());
488       Globals.insert(GV, NGV);
489       NewGlobals.push_back(NGV);
490       
491       // Calculate the known alignment of the field.  If the original aggregate
492       // had 256 byte alignment for example, something might depend on that:
493       // propagate info to each field.
494       uint64_t FieldOffset = Layout.getElementOffset(i);
495       unsigned NewAlign = (unsigned)MinAlign(StartAlignment, FieldOffset);
496       if (NewAlign > TD.getABITypeAlignment(STy->getElementType(i)))
497         NGV->setAlignment(NewAlign);
498     }
499   } else if (const SequentialType *STy = dyn_cast<SequentialType>(Ty)) {
500     unsigned NumElements = 0;
501     if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(STy))
502       NumElements = ATy->getNumElements();
503     else
504       NumElements = cast<VectorType>(STy)->getNumElements();
505
506     if (NumElements > 16 && GV->hasNUsesOrMore(16))
507       return 0; // It's not worth it.
508     NewGlobals.reserve(NumElements);
509     
510     uint64_t EltSize = TD.getABITypeSize(STy->getElementType());
511     unsigned EltAlign = TD.getABITypeAlignment(STy->getElementType());
512     for (unsigned i = 0, e = NumElements; i != e; ++i) {
513       Constant *In = getAggregateConstantElement(Init,
514                                             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
515       assert(In && "Couldn't get element of initializer?");
516
517       GlobalVariable *NGV = new GlobalVariable(STy->getElementType(), false,
518                                                GlobalVariable::InternalLinkage,
519                                                In, GV->getName()+"."+utostr(i),
520                                                (Module *)NULL,
521                                                GV->isThreadLocal());
522       Globals.insert(GV, NGV);
523       NewGlobals.push_back(NGV);
524       
525       // Calculate the known alignment of the field.  If the original aggregate
526       // had 256 byte alignment for example, something might depend on that:
527       // propagate info to each field.
528       unsigned NewAlign = (unsigned)MinAlign(StartAlignment, EltSize*i);
529       if (NewAlign > EltAlign)
530         NGV->setAlignment(NewAlign);
531     }
532   }
533
534   if (NewGlobals.empty())
535     return 0;
536
537   DOUT << "PERFORMING GLOBAL SRA ON: " << *GV;
538
539   Constant *NullInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
540
541   // Loop over all of the uses of the global, replacing the constantexpr geps,
542   // with smaller constantexpr geps or direct references.
543   while (!GV->use_empty()) {
544     User *GEP = GV->use_back();
545     assert(((isa<ConstantExpr>(GEP) &&
546              cast<ConstantExpr>(GEP)->getOpcode()==Instruction::GetElementPtr)||
547             isa<GetElementPtrInst>(GEP)) && "NonGEP CE's are not SRAable!");
548
549     // Ignore the 1th operand, which has to be zero or else the program is quite
550     // broken (undefined).  Get the 2nd operand, which is the structure or array
551     // index.
552     unsigned Val = cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(2))->getZExtValue();
553     if (Val >= NewGlobals.size()) Val = 0; // Out of bound array access.
554
555     Value *NewPtr = NewGlobals[Val];
556
557     // Form a shorter GEP if needed.
558     if (GEP->getNumOperands() > 3) {
559       if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(GEP)) {
560         SmallVector<Constant*, 8> Idxs;
561         Idxs.push_back(NullInt);
562         for (unsigned i = 3, e = CE->getNumOperands(); i != e; ++i)
563           Idxs.push_back(CE->getOperand(i));
564         NewPtr = ConstantExpr::getGetElementPtr(cast<Constant>(NewPtr),
565                                                 &Idxs[0], Idxs.size());
566       } else {
567         GetElementPtrInst *GEPI = cast<GetElementPtrInst>(GEP);
568         SmallVector<Value*, 8> Idxs;
569         Idxs.push_back(NullInt);
570         for (unsigned i = 3, e = GEPI->getNumOperands(); i != e; ++i)
571           Idxs.push_back(GEPI->getOperand(i));
572         NewPtr = GetElementPtrInst::Create(NewPtr, Idxs.begin(), Idxs.end(),
573                                            GEPI->getName()+"."+utostr(Val), GEPI);
574       }
575     }
576     GEP->replaceAllUsesWith(NewPtr);
577
578     if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(GEP))
579       GEPI->eraseFromParent();
580     else
581       cast<ConstantExpr>(GEP)->destroyConstant();
582   }
583
584   // Delete the old global, now that it is dead.
585   Globals.erase(GV);
586   ++NumSRA;
587
588   // Loop over the new globals array deleting any globals that are obviously
589   // dead.  This can arise due to scalarization of a structure or an array that
590   // has elements that are dead.
591   unsigned FirstGlobal = 0;
592   for (unsigned i = 0, e = NewGlobals.size(); i != e; ++i)
593     if (NewGlobals[i]->use_empty()) {
594       Globals.erase(NewGlobals[i]);
595       if (FirstGlobal == i) ++FirstGlobal;
596     }
597
598   return FirstGlobal != NewGlobals.size() ? NewGlobals[FirstGlobal] : 0;
599 }
600
601 /// AllUsesOfValueWillTrapIfNull - Return true if all users of the specified
602 /// value will trap if the value is dynamically null.  PHIs keeps track of any 
603 /// phi nodes we've seen to avoid reprocessing them.
604 static bool AllUsesOfValueWillTrapIfNull(Value *V,
605                                          SmallPtrSet<PHINode*, 8> &PHIs) {
606   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E; ++UI)
607     if (isa<LoadInst>(*UI)) {
608       // Will trap.
609     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
610       if (SI->getOperand(0) == V) {
611         //cerr << "NONTRAPPING USE: " << **UI;
612         return false;  // Storing the value.
613       }
614     } else if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(*UI)) {
615       if (CI->getOperand(0) != V) {
616         //cerr << "NONTRAPPING USE: " << **UI;
617         return false;  // Not calling the ptr
618       }
619     } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(*UI)) {
620       if (II->getOperand(0) != V) {
621         //cerr << "NONTRAPPING USE: " << **UI;
622         return false;  // Not calling the ptr
623       }
624     } else if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(*UI)) {
625       if (!AllUsesOfValueWillTrapIfNull(CI, PHIs)) return false;
626     } else if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(*UI)) {
627       if (!AllUsesOfValueWillTrapIfNull(GEPI, PHIs)) return false;
628     } else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI)) {
629       // If we've already seen this phi node, ignore it, it has already been
630       // checked.
631       if (PHIs.insert(PN))
632         return AllUsesOfValueWillTrapIfNull(PN, PHIs);
633     } else if (isa<ICmpInst>(*UI) &&
634                isa<ConstantPointerNull>(UI->getOperand(1))) {
635       // Ignore setcc X, null
636     } else {
637       //cerr << "NONTRAPPING USE: " << **UI;
638       return false;
639     }
640   return true;
641 }
642
643 /// AllUsesOfLoadedValueWillTrapIfNull - Return true if all uses of any loads
644 /// from GV will trap if the loaded value is null.  Note that this also permits
645 /// comparisons of the loaded value against null, as a special case.
646 static bool AllUsesOfLoadedValueWillTrapIfNull(GlobalVariable *GV) {
647   for (Value::use_iterator UI = GV->use_begin(), E = GV->use_end(); UI!=E; ++UI)
648     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*UI)) {
649       SmallPtrSet<PHINode*, 8> PHIs;
650       if (!AllUsesOfValueWillTrapIfNull(LI, PHIs))
651         return false;
652     } else if (isa<StoreInst>(*UI)) {
653       // Ignore stores to the global.
654     } else {
655       // We don't know or understand this user, bail out.
656       //cerr << "UNKNOWN USER OF GLOBAL!: " << **UI;
657       return false;
658     }
659
660   return true;
661 }
662
663 static bool OptimizeAwayTrappingUsesOfValue(Value *V, Constant *NewV) {
664   bool Changed = false;
665   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E; ) {
666     Instruction *I = cast<Instruction>(*UI++);
667     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
668       LI->setOperand(0, NewV);
669       Changed = true;
670     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
671       if (SI->getOperand(1) == V) {
672         SI->setOperand(1, NewV);
673         Changed = true;
674       }
675     } else if (isa<CallInst>(I) || isa<InvokeInst>(I)) {
676       if (I->getOperand(0) == V) {
677         // Calling through the pointer!  Turn into a direct call, but be careful
678         // that the pointer is not also being passed as an argument.
679         I->setOperand(0, NewV);
680         Changed = true;
681         bool PassedAsArg = false;
682         for (unsigned i = 1, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
683           if (I->getOperand(i) == V) {
684             PassedAsArg = true;
685             I->setOperand(i, NewV);
686           }
687
688         if (PassedAsArg) {
689           // Being passed as an argument also.  Be careful to not invalidate UI!
690           UI = V->use_begin();
691         }
692       }
693     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
694       Changed |= OptimizeAwayTrappingUsesOfValue(CI,
695                                 ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(),
696                                                       NewV, CI->getType()));
697       if (CI->use_empty()) {
698         Changed = true;
699         CI->eraseFromParent();
700       }
701     } else if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I)) {
702       // Should handle GEP here.
703       SmallVector<Constant*, 8> Idxs;
704       Idxs.reserve(GEPI->getNumOperands()-1);
705       for (unsigned i = 1, e = GEPI->getNumOperands(); i != e; ++i)
706         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEPI->getOperand(i)))
707           Idxs.push_back(C);
708         else
709           break;
710       if (Idxs.size() == GEPI->getNumOperands()-1)
711         Changed |= OptimizeAwayTrappingUsesOfValue(GEPI,
712                                 ConstantExpr::getGetElementPtr(NewV, &Idxs[0],
713                                                                Idxs.size()));
714       if (GEPI->use_empty()) {
715         Changed = true;
716         GEPI->eraseFromParent();
717       }
718     }
719   }
720
721   return Changed;
722 }
723
724
725 /// OptimizeAwayTrappingUsesOfLoads - The specified global has only one non-null
726 /// value stored into it.  If there are uses of the loaded value that would trap
727 /// if the loaded value is dynamically null, then we know that they cannot be
728 /// reachable with a null optimize away the load.
729 static bool OptimizeAwayTrappingUsesOfLoads(GlobalVariable *GV, Constant *LV) {
730   std::vector<LoadInst*> Loads;
731   bool Changed = false;
732
733   // Replace all uses of loads with uses of uses of the stored value.
734   for (Value::use_iterator GUI = GV->use_begin(), E = GV->use_end();
735        GUI != E; ++GUI)
736     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*GUI)) {
737       Loads.push_back(LI);
738       Changed |= OptimizeAwayTrappingUsesOfValue(LI, LV);
739     } else {
740       // If we get here we could have stores, selects, or phi nodes whose values
741       // are loaded.
742       assert((isa<StoreInst>(*GUI) || isa<PHINode>(*GUI) ||
743               isa<SelectInst>(*GUI) || isa<ConstantExpr>(*GUI)) &&
744              "Only expect load and stores!");
745     }
746
747   if (Changed) {
748     DOUT << "OPTIMIZED LOADS FROM STORED ONCE POINTER: " << *GV;
749     ++NumGlobUses;
750   }
751
752   // Delete all of the loads we can, keeping track of whether we nuked them all!
753   bool AllLoadsGone = true;
754   while (!Loads.empty()) {
755     LoadInst *L = Loads.back();
756     if (L->use_empty()) {
757       L->eraseFromParent();
758       Changed = true;
759     } else {
760       AllLoadsGone = false;
761     }
762     Loads.pop_back();
763   }
764
765   // If we nuked all of the loads, then none of the stores are needed either,
766   // nor is the global.
767   if (AllLoadsGone) {
768     DOUT << "  *** GLOBAL NOW DEAD!\n";
769     CleanupConstantGlobalUsers(GV, 0);
770     if (GV->use_empty()) {
771       GV->eraseFromParent();
772       ++NumDeleted;
773     }
774     Changed = true;
775   }
776   return Changed;
777 }
778
779 /// ConstantPropUsersOf - Walk the use list of V, constant folding all of the
780 /// instructions that are foldable.
781 static void ConstantPropUsersOf(Value *V) {
782   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E; )
783     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(*UI++))
784       if (Constant *NewC = ConstantFoldInstruction(I)) {
785         I->replaceAllUsesWith(NewC);
786
787         // Advance UI to the next non-I use to avoid invalidating it!
788         // Instructions could multiply use V.
789         while (UI != E && *UI == I)
790           ++UI;
791         I->eraseFromParent();
792       }
793 }
794
795 /// OptimizeGlobalAddressOfMalloc - This function takes the specified global
796 /// variable, and transforms the program as if it always contained the result of
797 /// the specified malloc.  Because it is always the result of the specified
798 /// malloc, there is no reason to actually DO the malloc.  Instead, turn the
799 /// malloc into a global, and any loads of GV as uses of the new global.
800 static GlobalVariable *OptimizeGlobalAddressOfMalloc(GlobalVariable *GV,
801                                                      MallocInst *MI) {
802   DOUT << "PROMOTING MALLOC GLOBAL: " << *GV << "  MALLOC = " << *MI;
803   ConstantInt *NElements = cast<ConstantInt>(MI->getArraySize());
804
805   if (NElements->getZExtValue() != 1) {
806     // If we have an array allocation, transform it to a single element
807     // allocation to make the code below simpler.
808     Type *NewTy = ArrayType::get(MI->getAllocatedType(),
809                                  NElements->getZExtValue());
810     MallocInst *NewMI =
811       new MallocInst(NewTy, Constant::getNullValue(Type::Int32Ty),
812                      MI->getAlignment(), MI->getName(), MI);
813     Value* Indices[2];
814     Indices[0] = Indices[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
815     Value *NewGEP = GetElementPtrInst::Create(NewMI, Indices, Indices + 2,
816                                               NewMI->getName()+".el0", MI);
817     MI->replaceAllUsesWith(NewGEP);
818     MI->eraseFromParent();
819     MI = NewMI;
820   }
821
822   // Create the new global variable.  The contents of the malloc'd memory is
823   // undefined, so initialize with an undef value.
824   Constant *Init = UndefValue::get(MI->getAllocatedType());
825   GlobalVariable *NewGV = new GlobalVariable(MI->getAllocatedType(), false,
826                                              GlobalValue::InternalLinkage, Init,
827                                              GV->getName()+".body",
828                                              (Module *)NULL,
829                                              GV->isThreadLocal());
830   // FIXME: This new global should have the alignment returned by malloc.  Code
831   // could depend on malloc returning large alignment (on the mac, 16 bytes) but
832   // this would only guarantee some lower alignment.
833   GV->getParent()->getGlobalList().insert(GV, NewGV);
834
835   // Anything that used the malloc now uses the global directly.
836   MI->replaceAllUsesWith(NewGV);
837
838   Constant *RepValue = NewGV;
839   if (NewGV->getType() != GV->getType()->getElementType())
840     RepValue = ConstantExpr::getBitCast(RepValue, 
841                                         GV->getType()->getElementType());
842
843   // If there is a comparison against null, we will insert a global bool to
844   // keep track of whether the global was initialized yet or not.
845   GlobalVariable *InitBool =
846     new GlobalVariable(Type::Int1Ty, false, GlobalValue::InternalLinkage,
847                        ConstantInt::getFalse(), GV->getName()+".init",
848                        (Module *)NULL, GV->isThreadLocal());
849   bool InitBoolUsed = false;
850
851   // Loop over all uses of GV, processing them in turn.
852   std::vector<StoreInst*> Stores;
853   while (!GV->use_empty())
854     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(GV->use_back())) {
855       while (!LI->use_empty()) {
856         Use &LoadUse = LI->use_begin().getUse();
857         if (!isa<ICmpInst>(LoadUse.getUser()))
858           LoadUse = RepValue;
859         else {
860           ICmpInst *CI = cast<ICmpInst>(LoadUse.getUser());
861           // Replace the cmp X, 0 with a use of the bool value.
862           Value *LV = new LoadInst(InitBool, InitBool->getName()+".val", CI);
863           InitBoolUsed = true;
864           switch (CI->getPredicate()) {
865           default: assert(0 && "Unknown ICmp Predicate!");
866           case ICmpInst::ICMP_ULT:
867           case ICmpInst::ICMP_SLT:
868             LV = ConstantInt::getFalse();   // X < null -> always false
869             break;
870           case ICmpInst::ICMP_ULE:
871           case ICmpInst::ICMP_SLE:
872           case ICmpInst::ICMP_EQ:
873             LV = BinaryOperator::createNot(LV, "notinit", CI);
874             break;
875           case ICmpInst::ICMP_NE:
876           case ICmpInst::ICMP_UGE:
877           case ICmpInst::ICMP_SGE:
878           case ICmpInst::ICMP_UGT:
879           case ICmpInst::ICMP_SGT:
880             break;  // no change.
881           }
882           CI->replaceAllUsesWith(LV);
883           CI->eraseFromParent();
884         }
885       }
886       LI->eraseFromParent();
887     } else {
888       StoreInst *SI = cast<StoreInst>(GV->use_back());
889       // The global is initialized when the store to it occurs.
890       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(), InitBool, SI);
891       SI->eraseFromParent();
892     }
893
894   // If the initialization boolean was used, insert it, otherwise delete it.
895   if (!InitBoolUsed) {
896     while (!InitBool->use_empty())  // Delete initializations
897       cast<Instruction>(InitBool->use_back())->eraseFromParent();
898     delete InitBool;
899   } else
900     GV->getParent()->getGlobalList().insert(GV, InitBool);
901
902
903   // Now the GV is dead, nuke it and the malloc.
904   GV->eraseFromParent();
905   MI->eraseFromParent();
906
907   // To further other optimizations, loop over all users of NewGV and try to
908   // constant prop them.  This will promote GEP instructions with constant
909   // indices into GEP constant-exprs, which will allow global-opt to hack on it.
910   ConstantPropUsersOf(NewGV);
911   if (RepValue != NewGV)
912     ConstantPropUsersOf(RepValue);
913
914   return NewGV;
915 }
916
917 /// ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal - Scan the use-list of V checking
918 /// to make sure that there are no complex uses of V.  We permit simple things
919 /// like dereferencing the pointer, but not storing through the address, unless
920 /// it is to the specified global.
921 static bool ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal(Instruction *V,
922                                                       GlobalVariable *GV,
923                                               SmallPtrSet<PHINode*, 8> &PHIs) {
924   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E; ++UI)
925     if (isa<LoadInst>(*UI) || isa<CmpInst>(*UI)) {
926       // Fine, ignore.
927     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
928       if (SI->getOperand(0) == V && SI->getOperand(1) != GV)
929         return false;  // Storing the pointer itself... bad.
930       // Otherwise, storing through it, or storing into GV... fine.
931     } else if (isa<GetElementPtrInst>(*UI)) {
932       if (!ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal(cast<Instruction>(*UI),
933                                                      GV, PHIs))
934         return false;
935     } else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI)) {
936       // PHIs are ok if all uses are ok.  Don't infinitely recurse through PHI
937       // cycles.
938       if (PHIs.insert(PN))
939         if (!ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal(PN, GV, PHIs))
940           return false;
941     } else {
942       return false;
943     }
944   return true;
945 }
946
947 /// ReplaceUsesOfMallocWithGlobal - The Alloc pointer is stored into GV
948 /// somewhere.  Transform all uses of the allocation into loads from the
949 /// global and uses of the resultant pointer.  Further, delete the store into
950 /// GV.  This assumes that these value pass the 
951 /// 'ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal' predicate.
952 static void ReplaceUsesOfMallocWithGlobal(Instruction *Alloc, 
953                                           GlobalVariable *GV) {
954   while (!Alloc->use_empty()) {
955     Instruction *U = cast<Instruction>(*Alloc->use_begin());
956     Instruction *InsertPt = U;
957     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(U)) {
958       // If this is the store of the allocation into the global, remove it.
959       if (SI->getOperand(1) == GV) {
960         SI->eraseFromParent();
961         continue;
962       }
963     } else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(U)) {
964       // Insert the load in the corresponding predecessor, not right before the
965       // PHI.
966       unsigned PredNo = Alloc->use_begin().getOperandNo()/2;
967       InsertPt = PN->getIncomingBlock(PredNo)->getTerminator();
968     }
969     
970     // Insert a load from the global, and use it instead of the malloc.
971     Value *NL = new LoadInst(GV, GV->getName()+".val", InsertPt);
972     U->replaceUsesOfWith(Alloc, NL);
973   }
974 }
975
976 /// GlobalLoadUsesSimpleEnoughForHeapSRA - If all users of values loaded from
977 /// GV are simple enough to perform HeapSRA, return true.
978 static bool GlobalLoadUsesSimpleEnoughForHeapSRA(GlobalVariable *GV,
979                                                  MallocInst *MI) {
980   for (Value::use_iterator UI = GV->use_begin(), E = GV->use_end(); UI != E; 
981        ++UI)
982     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*UI)) {
983       // We permit two users of the load: setcc comparing against the null
984       // pointer, and a getelementptr of a specific form.
985       for (Value::use_iterator UI = LI->use_begin(), E = LI->use_end(); UI != E; 
986            ++UI) {
987         // Comparison against null is ok.
988         if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(*UI)) {
989           if (!isa<ConstantPointerNull>(ICI->getOperand(1)))
990             return false;
991           continue;
992         }
993         
994         // getelementptr is also ok, but only a simple form.
995         if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(*UI)) {
996           // Must index into the array and into the struct.
997           if (GEPI->getNumOperands() < 3)
998             return false;
999           
1000           // Otherwise the GEP is ok.
1001           continue;
1002         }
1003         
1004         if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI)) {
1005           // We have a phi of a load from the global.  We can only handle this
1006           // if the other PHI'd values are actually the same.  In this case,
1007           // the rewriter will just drop the phi entirely.
1008           for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1009             Value *IV = PN->getIncomingValue(i);
1010             if (IV == LI) continue;  // Trivial the same.
1011             
1012             // If the phi'd value is from the malloc that initializes the value,
1013             // we can xform it.
1014             if (IV == MI) continue;
1015             
1016             // Otherwise, we don't know what it is.
1017             return false;
1018           }
1019           return true;
1020         }
1021         
1022         // Otherwise we don't know what this is, not ok.
1023         return false;
1024       }
1025     }
1026   return true;
1027 }
1028
1029 /// GetHeapSROALoad - Return the load for the specified field of the HeapSROA'd
1030 /// value, lazily creating it on demand.
1031 static Value *GetHeapSROALoad(Instruction *Load, unsigned FieldNo,
1032                               const std::vector<GlobalVariable*> &FieldGlobals,
1033                               std::vector<Value *> &InsertedLoadsForPtr) {
1034   if (InsertedLoadsForPtr.size() <= FieldNo)
1035     InsertedLoadsForPtr.resize(FieldNo+1);
1036   if (InsertedLoadsForPtr[FieldNo] == 0)
1037     InsertedLoadsForPtr[FieldNo] = new LoadInst(FieldGlobals[FieldNo],
1038                                                 Load->getName()+".f" + 
1039                                                 utostr(FieldNo), Load);
1040   return InsertedLoadsForPtr[FieldNo];
1041 }
1042
1043 /// RewriteHeapSROALoadUser - Given a load instruction and a value derived from
1044 /// the load, rewrite the derived value to use the HeapSRoA'd load.
1045 static void RewriteHeapSROALoadUser(LoadInst *Load, Instruction *LoadUser, 
1046                                const std::vector<GlobalVariable*> &FieldGlobals,
1047                                     std::vector<Value *> &InsertedLoadsForPtr) {
1048   // If this is a comparison against null, handle it.
1049   if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(LoadUser)) {
1050     assert(isa<ConstantPointerNull>(SCI->getOperand(1)));
1051     // If we have a setcc of the loaded pointer, we can use a setcc of any
1052     // field.
1053     Value *NPtr;
1054     if (InsertedLoadsForPtr.empty()) {
1055       NPtr = GetHeapSROALoad(Load, 0, FieldGlobals, InsertedLoadsForPtr);
1056     } else {
1057       NPtr = InsertedLoadsForPtr.back();
1058     }
1059     
1060     Value *New = new ICmpInst(SCI->getPredicate(), NPtr,
1061                               Constant::getNullValue(NPtr->getType()),
1062                               SCI->getName(), SCI);
1063     SCI->replaceAllUsesWith(New);
1064     SCI->eraseFromParent();
1065     return;
1066   }
1067   
1068   // Handle 'getelementptr Ptr, Idx, uint FieldNo ...'
1069   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(LoadUser)) {
1070     assert(GEPI->getNumOperands() >= 3 && isa<ConstantInt>(GEPI->getOperand(2))
1071            && "Unexpected GEPI!");
1072   
1073     // Load the pointer for this field.
1074     unsigned FieldNo = cast<ConstantInt>(GEPI->getOperand(2))->getZExtValue();
1075     Value *NewPtr = GetHeapSROALoad(Load, FieldNo,
1076                                     FieldGlobals, InsertedLoadsForPtr);
1077     
1078     // Create the new GEP idx vector.
1079     SmallVector<Value*, 8> GEPIdx;
1080     GEPIdx.push_back(GEPI->getOperand(1));
1081     GEPIdx.append(GEPI->op_begin()+3, GEPI->op_end());
1082     
1083     Value *NGEPI = GetElementPtrInst::Create(NewPtr, GEPIdx.begin(), GEPIdx.end(),
1084                                              GEPI->getName(), GEPI);
1085     GEPI->replaceAllUsesWith(NGEPI);
1086     GEPI->eraseFromParent();
1087     return;
1088   }
1089   
1090   // Handle PHI nodes.  PHI nodes must be merging in the same values, plus
1091   // potentially the original malloc.  Insert phi nodes for each field, then
1092   // process uses of the PHI.
1093   PHINode *PN = cast<PHINode>(LoadUser);
1094   std::vector<Value *> PHIsForField;
1095   PHIsForField.resize(FieldGlobals.size());
1096   for (unsigned i = 0, e = FieldGlobals.size(); i != e; ++i) {
1097     Value *LoadV = GetHeapSROALoad(Load, i, FieldGlobals, InsertedLoadsForPtr);
1098
1099     PHINode *FieldPN = PHINode::Create(LoadV->getType(),
1100                                        PN->getName()+"."+utostr(i), PN);
1101     // Fill in the predecessor values.
1102     for (unsigned pred = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); pred != e; ++pred) {
1103       // Each predecessor either uses the load or the original malloc.
1104       Value *InVal = PN->getIncomingValue(pred);
1105       BasicBlock *BB = PN->getIncomingBlock(pred);
1106       Value *NewVal;
1107       if (isa<MallocInst>(InVal)) {
1108         // Insert a reload from the global in the predecessor.
1109         NewVal = GetHeapSROALoad(BB->getTerminator(), i, FieldGlobals,
1110                                  PHIsForField);
1111       } else {
1112         NewVal = InsertedLoadsForPtr[i];
1113       }
1114       FieldPN->addIncoming(NewVal, BB);
1115     }
1116     PHIsForField[i] = FieldPN;
1117   }
1118   
1119   // Since PHIsForField specifies a phi for every input value, the lazy inserter
1120   // will never insert a load.
1121   while (!PN->use_empty())
1122     RewriteHeapSROALoadUser(Load, PN->use_back(), FieldGlobals, PHIsForField);
1123   PN->eraseFromParent();
1124 }
1125
1126 /// RewriteUsesOfLoadForHeapSRoA - We are performing Heap SRoA on a global.  Ptr
1127 /// is a value loaded from the global.  Eliminate all uses of Ptr, making them
1128 /// use FieldGlobals instead.  All uses of loaded values satisfy
1129 /// GlobalLoadUsesSimpleEnoughForHeapSRA.
1130 static void RewriteUsesOfLoadForHeapSRoA(LoadInst *Load, 
1131                              const std::vector<GlobalVariable*> &FieldGlobals) {
1132   std::vector<Value *> InsertedLoadsForPtr;
1133   //InsertedLoadsForPtr.resize(FieldGlobals.size());
1134   while (!Load->use_empty())
1135     RewriteHeapSROALoadUser(Load, Load->use_back(), 
1136                             FieldGlobals, InsertedLoadsForPtr);
1137 }
1138
1139 /// PerformHeapAllocSRoA - MI is an allocation of an array of structures.  Break
1140 /// it up into multiple allocations of arrays of the fields.
1141 static GlobalVariable *PerformHeapAllocSRoA(GlobalVariable *GV, MallocInst *MI){
1142   DOUT << "SROA HEAP ALLOC: " << *GV << "  MALLOC = " << *MI;
1143   const StructType *STy = cast<StructType>(MI->getAllocatedType());
1144
1145   // There is guaranteed to be at least one use of the malloc (storing
1146   // it into GV).  If there are other uses, change them to be uses of
1147   // the global to simplify later code.  This also deletes the store
1148   // into GV.
1149   ReplaceUsesOfMallocWithGlobal(MI, GV);
1150   
1151   // Okay, at this point, there are no users of the malloc.  Insert N
1152   // new mallocs at the same place as MI, and N globals.
1153   std::vector<GlobalVariable*> FieldGlobals;
1154   std::vector<MallocInst*> FieldMallocs;
1155   
1156   for (unsigned FieldNo = 0, e = STy->getNumElements(); FieldNo != e;++FieldNo){
1157     const Type *FieldTy = STy->getElementType(FieldNo);
1158     const Type *PFieldTy = PointerType::getUnqual(FieldTy);
1159     
1160     GlobalVariable *NGV =
1161       new GlobalVariable(PFieldTy, false, GlobalValue::InternalLinkage,
1162                          Constant::getNullValue(PFieldTy),
1163                          GV->getName() + ".f" + utostr(FieldNo), GV,
1164                          GV->isThreadLocal());
1165     FieldGlobals.push_back(NGV);
1166     
1167     MallocInst *NMI = new MallocInst(FieldTy, MI->getArraySize(),
1168                                      MI->getName() + ".f" + utostr(FieldNo),MI);
1169     FieldMallocs.push_back(NMI);
1170     new StoreInst(NMI, NGV, MI);
1171   }
1172   
1173   // The tricky aspect of this transformation is handling the case when malloc
1174   // fails.  In the original code, malloc failing would set the result pointer
1175   // of malloc to null.  In this case, some mallocs could succeed and others
1176   // could fail.  As such, we emit code that looks like this:
1177   //    F0 = malloc(field0)
1178   //    F1 = malloc(field1)
1179   //    F2 = malloc(field2)
1180   //    if (F0 == 0 || F1 == 0 || F2 == 0) {
1181   //      if (F0) { free(F0); F0 = 0; }
1182   //      if (F1) { free(F1); F1 = 0; }
1183   //      if (F2) { free(F2); F2 = 0; }
1184   //    }
1185   Value *RunningOr = 0;
1186   for (unsigned i = 0, e = FieldMallocs.size(); i != e; ++i) {
1187     Value *Cond = new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, FieldMallocs[i],
1188                              Constant::getNullValue(FieldMallocs[i]->getType()),
1189                                   "isnull", MI);
1190     if (!RunningOr)
1191       RunningOr = Cond;   // First seteq
1192     else
1193       RunningOr = BinaryOperator::createOr(RunningOr, Cond, "tmp", MI);
1194   }
1195
1196   // Split the basic block at the old malloc.
1197   BasicBlock *OrigBB = MI->getParent();
1198   BasicBlock *ContBB = OrigBB->splitBasicBlock(MI, "malloc_cont");
1199   
1200   // Create the block to check the first condition.  Put all these blocks at the
1201   // end of the function as they are unlikely to be executed.
1202   BasicBlock *NullPtrBlock = BasicBlock::Create("malloc_ret_null",
1203                                                 OrigBB->getParent());
1204   
1205   // Remove the uncond branch from OrigBB to ContBB, turning it into a cond
1206   // branch on RunningOr.
1207   OrigBB->getTerminator()->eraseFromParent();
1208   BranchInst::Create(NullPtrBlock, ContBB, RunningOr, OrigBB);
1209   
1210   // Within the NullPtrBlock, we need to emit a comparison and branch for each
1211   // pointer, because some may be null while others are not.
1212   for (unsigned i = 0, e = FieldGlobals.size(); i != e; ++i) {
1213     Value *GVVal = new LoadInst(FieldGlobals[i], "tmp", NullPtrBlock);
1214     Value *Cmp = new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, GVVal, 
1215                               Constant::getNullValue(GVVal->getType()),
1216                               "tmp", NullPtrBlock);
1217     BasicBlock *FreeBlock = BasicBlock::Create("free_it", OrigBB->getParent());
1218     BasicBlock *NextBlock = BasicBlock::Create("next", OrigBB->getParent());
1219     BranchInst::Create(FreeBlock, NextBlock, Cmp, NullPtrBlock);
1220
1221     // Fill in FreeBlock.
1222     new FreeInst(GVVal, FreeBlock);
1223     new StoreInst(Constant::getNullValue(GVVal->getType()), FieldGlobals[i],
1224                   FreeBlock);
1225     BranchInst::Create(NextBlock, FreeBlock);
1226     
1227     NullPtrBlock = NextBlock;
1228   }
1229   
1230   BranchInst::Create(ContBB, NullPtrBlock);
1231   
1232   // MI is no longer needed, remove it.
1233   MI->eraseFromParent();
1234
1235   
1236   // Okay, the malloc site is completely handled.  All of the uses of GV are now
1237   // loads, and all uses of those loads are simple.  Rewrite them to use loads
1238   // of the per-field globals instead.
1239   while (!GV->use_empty()) {
1240     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(GV->use_back())) {
1241       RewriteUsesOfLoadForHeapSRoA(LI, FieldGlobals);
1242       LI->eraseFromParent();
1243     } else {
1244       // Must be a store of null.
1245       StoreInst *SI = cast<StoreInst>(GV->use_back());
1246       assert(isa<Constant>(SI->getOperand(0)) &&
1247              cast<Constant>(SI->getOperand(0))->isNullValue() &&
1248              "Unexpected heap-sra user!");
1249       
1250       // Insert a store of null into each global.
1251       for (unsigned i = 0, e = FieldGlobals.size(); i != e; ++i) {
1252         Constant *Null = 
1253           Constant::getNullValue(FieldGlobals[i]->getType()->getElementType());
1254         new StoreInst(Null, FieldGlobals[i], SI);
1255       }
1256       // Erase the original store.
1257       SI->eraseFromParent();
1258     }
1259   }
1260
1261   // The old global is now dead, remove it.
1262   GV->eraseFromParent();
1263
1264   ++NumHeapSRA;
1265   return FieldGlobals[0];
1266 }
1267
1268
1269 // OptimizeOnceStoredGlobal - Try to optimize globals based on the knowledge
1270 // that only one value (besides its initializer) is ever stored to the global.
1271 static bool OptimizeOnceStoredGlobal(GlobalVariable *GV, Value *StoredOnceVal,
1272                                      Module::global_iterator &GVI,
1273                                      TargetData &TD) {
1274   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(StoredOnceVal))
1275     StoredOnceVal = CI->getOperand(0);
1276   else if (GetElementPtrInst *GEPI =dyn_cast<GetElementPtrInst>(StoredOnceVal)){
1277     // "getelementptr Ptr, 0, 0, 0" is really just a cast.
1278     bool IsJustACast = true;
1279     for (unsigned i = 1, e = GEPI->getNumOperands(); i != e; ++i)
1280       if (!isa<Constant>(GEPI->getOperand(i)) ||
1281           !cast<Constant>(GEPI->getOperand(i))->isNullValue()) {
1282         IsJustACast = false;
1283         break;
1284       }
1285     if (IsJustACast)
1286       StoredOnceVal = GEPI->getOperand(0);
1287   }
1288
1289   // If we are dealing with a pointer global that is initialized to null and
1290   // only has one (non-null) value stored into it, then we can optimize any
1291   // users of the loaded value (often calls and loads) that would trap if the
1292   // value was null.
1293   if (isa<PointerType>(GV->getInitializer()->getType()) &&
1294       GV->getInitializer()->isNullValue()) {
1295     if (Constant *SOVC = dyn_cast<Constant>(StoredOnceVal)) {
1296       if (GV->getInitializer()->getType() != SOVC->getType())
1297         SOVC = ConstantExpr::getBitCast(SOVC, GV->getInitializer()->getType());
1298
1299       // Optimize away any trapping uses of the loaded value.
1300       if (OptimizeAwayTrappingUsesOfLoads(GV, SOVC))
1301         return true;
1302     } else if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(StoredOnceVal)) {
1303       // If this is a malloc of an abstract type, don't touch it.
1304       if (!MI->getAllocatedType()->isSized())
1305         return false;
1306       
1307       // We can't optimize this global unless all uses of it are *known* to be
1308       // of the malloc value, not of the null initializer value (consider a use
1309       // that compares the global's value against zero to see if the malloc has
1310       // been reached).  To do this, we check to see if all uses of the global
1311       // would trap if the global were null: this proves that they must all
1312       // happen after the malloc.
1313       if (!AllUsesOfLoadedValueWillTrapIfNull(GV))
1314         return false;
1315
1316       // We can't optimize this if the malloc itself is used in a complex way,
1317       // for example, being stored into multiple globals.  This allows the
1318       // malloc to be stored into the specified global, loaded setcc'd, and
1319       // GEP'd.  These are all things we could transform to using the global
1320       // for.
1321       {
1322         SmallPtrSet<PHINode*, 8> PHIs;
1323         if (!ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal(MI, GV, PHIs))
1324           return false;
1325       }
1326
1327       
1328       // If we have a global that is only initialized with a fixed size malloc,
1329       // transform the program to use global memory instead of malloc'd memory.
1330       // This eliminates dynamic allocation, avoids an indirection accessing the
1331       // data, and exposes the resultant global to further GlobalOpt.
1332       if (ConstantInt *NElements = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getArraySize())) {
1333         // Restrict this transformation to only working on small allocations
1334         // (2048 bytes currently), as we don't want to introduce a 16M global or
1335         // something.
1336         if (NElements->getZExtValue()*
1337                      TD.getABITypeSize(MI->getAllocatedType()) < 2048) {
1338           GVI = OptimizeGlobalAddressOfMalloc(GV, MI);
1339           return true;
1340         }
1341       }
1342
1343       // If the allocation is an array of structures, consider transforming this
1344       // into multiple malloc'd arrays, one for each field.  This is basically
1345       // SRoA for malloc'd memory.
1346       if (const StructType *AllocTy = 
1347                   dyn_cast<StructType>(MI->getAllocatedType())) {
1348         // This the structure has an unreasonable number of fields, leave it
1349         // alone.
1350         if (AllocTy->getNumElements() <= 16 && AllocTy->getNumElements() > 0 &&
1351             GlobalLoadUsesSimpleEnoughForHeapSRA(GV, MI)) {
1352           GVI = PerformHeapAllocSRoA(GV, MI);
1353           return true;
1354         }
1355       }
1356     }
1357   }
1358
1359   return false;
1360 }
1361
1362 /// TryToShrinkGlobalToBoolean - At this point, we have learned that the only
1363 /// two values ever stored into GV are its initializer and OtherVal.  See if we
1364 /// can shrink the global into a boolean and select between the two values
1365 /// whenever it is used.  This exposes the values to other scalar optimizations.
1366 static bool TryToShrinkGlobalToBoolean(GlobalVariable *GV, Constant *OtherVal) {
1367   const Type *GVElType = GV->getType()->getElementType();
1368   
1369   // If GVElType is already i1, it is already shrunk.  If the type of the GV is
1370   // an FP value or vector, don't do this optimization because a select between
1371   // them is very expensive and unlikely to lead to later simplification.
1372   if (GVElType == Type::Int1Ty || GVElType->isFloatingPoint() ||
1373       isa<VectorType>(GVElType))
1374     return false;
1375   
1376   // Walk the use list of the global seeing if all the uses are load or store.
1377   // If there is anything else, bail out.
1378   for (Value::use_iterator I = GV->use_begin(), E = GV->use_end(); I != E; ++I)
1379     if (!isa<LoadInst>(I) && !isa<StoreInst>(I))
1380       return false;
1381   
1382   DOUT << "   *** SHRINKING TO BOOL: " << *GV;
1383   
1384   // Create the new global, initializing it to false.
1385   GlobalVariable *NewGV = new GlobalVariable(Type::Int1Ty, false,
1386          GlobalValue::InternalLinkage, ConstantInt::getFalse(),
1387                                              GV->getName()+".b",
1388                                              (Module *)NULL,
1389                                              GV->isThreadLocal());
1390   GV->getParent()->getGlobalList().insert(GV, NewGV);
1391
1392   Constant *InitVal = GV->getInitializer();
1393   assert(InitVal->getType() != Type::Int1Ty && "No reason to shrink to bool!");
1394
1395   // If initialized to zero and storing one into the global, we can use a cast
1396   // instead of a select to synthesize the desired value.
1397   bool IsOneZero = false;
1398   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(OtherVal))
1399     IsOneZero = InitVal->isNullValue() && CI->isOne();
1400
1401   while (!GV->use_empty()) {
1402     Instruction *UI = cast<Instruction>(GV->use_back());
1403     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(UI)) {
1404       // Change the store into a boolean store.
1405       bool StoringOther = SI->getOperand(0) == OtherVal;
1406       // Only do this if we weren't storing a loaded value.
1407       Value *StoreVal;
1408       if (StoringOther || SI->getOperand(0) == InitVal)
1409         StoreVal = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, StoringOther);
1410       else {
1411         // Otherwise, we are storing a previously loaded copy.  To do this,
1412         // change the copy from copying the original value to just copying the
1413         // bool.
1414         Instruction *StoredVal = cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
1415
1416         // If we're already replaced the input, StoredVal will be a cast or
1417         // select instruction.  If not, it will be a load of the original
1418         // global.
1419         if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(StoredVal)) {
1420           assert(LI->getOperand(0) == GV && "Not a copy!");
1421           // Insert a new load, to preserve the saved value.
1422           StoreVal = new LoadInst(NewGV, LI->getName()+".b", LI);
1423         } else {
1424           assert((isa<CastInst>(StoredVal) || isa<SelectInst>(StoredVal)) &&
1425                  "This is not a form that we understand!");
1426           StoreVal = StoredVal->getOperand(0);
1427           assert(isa<LoadInst>(StoreVal) && "Not a load of NewGV!");
1428         }
1429       }
1430       new StoreInst(StoreVal, NewGV, SI);
1431     } else {
1432       // Change the load into a load of bool then a select.
1433       LoadInst *LI = cast<LoadInst>(UI);
1434       LoadInst *NLI = new LoadInst(NewGV, LI->getName()+".b", LI);
1435       Value *NSI;
1436       if (IsOneZero)
1437         NSI = new ZExtInst(NLI, LI->getType(), "", LI);
1438       else
1439         NSI = SelectInst::Create(NLI, OtherVal, InitVal, "", LI);
1440       NSI->takeName(LI);
1441       LI->replaceAllUsesWith(NSI);
1442     }
1443     UI->eraseFromParent();
1444   }
1445
1446   GV->eraseFromParent();
1447   return true;
1448 }
1449
1450
1451 /// ProcessInternalGlobal - Analyze the specified global variable and optimize
1452 /// it if possible.  If we make a change, return true.
1453 bool GlobalOpt::ProcessInternalGlobal(GlobalVariable *GV,
1454                                       Module::global_iterator &GVI) {
1455   std::set<PHINode*> PHIUsers;
1456   GlobalStatus GS;
1457   GV->removeDeadConstantUsers();
1458
1459   if (GV->use_empty()) {
1460     DOUT << "GLOBAL DEAD: " << *GV;
1461     GV->eraseFromParent();
1462     ++NumDeleted;
1463     return true;
1464   }
1465
1466   if (!AnalyzeGlobal(GV, GS, PHIUsers)) {
1467 #if 0
1468     cerr << "Global: " << *GV;
1469     cerr << "  isLoaded = " << GS.isLoaded << "\n";
1470     cerr << "  StoredType = ";
1471     switch (GS.StoredType) {
1472     case GlobalStatus::NotStored: cerr << "NEVER STORED\n"; break;
1473     case GlobalStatus::isInitializerStored: cerr << "INIT STORED\n"; break;
1474     case GlobalStatus::isStoredOnce: cerr << "STORED ONCE\n"; break;
1475     case GlobalStatus::isStored: cerr << "stored\n"; break;
1476     }
1477     if (GS.StoredType == GlobalStatus::isStoredOnce && GS.StoredOnceValue)
1478       cerr << "  StoredOnceValue = " << *GS.StoredOnceValue << "\n";
1479     if (GS.AccessingFunction && !GS.HasMultipleAccessingFunctions)
1480       cerr << "  AccessingFunction = " << GS.AccessingFunction->getName()
1481                 << "\n";
1482     cerr << "  HasMultipleAccessingFunctions =  "
1483               << GS.HasMultipleAccessingFunctions << "\n";
1484     cerr << "  HasNonInstructionUser = " << GS.HasNonInstructionUser<<"\n";
1485     cerr << "\n";
1486 #endif
1487     
1488     // If this is a first class global and has only one accessing function
1489     // and this function is main (which we know is not recursive we can make
1490     // this global a local variable) we replace the global with a local alloca
1491     // in this function.
1492     //
1493     // NOTE: It doesn't make sense to promote non first class types since we
1494     // are just replacing static memory to stack memory.
1495     if (!GS.HasMultipleAccessingFunctions &&
1496         GS.AccessingFunction && !GS.HasNonInstructionUser &&
1497         GV->getType()->getElementType()->isFirstClassType() &&
1498         GS.AccessingFunction->getName() == "main" &&
1499         GS.AccessingFunction->hasExternalLinkage()) {
1500       DOUT << "LOCALIZING GLOBAL: " << *GV;
1501       Instruction* FirstI = GS.AccessingFunction->getEntryBlock().begin();
1502       const Type* ElemTy = GV->getType()->getElementType();
1503       // FIXME: Pass Global's alignment when globals have alignment
1504       AllocaInst* Alloca = new AllocaInst(ElemTy, NULL, GV->getName(), FirstI);
1505       if (!isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
1506         new StoreInst(GV->getInitializer(), Alloca, FirstI);
1507
1508       GV->replaceAllUsesWith(Alloca);
1509       GV->eraseFromParent();
1510       ++NumLocalized;
1511       return true;
1512     }
1513     
1514     // If the global is never loaded (but may be stored to), it is dead.
1515     // Delete it now.
1516     if (!GS.isLoaded) {
1517       DOUT << "GLOBAL NEVER LOADED: " << *GV;
1518
1519       // Delete any stores we can find to the global.  We may not be able to
1520       // make it completely dead though.
1521       bool Changed = CleanupConstantGlobalUsers(GV, GV->getInitializer());
1522
1523       // If the global is dead now, delete it.
1524       if (GV->use_empty()) {
1525         GV->eraseFromParent();
1526         ++NumDeleted;
1527         Changed = true;
1528       }
1529       return Changed;
1530
1531     } else if (GS.StoredType <= GlobalStatus::isInitializerStored) {
1532       DOUT << "MARKING CONSTANT: " << *GV;
1533       GV->setConstant(true);
1534
1535       // Clean up any obviously simplifiable users now.
1536       CleanupConstantGlobalUsers(GV, GV->getInitializer());
1537
1538       // If the global is dead now, just nuke it.
1539       if (GV->use_empty()) {
1540         DOUT << "   *** Marking constant allowed us to simplify "
1541              << "all users and delete global!\n";
1542         GV->eraseFromParent();
1543         ++NumDeleted;
1544       }
1545
1546       ++NumMarked;
1547       return true;
1548     } else if (!GV->getInitializer()->getType()->isFirstClassType()) {
1549       if (GlobalVariable *FirstNewGV = SRAGlobal(GV, 
1550                                                  getAnalysis<TargetData>())) {
1551         GVI = FirstNewGV;  // Don't skip the newly produced globals!
1552         return true;
1553       }
1554     } else if (GS.StoredType == GlobalStatus::isStoredOnce) {
1555       // If the initial value for the global was an undef value, and if only
1556       // one other value was stored into it, we can just change the
1557       // initializer to be an undef value, then delete all stores to the
1558       // global.  This allows us to mark it constant.
1559       if (Constant *SOVConstant = dyn_cast<Constant>(GS.StoredOnceValue))
1560         if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer())) {
1561           // Change the initial value here.
1562           GV->setInitializer(SOVConstant);
1563
1564           // Clean up any obviously simplifiable users now.
1565           CleanupConstantGlobalUsers(GV, GV->getInitializer());
1566
1567           if (GV->use_empty()) {
1568             DOUT << "   *** Substituting initializer allowed us to "
1569                  << "simplify all users and delete global!\n";
1570             GV->eraseFromParent();
1571             ++NumDeleted;
1572           } else {
1573             GVI = GV;
1574           }
1575           ++NumSubstitute;
1576           return true;
1577         }
1578
1579       // Try to optimize globals based on the knowledge that only one value
1580       // (besides its initializer) is ever stored to the global.
1581       if (OptimizeOnceStoredGlobal(GV, GS.StoredOnceValue, GVI,
1582                                    getAnalysis<TargetData>()))
1583         return true;
1584
1585       // Otherwise, if the global was not a boolean, we can shrink it to be a
1586       // boolean.
1587       if (Constant *SOVConstant = dyn_cast<Constant>(GS.StoredOnceValue))
1588         if (TryToShrinkGlobalToBoolean(GV, SOVConstant)) {
1589           ++NumShrunkToBool;
1590           return true;
1591         }
1592     }
1593   }
1594   return false;
1595 }
1596
1597 /// OnlyCalledDirectly - Return true if the specified function is only called
1598 /// directly.  In other words, its address is never taken.
1599 static bool OnlyCalledDirectly(Function *F) {
1600   for (Value::use_iterator UI = F->use_begin(), E = F->use_end(); UI != E;++UI){
1601     Instruction *User = dyn_cast<Instruction>(*UI);
1602     if (!User) return false;
1603     if (!isa<CallInst>(User) && !isa<InvokeInst>(User)) return false;
1604
1605     // See if the function address is passed as an argument.
1606     for (unsigned i = 1, e = User->getNumOperands(); i != e; ++i)
1607       if (User->getOperand(i) == F) return false;
1608   }
1609   return true;
1610 }
1611
1612 /// ChangeCalleesToFastCall - Walk all of the direct calls of the specified
1613 /// function, changing them to FastCC.
1614 static void ChangeCalleesToFastCall(Function *F) {
1615   for (Value::use_iterator UI = F->use_begin(), E = F->use_end(); UI != E;++UI){
1616     CallSite User(cast<Instruction>(*UI));
1617     User.setCallingConv(CallingConv::Fast);
1618   }
1619 }
1620
1621 static PAListPtr StripNest(const PAListPtr &Attrs) {
1622   for (unsigned i = 0, e = Attrs.getNumSlots(); i != e; ++i) {
1623     if ((Attrs.getSlot(i).Attrs & ParamAttr::Nest) == 0)
1624       continue;
1625
1626     // There can be only one.
1627     return Attrs.removeAttr(Attrs.getSlot(i).Index, ParamAttr::Nest);
1628   }
1629
1630   return Attrs;
1631 }
1632
1633 static void RemoveNestAttribute(Function *F) {
1634   F->setParamAttrs(StripNest(F->getParamAttrs()));
1635   for (Value::use_iterator UI = F->use_begin(), E = F->use_end(); UI != E;++UI){
1636     CallSite User(cast<Instruction>(*UI));
1637     User.setParamAttrs(StripNest(User.getParamAttrs()));
1638   }
1639 }
1640
1641 bool GlobalOpt::OptimizeFunctions(Module &M) {
1642   bool Changed = false;
1643   // Optimize functions.
1644   for (Module::iterator FI = M.begin(), E = M.end(); FI != E; ) {
1645     Function *F = FI++;
1646     F->removeDeadConstantUsers();
1647     if (F->use_empty() && (F->hasInternalLinkage() ||
1648                            F->hasLinkOnceLinkage())) {
1649       M.getFunctionList().erase(F);
1650       Changed = true;
1651       ++NumFnDeleted;
1652     } else if (F->hasInternalLinkage()) {
1653       if (F->getCallingConv() == CallingConv::C && !F->isVarArg() &&
1654           OnlyCalledDirectly(F)) {
1655         // If this function has C calling conventions, is not a varargs
1656         // function, and is only called directly, promote it to use the Fast
1657         // calling convention.
1658         F->setCallingConv(CallingConv::Fast);
1659         ChangeCalleesToFastCall(F);
1660         ++NumFastCallFns;
1661         Changed = true;
1662       }
1663
1664       if (F->getParamAttrs().hasAttrSomewhere(ParamAttr::Nest) &&
1665           OnlyCalledDirectly(F)) {
1666         // The function is not used by a trampoline intrinsic, so it is safe
1667         // to remove the 'nest' attribute.
1668         RemoveNestAttribute(F);
1669         ++NumNestRemoved;
1670         Changed = true;
1671       }
1672     }
1673   }
1674   return Changed;
1675 }
1676
1677 bool GlobalOpt::OptimizeGlobalVars(Module &M) {
1678   bool Changed = false;
1679   for (Module::global_iterator GVI = M.global_begin(), E = M.global_end();
1680        GVI != E; ) {
1681     GlobalVariable *GV = GVI++;
1682     if (!GV->isConstant() && GV->hasInternalLinkage() &&
1683         GV->hasInitializer())
1684       Changed |= ProcessInternalGlobal(GV, GVI);
1685   }
1686   return Changed;
1687 }
1688
1689 /// FindGlobalCtors - Find the llvm.globalctors list, verifying that all
1690 /// initializers have an init priority of 65535.
1691 GlobalVariable *GlobalOpt::FindGlobalCtors(Module &M) {
1692   for (Module::global_iterator I = M.global_begin(), E = M.global_end();
1693        I != E; ++I)
1694     if (I->getName() == "llvm.global_ctors") {
1695       // Found it, verify it's an array of { int, void()* }.
1696       const ArrayType *ATy =dyn_cast<ArrayType>(I->getType()->getElementType());
1697       if (!ATy) return 0;
1698       const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(ATy->getElementType());
1699       if (!STy || STy->getNumElements() != 2 ||
1700           STy->getElementType(0) != Type::Int32Ty) return 0;
1701       const PointerType *PFTy = dyn_cast<PointerType>(STy->getElementType(1));
1702       if (!PFTy) return 0;
1703       const FunctionType *FTy = dyn_cast<FunctionType>(PFTy->getElementType());
1704       if (!FTy || FTy->getReturnType() != Type::VoidTy || FTy->isVarArg() ||
1705           FTy->getNumParams() != 0)
1706         return 0;
1707       
1708       // Verify that the initializer is simple enough for us to handle.
1709       if (!I->hasInitializer()) return 0;
1710       ConstantArray *CA = dyn_cast<ConstantArray>(I->getInitializer());
1711       if (!CA) return 0;
1712       for (unsigned i = 0, e = CA->getNumOperands(); i != e; ++i)
1713         if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(CA->getOperand(i))) {
1714           if (isa<ConstantPointerNull>(CS->getOperand(1)))
1715             continue;
1716
1717           // Must have a function or null ptr.
1718           if (!isa<Function>(CS->getOperand(1)))
1719             return 0;
1720           
1721           // Init priority must be standard.
1722           ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CS->getOperand(0));
1723           if (!CI || CI->getZExtValue() != 65535)
1724             return 0;
1725         } else {
1726           return 0;
1727         }
1728       
1729       return I;
1730     }
1731   return 0;
1732 }
1733
1734 /// ParseGlobalCtors - Given a llvm.global_ctors list that we can understand,
1735 /// return a list of the functions and null terminator as a vector.
1736 static std::vector<Function*> ParseGlobalCtors(GlobalVariable *GV) {
1737   ConstantArray *CA = cast<ConstantArray>(GV->getInitializer());
1738   std::vector<Function*> Result;
1739   Result.reserve(CA->getNumOperands());
1740   for (unsigned i = 0, e = CA->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1741     ConstantStruct *CS = cast<ConstantStruct>(CA->getOperand(i));
1742     Result.push_back(dyn_cast<Function>(CS->getOperand(1)));
1743   }
1744   return Result;
1745 }
1746
1747 /// InstallGlobalCtors - Given a specified llvm.global_ctors list, install the
1748 /// specified array, returning the new global to use.
1749 static GlobalVariable *InstallGlobalCtors(GlobalVariable *GCL, 
1750                                           const std::vector<Function*> &Ctors) {
1751   // If we made a change, reassemble the initializer list.
1752   std::vector<Constant*> CSVals;
1753   CSVals.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 65535));
1754   CSVals.push_back(0);
1755   
1756   // Create the new init list.
1757   std::vector<Constant*> CAList;
1758   for (unsigned i = 0, e = Ctors.size(); i != e; ++i) {
1759     if (Ctors[i]) {
1760       CSVals[1] = Ctors[i];
1761     } else {
1762       const Type *FTy = FunctionType::get(Type::VoidTy,
1763                                           std::vector<const Type*>(), false);
1764       const PointerType *PFTy = PointerType::getUnqual(FTy);
1765       CSVals[1] = Constant::getNullValue(PFTy);
1766       CSVals[0] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 2147483647);
1767     }
1768     CAList.push_back(ConstantStruct::get(CSVals));
1769   }
1770   
1771   // Create the array initializer.
1772   const Type *StructTy =
1773     cast<ArrayType>(GCL->getType()->getElementType())->getElementType();
1774   Constant *CA = ConstantArray::get(ArrayType::get(StructTy, CAList.size()),
1775                                     CAList);
1776   
1777   // If we didn't change the number of elements, don't create a new GV.
1778   if (CA->getType() == GCL->getInitializer()->getType()) {
1779     GCL->setInitializer(CA);
1780     return GCL;
1781   }
1782   
1783   // Create the new global and insert it next to the existing list.
1784   GlobalVariable *NGV = new GlobalVariable(CA->getType(), GCL->isConstant(),
1785                                            GCL->getLinkage(), CA, "",
1786                                            (Module *)NULL,
1787                                            GCL->isThreadLocal());
1788   GCL->getParent()->getGlobalList().insert(GCL, NGV);
1789   NGV->takeName(GCL);
1790   
1791   // Nuke the old list, replacing any uses with the new one.
1792   if (!GCL->use_empty()) {
1793     Constant *V = NGV;
1794     if (V->getType() != GCL->getType())
1795       V = ConstantExpr::getBitCast(V, GCL->getType());
1796     GCL->replaceAllUsesWith(V);
1797   }
1798   GCL->eraseFromParent();
1799   
1800   if (Ctors.size())
1801     return NGV;
1802   else
1803     return 0;
1804 }
1805
1806
1807 static Constant *getVal(std::map<Value*, Constant*> &ComputedValues,
1808                         Value *V) {
1809   if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V)) return CV;
1810   Constant *R = ComputedValues[V];
1811   assert(R && "Reference to an uncomputed value!");
1812   return R;
1813 }
1814
1815 /// isSimpleEnoughPointerToCommit - Return true if this constant is simple
1816 /// enough for us to understand.  In particular, if it is a cast of something,
1817 /// we punt.  We basically just support direct accesses to globals and GEP's of
1818 /// globals.  This should be kept up to date with CommitValueTo.
1819 static bool isSimpleEnoughPointerToCommit(Constant *C) {
1820   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(C)) {
1821     if (!GV->hasExternalLinkage() && !GV->hasInternalLinkage())
1822       return false;  // do not allow weak/linkonce/dllimport/dllexport linkage.
1823     return !GV->isDeclaration();  // reject external globals.
1824   }
1825   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C))
1826     // Handle a constantexpr gep.
1827     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr &&
1828         isa<GlobalVariable>(CE->getOperand(0))) {
1829       GlobalVariable *GV = cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0));
1830       if (!GV->hasExternalLinkage() && !GV->hasInternalLinkage())
1831         return false;  // do not allow weak/linkonce/dllimport/dllexport linkage.
1832       return GV->hasInitializer() &&
1833              ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE);
1834     }
1835   return false;
1836 }
1837
1838 /// EvaluateStoreInto - Evaluate a piece of a constantexpr store into a global
1839 /// initializer.  This returns 'Init' modified to reflect 'Val' stored into it.
1840 /// At this point, the GEP operands of Addr [0, OpNo) have been stepped into.
1841 static Constant *EvaluateStoreInto(Constant *Init, Constant *Val,
1842                                    ConstantExpr *Addr, unsigned OpNo) {
1843   // Base case of the recursion.
1844   if (OpNo == Addr->getNumOperands()) {
1845     assert(Val->getType() == Init->getType() && "Type mismatch!");
1846     return Val;
1847   }
1848   
1849   if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Init->getType())) {
1850     std::vector<Constant*> Elts;
1851
1852     // Break up the constant into its elements.
1853     if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(Init)) {
1854       for (unsigned i = 0, e = CS->getNumOperands(); i != e; ++i)
1855         Elts.push_back(CS->getOperand(i));
1856     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Init)) {
1857       for (unsigned i = 0, e = STy->getNumElements(); i != e; ++i)
1858         Elts.push_back(Constant::getNullValue(STy->getElementType(i)));
1859     } else if (isa<UndefValue>(Init)) {
1860       for (unsigned i = 0, e = STy->getNumElements(); i != e; ++i)
1861         Elts.push_back(UndefValue::get(STy->getElementType(i)));
1862     } else {
1863       assert(0 && "This code is out of sync with "
1864              " ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr");
1865     }
1866     
1867     // Replace the element that we are supposed to.
1868     ConstantInt *CU = cast<ConstantInt>(Addr->getOperand(OpNo));
1869     unsigned Idx = CU->getZExtValue();
1870     assert(Idx < STy->getNumElements() && "Struct index out of range!");
1871     Elts[Idx] = EvaluateStoreInto(Elts[Idx], Val, Addr, OpNo+1);
1872     
1873     // Return the modified struct.
1874     return ConstantStruct::get(&Elts[0], Elts.size(), STy->isPacked());
1875   } else {
1876     ConstantInt *CI = cast<ConstantInt>(Addr->getOperand(OpNo));
1877     const ArrayType *ATy = cast<ArrayType>(Init->getType());
1878
1879     // Break up the array into elements.
1880     std::vector<Constant*> Elts;
1881     if (ConstantArray *CA = dyn_cast<ConstantArray>(Init)) {
1882       for (unsigned i = 0, e = CA->getNumOperands(); i != e; ++i)
1883         Elts.push_back(CA->getOperand(i));
1884     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Init)) {
1885       Constant *Elt = Constant::getNullValue(ATy->getElementType());
1886       Elts.assign(ATy->getNumElements(), Elt);
1887     } else if (isa<UndefValue>(Init)) {
1888       Constant *Elt = UndefValue::get(ATy->getElementType());
1889       Elts.assign(ATy->getNumElements(), Elt);
1890     } else {
1891       assert(0 && "This code is out of sync with "
1892              " ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr");
1893     }
1894     
1895     assert(CI->getZExtValue() < ATy->getNumElements());
1896     Elts[CI->getZExtValue()] =
1897       EvaluateStoreInto(Elts[CI->getZExtValue()], Val, Addr, OpNo+1);
1898     return ConstantArray::get(ATy, Elts);
1899   }    
1900 }
1901
1902 /// CommitValueTo - We have decided that Addr (which satisfies the predicate
1903 /// isSimpleEnoughPointerToCommit) should get Val as its value.  Make it happen.
1904 static void CommitValueTo(Constant *Val, Constant *Addr) {
1905   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Addr)) {
1906     assert(GV->hasInitializer());
1907     GV->setInitializer(Val);
1908     return;
1909   }
1910   
1911   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(Addr);
1912   GlobalVariable *GV = cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0));
1913   
1914   Constant *Init = GV->getInitializer();
1915   Init = EvaluateStoreInto(Init, Val, CE, 2);
1916   GV->setInitializer(Init);
1917 }
1918
1919 /// ComputeLoadResult - Return the value that would be computed by a load from
1920 /// P after the stores reflected by 'memory' have been performed.  If we can't
1921 /// decide, return null.
1922 static Constant *ComputeLoadResult(Constant *P,
1923                                 const std::map<Constant*, Constant*> &Memory) {
1924   // If this memory location has been recently stored, use the stored value: it
1925   // is the most up-to-date.
1926   std::map<Constant*, Constant*>::const_iterator I = Memory.find(P);
1927   if (I != Memory.end()) return I->second;
1928  
1929   // Access it.
1930   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(P)) {
1931     if (GV->hasInitializer())
1932       return GV->getInitializer();
1933     return 0;
1934   }
1935   
1936   // Handle a constantexpr getelementptr.
1937   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(P))
1938     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr &&
1939         isa<GlobalVariable>(CE->getOperand(0))) {
1940       GlobalVariable *GV = cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0));
1941       if (GV->hasInitializer())
1942         return ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE);
1943     }
1944
1945   return 0;  // don't know how to evaluate.
1946 }
1947
1948 /// EvaluateFunction - Evaluate a call to function F, returning true if
1949 /// successful, false if we can't evaluate it.  ActualArgs contains the formal
1950 /// arguments for the function.
1951 static bool EvaluateFunction(Function *F, Constant *&RetVal,
1952                              const std::vector<Constant*> &ActualArgs,
1953                              std::vector<Function*> &CallStack,
1954                              std::map<Constant*, Constant*> &MutatedMemory,
1955                              std::vector<GlobalVariable*> &AllocaTmps) {
1956   // Check to see if this function is already executing (recursion).  If so,
1957   // bail out.  TODO: we might want to accept limited recursion.
1958   if (std::find(CallStack.begin(), CallStack.end(), F) != CallStack.end())
1959     return false;
1960   
1961   CallStack.push_back(F);
1962   
1963   /// Values - As we compute SSA register values, we store their contents here.
1964   std::map<Value*, Constant*> Values;
1965   
1966   // Initialize arguments to the incoming values specified.
1967   unsigned ArgNo = 0;
1968   for (Function::arg_iterator AI = F->arg_begin(), E = F->arg_end(); AI != E;
1969        ++AI, ++ArgNo)
1970     Values[AI] = ActualArgs[ArgNo];
1971
1972   /// ExecutedBlocks - We only handle non-looping, non-recursive code.  As such,
1973   /// we can only evaluate any one basic block at most once.  This set keeps
1974   /// track of what we have executed so we can detect recursive cases etc.
1975   std::set<BasicBlock*> ExecutedBlocks;
1976   
1977   // CurInst - The current instruction we're evaluating.
1978   BasicBlock::iterator CurInst = F->begin()->begin();
1979   
1980   // This is the main evaluation loop.
1981   while (1) {
1982     Constant *InstResult = 0;
1983     
1984     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(CurInst)) {
1985       if (SI->isVolatile()) return false;  // no volatile accesses.
1986       Constant *Ptr = getVal(Values, SI->getOperand(1));
1987       if (!isSimpleEnoughPointerToCommit(Ptr))
1988         // If this is too complex for us to commit, reject it.
1989         return false;
1990       Constant *Val = getVal(Values, SI->getOperand(0));
1991       MutatedMemory[Ptr] = Val;
1992     } else if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(CurInst)) {
1993       InstResult = ConstantExpr::get(BO->getOpcode(),
1994                                      getVal(Values, BO->getOperand(0)),
1995                                      getVal(Values, BO->getOperand(1)));
1996     } else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(CurInst)) {
1997       InstResult = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(),
1998                                             getVal(Values, CI->getOperand(0)),
1999                                             getVal(Values, CI->getOperand(1)));
2000     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(CurInst)) {
2001       InstResult = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(),
2002                                          getVal(Values, CI->getOperand(0)),
2003                                          CI->getType());
2004     } else if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(CurInst)) {
2005       InstResult = ConstantExpr::getSelect(getVal(Values, SI->getOperand(0)),
2006                                            getVal(Values, SI->getOperand(1)),
2007                                            getVal(Values, SI->getOperand(2)));
2008     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(CurInst)) {
2009       Constant *P = getVal(Values, GEP->getOperand(0));
2010       SmallVector<Constant*, 8> GEPOps;
2011       for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i)
2012         GEPOps.push_back(getVal(Values, GEP->getOperand(i)));
2013       InstResult = ConstantExpr::getGetElementPtr(P, &GEPOps[0], GEPOps.size());
2014     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(CurInst)) {
2015       if (LI->isVolatile()) return false;  // no volatile accesses.
2016       InstResult = ComputeLoadResult(getVal(Values, LI->getOperand(0)),
2017                                      MutatedMemory);
2018       if (InstResult == 0) return false; // Could not evaluate load.
2019     } else if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(CurInst)) {
2020       if (AI->isArrayAllocation()) return false;  // Cannot handle array allocs.
2021       const Type *Ty = AI->getType()->getElementType();
2022       AllocaTmps.push_back(new GlobalVariable(Ty, false,
2023                                               GlobalValue::InternalLinkage,
2024                                               UndefValue::get(Ty),
2025                                               AI->getName()));
2026       InstResult = AllocaTmps.back();     
2027     } else if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(CurInst)) {
2028       // Cannot handle inline asm.
2029       if (isa<InlineAsm>(CI->getOperand(0))) return false;
2030
2031       // Resolve function pointers.
2032       Function *Callee = dyn_cast<Function>(getVal(Values, CI->getOperand(0)));
2033       if (!Callee) return false;  // Cannot resolve.
2034
2035       std::vector<Constant*> Formals;
2036       for (unsigned i = 1, e = CI->getNumOperands(); i != e; ++i)
2037         Formals.push_back(getVal(Values, CI->getOperand(i)));
2038       
2039       if (Callee->isDeclaration()) {
2040         // If this is a function we can constant fold, do it.
2041         if (Constant *C = ConstantFoldCall(Callee, &Formals[0],
2042                                            Formals.size())) {
2043           InstResult = C;
2044         } else {
2045           return false;
2046         }
2047       } else {
2048         if (Callee->getFunctionType()->isVarArg())
2049           return false;
2050         
2051         Constant *RetVal;
2052         
2053         // Execute the call, if successful, use the return value.
2054         if (!EvaluateFunction(Callee, RetVal, Formals, CallStack,
2055                               MutatedMemory, AllocaTmps))
2056           return false;
2057         InstResult = RetVal;
2058       }
2059     } else if (isa<TerminatorInst>(CurInst)) {
2060       BasicBlock *NewBB = 0;
2061       if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CurInst)) {
2062         if (BI->isUnconditional()) {
2063           NewBB = BI->getSuccessor(0);
2064         } else {
2065           ConstantInt *Cond =
2066             dyn_cast<ConstantInt>(getVal(Values, BI->getCondition()));
2067           if (!Cond) return false;  // Cannot determine.
2068
2069           NewBB = BI->getSuccessor(!Cond->getZExtValue());          
2070         }
2071       } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(CurInst)) {
2072         ConstantInt *Val =
2073           dyn_cast<ConstantInt>(getVal(Values, SI->getCondition()));
2074         if (!Val) return false;  // Cannot determine.
2075         NewBB = SI->getSuccessor(SI->findCaseValue(Val));
2076       } else if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(CurInst)) {
2077         if (RI->getNumOperands())
2078           RetVal = getVal(Values, RI->getOperand(0));
2079         
2080         CallStack.pop_back();  // return from fn.
2081         return true;  // We succeeded at evaluating this ctor!
2082       } else {
2083         // invoke, unwind, unreachable.
2084         return false;  // Cannot handle this terminator.
2085       }
2086       
2087       // Okay, we succeeded in evaluating this control flow.  See if we have
2088       // executed the new block before.  If so, we have a looping function,
2089       // which we cannot evaluate in reasonable time.
2090       if (!ExecutedBlocks.insert(NewBB).second)
2091         return false;  // looped!
2092       
2093       // Okay, we have never been in this block before.  Check to see if there
2094       // are any PHI nodes.  If so, evaluate them with information about where
2095       // we came from.
2096       BasicBlock *OldBB = CurInst->getParent();
2097       CurInst = NewBB->begin();
2098       PHINode *PN;
2099       for (; (PN = dyn_cast<PHINode>(CurInst)); ++CurInst)
2100         Values[PN] = getVal(Values, PN->getIncomingValueForBlock(OldBB));
2101
2102       // Do NOT increment CurInst.  We know that the terminator had no value.
2103       continue;
2104     } else {
2105       // Did not know how to evaluate this!
2106       return false;
2107     }
2108     
2109     if (!CurInst->use_empty())
2110       Values[CurInst] = InstResult;
2111     
2112     // Advance program counter.
2113     ++CurInst;
2114   }
2115 }
2116
2117 /// EvaluateStaticConstructor - Evaluate static constructors in the function, if
2118 /// we can.  Return true if we can, false otherwise.
2119 static bool EvaluateStaticConstructor(Function *F) {
2120   /// MutatedMemory - For each store we execute, we update this map.  Loads
2121   /// check this to get the most up-to-date value.  If evaluation is successful,
2122   /// this state is committed to the process.
2123   std::map<Constant*, Constant*> MutatedMemory;
2124
2125   /// AllocaTmps - To 'execute' an alloca, we create a temporary global variable
2126   /// to represent its body.  This vector is needed so we can delete the
2127   /// temporary globals when we are done.
2128   std::vector<GlobalVariable*> AllocaTmps;
2129   
2130   /// CallStack - This is used to detect recursion.  In pathological situations
2131   /// we could hit exponential behavior, but at least there is nothing
2132   /// unbounded.
2133   std::vector<Function*> CallStack;
2134
2135   // Call the function.
2136   Constant *RetValDummy;
2137   bool EvalSuccess = EvaluateFunction(F, RetValDummy, std::vector<Constant*>(),
2138                                        CallStack, MutatedMemory, AllocaTmps);
2139   if (EvalSuccess) {
2140     // We succeeded at evaluation: commit the result.
2141     DOUT << "FULLY EVALUATED GLOBAL CTOR FUNCTION '"
2142          << F->getName() << "' to " << MutatedMemory.size()
2143          << " stores.\n";
2144     for (std::map<Constant*, Constant*>::iterator I = MutatedMemory.begin(),
2145          E = MutatedMemory.end(); I != E; ++I)
2146       CommitValueTo(I->second, I->first);
2147   }
2148   
2149   // At this point, we are done interpreting.  If we created any 'alloca'
2150   // temporaries, release them now.
2151   while (!AllocaTmps.empty()) {
2152     GlobalVariable *Tmp = AllocaTmps.back();
2153     AllocaTmps.pop_back();
2154     
2155     // If there are still users of the alloca, the program is doing something
2156     // silly, e.g. storing the address of the alloca somewhere and using it
2157     // later.  Since this is undefined, we'll just make it be null.
2158     if (!Tmp->use_empty())
2159       Tmp->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(Tmp->getType()));
2160     delete Tmp;
2161   }
2162   
2163   return EvalSuccess;
2164 }
2165
2166
2167
2168 /// OptimizeGlobalCtorsList - Simplify and evaluation global ctors if possible.
2169 /// Return true if anything changed.
2170 bool GlobalOpt::OptimizeGlobalCtorsList(GlobalVariable *&GCL) {
2171   std::vector<Function*> Ctors = ParseGlobalCtors(GCL);
2172   bool MadeChange = false;
2173   if (Ctors.empty()) return false;
2174   
2175   // Loop over global ctors, optimizing them when we can.
2176   for (unsigned i = 0; i != Ctors.size(); ++i) {
2177     Function *F = Ctors[i];
2178     // Found a null terminator in the middle of the list, prune off the rest of
2179     // the list.
2180     if (F == 0) {
2181       if (i != Ctors.size()-1) {
2182         Ctors.resize(i+1);
2183         MadeChange = true;
2184       }
2185       break;
2186     }
2187     
2188     // We cannot simplify external ctor functions.
2189     if (F->empty()) continue;
2190     
2191     // If we can evaluate the ctor at compile time, do.
2192     if (EvaluateStaticConstructor(F)) {
2193       Ctors.erase(Ctors.begin()+i);
2194       MadeChange = true;
2195       --i;
2196       ++NumCtorsEvaluated;
2197       continue;
2198     }
2199   }
2200   
2201   if (!MadeChange) return false;
2202   
2203   GCL = InstallGlobalCtors(GCL, Ctors);
2204   return true;
2205 }
2206
2207
2208 bool GlobalOpt::runOnModule(Module &M) {
2209   bool Changed = false;
2210   
2211   // Try to find the llvm.globalctors list.
2212   GlobalVariable *GlobalCtors = FindGlobalCtors(M);
2213
2214   bool LocalChange = true;
2215   while (LocalChange) {
2216     LocalChange = false;
2217     
2218     // Delete functions that are trivially dead, ccc -> fastcc
2219     LocalChange |= OptimizeFunctions(M);
2220     
2221     // Optimize global_ctors list.
2222     if (GlobalCtors)
2223       LocalChange |= OptimizeGlobalCtorsList(GlobalCtors);
2224     
2225     // Optimize non-address-taken globals.
2226     LocalChange |= OptimizeGlobalVars(M);
2227     Changed |= LocalChange;
2228   }
2229   
2230   // TODO: Move all global ctors functions to the end of the module for code
2231   // layout.
2232   
2233   return Changed;
2234 }