Use attribute helper function
[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/ADT/DenseMap.h"
19 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
20 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
21 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
22 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
23 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
24 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
25 #include "llvm/IR/CallingConv.h"
26 #include "llvm/IR/Constants.h"
27 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
28 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
29 #include "llvm/IR/Instructions.h"
30 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
31 #include "llvm/IR/Module.h"
32 #include "llvm/IR/Operator.h"
33 #include "llvm/Pass.h"
34 #include "llvm/Support/CallSite.h"
35 #include "llvm/Support/Debug.h"
36 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
37 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
38 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
39 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
40 #include "llvm/Target/TargetLibraryInfo.h"
41 #include "llvm/Transforms/Utils/ModuleUtils.h"
42 #include <algorithm>
43 using namespace llvm;
44
45 STATISTIC(NumMarked    , "Number of globals marked constant");
46 STATISTIC(NumUnnamed   , "Number of globals marked unnamed_addr");
47 STATISTIC(NumSRA       , "Number of aggregate globals broken into scalars");
48 STATISTIC(NumHeapSRA   , "Number of heap objects SRA'd");
49 STATISTIC(NumSubstitute,"Number of globals with initializers stored into them");
50 STATISTIC(NumDeleted   , "Number of globals deleted");
51 STATISTIC(NumFnDeleted , "Number of functions deleted");
52 STATISTIC(NumGlobUses  , "Number of global uses devirtualized");
53 STATISTIC(NumLocalized , "Number of globals localized");
54 STATISTIC(NumShrunkToBool  , "Number of global vars shrunk to booleans");
55 STATISTIC(NumFastCallFns   , "Number of functions converted to fastcc");
56 STATISTIC(NumCtorsEvaluated, "Number of static ctors evaluated");
57 STATISTIC(NumNestRemoved   , "Number of nest attributes removed");
58 STATISTIC(NumAliasesResolved, "Number of global aliases resolved");
59 STATISTIC(NumAliasesRemoved, "Number of global aliases eliminated");
60 STATISTIC(NumCXXDtorsRemoved, "Number of global C++ destructors removed");
61
62 namespace {
63   struct GlobalStatus;
64   struct GlobalOpt : public ModulePass {
65     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
66       AU.addRequired<TargetLibraryInfo>();
67     }
68     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
69     GlobalOpt() : ModulePass(ID) {
70       initializeGlobalOptPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
71     }
72
73     bool runOnModule(Module &M);
74
75   private:
76     GlobalVariable *FindGlobalCtors(Module &M);
77     bool OptimizeFunctions(Module &M);
78     bool OptimizeGlobalVars(Module &M);
79     bool OptimizeGlobalAliases(Module &M);
80     bool OptimizeGlobalCtorsList(GlobalVariable *&GCL);
81     bool ProcessGlobal(GlobalVariable *GV,Module::global_iterator &GVI);
82     bool ProcessInternalGlobal(GlobalVariable *GV,Module::global_iterator &GVI,
83                                const SmallPtrSet<const PHINode*, 16> &PHIUsers,
84                                const GlobalStatus &GS);
85     bool OptimizeEmptyGlobalCXXDtors(Function *CXAAtExitFn);
86
87     DataLayout *TD;
88     TargetLibraryInfo *TLI;
89   };
90 }
91
92 char GlobalOpt::ID = 0;
93 INITIALIZE_PASS_BEGIN(GlobalOpt, "globalopt",
94                 "Global Variable Optimizer", false, false)
95 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetLibraryInfo)
96 INITIALIZE_PASS_END(GlobalOpt, "globalopt",
97                 "Global Variable Optimizer", false, false)
98
99 ModulePass *llvm::createGlobalOptimizerPass() { return new GlobalOpt(); }
100
101 namespace {
102
103 /// GlobalStatus - As we analyze each global, keep track of some information
104 /// about it.  If we find out that the address of the global is taken, none of
105 /// this info will be accurate.
106 struct GlobalStatus {
107   /// isCompared - True if the global's address is used in a comparison.
108   bool isCompared;
109
110   /// isLoaded - True if the global is ever loaded.  If the global isn't ever
111   /// loaded it can be deleted.
112   bool isLoaded;
113
114   /// StoredType - Keep track of what stores to the global look like.
115   ///
116   enum StoredType {
117     /// NotStored - There is no store to this global.  It can thus be marked
118     /// constant.
119     NotStored,
120
121     /// isInitializerStored - This global is stored to, but the only thing
122     /// stored is the constant it was initialized with.  This is only tracked
123     /// for scalar globals.
124     isInitializerStored,
125
126     /// isStoredOnce - This global is stored to, but only its initializer and
127     /// one other value is ever stored to it.  If this global isStoredOnce, we
128     /// track the value stored to it in StoredOnceValue below.  This is only
129     /// tracked for scalar globals.
130     isStoredOnce,
131
132     /// isStored - This global is stored to by multiple values or something else
133     /// that we cannot track.
134     isStored
135   } StoredType;
136
137   /// StoredOnceValue - If only one value (besides the initializer constant) is
138   /// ever stored to this global, keep track of what value it is.
139   Value *StoredOnceValue;
140
141   /// AccessingFunction/HasMultipleAccessingFunctions - These start out
142   /// null/false.  When the first accessing function is noticed, it is recorded.
143   /// When a second different accessing function is noticed,
144   /// HasMultipleAccessingFunctions is set to true.
145   const Function *AccessingFunction;
146   bool HasMultipleAccessingFunctions;
147
148   /// HasNonInstructionUser - Set to true if this global has a user that is not
149   /// an instruction (e.g. a constant expr or GV initializer).
150   bool HasNonInstructionUser;
151
152   /// AtomicOrdering - Set to the strongest atomic ordering requirement.
153   AtomicOrdering Ordering;
154
155   GlobalStatus() : isCompared(false), isLoaded(false), StoredType(NotStored),
156                    StoredOnceValue(0), AccessingFunction(0),
157                    HasMultipleAccessingFunctions(false),
158                    HasNonInstructionUser(false), Ordering(NotAtomic) {}
159 };
160
161 }
162
163 /// StrongerOrdering - Return the stronger of the two ordering. If the two
164 /// orderings are acquire and release, then return AcquireRelease.
165 ///
166 static AtomicOrdering StrongerOrdering(AtomicOrdering X, AtomicOrdering Y) {
167   if (X == Acquire && Y == Release) return AcquireRelease;
168   if (Y == Acquire && X == Release) return AcquireRelease;
169   return (AtomicOrdering)std::max(X, Y);
170 }
171
172 /// SafeToDestroyConstant - It is safe to destroy a constant iff it is only used
173 /// by constants itself.  Note that constants cannot be cyclic, so this test is
174 /// pretty easy to implement recursively.
175 ///
176 static bool SafeToDestroyConstant(const Constant *C) {
177   if (isa<GlobalValue>(C)) return false;
178
179   for (Value::const_use_iterator UI = C->use_begin(), E = C->use_end(); UI != E;
180        ++UI)
181     if (const Constant *CU = dyn_cast<Constant>(*UI)) {
182       if (!SafeToDestroyConstant(CU)) return false;
183     } else
184       return false;
185   return true;
186 }
187
188
189 /// AnalyzeGlobal - Look at all uses of the global and fill in the GlobalStatus
190 /// structure.  If the global has its address taken, return true to indicate we
191 /// can't do anything with it.
192 ///
193 static bool AnalyzeGlobal(const Value *V, GlobalStatus &GS,
194                           SmallPtrSet<const PHINode*, 16> &PHIUsers) {
195   for (Value::const_use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E;
196        ++UI) {
197     const User *U = *UI;
198     if (const ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(U)) {
199       GS.HasNonInstructionUser = true;
200
201       // If the result of the constantexpr isn't pointer type, then we won't
202       // know to expect it in various places.  Just reject early.
203       if (!isa<PointerType>(CE->getType())) return true;
204
205       if (AnalyzeGlobal(CE, GS, PHIUsers)) return true;
206     } else if (const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(U)) {
207       if (!GS.HasMultipleAccessingFunctions) {
208         const Function *F = I->getParent()->getParent();
209         if (GS.AccessingFunction == 0)
210           GS.AccessingFunction = F;
211         else if (GS.AccessingFunction != F)
212           GS.HasMultipleAccessingFunctions = true;
213       }
214       if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
215         GS.isLoaded = true;
216         // Don't hack on volatile loads.
217         if (LI->isVolatile()) return true;
218         GS.Ordering = StrongerOrdering(GS.Ordering, LI->getOrdering());
219       } else if (const StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
220         // Don't allow a store OF the address, only stores TO the address.
221         if (SI->getOperand(0) == V) return true;
222
223         // Don't hack on volatile stores.
224         if (SI->isVolatile()) return true;
225
226         GS.Ordering = StrongerOrdering(GS.Ordering, SI->getOrdering());
227
228         // If this is a direct store to the global (i.e., the global is a scalar
229         // value, not an aggregate), keep more specific information about
230         // stores.
231         if (GS.StoredType != GlobalStatus::isStored) {
232           if (const GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(
233                                                            SI->getOperand(1))) {
234             Value *StoredVal = SI->getOperand(0);
235
236             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(StoredVal)) {
237               if (C->isThreadDependent()) {
238                 // The stored value changes between threads; don't track it.
239                 return true;
240               }
241             }
242
243             if (StoredVal == GV->getInitializer()) {
244               if (GS.StoredType < GlobalStatus::isInitializerStored)
245                 GS.StoredType = GlobalStatus::isInitializerStored;
246             } else if (isa<LoadInst>(StoredVal) &&
247                        cast<LoadInst>(StoredVal)->getOperand(0) == GV) {
248               if (GS.StoredType < GlobalStatus::isInitializerStored)
249                 GS.StoredType = GlobalStatus::isInitializerStored;
250             } else if (GS.StoredType < GlobalStatus::isStoredOnce) {
251               GS.StoredType = GlobalStatus::isStoredOnce;
252               GS.StoredOnceValue = StoredVal;
253             } else if (GS.StoredType == GlobalStatus::isStoredOnce &&
254                        GS.StoredOnceValue == StoredVal) {
255               // noop.
256             } else {
257               GS.StoredType = GlobalStatus::isStored;
258             }
259           } else {
260             GS.StoredType = GlobalStatus::isStored;
261           }
262         }
263       } else if (isa<BitCastInst>(I)) {
264         if (AnalyzeGlobal(I, GS, PHIUsers)) return true;
265       } else if (isa<GetElementPtrInst>(I)) {
266         if (AnalyzeGlobal(I, GS, PHIUsers)) return true;
267       } else if (isa<SelectInst>(I)) {
268         if (AnalyzeGlobal(I, GS, PHIUsers)) return true;
269       } else if (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
270         // PHI nodes we can check just like select or GEP instructions, but we
271         // have to be careful about infinite recursion.
272         if (PHIUsers.insert(PN))  // Not already visited.
273           if (AnalyzeGlobal(I, GS, PHIUsers)) return true;
274       } else if (isa<CmpInst>(I)) {
275         GS.isCompared = true;
276       } else if (const MemTransferInst *MTI = dyn_cast<MemTransferInst>(I)) {
277         if (MTI->isVolatile()) return true;
278         if (MTI->getArgOperand(0) == V)
279           GS.StoredType = GlobalStatus::isStored;
280         if (MTI->getArgOperand(1) == V)
281           GS.isLoaded = true;
282       } else if (const MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(I)) {
283         assert(MSI->getArgOperand(0) == V && "Memset only takes one pointer!");
284         if (MSI->isVolatile()) return true;
285         GS.StoredType = GlobalStatus::isStored;
286       } else {
287         return true;  // Any other non-load instruction might take address!
288       }
289     } else if (const Constant *C = dyn_cast<Constant>(U)) {
290       GS.HasNonInstructionUser = true;
291       // We might have a dead and dangling constant hanging off of here.
292       if (!SafeToDestroyConstant(C))
293         return true;
294     } else {
295       GS.HasNonInstructionUser = true;
296       // Otherwise must be some other user.
297       return true;
298     }
299   }
300
301   return false;
302 }
303
304 /// isLeakCheckerRoot - Is this global variable possibly used by a leak checker
305 /// as a root?  If so, we might not really want to eliminate the stores to it.
306 static bool isLeakCheckerRoot(GlobalVariable *GV) {
307   // A global variable is a root if it is a pointer, or could plausibly contain
308   // a pointer.  There are two challenges; one is that we could have a struct
309   // the has an inner member which is a pointer.  We recurse through the type to
310   // detect these (up to a point).  The other is that we may actually be a union
311   // of a pointer and another type, and so our LLVM type is an integer which
312   // gets converted into a pointer, or our type is an [i8 x #] with a pointer
313   // potentially contained here.
314
315   if (GV->hasPrivateLinkage())
316     return false;
317
318   SmallVector<Type *, 4> Types;
319   Types.push_back(cast<PointerType>(GV->getType())->getElementType());
320
321   unsigned Limit = 20;
322   do {
323     Type *Ty = Types.pop_back_val();
324     switch (Ty->getTypeID()) {
325       default: break;
326       case Type::PointerTyID: return true;
327       case Type::ArrayTyID:
328       case Type::VectorTyID: {
329         SequentialType *STy = cast<SequentialType>(Ty);
330         Types.push_back(STy->getElementType());
331         break;
332       }
333       case Type::StructTyID: {
334         StructType *STy = cast<StructType>(Ty);
335         if (STy->isOpaque()) return true;
336         for (StructType::element_iterator I = STy->element_begin(),
337                  E = STy->element_end(); I != E; ++I) {
338           Type *InnerTy = *I;
339           if (isa<PointerType>(InnerTy)) return true;
340           if (isa<CompositeType>(InnerTy))
341             Types.push_back(InnerTy);
342         }
343         break;
344       }
345     }
346     if (--Limit == 0) return true;
347   } while (!Types.empty());
348   return false;
349 }
350
351 /// Given a value that is stored to a global but never read, determine whether
352 /// it's safe to remove the store and the chain of computation that feeds the
353 /// store.
354 static bool IsSafeComputationToRemove(Value *V, const TargetLibraryInfo *TLI) {
355   do {
356     if (isa<Constant>(V))
357       return true;
358     if (!V->hasOneUse())
359       return false;
360     if (isa<LoadInst>(V) || isa<InvokeInst>(V) || isa<Argument>(V) ||
361         isa<GlobalValue>(V))
362       return false;
363     if (isAllocationFn(V, TLI))
364       return true;
365
366     Instruction *I = cast<Instruction>(V);
367     if (I->mayHaveSideEffects())
368       return false;
369     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I)) {
370       if (!GEP->hasAllConstantIndices())
371         return false;
372     } else if (I->getNumOperands() != 1) {
373       return false;
374     }
375
376     V = I->getOperand(0);
377   } while (1);
378 }
379
380 /// CleanupPointerRootUsers - This GV is a pointer root.  Loop over all users
381 /// of the global and clean up any that obviously don't assign the global a
382 /// value that isn't dynamically allocated.
383 ///
384 static bool CleanupPointerRootUsers(GlobalVariable *GV,
385                                     const TargetLibraryInfo *TLI) {
386   // A brief explanation of leak checkers.  The goal is to find bugs where
387   // pointers are forgotten, causing an accumulating growth in memory
388   // usage over time.  The common strategy for leak checkers is to whitelist the
389   // memory pointed to by globals at exit.  This is popular because it also
390   // solves another problem where the main thread of a C++ program may shut down
391   // before other threads that are still expecting to use those globals.  To
392   // handle that case, we expect the program may create a singleton and never
393   // destroy it.
394
395   bool Changed = false;
396
397   // If Dead[n].first is the only use of a malloc result, we can delete its
398   // chain of computation and the store to the global in Dead[n].second.
399   SmallVector<std::pair<Instruction *, Instruction *>, 32> Dead;
400
401   // Constants can't be pointers to dynamically allocated memory.
402   for (Value::use_iterator UI = GV->use_begin(), E = GV->use_end();
403        UI != E;) {
404     User *U = *UI++;
405     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(U)) {
406       Value *V = SI->getValueOperand();
407       if (isa<Constant>(V)) {
408         Changed = true;
409         SI->eraseFromParent();
410       } else if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
411         if (I->hasOneUse())
412           Dead.push_back(std::make_pair(I, SI));
413       }
414     } else if (MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(U)) {
415       if (isa<Constant>(MSI->getValue())) {
416         Changed = true;
417         MSI->eraseFromParent();
418       } else if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(MSI->getValue())) {
419         if (I->hasOneUse())
420           Dead.push_back(std::make_pair(I, MSI));
421       }
422     } else if (MemTransferInst *MTI = dyn_cast<MemTransferInst>(U)) {
423       GlobalVariable *MemSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MTI->getSource());
424       if (MemSrc && MemSrc->isConstant()) {
425         Changed = true;
426         MTI->eraseFromParent();
427       } else if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(MemSrc)) {
428         if (I->hasOneUse())
429           Dead.push_back(std::make_pair(I, MTI));
430       }
431     } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(U)) {
432       if (CE->use_empty()) {
433         CE->destroyConstant();
434         Changed = true;
435       }
436     } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(U)) {
437       if (SafeToDestroyConstant(C)) {
438         C->destroyConstant();
439         // This could have invalidated UI, start over from scratch.
440         Dead.clear();
441         CleanupPointerRootUsers(GV, TLI);
442         return true;
443       }
444     }
445   }
446
447   for (int i = 0, e = Dead.size(); i != e; ++i) {
448     if (IsSafeComputationToRemove(Dead[i].first, TLI)) {
449       Dead[i].second->eraseFromParent();
450       Instruction *I = Dead[i].first;
451       do {
452         if (isAllocationFn(I, TLI))
453           break;
454         Instruction *J = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(0));
455         if (!J)
456           break;
457         I->eraseFromParent();
458         I = J;
459       } while (1);
460       I->eraseFromParent();
461     }
462   }
463
464   return Changed;
465 }
466
467 /// CleanupConstantGlobalUsers - We just marked GV constant.  Loop over all
468 /// users of the global, cleaning up the obvious ones.  This is largely just a
469 /// quick scan over the use list to clean up the easy and obvious cruft.  This
470 /// returns true if it made a change.
471 static bool CleanupConstantGlobalUsers(Value *V, Constant *Init,
472                                        DataLayout *TD, TargetLibraryInfo *TLI) {
473   bool Changed = false;
474   SmallVector<User*, 8> WorkList(V->use_begin(), V->use_end());
475   while (!WorkList.empty()) {
476     User *U = WorkList.pop_back_val();
477
478     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(U)) {
479       if (Init) {
480         // Replace the load with the initializer.
481         LI->replaceAllUsesWith(Init);
482         LI->eraseFromParent();
483         Changed = true;
484       }
485     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(U)) {
486       // Store must be unreachable or storing Init into the global.
487       SI->eraseFromParent();
488       Changed = true;
489     } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(U)) {
490       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
491         Constant *SubInit = 0;
492         if (Init)
493           SubInit = ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(Init, CE);
494         Changed |= CleanupConstantGlobalUsers(CE, SubInit, TD, TLI);
495       } else if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast &&
496                  CE->getType()->isPointerTy()) {
497         // Pointer cast, delete any stores and memsets to the global.
498         Changed |= CleanupConstantGlobalUsers(CE, 0, TD, TLI);
499       }
500
501       if (CE->use_empty()) {
502         CE->destroyConstant();
503         Changed = true;
504       }
505     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(U)) {
506       // Do not transform "gepinst (gep constexpr (GV))" here, because forming
507       // "gepconstexpr (gep constexpr (GV))" will cause the two gep's to fold
508       // and will invalidate our notion of what Init is.
509       Constant *SubInit = 0;
510       if (!isa<ConstantExpr>(GEP->getOperand(0))) {
511         ConstantExpr *CE =
512           dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(ConstantFoldInstruction(GEP, TD, TLI));
513         if (Init && CE && CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
514           SubInit = ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(Init, CE);
515
516         // If the initializer is an all-null value and we have an inbounds GEP,
517         // we already know what the result of any load from that GEP is.
518         // TODO: Handle splats.
519         if (Init && isa<ConstantAggregateZero>(Init) && GEP->isInBounds())
520           SubInit = Constant::getNullValue(GEP->getType()->getElementType());
521       }
522       Changed |= CleanupConstantGlobalUsers(GEP, SubInit, TD, TLI);
523
524       if (GEP->use_empty()) {
525         GEP->eraseFromParent();
526         Changed = true;
527       }
528     } else if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(U)) { // memset/cpy/mv
529       if (MI->getRawDest() == V) {
530         MI->eraseFromParent();
531         Changed = true;
532       }
533
534     } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(U)) {
535       // If we have a chain of dead constantexprs or other things dangling from
536       // us, and if they are all dead, nuke them without remorse.
537       if (SafeToDestroyConstant(C)) {
538         C->destroyConstant();
539         CleanupConstantGlobalUsers(V, Init, TD, TLI);
540         return true;
541       }
542     }
543   }
544   return Changed;
545 }
546
547 /// isSafeSROAElementUse - Return true if the specified instruction is a safe
548 /// user of a derived expression from a global that we want to SROA.
549 static bool isSafeSROAElementUse(Value *V) {
550   // We might have a dead and dangling constant hanging off of here.
551   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
552     return SafeToDestroyConstant(C);
553
554   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
555   if (!I) return false;
556
557   // Loads are ok.
558   if (isa<LoadInst>(I)) return true;
559
560   // Stores *to* the pointer are ok.
561   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I))
562     return SI->getOperand(0) != V;
563
564   // Otherwise, it must be a GEP.
565   GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I);
566   if (GEPI == 0) return false;
567
568   if (GEPI->getNumOperands() < 3 || !isa<Constant>(GEPI->getOperand(1)) ||
569       !cast<Constant>(GEPI->getOperand(1))->isNullValue())
570     return false;
571
572   for (Value::use_iterator I = GEPI->use_begin(), E = GEPI->use_end();
573        I != E; ++I)
574     if (!isSafeSROAElementUse(*I))
575       return false;
576   return true;
577 }
578
579
580 /// IsUserOfGlobalSafeForSRA - U is a direct user of the specified global value.
581 /// Look at it and its uses and decide whether it is safe to SROA this global.
582 ///
583 static bool IsUserOfGlobalSafeForSRA(User *U, GlobalValue *GV) {
584   // The user of the global must be a GEP Inst or a ConstantExpr GEP.
585   if (!isa<GetElementPtrInst>(U) &&
586       (!isa<ConstantExpr>(U) ||
587        cast<ConstantExpr>(U)->getOpcode() != Instruction::GetElementPtr))
588     return false;
589
590   // Check to see if this ConstantExpr GEP is SRA'able.  In particular, we
591   // don't like < 3 operand CE's, and we don't like non-constant integer
592   // indices.  This enforces that all uses are 'gep GV, 0, C, ...' for some
593   // value of C.
594   if (U->getNumOperands() < 3 || !isa<Constant>(U->getOperand(1)) ||
595       !cast<Constant>(U->getOperand(1))->isNullValue() ||
596       !isa<ConstantInt>(U->getOperand(2)))
597     return false;
598
599   gep_type_iterator GEPI = gep_type_begin(U), E = gep_type_end(U);
600   ++GEPI;  // Skip over the pointer index.
601
602   // If this is a use of an array allocation, do a bit more checking for sanity.
603   if (ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(*GEPI)) {
604     uint64_t NumElements = AT->getNumElements();
605     ConstantInt *Idx = cast<ConstantInt>(U->getOperand(2));
606
607     // Check to make sure that index falls within the array.  If not,
608     // something funny is going on, so we won't do the optimization.
609     //
610     if (Idx->getZExtValue() >= NumElements)
611       return false;
612
613     // We cannot scalar repl this level of the array unless any array
614     // sub-indices are in-range constants.  In particular, consider:
615     // A[0][i].  We cannot know that the user isn't doing invalid things like
616     // allowing i to index an out-of-range subscript that accesses A[1].
617     //
618     // Scalar replacing *just* the outer index of the array is probably not
619     // going to be a win anyway, so just give up.
620     for (++GEPI; // Skip array index.
621          GEPI != E;
622          ++GEPI) {
623       uint64_t NumElements;
624       if (ArrayType *SubArrayTy = dyn_cast<ArrayType>(*GEPI))
625         NumElements = SubArrayTy->getNumElements();
626       else if (VectorType *SubVectorTy = dyn_cast<VectorType>(*GEPI))
627         NumElements = SubVectorTy->getNumElements();
628       else {
629         assert((*GEPI)->isStructTy() &&
630                "Indexed GEP type is not array, vector, or struct!");
631         continue;
632       }
633
634       ConstantInt *IdxVal = dyn_cast<ConstantInt>(GEPI.getOperand());
635       if (!IdxVal || IdxVal->getZExtValue() >= NumElements)
636         return false;
637     }
638   }
639
640   for (Value::use_iterator I = U->use_begin(), E = U->use_end(); I != E; ++I)
641     if (!isSafeSROAElementUse(*I))
642       return false;
643   return true;
644 }
645
646 /// GlobalUsersSafeToSRA - Look at all uses of the global and decide whether it
647 /// is safe for us to perform this transformation.
648 ///
649 static bool GlobalUsersSafeToSRA(GlobalValue *GV) {
650   for (Value::use_iterator UI = GV->use_begin(), E = GV->use_end();
651        UI != E; ++UI) {
652     if (!IsUserOfGlobalSafeForSRA(*UI, GV))
653       return false;
654   }
655   return true;
656 }
657
658
659 /// SRAGlobal - Perform scalar replacement of aggregates on the specified global
660 /// variable.  This opens the door for other optimizations by exposing the
661 /// behavior of the program in a more fine-grained way.  We have determined that
662 /// this transformation is safe already.  We return the first global variable we
663 /// insert so that the caller can reprocess it.
664 static GlobalVariable *SRAGlobal(GlobalVariable *GV, const DataLayout &TD) {
665   // Make sure this global only has simple uses that we can SRA.
666   if (!GlobalUsersSafeToSRA(GV))
667     return 0;
668
669   assert(GV->hasLocalLinkage() && !GV->isConstant());
670   Constant *Init = GV->getInitializer();
671   Type *Ty = Init->getType();
672
673   std::vector<GlobalVariable*> NewGlobals;
674   Module::GlobalListType &Globals = GV->getParent()->getGlobalList();
675
676   // Get the alignment of the global, either explicit or target-specific.
677   unsigned StartAlignment = GV->getAlignment();
678   if (StartAlignment == 0)
679     StartAlignment = TD.getABITypeAlignment(GV->getType());
680
681   if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
682     NewGlobals.reserve(STy->getNumElements());
683     const StructLayout &Layout = *TD.getStructLayout(STy);
684     for (unsigned i = 0, e = STy->getNumElements(); i != e; ++i) {
685       Constant *In = Init->getAggregateElement(i);
686       assert(In && "Couldn't get element of initializer?");
687       GlobalVariable *NGV = new GlobalVariable(STy->getElementType(i), false,
688                                                GlobalVariable::InternalLinkage,
689                                                In, GV->getName()+"."+Twine(i),
690                                                GV->getThreadLocalMode(),
691                                               GV->getType()->getAddressSpace());
692       Globals.insert(GV, NGV);
693       NewGlobals.push_back(NGV);
694
695       // Calculate the known alignment of the field.  If the original aggregate
696       // had 256 byte alignment for example, something might depend on that:
697       // propagate info to each field.
698       uint64_t FieldOffset = Layout.getElementOffset(i);
699       unsigned NewAlign = (unsigned)MinAlign(StartAlignment, FieldOffset);
700       if (NewAlign > TD.getABITypeAlignment(STy->getElementType(i)))
701         NGV->setAlignment(NewAlign);
702     }
703   } else if (SequentialType *STy = dyn_cast<SequentialType>(Ty)) {
704     unsigned NumElements = 0;
705     if (ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(STy))
706       NumElements = ATy->getNumElements();
707     else
708       NumElements = cast<VectorType>(STy)->getNumElements();
709
710     if (NumElements > 16 && GV->hasNUsesOrMore(16))
711       return 0; // It's not worth it.
712     NewGlobals.reserve(NumElements);
713
714     uint64_t EltSize = TD.getTypeAllocSize(STy->getElementType());
715     unsigned EltAlign = TD.getABITypeAlignment(STy->getElementType());
716     for (unsigned i = 0, e = NumElements; i != e; ++i) {
717       Constant *In = Init->getAggregateElement(i);
718       assert(In && "Couldn't get element of initializer?");
719
720       GlobalVariable *NGV = new GlobalVariable(STy->getElementType(), false,
721                                                GlobalVariable::InternalLinkage,
722                                                In, GV->getName()+"."+Twine(i),
723                                                GV->getThreadLocalMode(),
724                                               GV->getType()->getAddressSpace());
725       Globals.insert(GV, NGV);
726       NewGlobals.push_back(NGV);
727
728       // Calculate the known alignment of the field.  If the original aggregate
729       // had 256 byte alignment for example, something might depend on that:
730       // propagate info to each field.
731       unsigned NewAlign = (unsigned)MinAlign(StartAlignment, EltSize*i);
732       if (NewAlign > EltAlign)
733         NGV->setAlignment(NewAlign);
734     }
735   }
736
737   if (NewGlobals.empty())
738     return 0;
739
740   DEBUG(dbgs() << "PERFORMING GLOBAL SRA ON: " << *GV);
741
742   Constant *NullInt =Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(GV->getContext()));
743
744   // Loop over all of the uses of the global, replacing the constantexpr geps,
745   // with smaller constantexpr geps or direct references.
746   while (!GV->use_empty()) {
747     User *GEP = GV->use_back();
748     assert(((isa<ConstantExpr>(GEP) &&
749              cast<ConstantExpr>(GEP)->getOpcode()==Instruction::GetElementPtr)||
750             isa<GetElementPtrInst>(GEP)) && "NonGEP CE's are not SRAable!");
751
752     // Ignore the 1th operand, which has to be zero or else the program is quite
753     // broken (undefined).  Get the 2nd operand, which is the structure or array
754     // index.
755     unsigned Val = cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(2))->getZExtValue();
756     if (Val >= NewGlobals.size()) Val = 0; // Out of bound array access.
757
758     Value *NewPtr = NewGlobals[Val];
759
760     // Form a shorter GEP if needed.
761     if (GEP->getNumOperands() > 3) {
762       if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(GEP)) {
763         SmallVector<Constant*, 8> Idxs;
764         Idxs.push_back(NullInt);
765         for (unsigned i = 3, e = CE->getNumOperands(); i != e; ++i)
766           Idxs.push_back(CE->getOperand(i));
767         NewPtr = ConstantExpr::getGetElementPtr(cast<Constant>(NewPtr), Idxs);
768       } else {
769         GetElementPtrInst *GEPI = cast<GetElementPtrInst>(GEP);
770         SmallVector<Value*, 8> Idxs;
771         Idxs.push_back(NullInt);
772         for (unsigned i = 3, e = GEPI->getNumOperands(); i != e; ++i)
773           Idxs.push_back(GEPI->getOperand(i));
774         NewPtr = GetElementPtrInst::Create(NewPtr, Idxs,
775                                            GEPI->getName()+"."+Twine(Val),GEPI);
776       }
777     }
778     GEP->replaceAllUsesWith(NewPtr);
779
780     if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(GEP))
781       GEPI->eraseFromParent();
782     else
783       cast<ConstantExpr>(GEP)->destroyConstant();
784   }
785
786   // Delete the old global, now that it is dead.
787   Globals.erase(GV);
788   ++NumSRA;
789
790   // Loop over the new globals array deleting any globals that are obviously
791   // dead.  This can arise due to scalarization of a structure or an array that
792   // has elements that are dead.
793   unsigned FirstGlobal = 0;
794   for (unsigned i = 0, e = NewGlobals.size(); i != e; ++i)
795     if (NewGlobals[i]->use_empty()) {
796       Globals.erase(NewGlobals[i]);
797       if (FirstGlobal == i) ++FirstGlobal;
798     }
799
800   return FirstGlobal != NewGlobals.size() ? NewGlobals[FirstGlobal] : 0;
801 }
802
803 /// AllUsesOfValueWillTrapIfNull - Return true if all users of the specified
804 /// value will trap if the value is dynamically null.  PHIs keeps track of any
805 /// phi nodes we've seen to avoid reprocessing them.
806 static bool AllUsesOfValueWillTrapIfNull(const Value *V,
807                                          SmallPtrSet<const PHINode*, 8> &PHIs) {
808   for (Value::const_use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E;
809        ++UI) {
810     const User *U = *UI;
811
812     if (isa<LoadInst>(U)) {
813       // Will trap.
814     } else if (const StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(U)) {
815       if (SI->getOperand(0) == V) {
816         //cerr << "NONTRAPPING USE: " << *U;
817         return false;  // Storing the value.
818       }
819     } else if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(U)) {
820       if (CI->getCalledValue() != V) {
821         //cerr << "NONTRAPPING USE: " << *U;
822         return false;  // Not calling the ptr
823       }
824     } else if (const InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(U)) {
825       if (II->getCalledValue() != V) {
826         //cerr << "NONTRAPPING USE: " << *U;
827         return false;  // Not calling the ptr
828       }
829     } else if (const BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(U)) {
830       if (!AllUsesOfValueWillTrapIfNull(CI, PHIs)) return false;
831     } else if (const GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(U)) {
832       if (!AllUsesOfValueWillTrapIfNull(GEPI, PHIs)) return false;
833     } else if (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(U)) {
834       // If we've already seen this phi node, ignore it, it has already been
835       // checked.
836       if (PHIs.insert(PN) && !AllUsesOfValueWillTrapIfNull(PN, PHIs))
837         return false;
838     } else if (isa<ICmpInst>(U) &&
839                isa<ConstantPointerNull>(UI->getOperand(1))) {
840       // Ignore icmp X, null
841     } else {
842       //cerr << "NONTRAPPING USE: " << *U;
843       return false;
844     }
845   }
846   return true;
847 }
848
849 /// AllUsesOfLoadedValueWillTrapIfNull - Return true if all uses of any loads
850 /// from GV will trap if the loaded value is null.  Note that this also permits
851 /// comparisons of the loaded value against null, as a special case.
852 static bool AllUsesOfLoadedValueWillTrapIfNull(const GlobalVariable *GV) {
853   for (Value::const_use_iterator UI = GV->use_begin(), E = GV->use_end();
854        UI != E; ++UI) {
855     const User *U = *UI;
856
857     if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(U)) {
858       SmallPtrSet<const PHINode*, 8> PHIs;
859       if (!AllUsesOfValueWillTrapIfNull(LI, PHIs))
860         return false;
861     } else if (isa<StoreInst>(U)) {
862       // Ignore stores to the global.
863     } else {
864       // We don't know or understand this user, bail out.
865       //cerr << "UNKNOWN USER OF GLOBAL!: " << *U;
866       return false;
867     }
868   }
869   return true;
870 }
871
872 static bool OptimizeAwayTrappingUsesOfValue(Value *V, Constant *NewV) {
873   bool Changed = false;
874   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E; ) {
875     Instruction *I = cast<Instruction>(*UI++);
876     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
877       LI->setOperand(0, NewV);
878       Changed = true;
879     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
880       if (SI->getOperand(1) == V) {
881         SI->setOperand(1, NewV);
882         Changed = true;
883       }
884     } else if (isa<CallInst>(I) || isa<InvokeInst>(I)) {
885       CallSite CS(I);
886       if (CS.getCalledValue() == V) {
887         // Calling through the pointer!  Turn into a direct call, but be careful
888         // that the pointer is not also being passed as an argument.
889         CS.setCalledFunction(NewV);
890         Changed = true;
891         bool PassedAsArg = false;
892         for (unsigned i = 0, e = CS.arg_size(); i != e; ++i)
893           if (CS.getArgument(i) == V) {
894             PassedAsArg = true;
895             CS.setArgument(i, NewV);
896           }
897
898         if (PassedAsArg) {
899           // Being passed as an argument also.  Be careful to not invalidate UI!
900           UI = V->use_begin();
901         }
902       }
903     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
904       Changed |= OptimizeAwayTrappingUsesOfValue(CI,
905                                 ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(),
906                                                       NewV, CI->getType()));
907       if (CI->use_empty()) {
908         Changed = true;
909         CI->eraseFromParent();
910       }
911     } else if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I)) {
912       // Should handle GEP here.
913       SmallVector<Constant*, 8> Idxs;
914       Idxs.reserve(GEPI->getNumOperands()-1);
915       for (User::op_iterator i = GEPI->op_begin() + 1, e = GEPI->op_end();
916            i != e; ++i)
917         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(*i))
918           Idxs.push_back(C);
919         else
920           break;
921       if (Idxs.size() == GEPI->getNumOperands()-1)
922         Changed |= OptimizeAwayTrappingUsesOfValue(GEPI,
923                           ConstantExpr::getGetElementPtr(NewV, Idxs));
924       if (GEPI->use_empty()) {
925         Changed = true;
926         GEPI->eraseFromParent();
927       }
928     }
929   }
930
931   return Changed;
932 }
933
934
935 /// OptimizeAwayTrappingUsesOfLoads - The specified global has only one non-null
936 /// value stored into it.  If there are uses of the loaded value that would trap
937 /// if the loaded value is dynamically null, then we know that they cannot be
938 /// reachable with a null optimize away the load.
939 static bool OptimizeAwayTrappingUsesOfLoads(GlobalVariable *GV, Constant *LV,
940                                             DataLayout *TD,
941                                             TargetLibraryInfo *TLI) {
942   bool Changed = false;
943
944   // Keep track of whether we are able to remove all the uses of the global
945   // other than the store that defines it.
946   bool AllNonStoreUsesGone = true;
947
948   // Replace all uses of loads with uses of uses of the stored value.
949   for (Value::use_iterator GUI = GV->use_begin(), E = GV->use_end(); GUI != E;){
950     User *GlobalUser = *GUI++;
951     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(GlobalUser)) {
952       Changed |= OptimizeAwayTrappingUsesOfValue(LI, LV);
953       // If we were able to delete all uses of the loads
954       if (LI->use_empty()) {
955         LI->eraseFromParent();
956         Changed = true;
957       } else {
958         AllNonStoreUsesGone = false;
959       }
960     } else if (isa<StoreInst>(GlobalUser)) {
961       // Ignore the store that stores "LV" to the global.
962       assert(GlobalUser->getOperand(1) == GV &&
963              "Must be storing *to* the global");
964     } else {
965       AllNonStoreUsesGone = false;
966
967       // If we get here we could have other crazy uses that are transitively
968       // loaded.
969       assert((isa<PHINode>(GlobalUser) || isa<SelectInst>(GlobalUser) ||
970               isa<ConstantExpr>(GlobalUser) || isa<CmpInst>(GlobalUser) ||
971               isa<BitCastInst>(GlobalUser) ||
972               isa<GetElementPtrInst>(GlobalUser)) &&
973              "Only expect load and stores!");
974     }
975   }
976
977   if (Changed) {
978     DEBUG(dbgs() << "OPTIMIZED LOADS FROM STORED ONCE POINTER: " << *GV);
979     ++NumGlobUses;
980   }
981
982   // If we nuked all of the loads, then none of the stores are needed either,
983   // nor is the global.
984   if (AllNonStoreUsesGone) {
985     if (isLeakCheckerRoot(GV)) {
986       Changed |= CleanupPointerRootUsers(GV, TLI);
987     } else {
988       Changed = true;
989       CleanupConstantGlobalUsers(GV, 0, TD, TLI);
990     }
991     if (GV->use_empty()) {
992       DEBUG(dbgs() << "  *** GLOBAL NOW DEAD!\n");
993       Changed = true;
994       GV->eraseFromParent();
995       ++NumDeleted;
996     }
997   }
998   return Changed;
999 }
1000
1001 /// ConstantPropUsersOf - Walk the use list of V, constant folding all of the
1002 /// instructions that are foldable.
1003 static void ConstantPropUsersOf(Value *V,
1004                                 DataLayout *TD, TargetLibraryInfo *TLI) {
1005   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E; )
1006     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(*UI++))
1007       if (Constant *NewC = ConstantFoldInstruction(I, TD, TLI)) {
1008         I->replaceAllUsesWith(NewC);
1009
1010         // Advance UI to the next non-I use to avoid invalidating it!
1011         // Instructions could multiply use V.
1012         while (UI != E && *UI == I)
1013           ++UI;
1014         I->eraseFromParent();
1015       }
1016 }
1017
1018 /// OptimizeGlobalAddressOfMalloc - This function takes the specified global
1019 /// variable, and transforms the program as if it always contained the result of
1020 /// the specified malloc.  Because it is always the result of the specified
1021 /// malloc, there is no reason to actually DO the malloc.  Instead, turn the
1022 /// malloc into a global, and any loads of GV as uses of the new global.
1023 static GlobalVariable *OptimizeGlobalAddressOfMalloc(GlobalVariable *GV,
1024                                                      CallInst *CI,
1025                                                      Type *AllocTy,
1026                                                      ConstantInt *NElements,
1027                                                      DataLayout *TD,
1028                                                      TargetLibraryInfo *TLI) {
1029   DEBUG(errs() << "PROMOTING GLOBAL: " << *GV << "  CALL = " << *CI << '\n');
1030
1031   Type *GlobalType;
1032   if (NElements->getZExtValue() == 1)
1033     GlobalType = AllocTy;
1034   else
1035     // If we have an array allocation, the global variable is of an array.
1036     GlobalType = ArrayType::get(AllocTy, NElements->getZExtValue());
1037
1038   // Create the new global variable.  The contents of the malloc'd memory is
1039   // undefined, so initialize with an undef value.
1040   GlobalVariable *NewGV = new GlobalVariable(*GV->getParent(),
1041                                              GlobalType, false,
1042                                              GlobalValue::InternalLinkage,
1043                                              UndefValue::get(GlobalType),
1044                                              GV->getName()+".body",
1045                                              GV,
1046                                              GV->getThreadLocalMode());
1047
1048   // If there are bitcast users of the malloc (which is typical, usually we have
1049   // a malloc + bitcast) then replace them with uses of the new global.  Update
1050   // other users to use the global as well.
1051   BitCastInst *TheBC = 0;
1052   while (!CI->use_empty()) {
1053     Instruction *User = cast<Instruction>(CI->use_back());
1054     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(User)) {
1055       if (BCI->getType() == NewGV->getType()) {
1056         BCI->replaceAllUsesWith(NewGV);
1057         BCI->eraseFromParent();
1058       } else {
1059         BCI->setOperand(0, NewGV);
1060       }
1061     } else {
1062       if (TheBC == 0)
1063         TheBC = new BitCastInst(NewGV, CI->getType(), "newgv", CI);
1064       User->replaceUsesOfWith(CI, TheBC);
1065     }
1066   }
1067
1068   Constant *RepValue = NewGV;
1069   if (NewGV->getType() != GV->getType()->getElementType())
1070     RepValue = ConstantExpr::getBitCast(RepValue,
1071                                         GV->getType()->getElementType());
1072
1073   // If there is a comparison against null, we will insert a global bool to
1074   // keep track of whether the global was initialized yet or not.
1075   GlobalVariable *InitBool =
1076     new GlobalVariable(Type::getInt1Ty(GV->getContext()), false,
1077                        GlobalValue::InternalLinkage,
1078                        ConstantInt::getFalse(GV->getContext()),
1079                        GV->getName()+".init", GV->getThreadLocalMode());
1080   bool InitBoolUsed = false;
1081
1082   // Loop over all uses of GV, processing them in turn.
1083   while (!GV->use_empty()) {
1084     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(GV->use_back())) {
1085       // The global is initialized when the store to it occurs.
1086       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(GV->getContext()), InitBool, false, 0,
1087                     SI->getOrdering(), SI->getSynchScope(), SI);
1088       SI->eraseFromParent();
1089       continue;
1090     }
1091
1092     LoadInst *LI = cast<LoadInst>(GV->use_back());
1093     while (!LI->use_empty()) {
1094       Use &LoadUse = LI->use_begin().getUse();
1095       if (!isa<ICmpInst>(LoadUse.getUser())) {
1096         LoadUse = RepValue;
1097         continue;
1098       }
1099
1100       ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(LoadUse.getUser());
1101       // Replace the cmp X, 0 with a use of the bool value.
1102       // Sink the load to where the compare was, if atomic rules allow us to.
1103       Value *LV = new LoadInst(InitBool, InitBool->getName()+".val", false, 0,
1104                                LI->getOrdering(), LI->getSynchScope(),
1105                                LI->isUnordered() ? (Instruction*)ICI : LI);
1106       InitBoolUsed = true;
1107       switch (ICI->getPredicate()) {
1108       default: llvm_unreachable("Unknown ICmp Predicate!");
1109       case ICmpInst::ICMP_ULT:
1110       case ICmpInst::ICMP_SLT:   // X < null -> always false
1111         LV = ConstantInt::getFalse(GV->getContext());
1112         break;
1113       case ICmpInst::ICMP_ULE:
1114       case ICmpInst::ICMP_SLE:
1115       case ICmpInst::ICMP_EQ:
1116         LV = BinaryOperator::CreateNot(LV, "notinit", ICI);
1117         break;
1118       case ICmpInst::ICMP_NE:
1119       case ICmpInst::ICMP_UGE:
1120       case ICmpInst::ICMP_SGE:
1121       case ICmpInst::ICMP_UGT:
1122       case ICmpInst::ICMP_SGT:
1123         break;  // no change.
1124       }
1125       ICI->replaceAllUsesWith(LV);
1126       ICI->eraseFromParent();
1127     }
1128     LI->eraseFromParent();
1129   }
1130
1131   // If the initialization boolean was used, insert it, otherwise delete it.
1132   if (!InitBoolUsed) {
1133     while (!InitBool->use_empty())  // Delete initializations
1134       cast<StoreInst>(InitBool->use_back())->eraseFromParent();
1135     delete InitBool;
1136   } else
1137     GV->getParent()->getGlobalList().insert(GV, InitBool);
1138
1139   // Now the GV is dead, nuke it and the malloc..
1140   GV->eraseFromParent();
1141   CI->eraseFromParent();
1142
1143   // To further other optimizations, loop over all users of NewGV and try to
1144   // constant prop them.  This will promote GEP instructions with constant
1145   // indices into GEP constant-exprs, which will allow global-opt to hack on it.
1146   ConstantPropUsersOf(NewGV, TD, TLI);
1147   if (RepValue != NewGV)
1148     ConstantPropUsersOf(RepValue, TD, TLI);
1149
1150   return NewGV;
1151 }
1152
1153 /// ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal - Scan the use-list of V checking
1154 /// to make sure that there are no complex uses of V.  We permit simple things
1155 /// like dereferencing the pointer, but not storing through the address, unless
1156 /// it is to the specified global.
1157 static bool ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal(const Instruction *V,
1158                                                       const GlobalVariable *GV,
1159                                          SmallPtrSet<const PHINode*, 8> &PHIs) {
1160   for (Value::const_use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end();
1161        UI != E; ++UI) {
1162     const Instruction *Inst = cast<Instruction>(*UI);
1163
1164     if (isa<LoadInst>(Inst) || isa<CmpInst>(Inst)) {
1165       continue; // Fine, ignore.
1166     }
1167
1168     if (const StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
1169       if (SI->getOperand(0) == V && SI->getOperand(1) != GV)
1170         return false;  // Storing the pointer itself... bad.
1171       continue; // Otherwise, storing through it, or storing into GV... fine.
1172     }
1173
1174     // Must index into the array and into the struct.
1175     if (isa<GetElementPtrInst>(Inst) && Inst->getNumOperands() >= 3) {
1176       if (!ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal(Inst, GV, PHIs))
1177         return false;
1178       continue;
1179     }
1180
1181     if (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Inst)) {
1182       // PHIs are ok if all uses are ok.  Don't infinitely recurse through PHI
1183       // cycles.
1184       if (PHIs.insert(PN))
1185         if (!ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal(PN, GV, PHIs))
1186           return false;
1187       continue;
1188     }
1189
1190     if (const BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(Inst)) {
1191       if (!ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal(BCI, GV, PHIs))
1192         return false;
1193       continue;
1194     }
1195
1196     return false;
1197   }
1198   return true;
1199 }
1200
1201 /// ReplaceUsesOfMallocWithGlobal - The Alloc pointer is stored into GV
1202 /// somewhere.  Transform all uses of the allocation into loads from the
1203 /// global and uses of the resultant pointer.  Further, delete the store into
1204 /// GV.  This assumes that these value pass the
1205 /// 'ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal' predicate.
1206 static void ReplaceUsesOfMallocWithGlobal(Instruction *Alloc,
1207                                           GlobalVariable *GV) {
1208   while (!Alloc->use_empty()) {
1209     Instruction *U = cast<Instruction>(*Alloc->use_begin());
1210     Instruction *InsertPt = U;
1211     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(U)) {
1212       // If this is the store of the allocation into the global, remove it.
1213       if (SI->getOperand(1) == GV) {
1214         SI->eraseFromParent();
1215         continue;
1216       }
1217     } else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(U)) {
1218       // Insert the load in the corresponding predecessor, not right before the
1219       // PHI.
1220       InsertPt = PN->getIncomingBlock(Alloc->use_begin())->getTerminator();
1221     } else if (isa<BitCastInst>(U)) {
1222       // Must be bitcast between the malloc and store to initialize the global.
1223       ReplaceUsesOfMallocWithGlobal(U, GV);
1224       U->eraseFromParent();
1225       continue;
1226     } else if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(U)) {
1227       // If this is a "GEP bitcast" and the user is a store to the global, then
1228       // just process it as a bitcast.
1229       if (GEPI->hasAllZeroIndices() && GEPI->hasOneUse())
1230         if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(GEPI->use_back()))
1231           if (SI->getOperand(1) == GV) {
1232             // Must be bitcast GEP between the malloc and store to initialize
1233             // the global.
1234             ReplaceUsesOfMallocWithGlobal(GEPI, GV);
1235             GEPI->eraseFromParent();
1236             continue;
1237           }
1238     }
1239
1240     // Insert a load from the global, and use it instead of the malloc.
1241     Value *NL = new LoadInst(GV, GV->getName()+".val", InsertPt);
1242     U->replaceUsesOfWith(Alloc, NL);
1243   }
1244 }
1245
1246 /// LoadUsesSimpleEnoughForHeapSRA - Verify that all uses of V (a load, or a phi
1247 /// of a load) are simple enough to perform heap SRA on.  This permits GEP's
1248 /// that index through the array and struct field, icmps of null, and PHIs.
1249 static bool LoadUsesSimpleEnoughForHeapSRA(const Value *V,
1250                         SmallPtrSet<const PHINode*, 32> &LoadUsingPHIs,
1251                         SmallPtrSet<const PHINode*, 32> &LoadUsingPHIsPerLoad) {
1252   // We permit two users of the load: setcc comparing against the null
1253   // pointer, and a getelementptr of a specific form.
1254   for (Value::const_use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E;
1255        ++UI) {
1256     const Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1257
1258     // Comparison against null is ok.
1259     if (const ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(User)) {
1260       if (!isa<ConstantPointerNull>(ICI->getOperand(1)))
1261         return false;
1262       continue;
1263     }
1264
1265     // getelementptr is also ok, but only a simple form.
1266     if (const GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(User)) {
1267       // Must index into the array and into the struct.
1268       if (GEPI->getNumOperands() < 3)
1269         return false;
1270
1271       // Otherwise the GEP is ok.
1272       continue;
1273     }
1274
1275     if (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
1276       if (!LoadUsingPHIsPerLoad.insert(PN))
1277         // This means some phi nodes are dependent on each other.
1278         // Avoid infinite looping!
1279         return false;
1280       if (!LoadUsingPHIs.insert(PN))
1281         // If we have already analyzed this PHI, then it is safe.
1282         continue;
1283
1284       // Make sure all uses of the PHI are simple enough to transform.
1285       if (!LoadUsesSimpleEnoughForHeapSRA(PN,
1286                                           LoadUsingPHIs, LoadUsingPHIsPerLoad))
1287         return false;
1288
1289       continue;
1290     }
1291
1292     // Otherwise we don't know what this is, not ok.
1293     return false;
1294   }
1295
1296   return true;
1297 }
1298
1299
1300 /// AllGlobalLoadUsesSimpleEnoughForHeapSRA - If all users of values loaded from
1301 /// GV are simple enough to perform HeapSRA, return true.
1302 static bool AllGlobalLoadUsesSimpleEnoughForHeapSRA(const GlobalVariable *GV,
1303                                                     Instruction *StoredVal) {
1304   SmallPtrSet<const PHINode*, 32> LoadUsingPHIs;
1305   SmallPtrSet<const PHINode*, 32> LoadUsingPHIsPerLoad;
1306   for (Value::const_use_iterator UI = GV->use_begin(), E = GV->use_end();
1307        UI != E; ++UI)
1308     if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*UI)) {
1309       if (!LoadUsesSimpleEnoughForHeapSRA(LI, LoadUsingPHIs,
1310                                           LoadUsingPHIsPerLoad))
1311         return false;
1312       LoadUsingPHIsPerLoad.clear();
1313     }
1314
1315   // If we reach here, we know that all uses of the loads and transitive uses
1316   // (through PHI nodes) are simple enough to transform.  However, we don't know
1317   // that all inputs the to the PHI nodes are in the same equivalence sets.
1318   // Check to verify that all operands of the PHIs are either PHIS that can be
1319   // transformed, loads from GV, or MI itself.
1320   for (SmallPtrSet<const PHINode*, 32>::const_iterator I = LoadUsingPHIs.begin()
1321        , E = LoadUsingPHIs.end(); I != E; ++I) {
1322     const PHINode *PN = *I;
1323     for (unsigned op = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); op != e; ++op) {
1324       Value *InVal = PN->getIncomingValue(op);
1325
1326       // PHI of the stored value itself is ok.
1327       if (InVal == StoredVal) continue;
1328
1329       if (const PHINode *InPN = dyn_cast<PHINode>(InVal)) {
1330         // One of the PHIs in our set is (optimistically) ok.
1331         if (LoadUsingPHIs.count(InPN))
1332           continue;
1333         return false;
1334       }
1335
1336       // Load from GV is ok.
1337       if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(InVal))
1338         if (LI->getOperand(0) == GV)
1339           continue;
1340
1341       // UNDEF? NULL?
1342
1343       // Anything else is rejected.
1344       return false;
1345     }
1346   }
1347
1348   return true;
1349 }
1350
1351 static Value *GetHeapSROAValue(Value *V, unsigned FieldNo,
1352                DenseMap<Value*, std::vector<Value*> > &InsertedScalarizedValues,
1353                    std::vector<std::pair<PHINode*, unsigned> > &PHIsToRewrite) {
1354   std::vector<Value*> &FieldVals = InsertedScalarizedValues[V];
1355
1356   if (FieldNo >= FieldVals.size())
1357     FieldVals.resize(FieldNo+1);
1358
1359   // If we already have this value, just reuse the previously scalarized
1360   // version.
1361   if (Value *FieldVal = FieldVals[FieldNo])
1362     return FieldVal;
1363
1364   // Depending on what instruction this is, we have several cases.
1365   Value *Result;
1366   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(V)) {
1367     // This is a scalarized version of the load from the global.  Just create
1368     // a new Load of the scalarized global.
1369     Result = new LoadInst(GetHeapSROAValue(LI->getOperand(0), FieldNo,
1370                                            InsertedScalarizedValues,
1371                                            PHIsToRewrite),
1372                           LI->getName()+".f"+Twine(FieldNo), LI);
1373   } else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(V)) {
1374     // PN's type is pointer to struct.  Make a new PHI of pointer to struct
1375     // field.
1376     StructType *ST =
1377       cast<StructType>(cast<PointerType>(PN->getType())->getElementType());
1378
1379     PHINode *NewPN =
1380      PHINode::Create(PointerType::getUnqual(ST->getElementType(FieldNo)),
1381                      PN->getNumIncomingValues(),
1382                      PN->getName()+".f"+Twine(FieldNo), PN);
1383     Result = NewPN;
1384     PHIsToRewrite.push_back(std::make_pair(PN, FieldNo));
1385   } else {
1386     llvm_unreachable("Unknown usable value");
1387   }
1388
1389   return FieldVals[FieldNo] = Result;
1390 }
1391
1392 /// RewriteHeapSROALoadUser - Given a load instruction and a value derived from
1393 /// the load, rewrite the derived value to use the HeapSRoA'd load.
1394 static void RewriteHeapSROALoadUser(Instruction *LoadUser,
1395              DenseMap<Value*, std::vector<Value*> > &InsertedScalarizedValues,
1396                    std::vector<std::pair<PHINode*, unsigned> > &PHIsToRewrite) {
1397   // If this is a comparison against null, handle it.
1398   if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(LoadUser)) {
1399     assert(isa<ConstantPointerNull>(SCI->getOperand(1)));
1400     // If we have a setcc of the loaded pointer, we can use a setcc of any
1401     // field.
1402     Value *NPtr = GetHeapSROAValue(SCI->getOperand(0), 0,
1403                                    InsertedScalarizedValues, PHIsToRewrite);
1404
1405     Value *New = new ICmpInst(SCI, SCI->getPredicate(), NPtr,
1406                               Constant::getNullValue(NPtr->getType()),
1407                               SCI->getName());
1408     SCI->replaceAllUsesWith(New);
1409     SCI->eraseFromParent();
1410     return;
1411   }
1412
1413   // Handle 'getelementptr Ptr, Idx, i32 FieldNo ...'
1414   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(LoadUser)) {
1415     assert(GEPI->getNumOperands() >= 3 && isa<ConstantInt>(GEPI->getOperand(2))
1416            && "Unexpected GEPI!");
1417
1418     // Load the pointer for this field.
1419     unsigned FieldNo = cast<ConstantInt>(GEPI->getOperand(2))->getZExtValue();
1420     Value *NewPtr = GetHeapSROAValue(GEPI->getOperand(0), FieldNo,
1421                                      InsertedScalarizedValues, PHIsToRewrite);
1422
1423     // Create the new GEP idx vector.
1424     SmallVector<Value*, 8> GEPIdx;
1425     GEPIdx.push_back(GEPI->getOperand(1));
1426     GEPIdx.append(GEPI->op_begin()+3, GEPI->op_end());
1427
1428     Value *NGEPI = GetElementPtrInst::Create(NewPtr, GEPIdx,
1429                                              GEPI->getName(), GEPI);
1430     GEPI->replaceAllUsesWith(NGEPI);
1431     GEPI->eraseFromParent();
1432     return;
1433   }
1434
1435   // Recursively transform the users of PHI nodes.  This will lazily create the
1436   // PHIs that are needed for individual elements.  Keep track of what PHIs we
1437   // see in InsertedScalarizedValues so that we don't get infinite loops (very
1438   // antisocial).  If the PHI is already in InsertedScalarizedValues, it has
1439   // already been seen first by another load, so its uses have already been
1440   // processed.
1441   PHINode *PN = cast<PHINode>(LoadUser);
1442   if (!InsertedScalarizedValues.insert(std::make_pair(PN,
1443                                               std::vector<Value*>())).second)
1444     return;
1445
1446   // If this is the first time we've seen this PHI, recursively process all
1447   // users.
1448   for (Value::use_iterator UI = PN->use_begin(), E = PN->use_end(); UI != E; ) {
1449     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
1450     RewriteHeapSROALoadUser(User, InsertedScalarizedValues, PHIsToRewrite);
1451   }
1452 }
1453
1454 /// RewriteUsesOfLoadForHeapSRoA - We are performing Heap SRoA on a global.  Ptr
1455 /// is a value loaded from the global.  Eliminate all uses of Ptr, making them
1456 /// use FieldGlobals instead.  All uses of loaded values satisfy
1457 /// AllGlobalLoadUsesSimpleEnoughForHeapSRA.
1458 static void RewriteUsesOfLoadForHeapSRoA(LoadInst *Load,
1459                DenseMap<Value*, std::vector<Value*> > &InsertedScalarizedValues,
1460                    std::vector<std::pair<PHINode*, unsigned> > &PHIsToRewrite) {
1461   for (Value::use_iterator UI = Load->use_begin(), E = Load->use_end();
1462        UI != E; ) {
1463     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
1464     RewriteHeapSROALoadUser(User, InsertedScalarizedValues, PHIsToRewrite);
1465   }
1466
1467   if (Load->use_empty()) {
1468     Load->eraseFromParent();
1469     InsertedScalarizedValues.erase(Load);
1470   }
1471 }
1472
1473 /// PerformHeapAllocSRoA - CI is an allocation of an array of structures.  Break
1474 /// it up into multiple allocations of arrays of the fields.
1475 static GlobalVariable *PerformHeapAllocSRoA(GlobalVariable *GV, CallInst *CI,
1476                                             Value *NElems, DataLayout *TD,
1477                                             const TargetLibraryInfo *TLI) {
1478   DEBUG(dbgs() << "SROA HEAP ALLOC: " << *GV << "  MALLOC = " << *CI << '\n');
1479   Type *MAT = getMallocAllocatedType(CI, TLI);
1480   StructType *STy = cast<StructType>(MAT);
1481
1482   // There is guaranteed to be at least one use of the malloc (storing
1483   // it into GV).  If there are other uses, change them to be uses of
1484   // the global to simplify later code.  This also deletes the store
1485   // into GV.
1486   ReplaceUsesOfMallocWithGlobal(CI, GV);
1487
1488   // Okay, at this point, there are no users of the malloc.  Insert N
1489   // new mallocs at the same place as CI, and N globals.
1490   std::vector<Value*> FieldGlobals;
1491   std::vector<Value*> FieldMallocs;
1492
1493   for (unsigned FieldNo = 0, e = STy->getNumElements(); FieldNo != e;++FieldNo){
1494     Type *FieldTy = STy->getElementType(FieldNo);
1495     PointerType *PFieldTy = PointerType::getUnqual(FieldTy);
1496
1497     GlobalVariable *NGV =
1498       new GlobalVariable(*GV->getParent(),
1499                          PFieldTy, false, GlobalValue::InternalLinkage,
1500                          Constant::getNullValue(PFieldTy),
1501                          GV->getName() + ".f" + Twine(FieldNo), GV,
1502                          GV->getThreadLocalMode());
1503     FieldGlobals.push_back(NGV);
1504
1505     unsigned TypeSize = TD->getTypeAllocSize(FieldTy);
1506     if (StructType *ST = dyn_cast<StructType>(FieldTy))
1507       TypeSize = TD->getStructLayout(ST)->getSizeInBytes();
1508     Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(CI->getContext());
1509     Value *NMI = CallInst::CreateMalloc(CI, IntPtrTy, FieldTy,
1510                                         ConstantInt::get(IntPtrTy, TypeSize),
1511                                         NElems, 0,
1512                                         CI->getName() + ".f" + Twine(FieldNo));
1513     FieldMallocs.push_back(NMI);
1514     new StoreInst(NMI, NGV, CI);
1515   }
1516
1517   // The tricky aspect of this transformation is handling the case when malloc
1518   // fails.  In the original code, malloc failing would set the result pointer
1519   // of malloc to null.  In this case, some mallocs could succeed and others
1520   // could fail.  As such, we emit code that looks like this:
1521   //    F0 = malloc(field0)
1522   //    F1 = malloc(field1)
1523   //    F2 = malloc(field2)
1524   //    if (F0 == 0 || F1 == 0 || F2 == 0) {
1525   //      if (F0) { free(F0); F0 = 0; }
1526   //      if (F1) { free(F1); F1 = 0; }
1527   //      if (F2) { free(F2); F2 = 0; }
1528   //    }
1529   // The malloc can also fail if its argument is too large.
1530   Constant *ConstantZero = ConstantInt::get(CI->getArgOperand(0)->getType(), 0);
1531   Value *RunningOr = new ICmpInst(CI, ICmpInst::ICMP_SLT, CI->getArgOperand(0),
1532                                   ConstantZero, "isneg");
1533   for (unsigned i = 0, e = FieldMallocs.size(); i != e; ++i) {
1534     Value *Cond = new ICmpInst(CI, ICmpInst::ICMP_EQ, FieldMallocs[i],
1535                              Constant::getNullValue(FieldMallocs[i]->getType()),
1536                                "isnull");
1537     RunningOr = BinaryOperator::CreateOr(RunningOr, Cond, "tmp", CI);
1538   }
1539
1540   // Split the basic block at the old malloc.
1541   BasicBlock *OrigBB = CI->getParent();
1542   BasicBlock *ContBB = OrigBB->splitBasicBlock(CI, "malloc_cont");
1543
1544   // Create the block to check the first condition.  Put all these blocks at the
1545   // end of the function as they are unlikely to be executed.
1546   BasicBlock *NullPtrBlock = BasicBlock::Create(OrigBB->getContext(),
1547                                                 "malloc_ret_null",
1548                                                 OrigBB->getParent());
1549
1550   // Remove the uncond branch from OrigBB to ContBB, turning it into a cond
1551   // branch on RunningOr.
1552   OrigBB->getTerminator()->eraseFromParent();
1553   BranchInst::Create(NullPtrBlock, ContBB, RunningOr, OrigBB);
1554
1555   // Within the NullPtrBlock, we need to emit a comparison and branch for each
1556   // pointer, because some may be null while others are not.
1557   for (unsigned i = 0, e = FieldGlobals.size(); i != e; ++i) {
1558     Value *GVVal = new LoadInst(FieldGlobals[i], "tmp", NullPtrBlock);
1559     Value *Cmp = new ICmpInst(*NullPtrBlock, ICmpInst::ICMP_NE, GVVal,
1560                               Constant::getNullValue(GVVal->getType()));
1561     BasicBlock *FreeBlock = BasicBlock::Create(Cmp->getContext(), "free_it",
1562                                                OrigBB->getParent());
1563     BasicBlock *NextBlock = BasicBlock::Create(Cmp->getContext(), "next",
1564                                                OrigBB->getParent());
1565     Instruction *BI = BranchInst::Create(FreeBlock, NextBlock,
1566                                          Cmp, NullPtrBlock);
1567
1568     // Fill in FreeBlock.
1569     CallInst::CreateFree(GVVal, BI);
1570     new StoreInst(Constant::getNullValue(GVVal->getType()), FieldGlobals[i],
1571                   FreeBlock);
1572     BranchInst::Create(NextBlock, FreeBlock);
1573
1574     NullPtrBlock = NextBlock;
1575   }
1576
1577   BranchInst::Create(ContBB, NullPtrBlock);
1578
1579   // CI is no longer needed, remove it.
1580   CI->eraseFromParent();
1581
1582   /// InsertedScalarizedLoads - As we process loads, if we can't immediately
1583   /// update all uses of the load, keep track of what scalarized loads are
1584   /// inserted for a given load.
1585   DenseMap<Value*, std::vector<Value*> > InsertedScalarizedValues;
1586   InsertedScalarizedValues[GV] = FieldGlobals;
1587
1588   std::vector<std::pair<PHINode*, unsigned> > PHIsToRewrite;
1589
1590   // Okay, the malloc site is completely handled.  All of the uses of GV are now
1591   // loads, and all uses of those loads are simple.  Rewrite them to use loads
1592   // of the per-field globals instead.
1593   for (Value::use_iterator UI = GV->use_begin(), E = GV->use_end(); UI != E;) {
1594     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
1595
1596     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(User)) {
1597       RewriteUsesOfLoadForHeapSRoA(LI, InsertedScalarizedValues, PHIsToRewrite);
1598       continue;
1599     }
1600
1601     // Must be a store of null.
1602     StoreInst *SI = cast<StoreInst>(User);
1603     assert(isa<ConstantPointerNull>(SI->getOperand(0)) &&
1604            "Unexpected heap-sra user!");
1605
1606     // Insert a store of null into each global.
1607     for (unsigned i = 0, e = FieldGlobals.size(); i != e; ++i) {
1608       PointerType *PT = cast<PointerType>(FieldGlobals[i]->getType());
1609       Constant *Null = Constant::getNullValue(PT->getElementType());
1610       new StoreInst(Null, FieldGlobals[i], SI);
1611     }
1612     // Erase the original store.
1613     SI->eraseFromParent();
1614   }
1615
1616   // While we have PHIs that are interesting to rewrite, do it.
1617   while (!PHIsToRewrite.empty()) {
1618     PHINode *PN = PHIsToRewrite.back().first;
1619     unsigned FieldNo = PHIsToRewrite.back().second;
1620     PHIsToRewrite.pop_back();
1621     PHINode *FieldPN = cast<PHINode>(InsertedScalarizedValues[PN][FieldNo]);
1622     assert(FieldPN->getNumIncomingValues() == 0 &&"Already processed this phi");
1623
1624     // Add all the incoming values.  This can materialize more phis.
1625     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1626       Value *InVal = PN->getIncomingValue(i);
1627       InVal = GetHeapSROAValue(InVal, FieldNo, InsertedScalarizedValues,
1628                                PHIsToRewrite);
1629       FieldPN->addIncoming(InVal, PN->getIncomingBlock(i));
1630     }
1631   }
1632
1633   // Drop all inter-phi links and any loads that made it this far.
1634   for (DenseMap<Value*, std::vector<Value*> >::iterator
1635        I = InsertedScalarizedValues.begin(), E = InsertedScalarizedValues.end();
1636        I != E; ++I) {
1637     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I->first))
1638       PN->dropAllReferences();
1639     else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I->first))
1640       LI->dropAllReferences();
1641   }
1642
1643   // Delete all the phis and loads now that inter-references are dead.
1644   for (DenseMap<Value*, std::vector<Value*> >::iterator
1645        I = InsertedScalarizedValues.begin(), E = InsertedScalarizedValues.end();
1646        I != E; ++I) {
1647     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I->first))
1648       PN->eraseFromParent();
1649     else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I->first))
1650       LI->eraseFromParent();
1651   }
1652
1653   // The old global is now dead, remove it.
1654   GV->eraseFromParent();
1655
1656   ++NumHeapSRA;
1657   return cast<GlobalVariable>(FieldGlobals[0]);
1658 }
1659
1660 /// TryToOptimizeStoreOfMallocToGlobal - This function is called when we see a
1661 /// pointer global variable with a single value stored it that is a malloc or
1662 /// cast of malloc.
1663 static bool TryToOptimizeStoreOfMallocToGlobal(GlobalVariable *GV,
1664                                                CallInst *CI,
1665                                                Type *AllocTy,
1666                                                AtomicOrdering Ordering,
1667                                                Module::global_iterator &GVI,
1668                                                DataLayout *TD,
1669                                                TargetLibraryInfo *TLI) {
1670   if (!TD)
1671     return false;
1672
1673   // If this is a malloc of an abstract type, don't touch it.
1674   if (!AllocTy->isSized())
1675     return false;
1676
1677   // We can't optimize this global unless all uses of it are *known* to be
1678   // of the malloc value, not of the null initializer value (consider a use
1679   // that compares the global's value against zero to see if the malloc has
1680   // been reached).  To do this, we check to see if all uses of the global
1681   // would trap if the global were null: this proves that they must all
1682   // happen after the malloc.
1683   if (!AllUsesOfLoadedValueWillTrapIfNull(GV))
1684     return false;
1685
1686   // We can't optimize this if the malloc itself is used in a complex way,
1687   // for example, being stored into multiple globals.  This allows the
1688   // malloc to be stored into the specified global, loaded icmp'd, and
1689   // GEP'd.  These are all things we could transform to using the global
1690   // for.
1691   SmallPtrSet<const PHINode*, 8> PHIs;
1692   if (!ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal(CI, GV, PHIs))
1693     return false;
1694
1695   // If we have a global that is only initialized with a fixed size malloc,
1696   // transform the program to use global memory instead of malloc'd memory.
1697   // This eliminates dynamic allocation, avoids an indirection accessing the
1698   // data, and exposes the resultant global to further GlobalOpt.
1699   // We cannot optimize the malloc if we cannot determine malloc array size.
1700   Value *NElems = getMallocArraySize(CI, TD, TLI, true);
1701   if (!NElems)
1702     return false;
1703
1704   if (ConstantInt *NElements = dyn_cast<ConstantInt>(NElems))
1705     // Restrict this transformation to only working on small allocations
1706     // (2048 bytes currently), as we don't want to introduce a 16M global or
1707     // something.
1708     if (NElements->getZExtValue() * TD->getTypeAllocSize(AllocTy) < 2048) {
1709       GVI = OptimizeGlobalAddressOfMalloc(GV, CI, AllocTy, NElements, TD, TLI);
1710       return true;
1711     }
1712
1713   // If the allocation is an array of structures, consider transforming this
1714   // into multiple malloc'd arrays, one for each field.  This is basically
1715   // SRoA for malloc'd memory.
1716
1717   if (Ordering != NotAtomic)
1718     return false;
1719
1720   // If this is an allocation of a fixed size array of structs, analyze as a
1721   // variable size array.  malloc [100 x struct],1 -> malloc struct, 100
1722   if (NElems == ConstantInt::get(CI->getArgOperand(0)->getType(), 1))
1723     if (ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(AllocTy))
1724       AllocTy = AT->getElementType();
1725
1726   StructType *AllocSTy = dyn_cast<StructType>(AllocTy);
1727   if (!AllocSTy)
1728     return false;
1729
1730   // This the structure has an unreasonable number of fields, leave it
1731   // alone.
1732   if (AllocSTy->getNumElements() <= 16 && AllocSTy->getNumElements() != 0 &&
1733       AllGlobalLoadUsesSimpleEnoughForHeapSRA(GV, CI)) {
1734
1735     // If this is a fixed size array, transform the Malloc to be an alloc of
1736     // structs.  malloc [100 x struct],1 -> malloc struct, 100
1737     if (ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(getMallocAllocatedType(CI, TLI))) {
1738       Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(CI->getContext());
1739       unsigned TypeSize = TD->getStructLayout(AllocSTy)->getSizeInBytes();
1740       Value *AllocSize = ConstantInt::get(IntPtrTy, TypeSize);
1741       Value *NumElements = ConstantInt::get(IntPtrTy, AT->getNumElements());
1742       Instruction *Malloc = CallInst::CreateMalloc(CI, IntPtrTy, AllocSTy,
1743                                                    AllocSize, NumElements,
1744                                                    0, CI->getName());
1745       Instruction *Cast = new BitCastInst(Malloc, CI->getType(), "tmp", CI);
1746       CI->replaceAllUsesWith(Cast);
1747       CI->eraseFromParent();
1748       if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(Malloc))
1749         CI = cast<CallInst>(BCI->getOperand(0));
1750       else
1751         CI = cast<CallInst>(Malloc);
1752     }
1753
1754     GVI = PerformHeapAllocSRoA(GV, CI, getMallocArraySize(CI, TD, TLI, true),
1755                                TD, TLI);
1756     return true;
1757   }
1758
1759   return false;
1760 }
1761
1762 // OptimizeOnceStoredGlobal - Try to optimize globals based on the knowledge
1763 // that only one value (besides its initializer) is ever stored to the global.
1764 static bool OptimizeOnceStoredGlobal(GlobalVariable *GV, Value *StoredOnceVal,
1765                                      AtomicOrdering Ordering,
1766                                      Module::global_iterator &GVI,
1767                                      DataLayout *TD, TargetLibraryInfo *TLI) {
1768   // Ignore no-op GEPs and bitcasts.
1769   StoredOnceVal = StoredOnceVal->stripPointerCasts();
1770
1771   // If we are dealing with a pointer global that is initialized to null and
1772   // only has one (non-null) value stored into it, then we can optimize any
1773   // users of the loaded value (often calls and loads) that would trap if the
1774   // value was null.
1775   if (GV->getInitializer()->getType()->isPointerTy() &&
1776       GV->getInitializer()->isNullValue()) {
1777     if (Constant *SOVC = dyn_cast<Constant>(StoredOnceVal)) {
1778       if (GV->getInitializer()->getType() != SOVC->getType())
1779         SOVC = ConstantExpr::getBitCast(SOVC, GV->getInitializer()->getType());
1780
1781       // Optimize away any trapping uses of the loaded value.
1782       if (OptimizeAwayTrappingUsesOfLoads(GV, SOVC, TD, TLI))
1783         return true;
1784     } else if (CallInst *CI = extractMallocCall(StoredOnceVal, TLI)) {
1785       Type *MallocType = getMallocAllocatedType(CI, TLI);
1786       if (MallocType &&
1787           TryToOptimizeStoreOfMallocToGlobal(GV, CI, MallocType, Ordering, GVI,
1788                                              TD, TLI))
1789         return true;
1790     }
1791   }
1792
1793   return false;
1794 }
1795
1796 /// TryToShrinkGlobalToBoolean - At this point, we have learned that the only
1797 /// two values ever stored into GV are its initializer and OtherVal.  See if we
1798 /// can shrink the global into a boolean and select between the two values
1799 /// whenever it is used.  This exposes the values to other scalar optimizations.
1800 static bool TryToShrinkGlobalToBoolean(GlobalVariable *GV, Constant *OtherVal) {
1801   Type *GVElType = GV->getType()->getElementType();
1802
1803   // If GVElType is already i1, it is already shrunk.  If the type of the GV is
1804   // an FP value, pointer or vector, don't do this optimization because a select
1805   // between them is very expensive and unlikely to lead to later
1806   // simplification.  In these cases, we typically end up with "cond ? v1 : v2"
1807   // where v1 and v2 both require constant pool loads, a big loss.
1808   if (GVElType == Type::getInt1Ty(GV->getContext()) ||
1809       GVElType->isFloatingPointTy() ||
1810       GVElType->isPointerTy() || GVElType->isVectorTy())
1811     return false;
1812
1813   // Walk the use list of the global seeing if all the uses are load or store.
1814   // If there is anything else, bail out.
1815   for (Value::use_iterator I = GV->use_begin(), E = GV->use_end(); I != E; ++I){
1816     User *U = *I;
1817     if (!isa<LoadInst>(U) && !isa<StoreInst>(U))
1818       return false;
1819   }
1820
1821   DEBUG(dbgs() << "   *** SHRINKING TO BOOL: " << *GV);
1822
1823   // Create the new global, initializing it to false.
1824   GlobalVariable *NewGV = new GlobalVariable(Type::getInt1Ty(GV->getContext()),
1825                                              false,
1826                                              GlobalValue::InternalLinkage,
1827                                         ConstantInt::getFalse(GV->getContext()),
1828                                              GV->getName()+".b",
1829                                              GV->getThreadLocalMode(),
1830                                              GV->getType()->getAddressSpace());
1831   GV->getParent()->getGlobalList().insert(GV, NewGV);
1832
1833   Constant *InitVal = GV->getInitializer();
1834   assert(InitVal->getType() != Type::getInt1Ty(GV->getContext()) &&
1835          "No reason to shrink to bool!");
1836
1837   // If initialized to zero and storing one into the global, we can use a cast
1838   // instead of a select to synthesize the desired value.
1839   bool IsOneZero = false;
1840   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(OtherVal))
1841     IsOneZero = InitVal->isNullValue() && CI->isOne();
1842
1843   while (!GV->use_empty()) {
1844     Instruction *UI = cast<Instruction>(GV->use_back());
1845     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(UI)) {
1846       // Change the store into a boolean store.
1847       bool StoringOther = SI->getOperand(0) == OtherVal;
1848       // Only do this if we weren't storing a loaded value.
1849       Value *StoreVal;
1850       if (StoringOther || SI->getOperand(0) == InitVal) {
1851         StoreVal = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(GV->getContext()),
1852                                     StoringOther);
1853       } else {
1854         // Otherwise, we are storing a previously loaded copy.  To do this,
1855         // change the copy from copying the original value to just copying the
1856         // bool.
1857         Instruction *StoredVal = cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
1858
1859         // If we've already replaced the input, StoredVal will be a cast or
1860         // select instruction.  If not, it will be a load of the original
1861         // global.
1862         if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(StoredVal)) {
1863           assert(LI->getOperand(0) == GV && "Not a copy!");
1864           // Insert a new load, to preserve the saved value.
1865           StoreVal = new LoadInst(NewGV, LI->getName()+".b", false, 0,
1866                                   LI->getOrdering(), LI->getSynchScope(), LI);
1867         } else {
1868           assert((isa<CastInst>(StoredVal) || isa<SelectInst>(StoredVal)) &&
1869                  "This is not a form that we understand!");
1870           StoreVal = StoredVal->getOperand(0);
1871           assert(isa<LoadInst>(StoreVal) && "Not a load of NewGV!");
1872         }
1873       }
1874       new StoreInst(StoreVal, NewGV, false, 0,
1875                     SI->getOrdering(), SI->getSynchScope(), SI);
1876     } else {
1877       // Change the load into a load of bool then a select.
1878       LoadInst *LI = cast<LoadInst>(UI);
1879       LoadInst *NLI = new LoadInst(NewGV, LI->getName()+".b", false, 0,
1880                                    LI->getOrdering(), LI->getSynchScope(), LI);
1881       Value *NSI;
1882       if (IsOneZero)
1883         NSI = new ZExtInst(NLI, LI->getType(), "", LI);
1884       else
1885         NSI = SelectInst::Create(NLI, OtherVal, InitVal, "", LI);
1886       NSI->takeName(LI);
1887       LI->replaceAllUsesWith(NSI);
1888     }
1889     UI->eraseFromParent();
1890   }
1891
1892   // Retain the name of the old global variable. People who are debugging their
1893   // programs may expect these variables to be named the same.
1894   NewGV->takeName(GV);
1895   GV->eraseFromParent();
1896   return true;
1897 }
1898
1899
1900 /// ProcessGlobal - Analyze the specified global variable and optimize it if
1901 /// possible.  If we make a change, return true.
1902 bool GlobalOpt::ProcessGlobal(GlobalVariable *GV,
1903                               Module::global_iterator &GVI) {
1904   if (!GV->isDiscardableIfUnused())
1905     return false;
1906
1907   // Do more involved optimizations if the global is internal.
1908   GV->removeDeadConstantUsers();
1909
1910   if (GV->use_empty()) {
1911     DEBUG(dbgs() << "GLOBAL DEAD: " << *GV);
1912     GV->eraseFromParent();
1913     ++NumDeleted;
1914     return true;
1915   }
1916
1917   if (!GV->hasLocalLinkage())
1918     return false;
1919
1920   SmallPtrSet<const PHINode*, 16> PHIUsers;
1921   GlobalStatus GS;
1922
1923   if (AnalyzeGlobal(GV, GS, PHIUsers))
1924     return false;
1925
1926   if (!GS.isCompared && !GV->hasUnnamedAddr()) {
1927     GV->setUnnamedAddr(true);
1928     NumUnnamed++;
1929   }
1930
1931   if (GV->isConstant() || !GV->hasInitializer())
1932     return false;
1933
1934   return ProcessInternalGlobal(GV, GVI, PHIUsers, GS);
1935 }
1936
1937 /// ProcessInternalGlobal - Analyze the specified global variable and optimize
1938 /// it if possible.  If we make a change, return true.
1939 bool GlobalOpt::ProcessInternalGlobal(GlobalVariable *GV,
1940                                       Module::global_iterator &GVI,
1941                                 const SmallPtrSet<const PHINode*, 16> &PHIUsers,
1942                                       const GlobalStatus &GS) {
1943   // If this is a first class global and has only one accessing function
1944   // and this function is main (which we know is not recursive), we replace
1945   // the global with a local alloca in this function.
1946   //
1947   // NOTE: It doesn't make sense to promote non single-value types since we
1948   // are just replacing static memory to stack memory.
1949   //
1950   // If the global is in different address space, don't bring it to stack.
1951   if (!GS.HasMultipleAccessingFunctions &&
1952       GS.AccessingFunction && !GS.HasNonInstructionUser &&
1953       GV->getType()->getElementType()->isSingleValueType() &&
1954       GS.AccessingFunction->getName() == "main" &&
1955       GS.AccessingFunction->hasExternalLinkage() &&
1956       GV->getType()->getAddressSpace() == 0) {
1957     DEBUG(dbgs() << "LOCALIZING GLOBAL: " << *GV);
1958     Instruction &FirstI = const_cast<Instruction&>(*GS.AccessingFunction
1959                                                    ->getEntryBlock().begin());
1960     Type *ElemTy = GV->getType()->getElementType();
1961     // FIXME: Pass Global's alignment when globals have alignment
1962     AllocaInst *Alloca = new AllocaInst(ElemTy, NULL, GV->getName(), &FirstI);
1963     if (!isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
1964       new StoreInst(GV->getInitializer(), Alloca, &FirstI);
1965
1966     GV->replaceAllUsesWith(Alloca);
1967     GV->eraseFromParent();
1968     ++NumLocalized;
1969     return true;
1970   }
1971
1972   // If the global is never loaded (but may be stored to), it is dead.
1973   // Delete it now.
1974   if (!GS.isLoaded) {
1975     DEBUG(dbgs() << "GLOBAL NEVER LOADED: " << *GV);
1976
1977     bool Changed;
1978     if (isLeakCheckerRoot(GV)) {
1979       // Delete any constant stores to the global.
1980       Changed = CleanupPointerRootUsers(GV, TLI);
1981     } else {
1982       // Delete any stores we can find to the global.  We may not be able to
1983       // make it completely dead though.
1984       Changed = CleanupConstantGlobalUsers(GV, GV->getInitializer(), TD, TLI);
1985     }
1986
1987     // If the global is dead now, delete it.
1988     if (GV->use_empty()) {
1989       GV->eraseFromParent();
1990       ++NumDeleted;
1991       Changed = true;
1992     }
1993     return Changed;
1994
1995   } else if (GS.StoredType <= GlobalStatus::isInitializerStored) {
1996     DEBUG(dbgs() << "MARKING CONSTANT: " << *GV << "\n");
1997     GV->setConstant(true);
1998
1999     // Clean up any obviously simplifiable users now.
2000     CleanupConstantGlobalUsers(GV, GV->getInitializer(), TD, TLI);
2001
2002     // If the global is dead now, just nuke it.
2003     if (GV->use_empty()) {
2004       DEBUG(dbgs() << "   *** Marking constant allowed us to simplify "
2005             << "all users and delete global!\n");
2006       GV->eraseFromParent();
2007       ++NumDeleted;
2008     }
2009
2010     ++NumMarked;
2011     return true;
2012   } else if (!GV->getInitializer()->getType()->isSingleValueType()) {
2013     if (DataLayout *TD = getAnalysisIfAvailable<DataLayout>())
2014       if (GlobalVariable *FirstNewGV = SRAGlobal(GV, *TD)) {
2015         GVI = FirstNewGV;  // Don't skip the newly produced globals!
2016         return true;
2017       }
2018   } else if (GS.StoredType == GlobalStatus::isStoredOnce) {
2019     // If the initial value for the global was an undef value, and if only
2020     // one other value was stored into it, we can just change the
2021     // initializer to be the stored value, then delete all stores to the
2022     // global.  This allows us to mark it constant.
2023     if (Constant *SOVConstant = dyn_cast<Constant>(GS.StoredOnceValue))
2024       if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer())) {
2025         // Change the initial value here.
2026         GV->setInitializer(SOVConstant);
2027
2028         // Clean up any obviously simplifiable users now.
2029         CleanupConstantGlobalUsers(GV, GV->getInitializer(), TD, TLI);
2030
2031         if (GV->use_empty()) {
2032           DEBUG(dbgs() << "   *** Substituting initializer allowed us to "
2033                        << "simplify all users and delete global!\n");
2034           GV->eraseFromParent();
2035           ++NumDeleted;
2036         } else {
2037           GVI = GV;
2038         }
2039         ++NumSubstitute;
2040         return true;
2041       }
2042
2043     // Try to optimize globals based on the knowledge that only one value
2044     // (besides its initializer) is ever stored to the global.
2045     if (OptimizeOnceStoredGlobal(GV, GS.StoredOnceValue, GS.Ordering, GVI,
2046                                  TD, TLI))
2047       return true;
2048
2049     // Otherwise, if the global was not a boolean, we can shrink it to be a
2050     // boolean.
2051     if (Constant *SOVConstant = dyn_cast<Constant>(GS.StoredOnceValue))
2052       if (TryToShrinkGlobalToBoolean(GV, SOVConstant)) {
2053         ++NumShrunkToBool;
2054         return true;
2055       }
2056   }
2057
2058   return false;
2059 }
2060
2061 /// ChangeCalleesToFastCall - Walk all of the direct calls of the specified
2062 /// function, changing them to FastCC.
2063 static void ChangeCalleesToFastCall(Function *F) {
2064   for (Value::use_iterator UI = F->use_begin(), E = F->use_end(); UI != E;++UI){
2065     if (isa<BlockAddress>(*UI))
2066       continue;
2067     CallSite User(cast<Instruction>(*UI));
2068     User.setCallingConv(CallingConv::Fast);
2069   }
2070 }
2071
2072 static AttributeSet StripNest(LLVMContext &C, const AttributeSet &Attrs) {
2073   for (unsigned i = 0, e = Attrs.getNumSlots(); i != e; ++i) {
2074     unsigned Index = Attrs.getSlotIndex(i);
2075     if (!Attrs.getSlotAttributes(i).hasAttribute(Index, Attribute::Nest))
2076       continue;
2077
2078     // There can be only one.
2079     return Attrs.removeAttribute(C, Index, Attribute::Nest);
2080   }
2081
2082   return Attrs;
2083 }
2084
2085 static void RemoveNestAttribute(Function *F) {
2086   F->setAttributes(StripNest(F->getContext(), F->getAttributes()));
2087   for (Value::use_iterator UI = F->use_begin(), E = F->use_end(); UI != E;++UI){
2088     if (isa<BlockAddress>(*UI))
2089       continue;
2090     CallSite User(cast<Instruction>(*UI));
2091     User.setAttributes(StripNest(F->getContext(), User.getAttributes()));
2092   }
2093 }
2094
2095 bool GlobalOpt::OptimizeFunctions(Module &M) {
2096   bool Changed = false;
2097   // Optimize functions.
2098   for (Module::iterator FI = M.begin(), E = M.end(); FI != E; ) {
2099     Function *F = FI++;
2100     // Functions without names cannot be referenced outside this module.
2101     if (!F->hasName() && !F->isDeclaration())
2102       F->setLinkage(GlobalValue::InternalLinkage);
2103     F->removeDeadConstantUsers();
2104     if (F->isDefTriviallyDead()) {
2105       F->eraseFromParent();
2106       Changed = true;
2107       ++NumFnDeleted;
2108     } else if (F->hasLocalLinkage()) {
2109       if (F->getCallingConv() == CallingConv::C && !F->isVarArg() &&
2110           !F->hasAddressTaken()) {
2111         // If this function has C calling conventions, is not a varargs
2112         // function, and is only called directly, promote it to use the Fast
2113         // calling convention.
2114         F->setCallingConv(CallingConv::Fast);
2115         ChangeCalleesToFastCall(F);
2116         ++NumFastCallFns;
2117         Changed = true;
2118       }
2119
2120       if (F->getAttributes().hasAttrSomewhere(Attribute::Nest) &&
2121           !F->hasAddressTaken()) {
2122         // The function is not used by a trampoline intrinsic, so it is safe
2123         // to remove the 'nest' attribute.
2124         RemoveNestAttribute(F);
2125         ++NumNestRemoved;
2126         Changed = true;
2127       }
2128     }
2129   }
2130   return Changed;
2131 }
2132
2133 bool GlobalOpt::OptimizeGlobalVars(Module &M) {
2134   bool Changed = false;
2135   for (Module::global_iterator GVI = M.global_begin(), E = M.global_end();
2136        GVI != E; ) {
2137     GlobalVariable *GV = GVI++;
2138     // Global variables without names cannot be referenced outside this module.
2139     if (!GV->hasName() && !GV->isDeclaration())
2140       GV->setLinkage(GlobalValue::InternalLinkage);
2141     // Simplify the initializer.
2142     if (GV->hasInitializer())
2143       if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(GV->getInitializer())) {
2144         Constant *New = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD, TLI);
2145         if (New && New != CE)
2146           GV->setInitializer(New);
2147       }
2148
2149     Changed |= ProcessGlobal(GV, GVI);
2150   }
2151   return Changed;
2152 }
2153
2154 /// FindGlobalCtors - Find the llvm.global_ctors list, verifying that all
2155 /// initializers have an init priority of 65535.
2156 GlobalVariable *GlobalOpt::FindGlobalCtors(Module &M) {
2157   GlobalVariable *GV = M.getGlobalVariable("llvm.global_ctors");
2158   if (GV == 0) return 0;
2159
2160   // Verify that the initializer is simple enough for us to handle. We are
2161   // only allowed to optimize the initializer if it is unique.
2162   if (!GV->hasUniqueInitializer()) return 0;
2163
2164   if (isa<ConstantAggregateZero>(GV->getInitializer()))
2165     return GV;
2166   ConstantArray *CA = cast<ConstantArray>(GV->getInitializer());
2167
2168   for (User::op_iterator i = CA->op_begin(), e = CA->op_end(); i != e; ++i) {
2169     if (isa<ConstantAggregateZero>(*i))
2170       continue;
2171     ConstantStruct *CS = cast<ConstantStruct>(*i);
2172     if (isa<ConstantPointerNull>(CS->getOperand(1)))
2173       continue;
2174
2175     // Must have a function or null ptr.
2176     if (!isa<Function>(CS->getOperand(1)))
2177       return 0;
2178
2179     // Init priority must be standard.
2180     ConstantInt *CI = cast<ConstantInt>(CS->getOperand(0));
2181     if (CI->getZExtValue() != 65535)
2182       return 0;
2183   }
2184
2185   return GV;
2186 }
2187
2188 /// ParseGlobalCtors - Given a llvm.global_ctors list that we can understand,
2189 /// return a list of the functions and null terminator as a vector.
2190 static std::vector<Function*> ParseGlobalCtors(GlobalVariable *GV) {
2191   if (GV->getInitializer()->isNullValue())
2192     return std::vector<Function*>();
2193   ConstantArray *CA = cast<ConstantArray>(GV->getInitializer());
2194   std::vector<Function*> Result;
2195   Result.reserve(CA->getNumOperands());
2196   for (User::op_iterator i = CA->op_begin(), e = CA->op_end(); i != e; ++i) {
2197     ConstantStruct *CS = cast<ConstantStruct>(*i);
2198     Result.push_back(dyn_cast<Function>(CS->getOperand(1)));
2199   }
2200   return Result;
2201 }
2202
2203 /// InstallGlobalCtors - Given a specified llvm.global_ctors list, install the
2204 /// specified array, returning the new global to use.
2205 static GlobalVariable *InstallGlobalCtors(GlobalVariable *GCL,
2206                                           const std::vector<Function*> &Ctors) {
2207   // If we made a change, reassemble the initializer list.
2208   Constant *CSVals[2];
2209   CSVals[0] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(GCL->getContext()), 65535);
2210   CSVals[1] = 0;
2211
2212   StructType *StructTy =
2213     cast <StructType>(
2214     cast<ArrayType>(GCL->getType()->getElementType())->getElementType());
2215
2216   // Create the new init list.
2217   std::vector<Constant*> CAList;
2218   for (unsigned i = 0, e = Ctors.size(); i != e; ++i) {
2219     if (Ctors[i]) {
2220       CSVals[1] = Ctors[i];
2221     } else {
2222       Type *FTy = FunctionType::get(Type::getVoidTy(GCL->getContext()),
2223                                           false);
2224       PointerType *PFTy = PointerType::getUnqual(FTy);
2225       CSVals[1] = Constant::getNullValue(PFTy);
2226       CSVals[0] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(GCL->getContext()),
2227                                    0x7fffffff);
2228     }
2229     CAList.push_back(ConstantStruct::get(StructTy, CSVals));
2230   }
2231
2232   // Create the array initializer.
2233   Constant *CA = ConstantArray::get(ArrayType::get(StructTy,
2234                                                    CAList.size()), CAList);
2235
2236   // If we didn't change the number of elements, don't create a new GV.
2237   if (CA->getType() == GCL->getInitializer()->getType()) {
2238     GCL->setInitializer(CA);
2239     return GCL;
2240   }
2241
2242   // Create the new global and insert it next to the existing list.
2243   GlobalVariable *NGV = new GlobalVariable(CA->getType(), GCL->isConstant(),
2244                                            GCL->getLinkage(), CA, "",
2245                                            GCL->getThreadLocalMode());
2246   GCL->getParent()->getGlobalList().insert(GCL, NGV);
2247   NGV->takeName(GCL);
2248
2249   // Nuke the old list, replacing any uses with the new one.
2250   if (!GCL->use_empty()) {
2251     Constant *V = NGV;
2252     if (V->getType() != GCL->getType())
2253       V = ConstantExpr::getBitCast(V, GCL->getType());
2254     GCL->replaceAllUsesWith(V);
2255   }
2256   GCL->eraseFromParent();
2257
2258   if (Ctors.size())
2259     return NGV;
2260   else
2261     return 0;
2262 }
2263
2264
2265 static inline bool
2266 isSimpleEnoughValueToCommit(Constant *C,
2267                             SmallPtrSet<Constant*, 8> &SimpleConstants,
2268                             const DataLayout *TD);
2269
2270
2271 /// isSimpleEnoughValueToCommit - Return true if the specified constant can be
2272 /// handled by the code generator.  We don't want to generate something like:
2273 ///   void *X = &X/42;
2274 /// because the code generator doesn't have a relocation that can handle that.
2275 ///
2276 /// This function should be called if C was not found (but just got inserted)
2277 /// in SimpleConstants to avoid having to rescan the same constants all the
2278 /// time.
2279 static bool isSimpleEnoughValueToCommitHelper(Constant *C,
2280                                    SmallPtrSet<Constant*, 8> &SimpleConstants,
2281                                    const DataLayout *TD) {
2282   // Simple integer, undef, constant aggregate zero, global addresses, etc are
2283   // all supported.
2284   if (C->getNumOperands() == 0 || isa<BlockAddress>(C) ||
2285       isa<GlobalValue>(C))
2286     return true;
2287
2288   // Aggregate values are safe if all their elements are.
2289   if (isa<ConstantArray>(C) || isa<ConstantStruct>(C) ||
2290       isa<ConstantVector>(C)) {
2291     for (unsigned i = 0, e = C->getNumOperands(); i != e; ++i) {
2292       Constant *Op = cast<Constant>(C->getOperand(i));
2293       if (!isSimpleEnoughValueToCommit(Op, SimpleConstants, TD))
2294         return false;
2295     }
2296     return true;
2297   }
2298
2299   // We don't know exactly what relocations are allowed in constant expressions,
2300   // so we allow &global+constantoffset, which is safe and uniformly supported
2301   // across targets.
2302   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(C);
2303   switch (CE->getOpcode()) {
2304   case Instruction::BitCast:
2305     // Bitcast is fine if the casted value is fine.
2306     return isSimpleEnoughValueToCommit(CE->getOperand(0), SimpleConstants, TD);
2307
2308   case Instruction::IntToPtr:
2309   case Instruction::PtrToInt:
2310     // int <=> ptr is fine if the int type is the same size as the
2311     // pointer type.
2312     if (!TD || TD->getTypeSizeInBits(CE->getType()) !=
2313                TD->getTypeSizeInBits(CE->getOperand(0)->getType()))
2314       return false;
2315     return isSimpleEnoughValueToCommit(CE->getOperand(0), SimpleConstants, TD);
2316
2317   // GEP is fine if it is simple + constant offset.
2318   case Instruction::GetElementPtr:
2319     for (unsigned i = 1, e = CE->getNumOperands(); i != e; ++i)
2320       if (!isa<ConstantInt>(CE->getOperand(i)))
2321         return false;
2322     return isSimpleEnoughValueToCommit(CE->getOperand(0), SimpleConstants, TD);
2323
2324   case Instruction::Add:
2325     // We allow simple+cst.
2326     if (!isa<ConstantInt>(CE->getOperand(1)))
2327       return false;
2328     return isSimpleEnoughValueToCommit(CE->getOperand(0), SimpleConstants, TD);
2329   }
2330   return false;
2331 }
2332
2333 static inline bool
2334 isSimpleEnoughValueToCommit(Constant *C,
2335                             SmallPtrSet<Constant*, 8> &SimpleConstants,
2336                             const DataLayout *TD) {
2337   // If we already checked this constant, we win.
2338   if (!SimpleConstants.insert(C)) return true;
2339   // Check the constant.
2340   return isSimpleEnoughValueToCommitHelper(C, SimpleConstants, TD);
2341 }
2342
2343
2344 /// isSimpleEnoughPointerToCommit - Return true if this constant is simple
2345 /// enough for us to understand.  In particular, if it is a cast to anything
2346 /// other than from one pointer type to another pointer type, we punt.
2347 /// We basically just support direct accesses to globals and GEP's of
2348 /// globals.  This should be kept up to date with CommitValueTo.
2349 static bool isSimpleEnoughPointerToCommit(Constant *C) {
2350   // Conservatively, avoid aggregate types. This is because we don't
2351   // want to worry about them partially overlapping other stores.
2352   if (!cast<PointerType>(C->getType())->getElementType()->isSingleValueType())
2353     return false;
2354
2355   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(C))
2356     // Do not allow weak/*_odr/linkonce/dllimport/dllexport linkage or
2357     // external globals.
2358     return GV->hasUniqueInitializer();
2359
2360   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C)) {
2361     // Handle a constantexpr gep.
2362     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr &&
2363         isa<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)) &&
2364         cast<GEPOperator>(CE)->isInBounds()) {
2365       GlobalVariable *GV = cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0));
2366       // Do not allow weak/*_odr/linkonce/dllimport/dllexport linkage or
2367       // external globals.
2368       if (!GV->hasUniqueInitializer())
2369         return false;
2370
2371       // The first index must be zero.
2372       ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(*llvm::next(CE->op_begin()));
2373       if (!CI || !CI->isZero()) return false;
2374
2375       // The remaining indices must be compile-time known integers within the
2376       // notional bounds of the corresponding static array types.
2377       if (!CE->isGEPWithNoNotionalOverIndexing())
2378         return false;
2379
2380       return ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE);
2381
2382     // A constantexpr bitcast from a pointer to another pointer is a no-op,
2383     // and we know how to evaluate it by moving the bitcast from the pointer
2384     // operand to the value operand.
2385     } else if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast &&
2386                isa<GlobalVariable>(CE->getOperand(0))) {
2387       // Do not allow weak/*_odr/linkonce/dllimport/dllexport linkage or
2388       // external globals.
2389       return cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0))->hasUniqueInitializer();
2390     }
2391   }
2392
2393   return false;
2394 }
2395
2396 /// EvaluateStoreInto - Evaluate a piece of a constantexpr store into a global
2397 /// initializer.  This returns 'Init' modified to reflect 'Val' stored into it.
2398 /// At this point, the GEP operands of Addr [0, OpNo) have been stepped into.
2399 static Constant *EvaluateStoreInto(Constant *Init, Constant *Val,
2400                                    ConstantExpr *Addr, unsigned OpNo) {
2401   // Base case of the recursion.
2402   if (OpNo == Addr->getNumOperands()) {
2403     assert(Val->getType() == Init->getType() && "Type mismatch!");
2404     return Val;
2405   }
2406
2407   SmallVector<Constant*, 32> Elts;
2408   if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Init->getType())) {
2409     // Break up the constant into its elements.
2410     for (unsigned i = 0, e = STy->getNumElements(); i != e; ++i)
2411       Elts.push_back(Init->getAggregateElement(i));
2412
2413     // Replace the element that we are supposed to.
2414     ConstantInt *CU = cast<ConstantInt>(Addr->getOperand(OpNo));
2415     unsigned Idx = CU->getZExtValue();
2416     assert(Idx < STy->getNumElements() && "Struct index out of range!");
2417     Elts[Idx] = EvaluateStoreInto(Elts[Idx], Val, Addr, OpNo+1);
2418
2419     // Return the modified struct.
2420     return ConstantStruct::get(STy, Elts);
2421   }
2422
2423   ConstantInt *CI = cast<ConstantInt>(Addr->getOperand(OpNo));
2424   SequentialType *InitTy = cast<SequentialType>(Init->getType());
2425
2426   uint64_t NumElts;
2427   if (ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(InitTy))
2428     NumElts = ATy->getNumElements();
2429   else
2430     NumElts = InitTy->getVectorNumElements();
2431
2432   // Break up the array into elements.
2433   for (uint64_t i = 0, e = NumElts; i != e; ++i)
2434     Elts.push_back(Init->getAggregateElement(i));
2435
2436   assert(CI->getZExtValue() < NumElts);
2437   Elts[CI->getZExtValue()] =
2438     EvaluateStoreInto(Elts[CI->getZExtValue()], Val, Addr, OpNo+1);
2439
2440   if (Init->getType()->isArrayTy())
2441     return ConstantArray::get(cast<ArrayType>(InitTy), Elts);
2442   return ConstantVector::get(Elts);
2443 }
2444
2445 /// CommitValueTo - We have decided that Addr (which satisfies the predicate
2446 /// isSimpleEnoughPointerToCommit) should get Val as its value.  Make it happen.
2447 static void CommitValueTo(Constant *Val, Constant *Addr) {
2448   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Addr)) {
2449     assert(GV->hasInitializer());
2450     GV->setInitializer(Val);
2451     return;
2452   }
2453
2454   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(Addr);
2455   GlobalVariable *GV = cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0));
2456   GV->setInitializer(EvaluateStoreInto(GV->getInitializer(), Val, CE, 2));
2457 }
2458
2459 namespace {
2460
2461 /// Evaluator - This class evaluates LLVM IR, producing the Constant
2462 /// representing each SSA instruction.  Changes to global variables are stored
2463 /// in a mapping that can be iterated over after the evaluation is complete.
2464 /// Once an evaluation call fails, the evaluation object should not be reused.
2465 class Evaluator {
2466 public:
2467   Evaluator(const DataLayout *TD, const TargetLibraryInfo *TLI)
2468     : TD(TD), TLI(TLI) {
2469     ValueStack.push_back(new DenseMap<Value*, Constant*>);
2470   }
2471
2472   ~Evaluator() {
2473     DeleteContainerPointers(ValueStack);
2474     while (!AllocaTmps.empty()) {
2475       GlobalVariable *Tmp = AllocaTmps.back();
2476       AllocaTmps.pop_back();
2477
2478       // If there are still users of the alloca, the program is doing something
2479       // silly, e.g. storing the address of the alloca somewhere and using it
2480       // later.  Since this is undefined, we'll just make it be null.
2481       if (!Tmp->use_empty())
2482         Tmp->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(Tmp->getType()));
2483       delete Tmp;
2484     }
2485   }
2486
2487   /// EvaluateFunction - Evaluate a call to function F, returning true if
2488   /// successful, false if we can't evaluate it.  ActualArgs contains the formal
2489   /// arguments for the function.
2490   bool EvaluateFunction(Function *F, Constant *&RetVal,
2491                         const SmallVectorImpl<Constant*> &ActualArgs);
2492
2493   /// EvaluateBlock - Evaluate all instructions in block BB, returning true if
2494   /// successful, false if we can't evaluate it.  NewBB returns the next BB that
2495   /// control flows into, or null upon return.
2496   bool EvaluateBlock(BasicBlock::iterator CurInst, BasicBlock *&NextBB);
2497
2498   Constant *getVal(Value *V) {
2499     if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V)) return CV;
2500     Constant *R = ValueStack.back()->lookup(V);
2501     assert(R && "Reference to an uncomputed value!");
2502     return R;
2503   }
2504
2505   void setVal(Value *V, Constant *C) {
2506     ValueStack.back()->operator[](V) = C;
2507   }
2508
2509   const DenseMap<Constant*, Constant*> &getMutatedMemory() const {
2510     return MutatedMemory;
2511   }
2512
2513   const SmallPtrSet<GlobalVariable*, 8> &getInvariants() const {
2514     return Invariants;
2515   }
2516
2517 private:
2518   Constant *ComputeLoadResult(Constant *P);
2519
2520   /// ValueStack - As we compute SSA register values, we store their contents
2521   /// here. The back of the vector contains the current function and the stack
2522   /// contains the values in the calling frames.
2523   SmallVector<DenseMap<Value*, Constant*>*, 4> ValueStack;
2524
2525   /// CallStack - This is used to detect recursion.  In pathological situations
2526   /// we could hit exponential behavior, but at least there is nothing
2527   /// unbounded.
2528   SmallVector<Function*, 4> CallStack;
2529
2530   /// MutatedMemory - For each store we execute, we update this map.  Loads
2531   /// check this to get the most up-to-date value.  If evaluation is successful,
2532   /// this state is committed to the process.
2533   DenseMap<Constant*, Constant*> MutatedMemory;
2534
2535   /// AllocaTmps - To 'execute' an alloca, we create a temporary global variable
2536   /// to represent its body.  This vector is needed so we can delete the
2537   /// temporary globals when we are done.
2538   SmallVector<GlobalVariable*, 32> AllocaTmps;
2539
2540   /// Invariants - These global variables have been marked invariant by the
2541   /// static constructor.
2542   SmallPtrSet<GlobalVariable*, 8> Invariants;
2543
2544   /// SimpleConstants - These are constants we have checked and know to be
2545   /// simple enough to live in a static initializer of a global.
2546   SmallPtrSet<Constant*, 8> SimpleConstants;
2547
2548   const DataLayout *TD;
2549   const TargetLibraryInfo *TLI;
2550 };
2551
2552 }  // anonymous namespace
2553
2554 /// ComputeLoadResult - Return the value that would be computed by a load from
2555 /// P after the stores reflected by 'memory' have been performed.  If we can't
2556 /// decide, return null.
2557 Constant *Evaluator::ComputeLoadResult(Constant *P) {
2558   // If this memory location has been recently stored, use the stored value: it
2559   // is the most up-to-date.
2560   DenseMap<Constant*, Constant*>::const_iterator I = MutatedMemory.find(P);
2561   if (I != MutatedMemory.end()) return I->second;
2562
2563   // Access it.
2564   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(P)) {
2565     if (GV->hasDefinitiveInitializer())
2566       return GV->getInitializer();
2567     return 0;
2568   }
2569
2570   // Handle a constantexpr getelementptr.
2571   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(P))
2572     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr &&
2573         isa<GlobalVariable>(CE->getOperand(0))) {
2574       GlobalVariable *GV = cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0));
2575       if (GV->hasDefinitiveInitializer())
2576         return ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE);
2577     }
2578
2579   return 0;  // don't know how to evaluate.
2580 }
2581
2582 /// EvaluateBlock - Evaluate all instructions in block BB, returning true if
2583 /// successful, false if we can't evaluate it.  NewBB returns the next BB that
2584 /// control flows into, or null upon return.
2585 bool Evaluator::EvaluateBlock(BasicBlock::iterator CurInst,
2586                               BasicBlock *&NextBB) {
2587   // This is the main evaluation loop.
2588   while (1) {
2589     Constant *InstResult = 0;
2590
2591     DEBUG(dbgs() << "Evaluating Instruction: " << *CurInst << "\n");
2592
2593     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(CurInst)) {
2594       if (!SI->isSimple()) {
2595         DEBUG(dbgs() << "Store is not simple! Can not evaluate.\n");
2596         return false;  // no volatile/atomic accesses.
2597       }
2598       Constant *Ptr = getVal(SI->getOperand(1));
2599       if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr)) {
2600         DEBUG(dbgs() << "Folding constant ptr expression: " << *Ptr);
2601         Ptr = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD, TLI);
2602         DEBUG(dbgs() << "; To: " << *Ptr << "\n");
2603       }
2604       if (!isSimpleEnoughPointerToCommit(Ptr)) {
2605         // If this is too complex for us to commit, reject it.
2606         DEBUG(dbgs() << "Pointer is too complex for us to evaluate store.");
2607         return false;
2608       }
2609
2610       Constant *Val = getVal(SI->getOperand(0));
2611
2612       // If this might be too difficult for the backend to handle (e.g. the addr
2613       // of one global variable divided by another) then we can't commit it.
2614       if (!isSimpleEnoughValueToCommit(Val, SimpleConstants, TD)) {
2615         DEBUG(dbgs() << "Store value is too complex to evaluate store. " << *Val
2616               << "\n");
2617         return false;
2618       }
2619
2620       if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr)) {
2621         if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast) {
2622           DEBUG(dbgs() << "Attempting to resolve bitcast on constant ptr.\n");
2623           // If we're evaluating a store through a bitcast, then we need
2624           // to pull the bitcast off the pointer type and push it onto the
2625           // stored value.
2626           Ptr = CE->getOperand(0);
2627
2628           Type *NewTy = cast<PointerType>(Ptr->getType())->getElementType();
2629
2630           // In order to push the bitcast onto the stored value, a bitcast
2631           // from NewTy to Val's type must be legal.  If it's not, we can try
2632           // introspecting NewTy to find a legal conversion.
2633           while (!Val->getType()->canLosslesslyBitCastTo(NewTy)) {
2634             // If NewTy is a struct, we can convert the pointer to the struct
2635             // into a pointer to its first member.
2636             // FIXME: This could be extended to support arrays as well.
2637             if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(NewTy)) {
2638               NewTy = STy->getTypeAtIndex(0U);
2639
2640               IntegerType *IdxTy = IntegerType::get(NewTy->getContext(), 32);
2641               Constant *IdxZero = ConstantInt::get(IdxTy, 0, false);
2642               Constant * const IdxList[] = {IdxZero, IdxZero};
2643
2644               Ptr = ConstantExpr::getGetElementPtr(Ptr, IdxList);
2645               if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
2646                 Ptr = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD, TLI);
2647
2648             // If we can't improve the situation by introspecting NewTy,
2649             // we have to give up.
2650             } else {
2651               DEBUG(dbgs() << "Failed to bitcast constant ptr, can not "
2652                     "evaluate.\n");
2653               return false;
2654             }
2655           }
2656
2657           // If we found compatible types, go ahead and push the bitcast
2658           // onto the stored value.
2659           Val = ConstantExpr::getBitCast(Val, NewTy);
2660
2661           DEBUG(dbgs() << "Evaluated bitcast: " << *Val << "\n");
2662         }
2663       }
2664
2665       MutatedMemory[Ptr] = Val;
2666     } else if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(CurInst)) {
2667       InstResult = ConstantExpr::get(BO->getOpcode(),
2668                                      getVal(BO->getOperand(0)),
2669                                      getVal(BO->getOperand(1)));
2670       DEBUG(dbgs() << "Found a BinaryOperator! Simplifying: " << *InstResult
2671             << "\n");
2672     } else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(CurInst)) {
2673       InstResult = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(),
2674                                             getVal(CI->getOperand(0)),
2675                                             getVal(CI->getOperand(1)));
2676       DEBUG(dbgs() << "Found a CmpInst! Simplifying: " << *InstResult
2677             << "\n");
2678     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(CurInst)) {
2679       InstResult = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(),
2680                                          getVal(CI->getOperand(0)),
2681                                          CI->getType());
2682       DEBUG(dbgs() << "Found a Cast! Simplifying: " << *InstResult
2683             << "\n");
2684     } else if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(CurInst)) {
2685       InstResult = ConstantExpr::getSelect(getVal(SI->getOperand(0)),
2686                                            getVal(SI->getOperand(1)),
2687                                            getVal(SI->getOperand(2)));
2688       DEBUG(dbgs() << "Found a Select! Simplifying: " << *InstResult
2689             << "\n");
2690     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(CurInst)) {
2691       Constant *P = getVal(GEP->getOperand(0));
2692       SmallVector<Constant*, 8> GEPOps;
2693       for (User::op_iterator i = GEP->op_begin() + 1, e = GEP->op_end();
2694            i != e; ++i)
2695         GEPOps.push_back(getVal(*i));
2696       InstResult =
2697         ConstantExpr::getGetElementPtr(P, GEPOps,
2698                                        cast<GEPOperator>(GEP)->isInBounds());
2699       DEBUG(dbgs() << "Found a GEP! Simplifying: " << *InstResult
2700             << "\n");
2701     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(CurInst)) {
2702
2703       if (!LI->isSimple()) {
2704         DEBUG(dbgs() << "Found a Load! Not a simple load, can not evaluate.\n");
2705         return false;  // no volatile/atomic accesses.
2706       }
2707
2708       Constant *Ptr = getVal(LI->getOperand(0));
2709       if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr)) {
2710         Ptr = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD, TLI);
2711         DEBUG(dbgs() << "Found a constant pointer expression, constant "
2712               "folding: " << *Ptr << "\n");
2713       }
2714       InstResult = ComputeLoadResult(Ptr);
2715       if (InstResult == 0) {
2716         DEBUG(dbgs() << "Failed to compute load result. Can not evaluate load."
2717               "\n");
2718         return false; // Could not evaluate load.
2719       }
2720
2721       DEBUG(dbgs() << "Evaluated load: " << *InstResult << "\n");
2722     } else if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(CurInst)) {
2723       if (AI->isArrayAllocation()) {
2724         DEBUG(dbgs() << "Found an array alloca. Can not evaluate.\n");
2725         return false;  // Cannot handle array allocs.
2726       }
2727       Type *Ty = AI->getType()->getElementType();
2728       AllocaTmps.push_back(new GlobalVariable(Ty, false,
2729                                               GlobalValue::InternalLinkage,
2730                                               UndefValue::get(Ty),
2731                                               AI->getName()));
2732       InstResult = AllocaTmps.back();
2733       DEBUG(dbgs() << "Found an alloca. Result: " << *InstResult << "\n");
2734     } else if (isa<CallInst>(CurInst) || isa<InvokeInst>(CurInst)) {
2735       CallSite CS(CurInst);
2736
2737       // Debug info can safely be ignored here.
2738       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(CS.getInstruction())) {
2739         DEBUG(dbgs() << "Ignoring debug info.\n");
2740         ++CurInst;
2741         continue;
2742       }
2743
2744       // Cannot handle inline asm.
2745       if (isa<InlineAsm>(CS.getCalledValue())) {
2746         DEBUG(dbgs() << "Found inline asm, can not evaluate.\n");
2747         return false;
2748       }
2749
2750       if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(CS.getInstruction())) {
2751         if (MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(II)) {
2752           if (MSI->isVolatile()) {
2753             DEBUG(dbgs() << "Can not optimize a volatile memset " <<
2754                   "intrinsic.\n");
2755             return false;
2756           }
2757           Constant *Ptr = getVal(MSI->getDest());
2758           Constant *Val = getVal(MSI->getValue());
2759           Constant *DestVal = ComputeLoadResult(getVal(Ptr));
2760           if (Val->isNullValue() && DestVal && DestVal->isNullValue()) {
2761             // This memset is a no-op.
2762             DEBUG(dbgs() << "Ignoring no-op memset.\n");
2763             ++CurInst;
2764             continue;
2765           }
2766         }
2767
2768         if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start ||
2769             II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_end) {
2770           DEBUG(dbgs() << "Ignoring lifetime intrinsic.\n");
2771           ++CurInst;
2772           continue;
2773         }
2774
2775         if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::invariant_start) {
2776           // We don't insert an entry into Values, as it doesn't have a
2777           // meaningful return value.
2778           if (!II->use_empty()) {
2779             DEBUG(dbgs() << "Found unused invariant_start. Cant evaluate.\n");
2780             return false;
2781           }
2782           ConstantInt *Size = cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(0));
2783           Value *PtrArg = getVal(II->getArgOperand(1));
2784           Value *Ptr = PtrArg->stripPointerCasts();
2785           if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Ptr)) {
2786             Type *ElemTy = cast<PointerType>(GV->getType())->getElementType();
2787             if (TD && !Size->isAllOnesValue() &&
2788                 Size->getValue().getLimitedValue() >=
2789                 TD->getTypeStoreSize(ElemTy)) {
2790               Invariants.insert(GV);
2791               DEBUG(dbgs() << "Found a global var that is an invariant: " << *GV
2792                     << "\n");
2793             } else {
2794               DEBUG(dbgs() << "Found a global var, but can not treat it as an "
2795                     "invariant.\n");
2796             }
2797           }
2798           // Continue even if we do nothing.
2799           ++CurInst;
2800           continue;
2801         }
2802
2803         DEBUG(dbgs() << "Unknown intrinsic. Can not evaluate.\n");
2804         return false;
2805       }
2806
2807       // Resolve function pointers.
2808       Function *Callee = dyn_cast<Function>(getVal(CS.getCalledValue()));
2809       if (!Callee || Callee->mayBeOverridden()) {
2810         DEBUG(dbgs() << "Can not resolve function pointer.\n");
2811         return false;  // Cannot resolve.
2812       }
2813
2814       SmallVector<Constant*, 8> Formals;
2815       for (User::op_iterator i = CS.arg_begin(), e = CS.arg_end(); i != e; ++i)
2816         Formals.push_back(getVal(*i));
2817
2818       if (Callee->isDeclaration()) {
2819         // If this is a function we can constant fold, do it.
2820         if (Constant *C = ConstantFoldCall(Callee, Formals, TLI)) {
2821           InstResult = C;
2822           DEBUG(dbgs() << "Constant folded function call. Result: " <<
2823                 *InstResult << "\n");
2824         } else {
2825           DEBUG(dbgs() << "Can not constant fold function call.\n");
2826           return false;
2827         }
2828       } else {
2829         if (Callee->getFunctionType()->isVarArg()) {
2830           DEBUG(dbgs() << "Can not constant fold vararg function call.\n");
2831           return false;
2832         }
2833
2834         Constant *RetVal = 0;
2835         // Execute the call, if successful, use the return value.
2836         ValueStack.push_back(new DenseMap<Value*, Constant*>);
2837         if (!EvaluateFunction(Callee, RetVal, Formals)) {
2838           DEBUG(dbgs() << "Failed to evaluate function.\n");
2839           return false;
2840         }
2841         delete ValueStack.pop_back_val();
2842         InstResult = RetVal;
2843
2844         if (InstResult != NULL) {
2845           DEBUG(dbgs() << "Successfully evaluated function. Result: " <<
2846                 InstResult << "\n\n");
2847         } else {
2848           DEBUG(dbgs() << "Successfully evaluated function. Result: 0\n\n");
2849         }
2850       }
2851     } else if (isa<TerminatorInst>(CurInst)) {
2852       DEBUG(dbgs() << "Found a terminator instruction.\n");
2853
2854       if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CurInst)) {
2855         if (BI->isUnconditional()) {
2856           NextBB = BI->getSuccessor(0);
2857         } else {
2858           ConstantInt *Cond =
2859             dyn_cast<ConstantInt>(getVal(BI->getCondition()));
2860           if (!Cond) return false;  // Cannot determine.
2861
2862           NextBB = BI->getSuccessor(!Cond->getZExtValue());
2863         }
2864       } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(CurInst)) {
2865         ConstantInt *Val =
2866           dyn_cast<ConstantInt>(getVal(SI->getCondition()));
2867         if (!Val) return false;  // Cannot determine.
2868         NextBB = SI->findCaseValue(Val).getCaseSuccessor();
2869       } else if (IndirectBrInst *IBI = dyn_cast<IndirectBrInst>(CurInst)) {
2870         Value *Val = getVal(IBI->getAddress())->stripPointerCasts();
2871         if (BlockAddress *BA = dyn_cast<BlockAddress>(Val))
2872           NextBB = BA->getBasicBlock();
2873         else
2874           return false;  // Cannot determine.
2875       } else if (isa<ReturnInst>(CurInst)) {
2876         NextBB = 0;
2877       } else {
2878         // invoke, unwind, resume, unreachable.
2879         DEBUG(dbgs() << "Can not handle terminator.");
2880         return false;  // Cannot handle this terminator.
2881       }
2882
2883       // We succeeded at evaluating this block!
2884       DEBUG(dbgs() << "Successfully evaluated block.\n");
2885       return true;
2886     } else {
2887       // Did not know how to evaluate this!
2888       DEBUG(dbgs() << "Failed to evaluate block due to unhandled instruction."
2889             "\n");
2890       return false;
2891     }
2892
2893     if (!CurInst->use_empty()) {
2894       if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(InstResult))
2895         InstResult = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD, TLI);
2896
2897       setVal(CurInst, InstResult);
2898     }
2899
2900     // If we just processed an invoke, we finished evaluating the block.
2901     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CurInst)) {
2902       NextBB = II->getNormalDest();
2903       DEBUG(dbgs() << "Found an invoke instruction. Finished Block.\n\n");
2904       return true;
2905     }
2906
2907     // Advance program counter.
2908     ++CurInst;
2909   }
2910 }
2911
2912 /// EvaluateFunction - Evaluate a call to function F, returning true if
2913 /// successful, false if we can't evaluate it.  ActualArgs contains the formal
2914 /// arguments for the function.
2915 bool Evaluator::EvaluateFunction(Function *F, Constant *&RetVal,
2916                                  const SmallVectorImpl<Constant*> &ActualArgs) {
2917   // Check to see if this function is already executing (recursion).  If so,
2918   // bail out.  TODO: we might want to accept limited recursion.
2919   if (std::find(CallStack.begin(), CallStack.end(), F) != CallStack.end())
2920     return false;
2921
2922   CallStack.push_back(F);
2923
2924   // Initialize arguments to the incoming values specified.
2925   unsigned ArgNo = 0;
2926   for (Function::arg_iterator AI = F->arg_begin(), E = F->arg_end(); AI != E;
2927        ++AI, ++ArgNo)
2928     setVal(AI, ActualArgs[ArgNo]);
2929
2930   // ExecutedBlocks - We only handle non-looping, non-recursive code.  As such,
2931   // we can only evaluate any one basic block at most once.  This set keeps
2932   // track of what we have executed so we can detect recursive cases etc.
2933   SmallPtrSet<BasicBlock*, 32> ExecutedBlocks;
2934
2935   // CurBB - The current basic block we're evaluating.
2936   BasicBlock *CurBB = F->begin();
2937
2938   BasicBlock::iterator CurInst = CurBB->begin();
2939
2940   while (1) {
2941     BasicBlock *NextBB = 0; // Initialized to avoid compiler warnings.
2942     DEBUG(dbgs() << "Trying to evaluate BB: " << *CurBB << "\n");
2943
2944     if (!EvaluateBlock(CurInst, NextBB))
2945       return false;
2946
2947     if (NextBB == 0) {
2948       // Successfully running until there's no next block means that we found
2949       // the return.  Fill it the return value and pop the call stack.
2950       ReturnInst *RI = cast<ReturnInst>(CurBB->getTerminator());
2951       if (RI->getNumOperands())
2952         RetVal = getVal(RI->getOperand(0));
2953       CallStack.pop_back();
2954       return true;
2955     }
2956
2957     // Okay, we succeeded in evaluating this control flow.  See if we have
2958     // executed the new block before.  If so, we have a looping function,
2959     // which we cannot evaluate in reasonable time.
2960     if (!ExecutedBlocks.insert(NextBB))
2961       return false;  // looped!
2962
2963     // Okay, we have never been in this block before.  Check to see if there
2964     // are any PHI nodes.  If so, evaluate them with information about where
2965     // we came from.
2966     PHINode *PN = 0;
2967     for (CurInst = NextBB->begin();
2968          (PN = dyn_cast<PHINode>(CurInst)); ++CurInst)
2969       setVal(PN, getVal(PN->getIncomingValueForBlock(CurBB)));
2970
2971     // Advance to the next block.
2972     CurBB = NextBB;
2973   }
2974 }
2975
2976 /// EvaluateStaticConstructor - Evaluate static constructors in the function, if
2977 /// we can.  Return true if we can, false otherwise.
2978 static bool EvaluateStaticConstructor(Function *F, const DataLayout *TD,
2979                                       const TargetLibraryInfo *TLI) {
2980   // Call the function.
2981   Evaluator Eval(TD, TLI);
2982   Constant *RetValDummy;
2983   bool EvalSuccess = Eval.EvaluateFunction(F, RetValDummy,
2984                                            SmallVector<Constant*, 0>());
2985
2986   if (EvalSuccess) {
2987     // We succeeded at evaluation: commit the result.
2988     DEBUG(dbgs() << "FULLY EVALUATED GLOBAL CTOR FUNCTION '"
2989           << F->getName() << "' to " << Eval.getMutatedMemory().size()
2990           << " stores.\n");
2991     for (DenseMap<Constant*, Constant*>::const_iterator I =
2992            Eval.getMutatedMemory().begin(), E = Eval.getMutatedMemory().end();
2993          I != E; ++I)
2994       CommitValueTo(I->second, I->first);
2995     for (SmallPtrSet<GlobalVariable*, 8>::const_iterator I =
2996            Eval.getInvariants().begin(), E = Eval.getInvariants().end();
2997          I != E; ++I)
2998       (*I)->setConstant(true);
2999   }
3000
3001   return EvalSuccess;
3002 }
3003
3004 /// OptimizeGlobalCtorsList - Simplify and evaluation global ctors if possible.
3005 /// Return true if anything changed.
3006 bool GlobalOpt::OptimizeGlobalCtorsList(GlobalVariable *&GCL) {
3007   std::vector<Function*> Ctors = ParseGlobalCtors(GCL);
3008   bool MadeChange = false;
3009   if (Ctors.empty()) return false;
3010
3011   // Loop over global ctors, optimizing them when we can.
3012   for (unsigned i = 0; i != Ctors.size(); ++i) {
3013     Function *F = Ctors[i];
3014     // Found a null terminator in the middle of the list, prune off the rest of
3015     // the list.
3016     if (F == 0) {
3017       if (i != Ctors.size()-1) {
3018         Ctors.resize(i+1);
3019         MadeChange = true;
3020       }
3021       break;
3022     }
3023     DEBUG(dbgs() << "Optimizing Global Constructor: " << *F << "\n");
3024
3025     // We cannot simplify external ctor functions.
3026     if (F->empty()) continue;
3027
3028     // If we can evaluate the ctor at compile time, do.
3029     if (EvaluateStaticConstructor(F, TD, TLI)) {
3030       Ctors.erase(Ctors.begin()+i);
3031       MadeChange = true;
3032       --i;
3033       ++NumCtorsEvaluated;
3034       continue;
3035     }
3036   }
3037
3038   if (!MadeChange) return false;
3039
3040   GCL = InstallGlobalCtors(GCL, Ctors);
3041   return true;
3042 }
3043
3044 static int compareNames(const void *A, const void *B) {
3045   const GlobalValue *VA = *reinterpret_cast<GlobalValue* const*>(A);
3046   const GlobalValue *VB = *reinterpret_cast<GlobalValue* const*>(B);
3047   if (VA->getName() < VB->getName())
3048     return -1;
3049   if (VB->getName() < VA->getName())
3050     return 1;
3051   return 0;
3052 }
3053
3054 static void setUsedInitializer(GlobalVariable &V,
3055                                SmallPtrSet<GlobalValue *, 8> Init) {
3056   if (Init.empty()) {
3057     V.eraseFromParent();
3058     return;
3059   }
3060
3061   SmallVector<llvm::Constant *, 8> UsedArray;
3062   PointerType *Int8PtrTy = Type::getInt8PtrTy(V.getContext());
3063
3064   for (SmallPtrSet<GlobalValue *, 8>::iterator I = Init.begin(), E = Init.end();
3065        I != E; ++I) {
3066     Constant *Cast = llvm::ConstantExpr::getBitCast(*I, Int8PtrTy);
3067     UsedArray.push_back(Cast);
3068   }
3069   // Sort to get deterministic order.
3070   array_pod_sort(UsedArray.begin(), UsedArray.end(), compareNames);
3071   ArrayType *ATy = ArrayType::get(Int8PtrTy, UsedArray.size());
3072
3073   Module *M = V.getParent();
3074   V.removeFromParent();
3075   GlobalVariable *NV =
3076       new GlobalVariable(*M, ATy, false, llvm::GlobalValue::AppendingLinkage,
3077                          llvm::ConstantArray::get(ATy, UsedArray), "");
3078   NV->takeName(&V);
3079   NV->setSection("llvm.metadata");
3080   delete &V;
3081 }
3082
3083 namespace {
3084 /// \brief An easy to access representation of llvm.used and llvm.compiler.used.
3085 class LLVMUsed {
3086   SmallPtrSet<GlobalValue *, 8> Used;
3087   SmallPtrSet<GlobalValue *, 8> CompilerUsed;
3088   GlobalVariable *UsedV;
3089   GlobalVariable *CompilerUsedV;
3090
3091 public:
3092   LLVMUsed(Module &M) {
3093     UsedV = collectUsedGlobalVariables(M, Used, false);
3094     CompilerUsedV = collectUsedGlobalVariables(M, CompilerUsed, true);
3095   }
3096   typedef SmallPtrSet<GlobalValue *, 8>::iterator iterator;
3097   iterator usedBegin() { return Used.begin(); }
3098   iterator usedEnd() { return Used.end(); }
3099   iterator compilerUsedBegin() { return CompilerUsed.begin(); }
3100   iterator compilerUsedEnd() { return CompilerUsed.end(); }
3101   bool usedCount(GlobalValue *GV) const { return Used.count(GV); }
3102   bool compilerUsedCount(GlobalValue *GV) const {
3103     return CompilerUsed.count(GV);
3104   }
3105   bool usedErase(GlobalValue *GV) { return Used.erase(GV); }
3106   bool compilerUsedErase(GlobalValue *GV) { return CompilerUsed.erase(GV); }
3107   bool usedInsert(GlobalValue *GV) { return Used.insert(GV); }
3108   bool compilerUsedInsert(GlobalValue *GV) { return CompilerUsed.insert(GV); }
3109
3110   void syncVariablesAndSets() {
3111     if (UsedV)
3112       setUsedInitializer(*UsedV, Used);
3113     if (CompilerUsedV)
3114       setUsedInitializer(*CompilerUsedV, CompilerUsed);
3115   }
3116 };
3117 }
3118
3119 static bool hasUseOtherThanLLVMUsed(GlobalAlias &GA, const LLVMUsed &U) {
3120   if (GA.use_empty()) // No use at all.
3121     return false;
3122
3123   assert((!U.usedCount(&GA) || !U.compilerUsedCount(&GA)) &&
3124          "We should have removed the duplicated "
3125          "element from llvm.compiler.used");
3126   if (!GA.hasOneUse())
3127     // Strictly more than one use. So at least one is not in llvm.used and
3128     // llvm.compiler.used.
3129     return true;
3130
3131   // Exactly one use. Check if it is in llvm.used or llvm.compiler.used.
3132   return !U.usedCount(&GA) && !U.compilerUsedCount(&GA);
3133 }
3134
3135 static bool hasMoreThanOneUseOtherThanLLVMUsed(GlobalValue &V,
3136                                                const LLVMUsed &U) {
3137   unsigned N = 2;
3138   assert((!U.usedCount(&V) || !U.compilerUsedCount(&V)) &&
3139          "We should have removed the duplicated "
3140          "element from llvm.compiler.used");
3141   if (U.usedCount(&V) || U.compilerUsedCount(&V))
3142     ++N;
3143   return V.hasNUsesOrMore(N);
3144 }
3145
3146 static bool mayHaveOtherReferences(GlobalAlias &GA, const LLVMUsed &U) {
3147   if (!GA.hasLocalLinkage())
3148     return true;
3149
3150   return U.usedCount(&GA) || U.compilerUsedCount(&GA);
3151 }
3152
3153 static bool hasUsesToReplace(GlobalAlias &GA, LLVMUsed &U, bool &RenameTarget) {
3154   RenameTarget = false;
3155   bool Ret = false;
3156   if (hasUseOtherThanLLVMUsed(GA, U))
3157     Ret = true;
3158
3159   // If the alias is externally visible, we may still be able to simplify it.
3160   if (!mayHaveOtherReferences(GA, U))
3161     return Ret;
3162
3163   // If the aliasee has internal linkage, give it the name and linkage
3164   // of the alias, and delete the alias.  This turns:
3165   //   define internal ... @f(...)
3166   //   @a = alias ... @f
3167   // into:
3168   //   define ... @a(...)
3169   Constant *Aliasee = GA.getAliasee();
3170   GlobalValue *Target = cast<GlobalValue>(Aliasee->stripPointerCasts());
3171   if (!Target->hasLocalLinkage())
3172     return Ret;
3173
3174   // Do not perform the transform if multiple aliases potentially target the
3175   // aliasee. This check also ensures that it is safe to replace the section
3176   // and other attributes of the aliasee with those of the alias.
3177   if (hasMoreThanOneUseOtherThanLLVMUsed(*Target, U))
3178     return Ret;
3179
3180   RenameTarget = true;
3181   return true;
3182 }
3183
3184 bool GlobalOpt::OptimizeGlobalAliases(Module &M) {
3185   bool Changed = false;
3186   LLVMUsed Used(M);
3187
3188   for (SmallPtrSet<GlobalValue *, 8>::iterator I = Used.usedBegin(),
3189                                                E = Used.usedEnd();
3190        I != E; ++I)
3191     Used.compilerUsedErase(*I);
3192
3193   for (Module::alias_iterator I = M.alias_begin(), E = M.alias_end();
3194        I != E;) {
3195     Module::alias_iterator J = I++;
3196     // Aliases without names cannot be referenced outside this module.
3197     if (!J->hasName() && !J->isDeclaration())
3198       J->setLinkage(GlobalValue::InternalLinkage);
3199     // If the aliasee may change at link time, nothing can be done - bail out.
3200     if (J->mayBeOverridden())
3201       continue;
3202
3203     Constant *Aliasee = J->getAliasee();
3204     GlobalValue *Target = cast<GlobalValue>(Aliasee->stripPointerCasts());
3205     Target->removeDeadConstantUsers();
3206
3207     // Make all users of the alias use the aliasee instead.
3208     bool RenameTarget;
3209     if (!hasUsesToReplace(*J, Used, RenameTarget))
3210       continue;
3211
3212     J->replaceAllUsesWith(Aliasee);
3213     ++NumAliasesResolved;
3214     Changed = true;
3215
3216     if (RenameTarget) {
3217       // Give the aliasee the name, linkage and other attributes of the alias.
3218       Target->takeName(J);
3219       Target->setLinkage(J->getLinkage());
3220       Target->GlobalValue::copyAttributesFrom(J);
3221
3222       if (Used.usedErase(J))
3223         Used.usedInsert(Target);
3224
3225       if (Used.compilerUsedErase(J))
3226         Used.compilerUsedInsert(Target);
3227     } else if (mayHaveOtherReferences(*J, Used))
3228       continue;
3229
3230     // Delete the alias.
3231     M.getAliasList().erase(J);
3232     ++NumAliasesRemoved;
3233     Changed = true;
3234   }
3235
3236   Used.syncVariablesAndSets();
3237
3238   return Changed;
3239 }
3240
3241 static Function *FindCXAAtExit(Module &M, TargetLibraryInfo *TLI) {
3242   if (!TLI->has(LibFunc::cxa_atexit))
3243     return 0;
3244
3245   Function *Fn = M.getFunction(TLI->getName(LibFunc::cxa_atexit));
3246
3247   if (!Fn)
3248     return 0;
3249
3250   FunctionType *FTy = Fn->getFunctionType();
3251
3252   // Checking that the function has the right return type, the right number of
3253   // parameters and that they all have pointer types should be enough.
3254   if (!FTy->getReturnType()->isIntegerTy() ||
3255       FTy->getNumParams() != 3 ||
3256       !FTy->getParamType(0)->isPointerTy() ||
3257       !FTy->getParamType(1)->isPointerTy() ||
3258       !FTy->getParamType(2)->isPointerTy())
3259     return 0;
3260
3261   return Fn;
3262 }
3263
3264 /// cxxDtorIsEmpty - Returns whether the given function is an empty C++
3265 /// destructor and can therefore be eliminated.
3266 /// Note that we assume that other optimization passes have already simplified
3267 /// the code so we only look for a function with a single basic block, where
3268 /// the only allowed instructions are 'ret', 'call' to an empty C++ dtor and
3269 /// other side-effect free instructions.
3270 static bool cxxDtorIsEmpty(const Function &Fn,
3271                            SmallPtrSet<const Function *, 8> &CalledFunctions) {
3272   // FIXME: We could eliminate C++ destructors if they're readonly/readnone and
3273   // nounwind, but that doesn't seem worth doing.
3274   if (Fn.isDeclaration())
3275     return false;
3276
3277   if (++Fn.begin() != Fn.end())
3278     return false;
3279
3280   const BasicBlock &EntryBlock = Fn.getEntryBlock();
3281   for (BasicBlock::const_iterator I = EntryBlock.begin(), E = EntryBlock.end();
3282        I != E; ++I) {
3283     if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I)) {
3284       // Ignore debug intrinsics.
3285       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(CI))
3286         continue;
3287
3288       const Function *CalledFn = CI->getCalledFunction();
3289
3290       if (!CalledFn)
3291         return false;
3292
3293       SmallPtrSet<const Function *, 8> NewCalledFunctions(CalledFunctions);
3294
3295       // Don't treat recursive functions as empty.
3296       if (!NewCalledFunctions.insert(CalledFn))
3297         return false;
3298
3299       if (!cxxDtorIsEmpty(*CalledFn, NewCalledFunctions))
3300         return false;
3301     } else if (isa<ReturnInst>(*I))
3302       return true; // We're done.
3303     else if (I->mayHaveSideEffects())
3304       return false; // Destructor with side effects, bail.
3305   }
3306
3307   return false;
3308 }
3309
3310 bool GlobalOpt::OptimizeEmptyGlobalCXXDtors(Function *CXAAtExitFn) {
3311   /// Itanium C++ ABI p3.3.5:
3312   ///
3313   ///   After constructing a global (or local static) object, that will require
3314   ///   destruction on exit, a termination function is registered as follows:
3315   ///
3316   ///   extern "C" int __cxa_atexit ( void (*f)(void *), void *p, void *d );
3317   ///
3318   ///   This registration, e.g. __cxa_atexit(f,p,d), is intended to cause the
3319   ///   call f(p) when DSO d is unloaded, before all such termination calls
3320   ///   registered before this one. It returns zero if registration is
3321   ///   successful, nonzero on failure.
3322
3323   // This pass will look for calls to __cxa_atexit where the function is trivial
3324   // and remove them.
3325   bool Changed = false;
3326
3327   for (Function::use_iterator I = CXAAtExitFn->use_begin(),
3328        E = CXAAtExitFn->use_end(); I != E;) {
3329     // We're only interested in calls. Theoretically, we could handle invoke
3330     // instructions as well, but neither llvm-gcc nor clang generate invokes
3331     // to __cxa_atexit.
3332     CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(*I++);
3333     if (!CI)
3334       continue;
3335
3336     Function *DtorFn =
3337       dyn_cast<Function>(CI->getArgOperand(0)->stripPointerCasts());
3338     if (!DtorFn)
3339       continue;
3340
3341     SmallPtrSet<const Function *, 8> CalledFunctions;
3342     if (!cxxDtorIsEmpty(*DtorFn, CalledFunctions))
3343       continue;
3344
3345     // Just remove the call.
3346     CI->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(CI->getType()));
3347     CI->eraseFromParent();
3348
3349     ++NumCXXDtorsRemoved;
3350
3351     Changed |= true;
3352   }
3353
3354   return Changed;
3355 }
3356
3357 bool GlobalOpt::runOnModule(Module &M) {
3358   bool Changed = false;
3359
3360   TD = getAnalysisIfAvailable<DataLayout>();
3361   TLI = &getAnalysis<TargetLibraryInfo>();
3362
3363   // Try to find the llvm.globalctors list.
3364   GlobalVariable *GlobalCtors = FindGlobalCtors(M);
3365
3366   bool LocalChange = true;
3367   while (LocalChange) {
3368     LocalChange = false;
3369
3370     // Delete functions that are trivially dead, ccc -> fastcc
3371     LocalChange |= OptimizeFunctions(M);
3372
3373     // Optimize global_ctors list.
3374     if (GlobalCtors)
3375       LocalChange |= OptimizeGlobalCtorsList(GlobalCtors);
3376
3377     // Optimize non-address-taken globals.
3378     LocalChange |= OptimizeGlobalVars(M);
3379
3380     // Resolve aliases, when possible.
3381     LocalChange |= OptimizeGlobalAliases(M);
3382
3383     // Try to remove trivial global destructors if they are not removed
3384     // already.
3385     Function *CXAAtExitFn = FindCXAAtExit(M, TLI);
3386     if (CXAAtExitFn)
3387       LocalChange |= OptimizeEmptyGlobalCXXDtors(CXAAtExitFn);
3388
3389     Changed |= LocalChange;
3390   }
3391
3392   // TODO: Move all global ctors functions to the end of the module for code
3393   // layout.
3394
3395   return Changed;
3396 }