lib/Transforms/IPO/GlobalOpt.cpp

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