a21d92e48f1744dd7dcdd28d57be1e2cd47e9f7f
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / ObjCARC / ObjCARCOpts.cpp
1 //===- ObjCARCOpts.cpp - ObjC ARC Optimization ----------------------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 /// \file
10 /// This file defines ObjC ARC optimizations. ARC stands for Automatic
11 /// Reference Counting and is a system for managing reference counts for objects
12 /// in Objective C.
13 ///
14 /// The optimizations performed include elimination of redundant, partially
15 /// redundant, and inconsequential reference count operations, elimination of
16 /// redundant weak pointer operations, and numerous minor simplifications.
17 ///
18 /// WARNING: This file knows about certain library functions. It recognizes them
19 /// by name, and hardwires knowledge of their semantics.
20 ///
21 /// WARNING: This file knows about how certain Objective-C library functions are
22 /// used. Naive LLVM IR transformations which would otherwise be
23 /// behavior-preserving may break these assumptions.
24 ///
25 //===----------------------------------------------------------------------===//
26
27 #define DEBUG_TYPE "objc-arc-opts"
28 #include "ObjCARC.h"
29 #include "DependencyAnalysis.h"
30 #include "ObjCARCAliasAnalysis.h"
31 #include "ProvenanceAnalysis.h"
32 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
33 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
34 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
35 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
36 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
37 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
38 #include "llvm/Support/CFG.h"
39 #include "llvm/Support/Debug.h"
40 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
41
42 using namespace llvm;
43 using namespace llvm::objcarc;
44
45 /// \defgroup MiscUtils Miscellaneous utilities that are not ARC specific.
46 /// @{
47
48 namespace {
49   /// \brief An associative container with fast insertion-order (deterministic)
50   /// iteration over its elements. Plus the special blot operation.
51   template<class KeyT, class ValueT>
52   class MapVector {
53     /// Map keys to indices in Vector.
54     typedef DenseMap<KeyT, size_t> MapTy;
55     MapTy Map;
56
57     typedef std::vector<std::pair<KeyT, ValueT> > VectorTy;
58     /// Keys and values.
59     VectorTy Vector;
60
61   public:
62     typedef typename VectorTy::iterator iterator;
63     typedef typename VectorTy::const_iterator const_iterator;
64     iterator begin() { return Vector.begin(); }
65     iterator end() { return Vector.end(); }
66     const_iterator begin() const { return Vector.begin(); }
67     const_iterator end() const { return Vector.end(); }
68
69 #ifdef XDEBUG
70     ~MapVector() {
71       assert(Vector.size() >= Map.size()); // May differ due to blotting.
72       for (typename MapTy::const_iterator I = Map.begin(), E = Map.end();
73            I != E; ++I) {
74         assert(I->second < Vector.size());
75         assert(Vector[I->second].first == I->first);
76       }
77       for (typename VectorTy::const_iterator I = Vector.begin(),
78            E = Vector.end(); I != E; ++I)
79         assert(!I->first ||
80                (Map.count(I->first) &&
81                 Map[I->first] == size_t(I - Vector.begin())));
82     }
83 #endif
84
85     ValueT &operator[](const KeyT &Arg) {
86       std::pair<typename MapTy::iterator, bool> Pair =
87         Map.insert(std::make_pair(Arg, size_t(0)));
88       if (Pair.second) {
89         size_t Num = Vector.size();
90         Pair.first->second = Num;
91         Vector.push_back(std::make_pair(Arg, ValueT()));
92         return Vector[Num].second;
93       }
94       return Vector[Pair.first->second].second;
95     }
96
97     std::pair<iterator, bool>
98     insert(const std::pair<KeyT, ValueT> &InsertPair) {
99       std::pair<typename MapTy::iterator, bool> Pair =
100         Map.insert(std::make_pair(InsertPair.first, size_t(0)));
101       if (Pair.second) {
102         size_t Num = Vector.size();
103         Pair.first->second = Num;
104         Vector.push_back(InsertPair);
105         return std::make_pair(Vector.begin() + Num, true);
106       }
107       return std::make_pair(Vector.begin() + Pair.first->second, false);
108     }
109
110     const_iterator find(const KeyT &Key) const {
111       typename MapTy::const_iterator It = Map.find(Key);
112       if (It == Map.end()) return Vector.end();
113       return Vector.begin() + It->second;
114     }
115
116     /// This is similar to erase, but instead of removing the element from the
117     /// vector, it just zeros out the key in the vector. This leaves iterators
118     /// intact, but clients must be prepared for zeroed-out keys when iterating.
119     void blot(const KeyT &Key) {
120       typename MapTy::iterator It = Map.find(Key);
121       if (It == Map.end()) return;
122       Vector[It->second].first = KeyT();
123       Map.erase(It);
124     }
125
126     void clear() {
127       Map.clear();
128       Vector.clear();
129     }
130   };
131 }
132
133 /// @}
134 ///
135 /// \defgroup ARCUtilities Utility declarations/definitions specific to ARC.
136 /// @{
137
138 /// \brief This is similar to StripPointerCastsAndObjCCalls but it stops as soon
139 /// as it finds a value with multiple uses.
140 static const Value *FindSingleUseIdentifiedObject(const Value *Arg) {
141   if (Arg->hasOneUse()) {
142     if (const BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Arg))
143       return FindSingleUseIdentifiedObject(BC->getOperand(0));
144     if (const GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Arg))
145       if (GEP->hasAllZeroIndices())
146         return FindSingleUseIdentifiedObject(GEP->getPointerOperand());
147     if (IsForwarding(GetBasicInstructionClass(Arg)))
148       return FindSingleUseIdentifiedObject(
149                cast<CallInst>(Arg)->getArgOperand(0));
150     if (!IsObjCIdentifiedObject(Arg))
151       return 0;
152     return Arg;
153   }
154
155   // If we found an identifiable object but it has multiple uses, but they are
156   // trivial uses, we can still consider this to be a single-use value.
157   if (IsObjCIdentifiedObject(Arg)) {
158     for (Value::const_use_iterator UI = Arg->use_begin(), UE = Arg->use_end();
159          UI != UE; ++UI) {
160       const User *U = *UI;
161       if (!U->use_empty() || StripPointerCastsAndObjCCalls(U) != Arg)
162          return 0;
163     }
164
165     return Arg;
166   }
167
168   return 0;
169 }
170
171 /// \brief Test whether the given retainable object pointer escapes.
172 ///
173 /// This differs from regular escape analysis in that a use as an
174 /// argument to a call is not considered an escape.
175 ///
176 static bool DoesRetainableObjPtrEscape(const User *Ptr) {
177   DEBUG(dbgs() << "DoesRetainableObjPtrEscape: Target: " << *Ptr << "\n");
178
179   // Walk the def-use chains.
180   SmallVector<const Value *, 4> Worklist;
181   Worklist.push_back(Ptr);
182   // If Ptr has any operands add them as well.
183   for (User::const_op_iterator I = Ptr->op_begin(), E = Ptr->op_end(); I != E;
184        ++I) {
185     Worklist.push_back(*I);
186   }
187
188   // Ensure we do not visit any value twice.
189   SmallPtrSet<const Value *, 8> VisitedSet;
190
191   do {
192     const Value *V = Worklist.pop_back_val();
193
194     DEBUG(dbgs() << "DoesRetainableObjPtrEscape: Visiting: " << *V << "\n");
195
196     for (Value::const_use_iterator UI = V->use_begin(), UE = V->use_end();
197          UI != UE; ++UI) {
198       const User *UUser = *UI;
199
200       DEBUG(dbgs() << "DoesRetainableObjPtrEscape: User: " << *UUser << "\n");
201
202       // Special - Use by a call (callee or argument) is not considered
203       // to be an escape.
204       switch (GetBasicInstructionClass(UUser)) {
205       case IC_StoreWeak:
206       case IC_InitWeak:
207       case IC_StoreStrong:
208       case IC_Autorelease:
209       case IC_AutoreleaseRV: {
210         DEBUG(dbgs() << "DoesRetainableObjPtrEscape: User copies pointer "
211               "arguments. Pointer Escapes!\n");
212         // These special functions make copies of their pointer arguments.
213         return true;
214       }
215       case IC_IntrinsicUser:
216         // Use by the use intrinsic is not an escape.
217         continue;
218       case IC_User:
219       case IC_None:
220         // Use by an instruction which copies the value is an escape if the
221         // result is an escape.
222         if (isa<BitCastInst>(UUser) || isa<GetElementPtrInst>(UUser) ||
223             isa<PHINode>(UUser) || isa<SelectInst>(UUser)) {
224
225           if (VisitedSet.insert(UUser)) {
226             DEBUG(dbgs() << "DoesRetainableObjPtrEscape: User copies value. "
227                   "Ptr escapes if result escapes. Adding to list.\n");
228             Worklist.push_back(UUser);
229           } else {
230             DEBUG(dbgs() << "DoesRetainableObjPtrEscape: Already visited node."
231                   "\n");
232           }
233           continue;
234         }
235         // Use by a load is not an escape.
236         if (isa<LoadInst>(UUser))
237           continue;
238         // Use by a store is not an escape if the use is the address.
239         if (const StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(UUser))
240           if (V != SI->getValueOperand())
241             continue;
242         break;
243       default:
244         // Regular calls and other stuff are not considered escapes.
245         continue;
246       }
247       // Otherwise, conservatively assume an escape.
248       DEBUG(dbgs() << "DoesRetainableObjPtrEscape: Assuming ptr escapes.\n");
249       return true;
250     }
251   } while (!Worklist.empty());
252
253   // No escapes found.
254   DEBUG(dbgs() << "DoesRetainableObjPtrEscape: Ptr does not escape.\n");
255   return false;
256 }
257
258 /// @}
259 ///
260 /// \defgroup ARCOpt ARC Optimization.
261 /// @{
262
263 // TODO: On code like this:
264 //
265 // objc_retain(%x)
266 // stuff_that_cannot_release()
267 // objc_autorelease(%x)
268 // stuff_that_cannot_release()
269 // objc_retain(%x)
270 // stuff_that_cannot_release()
271 // objc_autorelease(%x)
272 //
273 // The second retain and autorelease can be deleted.
274
275 // TODO: It should be possible to delete
276 // objc_autoreleasePoolPush and objc_autoreleasePoolPop
277 // pairs if nothing is actually autoreleased between them. Also, autorelease
278 // calls followed by objc_autoreleasePoolPop calls (perhaps in ObjC++ code
279 // after inlining) can be turned into plain release calls.
280
281 // TODO: Critical-edge splitting. If the optimial insertion point is
282 // a critical edge, the current algorithm has to fail, because it doesn't
283 // know how to split edges. It should be possible to make the optimizer
284 // think in terms of edges, rather than blocks, and then split critical
285 // edges on demand.
286
287 // TODO: OptimizeSequences could generalized to be Interprocedural.
288
289 // TODO: Recognize that a bunch of other objc runtime calls have
290 // non-escaping arguments and non-releasing arguments, and may be
291 // non-autoreleasing.
292
293 // TODO: Sink autorelease calls as far as possible. Unfortunately we
294 // usually can't sink them past other calls, which would be the main
295 // case where it would be useful.
296
297 // TODO: The pointer returned from objc_loadWeakRetained is retained.
298
299 // TODO: Delete release+retain pairs (rare).
300
301 STATISTIC(NumNoops,       "Number of no-op objc calls eliminated");
302 STATISTIC(NumPartialNoops, "Number of partially no-op objc calls eliminated");
303 STATISTIC(NumAutoreleases,"Number of autoreleases converted to releases");
304 STATISTIC(NumRets,        "Number of return value forwarding "
305                           "retain+autoreleaes eliminated");
306 STATISTIC(NumRRs,         "Number of retain+release paths eliminated");
307 STATISTIC(NumPeeps,       "Number of calls peephole-optimized");
308
309 namespace {
310   /// \enum Sequence
311   ///
312   /// \brief A sequence of states that a pointer may go through in which an
313   /// objc_retain and objc_release are actually needed.
314   enum Sequence {
315     S_None,
316     S_Retain,         ///< objc_retain(x).
317     S_CanRelease,     ///< foo(x) -- x could possibly see a ref count decrement.
318     S_Use,            ///< any use of x.
319     S_Stop,           ///< like S_Release, but code motion is stopped.
320     S_Release,        ///< objc_release(x).
321     S_MovableRelease  ///< objc_release(x), !clang.imprecise_release.
322   };
323
324   raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const Sequence S)
325     LLVM_ATTRIBUTE_UNUSED;
326   raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const Sequence S) {
327     switch (S) {
328     case S_None:
329       return OS << "S_None";
330     case S_Retain:
331       return OS << "S_Retain";
332     case S_CanRelease:
333       return OS << "S_CanRelease";
334     case S_Use:
335       return OS << "S_Use";
336     case S_Release:
337       return OS << "S_Release";
338     case S_MovableRelease:
339       return OS << "S_MovableRelease";
340     case S_Stop:
341       return OS << "S_Stop";
342     }
343     llvm_unreachable("Unknown sequence type.");
344   }
345 }
346
347 static Sequence MergeSeqs(Sequence A, Sequence B, bool TopDown) {
348   // The easy cases.
349   if (A == B)
350     return A;
351   if (A == S_None || B == S_None)
352     return S_None;
353
354   if (A > B) std::swap(A, B);
355   if (TopDown) {
356     // Choose the side which is further along in the sequence.
357     if ((A == S_Retain || A == S_CanRelease) &&
358         (B == S_CanRelease || B == S_Use))
359       return B;
360   } else {
361     // Choose the side which is further along in the sequence.
362     if ((A == S_Use || A == S_CanRelease) &&
363         (B == S_Use || B == S_Release || B == S_Stop || B == S_MovableRelease))
364       return A;
365     // If both sides are releases, choose the more conservative one.
366     if (A == S_Stop && (B == S_Release || B == S_MovableRelease))
367       return A;
368     if (A == S_Release && B == S_MovableRelease)
369       return A;
370   }
371
372   return S_None;
373 }
374
375 namespace {
376   /// \brief Unidirectional information about either a
377   /// retain-decrement-use-release sequence or release-use-decrement-retain
378   /// reverese sequence.
379   struct RRInfo {
380     /// After an objc_retain, the reference count of the referenced
381     /// object is known to be positive. Similarly, before an objc_release, the
382     /// reference count of the referenced object is known to be positive. If
383     /// there are retain-release pairs in code regions where the retain count
384     /// is known to be positive, they can be eliminated, regardless of any side
385     /// effects between them.
386     ///
387     /// Also, a retain+release pair nested within another retain+release
388     /// pair all on the known same pointer value can be eliminated, regardless
389     /// of any intervening side effects.
390     ///
391     /// KnownSafe is true when either of these conditions is satisfied.
392     bool KnownSafe;
393
394     /// True if the Calls are objc_retainBlock calls (as opposed to objc_retain
395     /// calls).
396     bool IsRetainBlock;
397
398     /// True of the objc_release calls are all marked with the "tail" keyword.
399     bool IsTailCallRelease;
400
401     /// If the Calls are objc_release calls and they all have a
402     /// clang.imprecise_release tag, this is the metadata tag.
403     MDNode *ReleaseMetadata;
404
405     /// For a top-down sequence, the set of objc_retains or
406     /// objc_retainBlocks. For bottom-up, the set of objc_releases.
407     SmallPtrSet<Instruction *, 2> Calls;
408
409     /// The set of optimal insert positions for moving calls in the opposite
410     /// sequence.
411     SmallPtrSet<Instruction *, 2> ReverseInsertPts;
412
413     RRInfo() :
414       KnownSafe(false), IsRetainBlock(false),
415       IsTailCallRelease(false),
416       ReleaseMetadata(0) {}
417
418     void clear();
419   };
420 }
421
422 void RRInfo::clear() {
423   KnownSafe = false;
424   IsRetainBlock = false;
425   IsTailCallRelease = false;
426   ReleaseMetadata = 0;
427   Calls.clear();
428   ReverseInsertPts.clear();
429 }
430
431 namespace {
432   /// \brief This class summarizes several per-pointer runtime properties which
433   /// are propogated through the flow graph.
434   class PtrState {
435     /// True if the reference count is known to be incremented.
436     bool KnownPositiveRefCount;
437
438     /// True of we've seen an opportunity for partial RR elimination, such as
439     /// pushing calls into a CFG triangle or into one side of a CFG diamond.
440     bool Partial;
441
442     /// The current position in the sequence.
443     Sequence Seq : 8;
444
445   public:
446     /// Unidirectional information about the current sequence.
447     ///
448     /// TODO: Encapsulate this better.
449     RRInfo RRI;
450
451     PtrState() : KnownPositiveRefCount(false), Partial(false),
452                  Seq(S_None) {}
453
454     void SetKnownPositiveRefCount() {
455       KnownPositiveRefCount = true;
456     }
457
458     void ClearKnownPositiveRefCount() {
459       KnownPositiveRefCount = false;
460     }
461
462     bool HasKnownPositiveRefCount() const {
463       return KnownPositiveRefCount;
464     }
465
466     void SetSeq(Sequence NewSeq) {
467       Seq = NewSeq;
468     }
469
470     Sequence GetSeq() const {
471       return Seq;
472     }
473
474     void ClearSequenceProgress() {
475       ResetSequenceProgress(S_None);
476     }
477
478     void ResetSequenceProgress(Sequence NewSeq) {
479       Seq = NewSeq;
480       Partial = false;
481       RRI.clear();
482     }
483
484     void Merge(const PtrState &Other, bool TopDown);
485   };
486 }
487
488 void
489 PtrState::Merge(const PtrState &Other, bool TopDown) {
490   Seq = MergeSeqs(Seq, Other.Seq, TopDown);
491   KnownPositiveRefCount = KnownPositiveRefCount && Other.KnownPositiveRefCount;
492
493   // We can't merge a plain objc_retain with an objc_retainBlock.
494   if (RRI.IsRetainBlock != Other.RRI.IsRetainBlock)
495     Seq = S_None;
496
497   // If we're not in a sequence (anymore), drop all associated state.
498   if (Seq == S_None) {
499     Partial = false;
500     RRI.clear();
501   } else if (Partial || Other.Partial) {
502     // If we're doing a merge on a path that's previously seen a partial
503     // merge, conservatively drop the sequence, to avoid doing partial
504     // RR elimination. If the branch predicates for the two merge differ,
505     // mixing them is unsafe.
506     ClearSequenceProgress();
507   } else {
508     // Conservatively merge the ReleaseMetadata information.
509     if (RRI.ReleaseMetadata != Other.RRI.ReleaseMetadata)
510       RRI.ReleaseMetadata = 0;
511
512     RRI.KnownSafe = RRI.KnownSafe && Other.RRI.KnownSafe;
513     RRI.IsTailCallRelease = RRI.IsTailCallRelease &&
514                             Other.RRI.IsTailCallRelease;
515     RRI.Calls.insert(Other.RRI.Calls.begin(), Other.RRI.Calls.end());
516
517     // Merge the insert point sets. If there are any differences,
518     // that makes this a partial merge.
519     Partial = RRI.ReverseInsertPts.size() != Other.RRI.ReverseInsertPts.size();
520     for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
521          I = Other.RRI.ReverseInsertPts.begin(),
522          E = Other.RRI.ReverseInsertPts.end(); I != E; ++I)
523       Partial |= RRI.ReverseInsertPts.insert(*I);
524   }
525 }
526
527 namespace {
528   /// \brief Per-BasicBlock state.
529   class BBState {
530     /// The number of unique control paths from the entry which can reach this
531     /// block.
532     unsigned TopDownPathCount;
533
534     /// The number of unique control paths to exits from this block.
535     unsigned BottomUpPathCount;
536
537     /// A type for PerPtrTopDown and PerPtrBottomUp.
538     typedef MapVector<const Value *, PtrState> MapTy;
539
540     /// The top-down traversal uses this to record information known about a
541     /// pointer at the bottom of each block.
542     MapTy PerPtrTopDown;
543
544     /// The bottom-up traversal uses this to record information known about a
545     /// pointer at the top of each block.
546     MapTy PerPtrBottomUp;
547
548     /// Effective predecessors of the current block ignoring ignorable edges and
549     /// ignored backedges.
550     SmallVector<BasicBlock *, 2> Preds;
551     /// Effective successors of the current block ignoring ignorable edges and
552     /// ignored backedges.
553     SmallVector<BasicBlock *, 2> Succs;
554
555   public:
556     BBState() : TopDownPathCount(0), BottomUpPathCount(0) {}
557
558     typedef MapTy::iterator ptr_iterator;
559     typedef MapTy::const_iterator ptr_const_iterator;
560
561     ptr_iterator top_down_ptr_begin() { return PerPtrTopDown.begin(); }
562     ptr_iterator top_down_ptr_end() { return PerPtrTopDown.end(); }
563     ptr_const_iterator top_down_ptr_begin() const {
564       return PerPtrTopDown.begin();
565     }
566     ptr_const_iterator top_down_ptr_end() const {
567       return PerPtrTopDown.end();
568     }
569
570     ptr_iterator bottom_up_ptr_begin() { return PerPtrBottomUp.begin(); }
571     ptr_iterator bottom_up_ptr_end() { return PerPtrBottomUp.end(); }
572     ptr_const_iterator bottom_up_ptr_begin() const {
573       return PerPtrBottomUp.begin();
574     }
575     ptr_const_iterator bottom_up_ptr_end() const {
576       return PerPtrBottomUp.end();
577     }
578
579     /// Mark this block as being an entry block, which has one path from the
580     /// entry by definition.
581     void SetAsEntry() { TopDownPathCount = 1; }
582
583     /// Mark this block as being an exit block, which has one path to an exit by
584     /// definition.
585     void SetAsExit()  { BottomUpPathCount = 1; }
586
587     PtrState &getPtrTopDownState(const Value *Arg) {
588       return PerPtrTopDown[Arg];
589     }
590
591     PtrState &getPtrBottomUpState(const Value *Arg) {
592       return PerPtrBottomUp[Arg];
593     }
594
595     void clearBottomUpPointers() {
596       PerPtrBottomUp.clear();
597     }
598
599     void clearTopDownPointers() {
600       PerPtrTopDown.clear();
601     }
602
603     void InitFromPred(const BBState &Other);
604     void InitFromSucc(const BBState &Other);
605     void MergePred(const BBState &Other);
606     void MergeSucc(const BBState &Other);
607
608     /// Return the number of possible unique paths from an entry to an exit
609     /// which pass through this block. This is only valid after both the
610     /// top-down and bottom-up traversals are complete.
611     unsigned GetAllPathCount() const {
612       assert(TopDownPathCount != 0);
613       assert(BottomUpPathCount != 0);
614       return TopDownPathCount * BottomUpPathCount;
615     }
616
617     // Specialized CFG utilities.
618     typedef SmallVectorImpl<BasicBlock *>::const_iterator edge_iterator;
619     edge_iterator pred_begin() { return Preds.begin(); }
620     edge_iterator pred_end() { return Preds.end(); }
621     edge_iterator succ_begin() { return Succs.begin(); }
622     edge_iterator succ_end() { return Succs.end(); }
623
624     void addSucc(BasicBlock *Succ) { Succs.push_back(Succ); }
625     void addPred(BasicBlock *Pred) { Preds.push_back(Pred); }
626
627     bool isExit() const { return Succs.empty(); }
628   };
629 }
630
631 void BBState::InitFromPred(const BBState &Other) {
632   PerPtrTopDown = Other.PerPtrTopDown;
633   TopDownPathCount = Other.TopDownPathCount;
634 }
635
636 void BBState::InitFromSucc(const BBState &Other) {
637   PerPtrBottomUp = Other.PerPtrBottomUp;
638   BottomUpPathCount = Other.BottomUpPathCount;
639 }
640
641 /// The top-down traversal uses this to merge information about predecessors to
642 /// form the initial state for a new block.
643 void BBState::MergePred(const BBState &Other) {
644   // Other.TopDownPathCount can be 0, in which case it is either dead or a
645   // loop backedge. Loop backedges are special.
646   TopDownPathCount += Other.TopDownPathCount;
647
648   // Check for overflow. If we have overflow, fall back to conservative
649   // behavior.
650   if (TopDownPathCount < Other.TopDownPathCount) {
651     clearTopDownPointers();
652     return;
653   }
654
655   // For each entry in the other set, if our set has an entry with the same key,
656   // merge the entries. Otherwise, copy the entry and merge it with an empty
657   // entry.
658   for (ptr_const_iterator MI = Other.top_down_ptr_begin(),
659        ME = Other.top_down_ptr_end(); MI != ME; ++MI) {
660     std::pair<ptr_iterator, bool> Pair = PerPtrTopDown.insert(*MI);
661     Pair.first->second.Merge(Pair.second ? PtrState() : MI->second,
662                              /*TopDown=*/true);
663   }
664
665   // For each entry in our set, if the other set doesn't have an entry with the
666   // same key, force it to merge with an empty entry.
667   for (ptr_iterator MI = top_down_ptr_begin(),
668        ME = top_down_ptr_end(); MI != ME; ++MI)
669     if (Other.PerPtrTopDown.find(MI->first) == Other.PerPtrTopDown.end())
670       MI->second.Merge(PtrState(), /*TopDown=*/true);
671 }
672
673 /// The bottom-up traversal uses this to merge information about successors to
674 /// form the initial state for a new block.
675 void BBState::MergeSucc(const BBState &Other) {
676   // Other.BottomUpPathCount can be 0, in which case it is either dead or a
677   // loop backedge. Loop backedges are special.
678   BottomUpPathCount += Other.BottomUpPathCount;
679
680   // Check for overflow. If we have overflow, fall back to conservative
681   // behavior.
682   if (BottomUpPathCount < Other.BottomUpPathCount) {
683     clearBottomUpPointers();
684     return;
685   }
686
687   // For each entry in the other set, if our set has an entry with the
688   // same key, merge the entries. Otherwise, copy the entry and merge
689   // it with an empty entry.
690   for (ptr_const_iterator MI = Other.bottom_up_ptr_begin(),
691        ME = Other.bottom_up_ptr_end(); MI != ME; ++MI) {
692     std::pair<ptr_iterator, bool> Pair = PerPtrBottomUp.insert(*MI);
693     Pair.first->second.Merge(Pair.second ? PtrState() : MI->second,
694                              /*TopDown=*/false);
695   }
696
697   // For each entry in our set, if the other set doesn't have an entry
698   // with the same key, force it to merge with an empty entry.
699   for (ptr_iterator MI = bottom_up_ptr_begin(),
700        ME = bottom_up_ptr_end(); MI != ME; ++MI)
701     if (Other.PerPtrBottomUp.find(MI->first) == Other.PerPtrBottomUp.end())
702       MI->second.Merge(PtrState(), /*TopDown=*/false);
703 }
704
705 // Only enable ARC Annotations if we are building a debug version of
706 // libObjCARCOpts.
707 #ifndef NDEBUG
708 #define ARC_ANNOTATIONS
709 #endif
710
711 // Define some macros along the lines of DEBUG and some helper functions to make
712 // it cleaner to create annotations in the source code and to no-op when not
713 // building in debug mode.
714 #ifdef ARC_ANNOTATIONS
715
716 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
717
718 /// Enable/disable ARC sequence annotations.
719 static cl::opt<bool>
720 EnableARCAnnotations("enable-objc-arc-annotations", cl::init(false));
721
722 /// This function appends a unique ARCAnnotationProvenanceSourceMDKind id to an
723 /// instruction so that we can track backwards when post processing via the llvm
724 /// arc annotation processor tool. If the function is an
725 static MDString *AppendMDNodeToSourcePtr(unsigned NodeId,
726                                          Value *Ptr) {
727   MDString *Hash = 0;
728
729   // If pointer is a result of an instruction and it does not have a source
730   // MDNode it, attach a new MDNode onto it. If pointer is a result of
731   // an instruction and does have a source MDNode attached to it, return a
732   // reference to said Node. Otherwise just return 0.
733   if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(Ptr)) {
734     MDNode *Node;
735     if (!(Node = Inst->getMetadata(NodeId))) {
736       // We do not have any node. Generate and attatch the hash MDString to the
737       // instruction.
738
739       // We just use an MDString to ensure that this metadata gets written out
740       // of line at the module level and to provide a very simple format
741       // encoding the information herein. Both of these makes it simpler to
742       // parse the annotations by a simple external program.
743       std::string Str;
744       raw_string_ostream os(Str);
745       os << "(" << Inst->getParent()->getParent()->getName() << ",%"
746          << Inst->getName() << ")";
747
748       Hash = MDString::get(Inst->getContext(), os.str());
749       Inst->setMetadata(NodeId, MDNode::get(Inst->getContext(),Hash));
750     } else {
751       // We have a node. Grab its hash and return it.
752       assert(Node->getNumOperands() == 1 &&
753         "An ARCAnnotationProvenanceSourceMDKind can only have 1 operand.");
754       Hash = cast<MDString>(Node->getOperand(0));
755     }
756   } else if (Argument *Arg = dyn_cast<Argument>(Ptr)) {
757     std::string str;
758     raw_string_ostream os(str);
759     os << "(" << Arg->getParent()->getName() << ",%" << Arg->getName()
760        << ")";
761     Hash = MDString::get(Arg->getContext(), os.str());
762   }
763
764   return Hash;
765 }
766
767 static std::string SequenceToString(Sequence A) {
768   std::string str;
769   raw_string_ostream os(str);
770   os << A;
771   return os.str();
772 }
773
774 /// Helper function to change a Sequence into a String object using our overload
775 /// for raw_ostream so we only have printing code in one location.
776 static MDString *SequenceToMDString(LLVMContext &Context,
777                                     Sequence A) {
778   return MDString::get(Context, SequenceToString(A));
779 }
780
781 /// A simple function to generate a MDNode which describes the change in state
782 /// for Value *Ptr caused by Instruction *Inst.
783 static void AppendMDNodeToInstForPtr(unsigned NodeId,
784                                      Instruction *Inst,
785                                      Value *Ptr,
786                                      MDString *PtrSourceMDNodeID,
787                                      Sequence OldSeq,
788                                      Sequence NewSeq) {
789   MDNode *Node = 0;
790   Value *tmp[3] = {PtrSourceMDNodeID,
791                    SequenceToMDString(Inst->getContext(),
792                                       OldSeq),
793                    SequenceToMDString(Inst->getContext(),
794                                       NewSeq)};
795   Node = MDNode::get(Inst->getContext(),
796                      ArrayRef<Value*>(tmp, 3));
797
798   Inst->setMetadata(NodeId, Node);
799 }
800
801 /// Add to the beginning of the basic block llvm.ptr.annotations which show the
802 /// state of a pointer at the entrance to a basic block.
803 static void GenerateARCBBEntranceAnnotation(const char *Name, BasicBlock *BB,
804                                             Value *Ptr, Sequence Seq) {
805   Module *M = BB->getParent()->getParent();
806   LLVMContext &C = M->getContext();
807   Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
808   Type *I8XX = PointerType::getUnqual(I8X);
809   Type *Params[] = {I8XX, I8XX};
810   FunctionType *FTy = FunctionType::get(Type::getVoidTy(C),
811                                         ArrayRef<Type*>(Params, 2),
812                                         /*isVarArg=*/false);
813   Constant *Callee = M->getOrInsertFunction(Name, FTy);
814   
815   IRBuilder<> Builder(BB, BB->getFirstInsertionPt());  
816   
817   Value *PtrName;
818   StringRef Tmp = Ptr->getName();
819   if (0 == (PtrName = M->getGlobalVariable(Tmp, true))) {
820     Value *ActualPtrName = Builder.CreateGlobalStringPtr(Tmp,
821                                                          Tmp + "_STR");
822     PtrName = new GlobalVariable(*M, I8X, true, GlobalVariable::InternalLinkage,
823                                  cast<Constant>(ActualPtrName), Tmp); 
824   }
825
826   Value *S;
827   std::string SeqStr = SequenceToString(Seq);
828   if (0 == (S = M->getGlobalVariable(SeqStr, true))) {
829     Value *ActualPtrName = Builder.CreateGlobalStringPtr(SeqStr,
830                                                          SeqStr + "_STR");
831     S = new GlobalVariable(*M, I8X, true, GlobalVariable::InternalLinkage,
832                            cast<Constant>(ActualPtrName), SeqStr);
833   }
834
835   Builder.CreateCall2(Callee, PtrName, S);
836 }
837
838 /// Add to the end of the basic block llvm.ptr.annotations which show the state
839 /// of the pointer at the bottom of the basic block.
840 static void GenerateARCBBTerminatorAnnotation(const char *Name, BasicBlock *BB,
841                                               Value *Ptr, Sequence Seq) {
842   Module *M = BB->getParent()->getParent();
843   LLVMContext &C = M->getContext();
844   Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
845   Type *I8XX = PointerType::getUnqual(I8X);
846   Type *Params[] = {I8XX, I8XX};
847   FunctionType *FTy = FunctionType::get(Type::getVoidTy(C),
848                                         ArrayRef<Type*>(Params, 2),
849                                         /*isVarArg=*/false);
850   Constant *Callee = M->getOrInsertFunction(Name, FTy);
851   
852   IRBuilder<> Builder(BB, llvm::prior(BB->end()));  
853   
854   Value *PtrName;
855   StringRef Tmp = Ptr->getName();
856   if (0 == (PtrName = M->getGlobalVariable(Tmp, true))) {
857     Value *ActualPtrName = Builder.CreateGlobalStringPtr(Tmp,
858                                                          Tmp + "_STR");
859     PtrName = new GlobalVariable(*M, I8X, true, GlobalVariable::InternalLinkage,
860                                  cast<Constant>(ActualPtrName), Tmp); 
861   }
862
863   Value *S;
864   std::string SeqStr = SequenceToString(Seq);
865   if (0 == (S = M->getGlobalVariable(SeqStr, true))) {
866     Value *ActualPtrName = Builder.CreateGlobalStringPtr(SeqStr,
867                                                          SeqStr + "_STR");
868     S = new GlobalVariable(*M, I8X, true, GlobalVariable::InternalLinkage,
869                            cast<Constant>(ActualPtrName), SeqStr);
870   }
871   Builder.CreateCall2(Callee, PtrName, S);  
872 }
873
874 /// Adds a source annotation to pointer and a state change annotation to Inst
875 /// referencing the source annotation and the old/new state of pointer.
876 static void GenerateARCAnnotation(unsigned InstMDId,
877                                   unsigned PtrMDId,
878                                   Instruction *Inst,
879                                   Value *Ptr,
880                                   Sequence OldSeq,
881                                   Sequence NewSeq) {
882   if (EnableARCAnnotations) {
883     // First generate the source annotation on our pointer. This will return an
884     // MDString* if Ptr actually comes from an instruction implying we can put
885     // in a source annotation. If AppendMDNodeToSourcePtr returns 0 (i.e. NULL),
886     // then we know that our pointer is from an Argument so we put a reference
887     // to the argument number.
888     //
889     // The point of this is to make it easy for the
890     // llvm-arc-annotation-processor tool to cross reference where the source
891     // pointer is in the LLVM IR since the LLVM IR parser does not submit such
892     // information via debug info for backends to use (since why would anyone
893     // need such a thing from LLVM IR besides in non standard cases
894     // [i.e. this]).
895     MDString *SourcePtrMDNode =
896       AppendMDNodeToSourcePtr(PtrMDId, Ptr);
897     AppendMDNodeToInstForPtr(InstMDId, Inst, Ptr, SourcePtrMDNode, OldSeq,
898                              NewSeq);
899   }
900 }
901
902 // The actual interface for accessing the above functionality is defined via
903 // some simple macros which are defined below. We do this so that the user does
904 // not need to pass in what metadata id is needed resulting in cleaner code and
905 // additionally since it provides an easy way to conditionally no-op all
906 // annotation support in a non-debug build.
907
908 /// Use this macro to annotate a sequence state change when processing
909 /// instructions bottom up,
910 #define ANNOTATE_BOTTOMUP(inst, ptr, old, new)                          \
911   GenerateARCAnnotation(ARCAnnotationBottomUpMDKind,                    \
912                         ARCAnnotationProvenanceSourceMDKind, (inst),    \
913                         const_cast<Value*>(ptr), (old), (new))
914 /// Use this macro to annotate a sequence state change when processing
915 /// instructions top down.
916 #define ANNOTATE_TOPDOWN(inst, ptr, old, new)                           \
917   GenerateARCAnnotation(ARCAnnotationTopDownMDKind,                     \
918                         ARCAnnotationProvenanceSourceMDKind, (inst),    \
919                         const_cast<Value*>(ptr), (old), (new))
920
921 #else // !ARC_ANNOTATION
922 // If annotations are off, noop.
923 #define ANNOTATE_BOTTOMUP(inst, ptr, old, new)
924 #define ANNOTATE_TOPDOWN(inst, ptr, old, new)
925 #endif // !ARC_ANNOTATION
926
927 namespace {
928   /// \brief The main ARC optimization pass.
929   class ObjCARCOpt : public FunctionPass {
930     bool Changed;
931     ProvenanceAnalysis PA;
932
933     /// A flag indicating whether this optimization pass should run.
934     bool Run;
935
936     /// Declarations for ObjC runtime functions, for use in creating calls to
937     /// them. These are initialized lazily to avoid cluttering up the Module
938     /// with unused declarations.
939
940     /// Declaration for ObjC runtime function
941     /// objc_retainAutoreleasedReturnValue.
942     Constant *RetainRVCallee;
943     /// Declaration for ObjC runtime function objc_autoreleaseReturnValue.
944     Constant *AutoreleaseRVCallee;
945     /// Declaration for ObjC runtime function objc_release.
946     Constant *ReleaseCallee;
947     /// Declaration for ObjC runtime function objc_retain.
948     Constant *RetainCallee;
949     /// Declaration for ObjC runtime function objc_retainBlock.
950     Constant *RetainBlockCallee;
951     /// Declaration for ObjC runtime function objc_autorelease.
952     Constant *AutoreleaseCallee;
953
954     /// Flags which determine whether each of the interesting runtine functions
955     /// is in fact used in the current function.
956     unsigned UsedInThisFunction;
957
958     /// The Metadata Kind for clang.imprecise_release metadata.
959     unsigned ImpreciseReleaseMDKind;
960
961     /// The Metadata Kind for clang.arc.copy_on_escape metadata.
962     unsigned CopyOnEscapeMDKind;
963
964     /// The Metadata Kind for clang.arc.no_objc_arc_exceptions metadata.
965     unsigned NoObjCARCExceptionsMDKind;
966
967 #ifdef ARC_ANNOTATIONS
968     /// The Metadata Kind for llvm.arc.annotation.bottomup metadata.
969     unsigned ARCAnnotationBottomUpMDKind;
970     /// The Metadata Kind for llvm.arc.annotation.topdown metadata.
971     unsigned ARCAnnotationTopDownMDKind;
972     /// The Metadata Kind for llvm.arc.annotation.provenancesource metadata.
973     unsigned ARCAnnotationProvenanceSourceMDKind;
974 #endif // ARC_ANNOATIONS
975
976     Constant *getRetainRVCallee(Module *M);
977     Constant *getAutoreleaseRVCallee(Module *M);
978     Constant *getReleaseCallee(Module *M);
979     Constant *getRetainCallee(Module *M);
980     Constant *getRetainBlockCallee(Module *M);
981     Constant *getAutoreleaseCallee(Module *M);
982
983     bool IsRetainBlockOptimizable(const Instruction *Inst);
984
985     void OptimizeRetainCall(Function &F, Instruction *Retain);
986     bool OptimizeRetainRVCall(Function &F, Instruction *RetainRV);
987     void OptimizeAutoreleaseRVCall(Function &F, Instruction *AutoreleaseRV,
988                                    InstructionClass &Class);
989     void OptimizeIndividualCalls(Function &F);
990
991     void CheckForCFGHazards(const BasicBlock *BB,
992                             DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
993                             BBState &MyStates) const;
994     bool VisitInstructionBottomUp(Instruction *Inst,
995                                   BasicBlock *BB,
996                                   MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
997                                   BBState &MyStates);
998     bool VisitBottomUp(BasicBlock *BB,
999                        DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1000                        MapVector<Value *, RRInfo> &Retains);
1001     bool VisitInstructionTopDown(Instruction *Inst,
1002                                  DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
1003                                  BBState &MyStates);
1004     bool VisitTopDown(BasicBlock *BB,
1005                       DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1006                       DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases);
1007     bool Visit(Function &F,
1008                DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1009                MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1010                DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases);
1011
1012     void MoveCalls(Value *Arg, RRInfo &RetainsToMove, RRInfo &ReleasesToMove,
1013                    MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1014                    DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
1015                    SmallVectorImpl<Instruction *> &DeadInsts,
1016                    Module *M);
1017
1018     bool ConnectTDBUTraversals(DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1019                                MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1020                                DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
1021                                Module *M,
1022                                SmallVector<Instruction *, 4> &NewRetains,
1023                                SmallVector<Instruction *, 4> &NewReleases,
1024                                SmallVector<Instruction *, 8> &DeadInsts,
1025                                RRInfo &RetainsToMove,
1026                                RRInfo &ReleasesToMove,
1027                                Value *Arg,
1028                                bool KnownSafe,
1029                                bool &AnyPairsCompletelyEliminated);
1030
1031     bool PerformCodePlacement(DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1032                               MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1033                               DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
1034                               Module *M);
1035
1036     void OptimizeWeakCalls(Function &F);
1037
1038     bool OptimizeSequences(Function &F);
1039
1040     void OptimizeReturns(Function &F);
1041
1042     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
1043     virtual bool doInitialization(Module &M);
1044     virtual bool runOnFunction(Function &F);
1045     virtual void releaseMemory();
1046
1047   public:
1048     static char ID;
1049     ObjCARCOpt() : FunctionPass(ID) {
1050       initializeObjCARCOptPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
1051     }
1052   };
1053 }
1054
1055 char ObjCARCOpt::ID = 0;
1056 INITIALIZE_PASS_BEGIN(ObjCARCOpt,
1057                       "objc-arc", "ObjC ARC optimization", false, false)
1058 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ObjCARCAliasAnalysis)
1059 INITIALIZE_PASS_END(ObjCARCOpt,
1060                     "objc-arc", "ObjC ARC optimization", false, false)
1061
1062 Pass *llvm::createObjCARCOptPass() {
1063   return new ObjCARCOpt();
1064 }
1065
1066 void ObjCARCOpt::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
1067   AU.addRequired<ObjCARCAliasAnalysis>();
1068   AU.addRequired<AliasAnalysis>();
1069   // ARC optimization doesn't currently split critical edges.
1070   AU.setPreservesCFG();
1071 }
1072
1073 bool ObjCARCOpt::IsRetainBlockOptimizable(const Instruction *Inst) {
1074   // Without the magic metadata tag, we have to assume this might be an
1075   // objc_retainBlock call inserted to convert a block pointer to an id,
1076   // in which case it really is needed.
1077   if (!Inst->getMetadata(CopyOnEscapeMDKind))
1078     return false;
1079
1080   // If the pointer "escapes" (not including being used in a call),
1081   // the copy may be needed.
1082   if (DoesRetainableObjPtrEscape(Inst))
1083     return false;
1084
1085   // Otherwise, it's not needed.
1086   return true;
1087 }
1088
1089 Constant *ObjCARCOpt::getRetainRVCallee(Module *M) {
1090   if (!RetainRVCallee) {
1091     LLVMContext &C = M->getContext();
1092     Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
1093     Type *Params[] = { I8X };
1094     FunctionType *FTy = FunctionType::get(I8X, Params, /*isVarArg=*/false);
1095     AttributeSet Attribute =
1096       AttributeSet().addAttribute(M->getContext(), AttributeSet::FunctionIndex,
1097                                   Attribute::NoUnwind);
1098     RetainRVCallee =
1099       M->getOrInsertFunction("objc_retainAutoreleasedReturnValue", FTy,
1100                              Attribute);
1101   }
1102   return RetainRVCallee;
1103 }
1104
1105 Constant *ObjCARCOpt::getAutoreleaseRVCallee(Module *M) {
1106   if (!AutoreleaseRVCallee) {
1107     LLVMContext &C = M->getContext();
1108     Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
1109     Type *Params[] = { I8X };
1110     FunctionType *FTy = FunctionType::get(I8X, Params, /*isVarArg=*/false);
1111     AttributeSet Attribute =
1112       AttributeSet().addAttribute(M->getContext(), AttributeSet::FunctionIndex,
1113                                   Attribute::NoUnwind);
1114     AutoreleaseRVCallee =
1115       M->getOrInsertFunction("objc_autoreleaseReturnValue", FTy,
1116                              Attribute);
1117   }
1118   return AutoreleaseRVCallee;
1119 }
1120
1121 Constant *ObjCARCOpt::getReleaseCallee(Module *M) {
1122   if (!ReleaseCallee) {
1123     LLVMContext &C = M->getContext();
1124     Type *Params[] = { PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C)) };
1125     AttributeSet Attribute =
1126       AttributeSet().addAttribute(M->getContext(), AttributeSet::FunctionIndex,
1127                                   Attribute::NoUnwind);
1128     ReleaseCallee =
1129       M->getOrInsertFunction(
1130         "objc_release",
1131         FunctionType::get(Type::getVoidTy(C), Params, /*isVarArg=*/false),
1132         Attribute);
1133   }
1134   return ReleaseCallee;
1135 }
1136
1137 Constant *ObjCARCOpt::getRetainCallee(Module *M) {
1138   if (!RetainCallee) {
1139     LLVMContext &C = M->getContext();
1140     Type *Params[] = { PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C)) };
1141     AttributeSet Attribute =
1142       AttributeSet().addAttribute(M->getContext(), AttributeSet::FunctionIndex,
1143                                   Attribute::NoUnwind);
1144     RetainCallee =
1145       M->getOrInsertFunction(
1146         "objc_retain",
1147         FunctionType::get(Params[0], Params, /*isVarArg=*/false),
1148         Attribute);
1149   }
1150   return RetainCallee;
1151 }
1152
1153 Constant *ObjCARCOpt::getRetainBlockCallee(Module *M) {
1154   if (!RetainBlockCallee) {
1155     LLVMContext &C = M->getContext();
1156     Type *Params[] = { PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C)) };
1157     // objc_retainBlock is not nounwind because it calls user copy constructors
1158     // which could theoretically throw.
1159     RetainBlockCallee =
1160       M->getOrInsertFunction(
1161         "objc_retainBlock",
1162         FunctionType::get(Params[0], Params, /*isVarArg=*/false),
1163         AttributeSet());
1164   }
1165   return RetainBlockCallee;
1166 }
1167
1168 Constant *ObjCARCOpt::getAutoreleaseCallee(Module *M) {
1169   if (!AutoreleaseCallee) {
1170     LLVMContext &C = M->getContext();
1171     Type *Params[] = { PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C)) };
1172     AttributeSet Attribute =
1173       AttributeSet().addAttribute(M->getContext(), AttributeSet::FunctionIndex,
1174                                   Attribute::NoUnwind);
1175     AutoreleaseCallee =
1176       M->getOrInsertFunction(
1177         "objc_autorelease",
1178         FunctionType::get(Params[0], Params, /*isVarArg=*/false),
1179         Attribute);
1180   }
1181   return AutoreleaseCallee;
1182 }
1183
1184 /// Turn objc_retain into objc_retainAutoreleasedReturnValue if the operand is a
1185 /// return value.
1186 void
1187 ObjCARCOpt::OptimizeRetainCall(Function &F, Instruction *Retain) {
1188   ImmutableCallSite CS(GetObjCArg(Retain));
1189   const Instruction *Call = CS.getInstruction();
1190   if (!Call) return;
1191   if (Call->getParent() != Retain->getParent()) return;
1192
1193   // Check that the call is next to the retain.
1194   BasicBlock::const_iterator I = Call;
1195   ++I;
1196   while (IsNoopInstruction(I)) ++I;
1197   if (&*I != Retain)
1198     return;
1199
1200   // Turn it to an objc_retainAutoreleasedReturnValue..
1201   Changed = true;
1202   ++NumPeeps;
1203
1204   DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeRetainCall: Transforming "
1205                   "objc_retain => objc_retainAutoreleasedReturnValue"
1206                   " since the operand is a return value.\n"
1207                   "                                Old: "
1208                << *Retain << "\n");
1209
1210   cast<CallInst>(Retain)->setCalledFunction(getRetainRVCallee(F.getParent()));
1211
1212   DEBUG(dbgs() << "                                New: "
1213                << *Retain << "\n");
1214 }
1215
1216 /// Turn objc_retainAutoreleasedReturnValue into objc_retain if the operand is
1217 /// not a return value.  Or, if it can be paired with an
1218 /// objc_autoreleaseReturnValue, delete the pair and return true.
1219 bool
1220 ObjCARCOpt::OptimizeRetainRVCall(Function &F, Instruction *RetainRV) {
1221   // Check for the argument being from an immediately preceding call or invoke.
1222   const Value *Arg = GetObjCArg(RetainRV);
1223   ImmutableCallSite CS(Arg);
1224   if (const Instruction *Call = CS.getInstruction()) {
1225     if (Call->getParent() == RetainRV->getParent()) {
1226       BasicBlock::const_iterator I = Call;
1227       ++I;
1228       while (IsNoopInstruction(I)) ++I;
1229       if (&*I == RetainRV)
1230         return false;
1231     } else if (const InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
1232       BasicBlock *RetainRVParent = RetainRV->getParent();
1233       if (II->getNormalDest() == RetainRVParent) {
1234         BasicBlock::const_iterator I = RetainRVParent->begin();
1235         while (IsNoopInstruction(I)) ++I;
1236         if (&*I == RetainRV)
1237           return false;
1238       }
1239     }
1240   }
1241
1242   // Check for being preceded by an objc_autoreleaseReturnValue on the same
1243   // pointer. In this case, we can delete the pair.
1244   BasicBlock::iterator I = RetainRV, Begin = RetainRV->getParent()->begin();
1245   if (I != Begin) {
1246     do --I; while (I != Begin && IsNoopInstruction(I));
1247     if (GetBasicInstructionClass(I) == IC_AutoreleaseRV &&
1248         GetObjCArg(I) == Arg) {
1249       Changed = true;
1250       ++NumPeeps;
1251
1252       DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeRetainRVCall: Erasing " << *I << "\n"
1253                    << "                                  Erasing " << *RetainRV
1254                    << "\n");
1255
1256       EraseInstruction(I);
1257       EraseInstruction(RetainRV);
1258       return true;
1259     }
1260   }
1261
1262   // Turn it to a plain objc_retain.
1263   Changed = true;
1264   ++NumPeeps;
1265
1266   DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeRetainRVCall: Transforming "
1267                   "objc_retainAutoreleasedReturnValue => "
1268                   "objc_retain since the operand is not a return value.\n"
1269                   "                                  Old: "
1270                << *RetainRV << "\n");
1271
1272   cast<CallInst>(RetainRV)->setCalledFunction(getRetainCallee(F.getParent()));
1273
1274   DEBUG(dbgs() << "                                  New: "
1275                << *RetainRV << "\n");
1276
1277   return false;
1278 }
1279
1280 /// Turn objc_autoreleaseReturnValue into objc_autorelease if the result is not
1281 /// used as a return value.
1282 void
1283 ObjCARCOpt::OptimizeAutoreleaseRVCall(Function &F, Instruction *AutoreleaseRV,
1284                                       InstructionClass &Class) {
1285   // Check for a return of the pointer value.
1286   const Value *Ptr = GetObjCArg(AutoreleaseRV);
1287   SmallVector<const Value *, 2> Users;
1288   Users.push_back(Ptr);
1289   do {
1290     Ptr = Users.pop_back_val();
1291     for (Value::const_use_iterator UI = Ptr->use_begin(), UE = Ptr->use_end();
1292          UI != UE; ++UI) {
1293       const User *I = *UI;
1294       if (isa<ReturnInst>(I) || GetBasicInstructionClass(I) == IC_RetainRV)
1295         return;
1296       if (isa<BitCastInst>(I))
1297         Users.push_back(I);
1298     }
1299   } while (!Users.empty());
1300
1301   Changed = true;
1302   ++NumPeeps;
1303
1304   DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeAutoreleaseRVCall: Transforming "
1305                   "objc_autoreleaseReturnValue => "
1306                   "objc_autorelease since its operand is not used as a return "
1307                   "value.\n"
1308                   "                                       Old: "
1309                << *AutoreleaseRV << "\n");
1310
1311   CallInst *AutoreleaseRVCI = cast<CallInst>(AutoreleaseRV);
1312   AutoreleaseRVCI->
1313     setCalledFunction(getAutoreleaseCallee(F.getParent()));
1314   AutoreleaseRVCI->setTailCall(false); // Never tail call objc_autorelease.
1315   Class = IC_Autorelease;
1316
1317   DEBUG(dbgs() << "                                       New: "
1318                << *AutoreleaseRV << "\n");
1319
1320 }
1321
1322 /// Visit each call, one at a time, and make simplifications without doing any
1323 /// additional analysis.
1324 void ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls(Function &F) {
1325   // Reset all the flags in preparation for recomputing them.
1326   UsedInThisFunction = 0;
1327
1328   // Visit all objc_* calls in F.
1329   for (inst_iterator I = inst_begin(&F), E = inst_end(&F); I != E; ) {
1330     Instruction *Inst = &*I++;
1331
1332     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
1333
1334     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls: Visiting: Class: "
1335           << Class << "; " << *Inst << "\n");
1336
1337     switch (Class) {
1338     default: break;
1339
1340     // Delete no-op casts. These function calls have special semantics, but
1341     // the semantics are entirely implemented via lowering in the front-end,
1342     // so by the time they reach the optimizer, they are just no-op calls
1343     // which return their argument.
1344     //
1345     // There are gray areas here, as the ability to cast reference-counted
1346     // pointers to raw void* and back allows code to break ARC assumptions,
1347     // however these are currently considered to be unimportant.
1348     case IC_NoopCast:
1349       Changed = true;
1350       ++NumNoops;
1351       DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls: Erasing no-op cast:"
1352                    " " << *Inst << "\n");
1353       EraseInstruction(Inst);
1354       continue;
1355
1356     // If the pointer-to-weak-pointer is null, it's undefined behavior.
1357     case IC_StoreWeak:
1358     case IC_LoadWeak:
1359     case IC_LoadWeakRetained:
1360     case IC_InitWeak:
1361     case IC_DestroyWeak: {
1362       CallInst *CI = cast<CallInst>(Inst);
1363       if (IsNullOrUndef(CI->getArgOperand(0))) {
1364         Changed = true;
1365         Type *Ty = CI->getArgOperand(0)->getType();
1366         new StoreInst(UndefValue::get(cast<PointerType>(Ty)->getElementType()),
1367                       Constant::getNullValue(Ty),
1368                       CI);
1369         llvm::Value *NewValue = UndefValue::get(CI->getType());
1370         DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls: A null "
1371                         "pointer-to-weak-pointer is undefined behavior.\n"
1372                         "                                     Old = " << *CI <<
1373                         "\n                                     New = " <<
1374                         *NewValue << "\n");
1375         CI->replaceAllUsesWith(NewValue);
1376         CI->eraseFromParent();
1377         continue;
1378       }
1379       break;
1380     }
1381     case IC_CopyWeak:
1382     case IC_MoveWeak: {
1383       CallInst *CI = cast<CallInst>(Inst);
1384       if (IsNullOrUndef(CI->getArgOperand(0)) ||
1385           IsNullOrUndef(CI->getArgOperand(1))) {
1386         Changed = true;
1387         Type *Ty = CI->getArgOperand(0)->getType();
1388         new StoreInst(UndefValue::get(cast<PointerType>(Ty)->getElementType()),
1389                       Constant::getNullValue(Ty),
1390                       CI);
1391
1392         llvm::Value *NewValue = UndefValue::get(CI->getType());
1393         DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls: A null "
1394                         "pointer-to-weak-pointer is undefined behavior.\n"
1395                         "                                     Old = " << *CI <<
1396                         "\n                                     New = " <<
1397                         *NewValue << "\n");
1398
1399         CI->replaceAllUsesWith(NewValue);
1400         CI->eraseFromParent();
1401         continue;
1402       }
1403       break;
1404     }
1405     case IC_Retain:
1406       OptimizeRetainCall(F, Inst);
1407       break;
1408     case IC_RetainRV:
1409       if (OptimizeRetainRVCall(F, Inst))
1410         continue;
1411       break;
1412     case IC_AutoreleaseRV:
1413       OptimizeAutoreleaseRVCall(F, Inst, Class);
1414       break;
1415     }
1416
1417     // objc_autorelease(x) -> objc_release(x) if x is otherwise unused.
1418     if (IsAutorelease(Class) && Inst->use_empty()) {
1419       CallInst *Call = cast<CallInst>(Inst);
1420       const Value *Arg = Call->getArgOperand(0);
1421       Arg = FindSingleUseIdentifiedObject(Arg);
1422       if (Arg) {
1423         Changed = true;
1424         ++NumAutoreleases;
1425
1426         // Create the declaration lazily.
1427         LLVMContext &C = Inst->getContext();
1428         CallInst *NewCall =
1429           CallInst::Create(getReleaseCallee(F.getParent()),
1430                            Call->getArgOperand(0), "", Call);
1431         NewCall->setMetadata(ImpreciseReleaseMDKind,
1432                              MDNode::get(C, ArrayRef<Value *>()));
1433
1434         DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls: Replacing "
1435                         "objc_autorelease(x) with objc_release(x) since x is "
1436                         "otherwise unused.\n"
1437                         "                                     Old: " << *Call <<
1438                         "\n                                     New: " <<
1439                         *NewCall << "\n");
1440
1441         EraseInstruction(Call);
1442         Inst = NewCall;
1443         Class = IC_Release;
1444       }
1445     }
1446
1447     // For functions which can never be passed stack arguments, add
1448     // a tail keyword.
1449     if (IsAlwaysTail(Class)) {
1450       Changed = true;
1451       DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls: Adding tail keyword"
1452             " to function since it can never be passed stack args: " << *Inst <<
1453             "\n");
1454       cast<CallInst>(Inst)->setTailCall();
1455     }
1456
1457     // Ensure that functions that can never have a "tail" keyword due to the
1458     // semantics of ARC truly do not do so.
1459     if (IsNeverTail(Class)) {
1460       Changed = true;
1461       DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls: Removing tail "
1462             "keyword from function: " << *Inst <<
1463             "\n");
1464       cast<CallInst>(Inst)->setTailCall(false);
1465     }
1466
1467     // Set nounwind as needed.
1468     if (IsNoThrow(Class)) {
1469       Changed = true;
1470       DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls: Found no throw"
1471             " class. Setting nounwind on: " << *Inst << "\n");
1472       cast<CallInst>(Inst)->setDoesNotThrow();
1473     }
1474
1475     if (!IsNoopOnNull(Class)) {
1476       UsedInThisFunction |= 1 << Class;
1477       continue;
1478     }
1479
1480     const Value *Arg = GetObjCArg(Inst);
1481
1482     // ARC calls with null are no-ops. Delete them.
1483     if (IsNullOrUndef(Arg)) {
1484       Changed = true;
1485       ++NumNoops;
1486       DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls: ARC calls with "
1487             " null are no-ops. Erasing: " << *Inst << "\n");
1488       EraseInstruction(Inst);
1489       continue;
1490     }
1491
1492     // Keep track of which of retain, release, autorelease, and retain_block
1493     // are actually present in this function.
1494     UsedInThisFunction |= 1 << Class;
1495
1496     // If Arg is a PHI, and one or more incoming values to the
1497     // PHI are null, and the call is control-equivalent to the PHI, and there
1498     // are no relevant side effects between the PHI and the call, the call
1499     // could be pushed up to just those paths with non-null incoming values.
1500     // For now, don't bother splitting critical edges for this.
1501     SmallVector<std::pair<Instruction *, const Value *>, 4> Worklist;
1502     Worklist.push_back(std::make_pair(Inst, Arg));
1503     do {
1504       std::pair<Instruction *, const Value *> Pair = Worklist.pop_back_val();
1505       Inst = Pair.first;
1506       Arg = Pair.second;
1507
1508       const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Arg);
1509       if (!PN) continue;
1510
1511       // Determine if the PHI has any null operands, or any incoming
1512       // critical edges.
1513       bool HasNull = false;
1514       bool HasCriticalEdges = false;
1515       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1516         Value *Incoming =
1517           StripPointerCastsAndObjCCalls(PN->getIncomingValue(i));
1518         if (IsNullOrUndef(Incoming))
1519           HasNull = true;
1520         else if (cast<TerminatorInst>(PN->getIncomingBlock(i)->back())
1521                    .getNumSuccessors() != 1) {
1522           HasCriticalEdges = true;
1523           break;
1524         }
1525       }
1526       // If we have null operands and no critical edges, optimize.
1527       if (!HasCriticalEdges && HasNull) {
1528         SmallPtrSet<Instruction *, 4> DependingInstructions;
1529         SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4> Visited;
1530
1531         // Check that there is nothing that cares about the reference
1532         // count between the call and the phi.
1533         switch (Class) {
1534         case IC_Retain:
1535         case IC_RetainBlock:
1536           // These can always be moved up.
1537           break;
1538         case IC_Release:
1539           // These can't be moved across things that care about the retain
1540           // count.
1541           FindDependencies(NeedsPositiveRetainCount, Arg,
1542                            Inst->getParent(), Inst,
1543                            DependingInstructions, Visited, PA);
1544           break;
1545         case IC_Autorelease:
1546           // These can't be moved across autorelease pool scope boundaries.
1547           FindDependencies(AutoreleasePoolBoundary, Arg,
1548                            Inst->getParent(), Inst,
1549                            DependingInstructions, Visited, PA);
1550           break;
1551         case IC_RetainRV:
1552         case IC_AutoreleaseRV:
1553           // Don't move these; the RV optimization depends on the autoreleaseRV
1554           // being tail called, and the retainRV being immediately after a call
1555           // (which might still happen if we get lucky with codegen layout, but
1556           // it's not worth taking the chance).
1557           continue;
1558         default:
1559           llvm_unreachable("Invalid dependence flavor");
1560         }
1561
1562         if (DependingInstructions.size() == 1 &&
1563             *DependingInstructions.begin() == PN) {
1564           Changed = true;
1565           ++NumPartialNoops;
1566           // Clone the call into each predecessor that has a non-null value.
1567           CallInst *CInst = cast<CallInst>(Inst);
1568           Type *ParamTy = CInst->getArgOperand(0)->getType();
1569           for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1570             Value *Incoming =
1571               StripPointerCastsAndObjCCalls(PN->getIncomingValue(i));
1572             if (!IsNullOrUndef(Incoming)) {
1573               CallInst *Clone = cast<CallInst>(CInst->clone());
1574               Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
1575               Instruction *InsertPos = &PN->getIncomingBlock(i)->back();
1576               if (Op->getType() != ParamTy)
1577                 Op = new BitCastInst(Op, ParamTy, "", InsertPos);
1578               Clone->setArgOperand(0, Op);
1579               Clone->insertBefore(InsertPos);
1580
1581               DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls: Cloning "
1582                            << *CInst << "\n"
1583                            "                                     And inserting "
1584                            "clone at " << *InsertPos << "\n");
1585               Worklist.push_back(std::make_pair(Clone, Incoming));
1586             }
1587           }
1588           // Erase the original call.
1589           DEBUG(dbgs() << "Erasing: " << *CInst << "\n");
1590           EraseInstruction(CInst);
1591           continue;
1592         }
1593       }
1594     } while (!Worklist.empty());
1595   }
1596   DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls: Finished List.\n");
1597 }
1598
1599 /// Check for critical edges, loop boundaries, irreducible control flow, or
1600 /// other CFG structures where moving code across the edge would result in it
1601 /// being executed more.
1602 void
1603 ObjCARCOpt::CheckForCFGHazards(const BasicBlock *BB,
1604                                DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1605                                BBState &MyStates) const {
1606   // If any top-down local-use or possible-dec has a succ which is earlier in
1607   // the sequence, forget it.
1608   for (BBState::ptr_iterator I = MyStates.top_down_ptr_begin(),
1609        E = MyStates.top_down_ptr_end(); I != E; ++I)
1610     switch (I->second.GetSeq()) {
1611     default: break;
1612     case S_Use: {
1613       const Value *Arg = I->first;
1614       const TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&BB->back());
1615       bool SomeSuccHasSame = false;
1616       bool AllSuccsHaveSame = true;
1617       PtrState &S = I->second;
1618       succ_const_iterator SI(TI), SE(TI, false);
1619
1620       for (; SI != SE; ++SI) {
1621         Sequence SuccSSeq = S_None;
1622         bool SuccSRRIKnownSafe = false;
1623         // If VisitBottomUp has pointer information for this successor, take
1624         // what we know about it.
1625         DenseMap<const BasicBlock *, BBState>::iterator BBI =
1626           BBStates.find(*SI);
1627         assert(BBI != BBStates.end());
1628         const PtrState &SuccS = BBI->second.getPtrBottomUpState(Arg);
1629         SuccSSeq = SuccS.GetSeq();
1630         SuccSRRIKnownSafe = SuccS.RRI.KnownSafe;
1631         switch (SuccSSeq) {
1632         case S_None:
1633         case S_CanRelease: {
1634           if (!S.RRI.KnownSafe && !SuccSRRIKnownSafe) {
1635             S.ClearSequenceProgress();
1636             break;
1637           }
1638           continue;
1639         }
1640         case S_Use:
1641           SomeSuccHasSame = true;
1642           break;
1643         case S_Stop:
1644         case S_Release:
1645         case S_MovableRelease:
1646           if (!S.RRI.KnownSafe && !SuccSRRIKnownSafe)
1647             AllSuccsHaveSame = false;
1648           break;
1649         case S_Retain:
1650           llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
1651         }
1652       }
1653       // If the state at the other end of any of the successor edges
1654       // matches the current state, require all edges to match. This
1655       // guards against loops in the middle of a sequence.
1656       if (SomeSuccHasSame && !AllSuccsHaveSame)
1657         S.ClearSequenceProgress();
1658       break;
1659     }
1660     case S_CanRelease: {
1661       const Value *Arg = I->first;
1662       const TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&BB->back());
1663       bool SomeSuccHasSame = false;
1664       bool AllSuccsHaveSame = true;
1665       PtrState &S = I->second;
1666       succ_const_iterator SI(TI), SE(TI, false);
1667
1668       for (; SI != SE; ++SI) {
1669         Sequence SuccSSeq = S_None;
1670         bool SuccSRRIKnownSafe = false;
1671         // If VisitBottomUp has pointer information for this successor, take
1672         // what we know about it.
1673         DenseMap<const BasicBlock *, BBState>::iterator BBI =
1674           BBStates.find(*SI);
1675         assert(BBI != BBStates.end());
1676         const PtrState &SuccS = BBI->second.getPtrBottomUpState(Arg);
1677         SuccSSeq = SuccS.GetSeq();
1678         SuccSRRIKnownSafe = SuccS.RRI.KnownSafe;
1679         switch (SuccSSeq) {
1680         case S_None: {
1681           if (!S.RRI.KnownSafe && !SuccSRRIKnownSafe) {
1682             S.ClearSequenceProgress();
1683             break;
1684           }
1685           continue;
1686         }
1687         case S_CanRelease:
1688           SomeSuccHasSame = true;
1689           break;
1690         case S_Stop:
1691         case S_Release:
1692         case S_MovableRelease:
1693         case S_Use:
1694           if (!S.RRI.KnownSafe && !SuccSRRIKnownSafe)
1695             AllSuccsHaveSame = false;
1696           break;
1697         case S_Retain:
1698           llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
1699         }
1700       }
1701       // If the state at the other end of any of the successor edges
1702       // matches the current state, require all edges to match. This
1703       // guards against loops in the middle of a sequence.
1704       if (SomeSuccHasSame && !AllSuccsHaveSame)
1705         S.ClearSequenceProgress();
1706       break;
1707     }
1708     }
1709 }
1710
1711 bool
1712 ObjCARCOpt::VisitInstructionBottomUp(Instruction *Inst,
1713                                      BasicBlock *BB,
1714                                      MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1715                                      BBState &MyStates) {
1716   bool NestingDetected = false;
1717   InstructionClass Class = GetInstructionClass(Inst);
1718   const Value *Arg = 0;
1719
1720   switch (Class) {
1721   case IC_Release: {
1722     Arg = GetObjCArg(Inst);
1723
1724     PtrState &S = MyStates.getPtrBottomUpState(Arg);
1725
1726     // If we see two releases in a row on the same pointer. If so, make
1727     // a note, and we'll cicle back to revisit it after we've
1728     // hopefully eliminated the second release, which may allow us to
1729     // eliminate the first release too.
1730     // Theoretically we could implement removal of nested retain+release
1731     // pairs by making PtrState hold a stack of states, but this is
1732     // simple and avoids adding overhead for the non-nested case.
1733     if (S.GetSeq() == S_Release || S.GetSeq() == S_MovableRelease) {
1734       DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::VisitInstructionBottomUp: Found nested "
1735                       "releases (i.e. a release pair)\n");
1736       NestingDetected = true;
1737     }
1738
1739     MDNode *ReleaseMetadata = Inst->getMetadata(ImpreciseReleaseMDKind);
1740     Sequence NewSeq = ReleaseMetadata ? S_MovableRelease : S_Release;
1741     ANNOTATE_BOTTOMUP(Inst, Arg, S.GetSeq(), NewSeq);
1742     S.ResetSequenceProgress(NewSeq);
1743     S.RRI.ReleaseMetadata = ReleaseMetadata;
1744     S.RRI.KnownSafe = S.HasKnownPositiveRefCount();
1745     S.RRI.IsTailCallRelease = cast<CallInst>(Inst)->isTailCall();
1746     S.RRI.Calls.insert(Inst);
1747     S.SetKnownPositiveRefCount();
1748     break;
1749   }
1750   case IC_RetainBlock:
1751     // An objc_retainBlock call with just a use may need to be kept,
1752     // because it may be copying a block from the stack to the heap.
1753     if (!IsRetainBlockOptimizable(Inst))
1754       break;
1755     // FALLTHROUGH
1756   case IC_Retain:
1757   case IC_RetainRV: {
1758     Arg = GetObjCArg(Inst);
1759
1760     PtrState &S = MyStates.getPtrBottomUpState(Arg);
1761     S.SetKnownPositiveRefCount();
1762
1763     Sequence OldSeq = S.GetSeq();
1764     switch (OldSeq) {
1765     case S_Stop:
1766     case S_Release:
1767     case S_MovableRelease:
1768     case S_Use:
1769       S.RRI.ReverseInsertPts.clear();
1770       // FALL THROUGH
1771     case S_CanRelease:
1772       // Don't do retain+release tracking for IC_RetainRV, because it's
1773       // better to let it remain as the first instruction after a call.
1774       if (Class != IC_RetainRV) {
1775         S.RRI.IsRetainBlock = Class == IC_RetainBlock;
1776         Retains[Inst] = S.RRI;
1777       }
1778       S.ClearSequenceProgress();
1779       break;
1780     case S_None:
1781       break;
1782     case S_Retain:
1783       llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
1784     }
1785     ANNOTATE_BOTTOMUP(Inst, Arg, OldSeq, S.GetSeq());
1786     return NestingDetected;
1787   }
1788   case IC_AutoreleasepoolPop:
1789     // Conservatively, clear MyStates for all known pointers.
1790     MyStates.clearBottomUpPointers();
1791     return NestingDetected;
1792   case IC_AutoreleasepoolPush:
1793   case IC_None:
1794     // These are irrelevant.
1795     return NestingDetected;
1796   default:
1797     break;
1798   }
1799
1800   // Consider any other possible effects of this instruction on each
1801   // pointer being tracked.
1802   for (BBState::ptr_iterator MI = MyStates.bottom_up_ptr_begin(),
1803        ME = MyStates.bottom_up_ptr_end(); MI != ME; ++MI) {
1804     const Value *Ptr = MI->first;
1805     if (Ptr == Arg)
1806       continue; // Handled above.
1807     PtrState &S = MI->second;
1808     Sequence Seq = S.GetSeq();
1809
1810     // Check for possible releases.
1811     if (CanAlterRefCount(Inst, Ptr, PA, Class)) {
1812       S.ClearKnownPositiveRefCount();
1813       switch (Seq) {
1814       case S_Use:
1815         S.SetSeq(S_CanRelease);
1816         ANNOTATE_BOTTOMUP(Inst, Ptr, Seq, S.GetSeq());
1817         continue;
1818       case S_CanRelease:
1819       case S_Release:
1820       case S_MovableRelease:
1821       case S_Stop:
1822       case S_None:
1823         break;
1824       case S_Retain:
1825         llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
1826       }
1827     }
1828
1829     // Check for possible direct uses.
1830     switch (Seq) {
1831     case S_Release:
1832     case S_MovableRelease:
1833       if (CanUse(Inst, Ptr, PA, Class)) {
1834         assert(S.RRI.ReverseInsertPts.empty());
1835         // If this is an invoke instruction, we're scanning it as part of
1836         // one of its successor blocks, since we can't insert code after it
1837         // in its own block, and we don't want to split critical edges.
1838         if (isa<InvokeInst>(Inst))
1839           S.RRI.ReverseInsertPts.insert(BB->getFirstInsertionPt());
1840         else
1841           S.RRI.ReverseInsertPts.insert(llvm::next(BasicBlock::iterator(Inst)));
1842         S.SetSeq(S_Use);
1843         ANNOTATE_BOTTOMUP(Inst, Ptr, Seq, S_Use);
1844       } else if (Seq == S_Release && IsUser(Class)) {
1845         // Non-movable releases depend on any possible objc pointer use.
1846         S.SetSeq(S_Stop);
1847         ANNOTATE_BOTTOMUP(Inst, Ptr, S_Release, S_Stop);
1848         assert(S.RRI.ReverseInsertPts.empty());
1849         // As above; handle invoke specially.
1850         if (isa<InvokeInst>(Inst))
1851           S.RRI.ReverseInsertPts.insert(BB->getFirstInsertionPt());
1852         else
1853           S.RRI.ReverseInsertPts.insert(llvm::next(BasicBlock::iterator(Inst)));
1854       }
1855       break;
1856     case S_Stop:
1857       if (CanUse(Inst, Ptr, PA, Class)) {
1858         S.SetSeq(S_Use);
1859         ANNOTATE_BOTTOMUP(Inst, Ptr, Seq, S_Use);
1860       }
1861       break;
1862     case S_CanRelease:
1863     case S_Use:
1864     case S_None:
1865       break;
1866     case S_Retain:
1867       llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
1868     }
1869   }
1870
1871   return NestingDetected;
1872 }
1873
1874 bool
1875 ObjCARCOpt::VisitBottomUp(BasicBlock *BB,
1876                           DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1877                           MapVector<Value *, RRInfo> &Retains) {
1878   bool NestingDetected = false;
1879   BBState &MyStates = BBStates[BB];
1880
1881   // Merge the states from each successor to compute the initial state
1882   // for the current block.
1883   BBState::edge_iterator SI(MyStates.succ_begin()),
1884                          SE(MyStates.succ_end());
1885   if (SI != SE) {
1886     const BasicBlock *Succ = *SI;
1887     DenseMap<const BasicBlock *, BBState>::iterator I = BBStates.find(Succ);
1888     assert(I != BBStates.end());
1889     MyStates.InitFromSucc(I->second);
1890     ++SI;
1891     for (; SI != SE; ++SI) {
1892       Succ = *SI;
1893       I = BBStates.find(Succ);
1894       assert(I != BBStates.end());
1895       MyStates.MergeSucc(I->second);
1896     }
1897   }  
1898
1899 #ifdef ARC_ANNOTATIONS
1900   if (EnableARCAnnotations) {
1901     // If ARC Annotations are enabled, output the current state of pointers at the
1902     // bottom of the basic block.
1903     for(BBState::ptr_const_iterator I = MyStates.bottom_up_ptr_begin(),
1904           E = MyStates.bottom_up_ptr_end(); I != E; ++I) {
1905       Value *Ptr = const_cast<Value*>(I->first);
1906       Sequence Seq = I->second.GetSeq();
1907       GenerateARCBBTerminatorAnnotation("llvm.arc.annotation.bottomup.bbend",
1908                                         BB, Ptr, Seq);
1909     }
1910   }
1911 #endif
1912
1913
1914   // Visit all the instructions, bottom-up.
1915   for (BasicBlock::iterator I = BB->end(), E = BB->begin(); I != E; --I) {
1916     Instruction *Inst = llvm::prior(I);
1917
1918     // Invoke instructions are visited as part of their successors (below).
1919     if (isa<InvokeInst>(Inst))
1920       continue;
1921
1922     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::VisitButtonUp: Visiting " << *Inst << "\n");
1923
1924     NestingDetected |= VisitInstructionBottomUp(Inst, BB, Retains, MyStates);
1925   }
1926
1927   // If there's a predecessor with an invoke, visit the invoke as if it were
1928   // part of this block, since we can't insert code after an invoke in its own
1929   // block, and we don't want to split critical edges.
1930   for (BBState::edge_iterator PI(MyStates.pred_begin()),
1931        PE(MyStates.pred_end()); PI != PE; ++PI) {
1932     BasicBlock *Pred = *PI;
1933     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(&Pred->back()))
1934       NestingDetected |= VisitInstructionBottomUp(II, BB, Retains, MyStates);
1935   }
1936
1937 #ifdef ARC_ANNOTATIONS
1938   if (EnableARCAnnotations) {
1939     // If ARC Annotations are enabled, output the current state of pointers at the
1940     // top of the basic block.
1941     for(BBState::ptr_const_iterator I = MyStates.bottom_up_ptr_begin(),
1942           E = MyStates.bottom_up_ptr_end(); I != E; ++I) {
1943       Value *Ptr = const_cast<Value*>(I->first);
1944       Sequence Seq = I->second.GetSeq();
1945       GenerateARCBBEntranceAnnotation("llvm.arc.annotation.bottomup.bbstart",
1946                                       BB, Ptr, Seq);
1947     }
1948   }
1949 #endif
1950
1951   return NestingDetected;
1952 }
1953
1954 bool
1955 ObjCARCOpt::VisitInstructionTopDown(Instruction *Inst,
1956                                     DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
1957                                     BBState &MyStates) {
1958   bool NestingDetected = false;
1959   InstructionClass Class = GetInstructionClass(Inst);
1960   const Value *Arg = 0;
1961
1962   switch (Class) {
1963   case IC_RetainBlock:
1964     // An objc_retainBlock call with just a use may need to be kept,
1965     // because it may be copying a block from the stack to the heap.
1966     if (!IsRetainBlockOptimizable(Inst))
1967       break;
1968     // FALLTHROUGH
1969   case IC_Retain:
1970   case IC_RetainRV: {
1971     Arg = GetObjCArg(Inst);
1972
1973     PtrState &S = MyStates.getPtrTopDownState(Arg);
1974
1975     // Don't do retain+release tracking for IC_RetainRV, because it's
1976     // better to let it remain as the first instruction after a call.
1977     if (Class != IC_RetainRV) {
1978       // If we see two retains in a row on the same pointer. If so, make
1979       // a note, and we'll cicle back to revisit it after we've
1980       // hopefully eliminated the second retain, which may allow us to
1981       // eliminate the first retain too.
1982       // Theoretically we could implement removal of nested retain+release
1983       // pairs by making PtrState hold a stack of states, but this is
1984       // simple and avoids adding overhead for the non-nested case.
1985       if (S.GetSeq() == S_Retain)
1986         NestingDetected = true;
1987
1988       ANNOTATE_TOPDOWN(Inst, Arg, S.GetSeq(), S_Retain);
1989       S.ResetSequenceProgress(S_Retain);
1990       S.RRI.IsRetainBlock = Class == IC_RetainBlock;
1991       S.RRI.KnownSafe = S.HasKnownPositiveRefCount();
1992       S.RRI.Calls.insert(Inst);
1993     }
1994
1995     S.SetKnownPositiveRefCount();
1996
1997     // A retain can be a potential use; procede to the generic checking
1998     // code below.
1999     break;
2000   }
2001   case IC_Release: {
2002     Arg = GetObjCArg(Inst);
2003
2004     PtrState &S = MyStates.getPtrTopDownState(Arg);
2005     S.ClearKnownPositiveRefCount();
2006
2007     switch (S.GetSeq()) {
2008     case S_Retain:
2009     case S_CanRelease:
2010       S.RRI.ReverseInsertPts.clear();
2011       // FALL THROUGH
2012     case S_Use:
2013       S.RRI.ReleaseMetadata = Inst->getMetadata(ImpreciseReleaseMDKind);
2014       S.RRI.IsTailCallRelease = cast<CallInst>(Inst)->isTailCall();
2015       Releases[Inst] = S.RRI;
2016       ANNOTATE_TOPDOWN(Inst, Arg, S.GetSeq(), S_None);
2017       S.ClearSequenceProgress();
2018       break;
2019     case S_None:
2020       break;
2021     case S_Stop:
2022     case S_Release:
2023     case S_MovableRelease:
2024       llvm_unreachable("top-down pointer in release state!");
2025     }
2026     break;
2027   }
2028   case IC_AutoreleasepoolPop:
2029     // Conservatively, clear MyStates for all known pointers.
2030     MyStates.clearTopDownPointers();
2031     return NestingDetected;
2032   case IC_AutoreleasepoolPush:
2033   case IC_None:
2034     // These are irrelevant.
2035     return NestingDetected;
2036   default:
2037     break;
2038   }
2039
2040   // Consider any other possible effects of this instruction on each
2041   // pointer being tracked.
2042   for (BBState::ptr_iterator MI = MyStates.top_down_ptr_begin(),
2043        ME = MyStates.top_down_ptr_end(); MI != ME; ++MI) {
2044     const Value *Ptr = MI->first;
2045     if (Ptr == Arg)
2046       continue; // Handled above.
2047     PtrState &S = MI->second;
2048     Sequence Seq = S.GetSeq();
2049
2050     // Check for possible releases.
2051     if (CanAlterRefCount(Inst, Ptr, PA, Class)) {
2052       S.ClearKnownPositiveRefCount();
2053       switch (Seq) {
2054       case S_Retain:
2055         S.SetSeq(S_CanRelease);
2056         ANNOTATE_TOPDOWN(Inst, Ptr, Seq, S_CanRelease);
2057         assert(S.RRI.ReverseInsertPts.empty());
2058         S.RRI.ReverseInsertPts.insert(Inst);
2059
2060         // One call can't cause a transition from S_Retain to S_CanRelease
2061         // and S_CanRelease to S_Use. If we've made the first transition,
2062         // we're done.
2063         continue;
2064       case S_Use:
2065       case S_CanRelease:
2066       case S_None:
2067         break;
2068       case S_Stop:
2069       case S_Release:
2070       case S_MovableRelease:
2071         llvm_unreachable("top-down pointer in release state!");
2072       }
2073     }
2074
2075     // Check for possible direct uses.
2076     switch (Seq) {
2077     case S_CanRelease:
2078       if (CanUse(Inst, Ptr, PA, Class)) {
2079         S.SetSeq(S_Use);
2080         ANNOTATE_TOPDOWN(Inst, Ptr, Seq, S_Use);
2081       }
2082       break;
2083     case S_Retain:
2084     case S_Use:
2085     case S_None:
2086       break;
2087     case S_Stop:
2088     case S_Release:
2089     case S_MovableRelease:
2090       llvm_unreachable("top-down pointer in release state!");
2091     }
2092   }
2093
2094   return NestingDetected;
2095 }
2096
2097 bool
2098 ObjCARCOpt::VisitTopDown(BasicBlock *BB,
2099                          DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
2100                          DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases) {
2101   bool NestingDetected = false;
2102   BBState &MyStates = BBStates[BB];
2103
2104   // Merge the states from each predecessor to compute the initial state
2105   // for the current block.
2106   BBState::edge_iterator PI(MyStates.pred_begin()),
2107                          PE(MyStates.pred_end());
2108   if (PI != PE) {
2109     const BasicBlock *Pred = *PI;
2110     DenseMap<const BasicBlock *, BBState>::iterator I = BBStates.find(Pred);
2111     assert(I != BBStates.end());
2112     MyStates.InitFromPred(I->second);
2113     ++PI;
2114     for (; PI != PE; ++PI) {
2115       Pred = *PI;
2116       I = BBStates.find(Pred);
2117       assert(I != BBStates.end());
2118       MyStates.MergePred(I->second);
2119     }
2120   }
2121
2122 #ifdef ARC_ANNOTATIONS
2123   if (EnableARCAnnotations) {
2124     // If ARC Annotations are enabled, output the current state of pointers at the
2125     // top of the basic block.
2126     for(BBState::ptr_const_iterator I = MyStates.top_down_ptr_begin(),
2127           E = MyStates.top_down_ptr_end(); I != E; ++I) {
2128       Value *Ptr = const_cast<Value*>(I->first);
2129       Sequence Seq = I->second.GetSeq();
2130       GenerateARCBBEntranceAnnotation("llvm.arc.annotation.topdown.bbstart",
2131                                       BB, Ptr, Seq);
2132     }
2133   }
2134 #endif
2135
2136   // Visit all the instructions, top-down.
2137   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
2138     Instruction *Inst = I;
2139
2140     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::VisitTopDown: Visiting " << *Inst << "\n");
2141
2142     NestingDetected |= VisitInstructionTopDown(Inst, Releases, MyStates);
2143   }
2144
2145 #ifdef ARC_ANNOTATIONS
2146   if (EnableARCAnnotations) {
2147     // If ARC Annotations are enabled, output the current state of pointers at the
2148     // bottom of the basic block.
2149     for(BBState::ptr_const_iterator I = MyStates.top_down_ptr_begin(),
2150           E = MyStates.top_down_ptr_end(); I != E; ++I) {
2151       Value *Ptr = const_cast<Value*>(I->first);
2152       Sequence Seq = I->second.GetSeq();
2153       GenerateARCBBTerminatorAnnotation("llvm.arc.annotation.topdown.bbend",
2154                                         BB, Ptr, Seq);
2155     }
2156   }
2157 #endif
2158
2159   CheckForCFGHazards(BB, BBStates, MyStates);
2160   return NestingDetected;
2161 }
2162
2163 static void
2164 ComputePostOrders(Function &F,
2165                   SmallVectorImpl<BasicBlock *> &PostOrder,
2166                   SmallVectorImpl<BasicBlock *> &ReverseCFGPostOrder,
2167                   unsigned NoObjCARCExceptionsMDKind,
2168                   DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates) {
2169   /// The visited set, for doing DFS walks.
2170   SmallPtrSet<BasicBlock *, 16> Visited;
2171
2172   // Do DFS, computing the PostOrder.
2173   SmallPtrSet<BasicBlock *, 16> OnStack;
2174   SmallVector<std::pair<BasicBlock *, succ_iterator>, 16> SuccStack;
2175
2176   // Functions always have exactly one entry block, and we don't have
2177   // any other block that we treat like an entry block.
2178   BasicBlock *EntryBB = &F.getEntryBlock();
2179   BBState &MyStates = BBStates[EntryBB];
2180   MyStates.SetAsEntry();
2181   TerminatorInst *EntryTI = cast<TerminatorInst>(&EntryBB->back());
2182   SuccStack.push_back(std::make_pair(EntryBB, succ_iterator(EntryTI)));
2183   Visited.insert(EntryBB);
2184   OnStack.insert(EntryBB);
2185   do {
2186   dfs_next_succ:
2187     BasicBlock *CurrBB = SuccStack.back().first;
2188     TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&CurrBB->back());
2189     succ_iterator SE(TI, false);
2190
2191     while (SuccStack.back().second != SE) {
2192       BasicBlock *SuccBB = *SuccStack.back().second++;
2193       if (Visited.insert(SuccBB)) {
2194         TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&SuccBB->back());
2195         SuccStack.push_back(std::make_pair(SuccBB, succ_iterator(TI)));
2196         BBStates[CurrBB].addSucc(SuccBB);
2197         BBState &SuccStates = BBStates[SuccBB];
2198         SuccStates.addPred(CurrBB);
2199         OnStack.insert(SuccBB);
2200         goto dfs_next_succ;
2201       }
2202
2203       if (!OnStack.count(SuccBB)) {
2204         BBStates[CurrBB].addSucc(SuccBB);
2205         BBStates[SuccBB].addPred(CurrBB);
2206       }
2207     }
2208     OnStack.erase(CurrBB);
2209     PostOrder.push_back(CurrBB);
2210     SuccStack.pop_back();
2211   } while (!SuccStack.empty());
2212
2213   Visited.clear();
2214
2215   // Do reverse-CFG DFS, computing the reverse-CFG PostOrder.
2216   // Functions may have many exits, and there also blocks which we treat
2217   // as exits due to ignored edges.
2218   SmallVector<std::pair<BasicBlock *, BBState::edge_iterator>, 16> PredStack;
2219   for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E; ++I) {
2220     BasicBlock *ExitBB = I;
2221     BBState &MyStates = BBStates[ExitBB];
2222     if (!MyStates.isExit())
2223       continue;
2224
2225     MyStates.SetAsExit();
2226
2227     PredStack.push_back(std::make_pair(ExitBB, MyStates.pred_begin()));
2228     Visited.insert(ExitBB);
2229     while (!PredStack.empty()) {
2230     reverse_dfs_next_succ:
2231       BBState::edge_iterator PE = BBStates[PredStack.back().first].pred_end();
2232       while (PredStack.back().second != PE) {
2233         BasicBlock *BB = *PredStack.back().second++;
2234         if (Visited.insert(BB)) {
2235           PredStack.push_back(std::make_pair(BB, BBStates[BB].pred_begin()));
2236           goto reverse_dfs_next_succ;
2237         }
2238       }
2239       ReverseCFGPostOrder.push_back(PredStack.pop_back_val().first);
2240     }
2241   }
2242 }
2243
2244 // Visit the function both top-down and bottom-up.
2245 bool
2246 ObjCARCOpt::Visit(Function &F,
2247                   DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
2248                   MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
2249                   DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases) {
2250
2251   // Use reverse-postorder traversals, because we magically know that loops
2252   // will be well behaved, i.e. they won't repeatedly call retain on a single
2253   // pointer without doing a release. We can't use the ReversePostOrderTraversal
2254   // class here because we want the reverse-CFG postorder to consider each
2255   // function exit point, and we want to ignore selected cycle edges.
2256   SmallVector<BasicBlock *, 16> PostOrder;
2257   SmallVector<BasicBlock *, 16> ReverseCFGPostOrder;
2258   ComputePostOrders(F, PostOrder, ReverseCFGPostOrder,
2259                     NoObjCARCExceptionsMDKind,
2260                     BBStates);
2261
2262   // Use reverse-postorder on the reverse CFG for bottom-up.
2263   bool BottomUpNestingDetected = false;
2264   for (SmallVectorImpl<BasicBlock *>::const_reverse_iterator I =
2265        ReverseCFGPostOrder.rbegin(), E = ReverseCFGPostOrder.rend();
2266        I != E; ++I)
2267     BottomUpNestingDetected |= VisitBottomUp(*I, BBStates, Retains);
2268
2269   // Use reverse-postorder for top-down.
2270   bool TopDownNestingDetected = false;
2271   for (SmallVectorImpl<BasicBlock *>::const_reverse_iterator I =
2272        PostOrder.rbegin(), E = PostOrder.rend();
2273        I != E; ++I)
2274     TopDownNestingDetected |= VisitTopDown(*I, BBStates, Releases);
2275
2276   return TopDownNestingDetected && BottomUpNestingDetected;
2277 }
2278
2279 /// Move the calls in RetainsToMove and ReleasesToMove.
2280 void ObjCARCOpt::MoveCalls(Value *Arg,
2281                            RRInfo &RetainsToMove,
2282                            RRInfo &ReleasesToMove,
2283                            MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
2284                            DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
2285                            SmallVectorImpl<Instruction *> &DeadInsts,
2286                            Module *M) {
2287   Type *ArgTy = Arg->getType();
2288   Type *ParamTy = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(ArgTy->getContext()));
2289
2290   // Insert the new retain and release calls.
2291   for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
2292        PI = ReleasesToMove.ReverseInsertPts.begin(),
2293        PE = ReleasesToMove.ReverseInsertPts.end(); PI != PE; ++PI) {
2294     Instruction *InsertPt = *PI;
2295     Value *MyArg = ArgTy == ParamTy ? Arg :
2296                    new BitCastInst(Arg, ParamTy, "", InsertPt);
2297     CallInst *Call =
2298       CallInst::Create(RetainsToMove.IsRetainBlock ?
2299                          getRetainBlockCallee(M) : getRetainCallee(M),
2300                        MyArg, "", InsertPt);
2301     Call->setDoesNotThrow();
2302     if (RetainsToMove.IsRetainBlock)
2303       Call->setMetadata(CopyOnEscapeMDKind,
2304                         MDNode::get(M->getContext(), ArrayRef<Value *>()));
2305     else
2306       Call->setTailCall();
2307
2308     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::MoveCalls: Inserting new Release: " << *Call
2309                  << "\n"
2310                     "                       At insertion point: " << *InsertPt
2311                  << "\n");
2312   }
2313   for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
2314        PI = RetainsToMove.ReverseInsertPts.begin(),
2315        PE = RetainsToMove.ReverseInsertPts.end(); PI != PE; ++PI) {
2316     Instruction *InsertPt = *PI;
2317     Value *MyArg = ArgTy == ParamTy ? Arg :
2318                    new BitCastInst(Arg, ParamTy, "", InsertPt);
2319     CallInst *Call = CallInst::Create(getReleaseCallee(M), MyArg,
2320                                       "", InsertPt);
2321     // Attach a clang.imprecise_release metadata tag, if appropriate.
2322     if (MDNode *M = ReleasesToMove.ReleaseMetadata)
2323       Call->setMetadata(ImpreciseReleaseMDKind, M);
2324     Call->setDoesNotThrow();
2325     if (ReleasesToMove.IsTailCallRelease)
2326       Call->setTailCall();
2327
2328     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::MoveCalls: Inserting new Retain: " << *Call
2329                  << "\n"
2330                     "                       At insertion point: " << *InsertPt
2331                  << "\n");
2332   }
2333
2334   // Delete the original retain and release calls.
2335   for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
2336        AI = RetainsToMove.Calls.begin(),
2337        AE = RetainsToMove.Calls.end(); AI != AE; ++AI) {
2338     Instruction *OrigRetain = *AI;
2339     Retains.blot(OrigRetain);
2340     DeadInsts.push_back(OrigRetain);
2341     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::MoveCalls: Deleting retain: " << *OrigRetain <<
2342                     "\n");
2343   }
2344   for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
2345        AI = ReleasesToMove.Calls.begin(),
2346        AE = ReleasesToMove.Calls.end(); AI != AE; ++AI) {
2347     Instruction *OrigRelease = *AI;
2348     Releases.erase(OrigRelease);
2349     DeadInsts.push_back(OrigRelease);
2350     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::MoveCalls: Deleting release: " << *OrigRelease
2351                  << "\n");
2352   }
2353 }
2354
2355 bool
2356 ObjCARCOpt::ConnectTDBUTraversals(DenseMap<const BasicBlock *, BBState>
2357                                     &BBStates,
2358                                   MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
2359                                   DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
2360                                   Module *M,
2361                                   SmallVector<Instruction *, 4> &NewRetains,
2362                                   SmallVector<Instruction *, 4> &NewReleases,
2363                                   SmallVector<Instruction *, 8> &DeadInsts,
2364                                   RRInfo &RetainsToMove,
2365                                   RRInfo &ReleasesToMove,
2366                                   Value *Arg,
2367                                   bool KnownSafe,
2368                                   bool &AnyPairsCompletelyEliminated) {
2369   // If a pair happens in a region where it is known that the reference count
2370   // is already incremented, we can similarly ignore possible decrements.
2371   bool KnownSafeTD = true, KnownSafeBU = true;
2372
2373   // Connect the dots between the top-down-collected RetainsToMove and
2374   // bottom-up-collected ReleasesToMove to form sets of related calls.
2375   // This is an iterative process so that we connect multiple releases
2376   // to multiple retains if needed.
2377   unsigned OldDelta = 0;
2378   unsigned NewDelta = 0;
2379   unsigned OldCount = 0;
2380   unsigned NewCount = 0;
2381   bool FirstRelease = true;
2382   bool FirstRetain = true;
2383   for (;;) {
2384     for (SmallVectorImpl<Instruction *>::const_iterator
2385            NI = NewRetains.begin(), NE = NewRetains.end(); NI != NE; ++NI) {
2386       Instruction *NewRetain = *NI;
2387       MapVector<Value *, RRInfo>::const_iterator It = Retains.find(NewRetain);
2388       assert(It != Retains.end());
2389       const RRInfo &NewRetainRRI = It->second;
2390       KnownSafeTD &= NewRetainRRI.KnownSafe;
2391       for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
2392              LI = NewRetainRRI.Calls.begin(),
2393              LE = NewRetainRRI.Calls.end(); LI != LE; ++LI) {
2394         Instruction *NewRetainRelease = *LI;
2395         DenseMap<Value *, RRInfo>::const_iterator Jt =
2396           Releases.find(NewRetainRelease);
2397         if (Jt == Releases.end())
2398           return false;
2399         const RRInfo &NewRetainReleaseRRI = Jt->second;
2400         assert(NewRetainReleaseRRI.Calls.count(NewRetain));
2401         if (ReleasesToMove.Calls.insert(NewRetainRelease)) {
2402           OldDelta -=
2403             BBStates[NewRetainRelease->getParent()].GetAllPathCount();
2404
2405           // Merge the ReleaseMetadata and IsTailCallRelease values.
2406           if (FirstRelease) {
2407             ReleasesToMove.ReleaseMetadata =
2408               NewRetainReleaseRRI.ReleaseMetadata;
2409             ReleasesToMove.IsTailCallRelease =
2410               NewRetainReleaseRRI.IsTailCallRelease;
2411             FirstRelease = false;
2412           } else {
2413             if (ReleasesToMove.ReleaseMetadata !=
2414                 NewRetainReleaseRRI.ReleaseMetadata)
2415               ReleasesToMove.ReleaseMetadata = 0;
2416             if (ReleasesToMove.IsTailCallRelease !=
2417                 NewRetainReleaseRRI.IsTailCallRelease)
2418               ReleasesToMove.IsTailCallRelease = false;
2419           }
2420
2421           // Collect the optimal insertion points.
2422           if (!KnownSafe)
2423             for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
2424                    RI = NewRetainReleaseRRI.ReverseInsertPts.begin(),
2425                    RE = NewRetainReleaseRRI.ReverseInsertPts.end();
2426                  RI != RE; ++RI) {
2427               Instruction *RIP = *RI;
2428               if (ReleasesToMove.ReverseInsertPts.insert(RIP))
2429                 NewDelta -= BBStates[RIP->getParent()].GetAllPathCount();
2430             }
2431           NewReleases.push_back(NewRetainRelease);
2432         }
2433       }
2434     }
2435     NewRetains.clear();
2436     if (NewReleases.empty()) break;
2437
2438     // Back the other way.
2439     for (SmallVectorImpl<Instruction *>::const_iterator
2440            NI = NewReleases.begin(), NE = NewReleases.end(); NI != NE; ++NI) {
2441       Instruction *NewRelease = *NI;
2442       DenseMap<Value *, RRInfo>::const_iterator It =
2443         Releases.find(NewRelease);
2444       assert(It != Releases.end());
2445       const RRInfo &NewReleaseRRI = It->second;
2446       KnownSafeBU &= NewReleaseRRI.KnownSafe;
2447       for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
2448              LI = NewReleaseRRI.Calls.begin(),
2449              LE = NewReleaseRRI.Calls.end(); LI != LE; ++LI) {
2450         Instruction *NewReleaseRetain = *LI;
2451         MapVector<Value *, RRInfo>::const_iterator Jt =
2452           Retains.find(NewReleaseRetain);
2453         if (Jt == Retains.end())
2454           return false;
2455         const RRInfo &NewReleaseRetainRRI = Jt->second;
2456         assert(NewReleaseRetainRRI.Calls.count(NewRelease));
2457         if (RetainsToMove.Calls.insert(NewReleaseRetain)) {
2458           unsigned PathCount =
2459             BBStates[NewReleaseRetain->getParent()].GetAllPathCount();
2460           OldDelta += PathCount;
2461           OldCount += PathCount;
2462
2463           // Merge the IsRetainBlock values.
2464           if (FirstRetain) {
2465             RetainsToMove.IsRetainBlock = NewReleaseRetainRRI.IsRetainBlock;
2466             FirstRetain = false;
2467           } else if (ReleasesToMove.IsRetainBlock !=
2468                      NewReleaseRetainRRI.IsRetainBlock)
2469             // It's not possible to merge the sequences if one uses
2470             // objc_retain and the other uses objc_retainBlock.
2471             return false;
2472
2473           // Collect the optimal insertion points.
2474           if (!KnownSafe)
2475             for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
2476                    RI = NewReleaseRetainRRI.ReverseInsertPts.begin(),
2477                    RE = NewReleaseRetainRRI.ReverseInsertPts.end();
2478                  RI != RE; ++RI) {
2479               Instruction *RIP = *RI;
2480               if (RetainsToMove.ReverseInsertPts.insert(RIP)) {
2481                 PathCount = BBStates[RIP->getParent()].GetAllPathCount();
2482                 NewDelta += PathCount;
2483                 NewCount += PathCount;
2484               }
2485             }
2486           NewRetains.push_back(NewReleaseRetain);
2487         }
2488       }
2489     }
2490     NewReleases.clear();
2491     if (NewRetains.empty()) break;
2492   }
2493
2494   // If the pointer is known incremented or nested, we can safely delete the
2495   // pair regardless of what's between them.
2496   if (KnownSafeTD || KnownSafeBU) {
2497     RetainsToMove.ReverseInsertPts.clear();
2498     ReleasesToMove.ReverseInsertPts.clear();
2499     NewCount = 0;
2500   } else {
2501     // Determine whether the new insertion points we computed preserve the
2502     // balance of retain and release calls through the program.
2503     // TODO: If the fully aggressive solution isn't valid, try to find a
2504     // less aggressive solution which is.
2505     if (NewDelta != 0)
2506       return false;
2507   }
2508
2509   // Determine whether the original call points are balanced in the retain and
2510   // release calls through the program. If not, conservatively don't touch
2511   // them.
2512   // TODO: It's theoretically possible to do code motion in this case, as
2513   // long as the existing imbalances are maintained.
2514   if (OldDelta != 0)
2515     return false;
2516
2517   Changed = true;
2518   assert(OldCount != 0 && "Unreachable code?");
2519   NumRRs += OldCount - NewCount;
2520   // Set to true if we completely removed any RR pairs.
2521   AnyPairsCompletelyEliminated = NewCount == 0;
2522
2523   // We can move calls!
2524   return true;
2525 }
2526
2527 /// Identify pairings between the retains and releases, and delete and/or move
2528 /// them.
2529 bool
2530 ObjCARCOpt::PerformCodePlacement(DenseMap<const BasicBlock *, BBState>
2531                                    &BBStates,
2532                                  MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
2533                                  DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
2534                                  Module *M) {
2535   bool AnyPairsCompletelyEliminated = false;
2536   RRInfo RetainsToMove;
2537   RRInfo ReleasesToMove;
2538   SmallVector<Instruction *, 4> NewRetains;
2539   SmallVector<Instruction *, 4> NewReleases;
2540   SmallVector<Instruction *, 8> DeadInsts;
2541
2542   // Visit each retain.
2543   for (MapVector<Value *, RRInfo>::const_iterator I = Retains.begin(),
2544        E = Retains.end(); I != E; ++I) {
2545     Value *V = I->first;
2546     if (!V) continue; // blotted
2547
2548     Instruction *Retain = cast<Instruction>(V);
2549
2550     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::PerformCodePlacement: Visiting: " << *Retain
2551           << "\n");
2552
2553     Value *Arg = GetObjCArg(Retain);
2554
2555     // If the object being released is in static or stack storage, we know it's
2556     // not being managed by ObjC reference counting, so we can delete pairs
2557     // regardless of what possible decrements or uses lie between them.
2558     bool KnownSafe = isa<Constant>(Arg) || isa<AllocaInst>(Arg);
2559
2560     // A constant pointer can't be pointing to an object on the heap. It may
2561     // be reference-counted, but it won't be deleted.
2562     if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Arg))
2563       if (const GlobalVariable *GV =
2564             dyn_cast<GlobalVariable>(
2565               StripPointerCastsAndObjCCalls(LI->getPointerOperand())))
2566         if (GV->isConstant())
2567           KnownSafe = true;
2568
2569     // Connect the dots between the top-down-collected RetainsToMove and
2570     // bottom-up-collected ReleasesToMove to form sets of related calls.
2571     NewRetains.push_back(Retain);
2572     bool PerformMoveCalls =
2573       ConnectTDBUTraversals(BBStates, Retains, Releases, M, NewRetains,
2574                             NewReleases, DeadInsts, RetainsToMove,
2575                             ReleasesToMove, Arg, KnownSafe,
2576                             AnyPairsCompletelyEliminated);
2577
2578 #ifdef ARC_ANNOTATIONS
2579     // Do not move calls if ARC annotations are requested. If we were to move
2580     // calls in this case, we would not be able
2581     PerformMoveCalls = PerformMoveCalls && !EnableARCAnnotations;
2582 #endif // ARC_ANNOTATIONS
2583
2584     if (PerformMoveCalls) {
2585       // Ok, everything checks out and we're all set. Let's move/delete some
2586       // code!
2587       MoveCalls(Arg, RetainsToMove, ReleasesToMove,
2588                 Retains, Releases, DeadInsts, M);
2589     }
2590
2591     // Clean up state for next retain.
2592     NewReleases.clear();
2593     NewRetains.clear();
2594     RetainsToMove.clear();
2595     ReleasesToMove.clear();
2596   }
2597
2598   // Now that we're done moving everything, we can delete the newly dead
2599   // instructions, as we no longer need them as insert points.
2600   while (!DeadInsts.empty())
2601     EraseInstruction(DeadInsts.pop_back_val());
2602
2603   return AnyPairsCompletelyEliminated;
2604 }
2605
2606 /// Weak pointer optimizations.
2607 void ObjCARCOpt::OptimizeWeakCalls(Function &F) {
2608   // First, do memdep-style RLE and S2L optimizations. We can't use memdep
2609   // itself because it uses AliasAnalysis and we need to do provenance
2610   // queries instead.
2611   for (inst_iterator I = inst_begin(&F), E = inst_end(&F); I != E; ) {
2612     Instruction *Inst = &*I++;
2613
2614     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeWeakCalls: Visiting: " << *Inst <<
2615           "\n");
2616
2617     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
2618     if (Class != IC_LoadWeak && Class != IC_LoadWeakRetained)
2619       continue;
2620
2621     // Delete objc_loadWeak calls with no users.
2622     if (Class == IC_LoadWeak && Inst->use_empty()) {
2623       Inst->eraseFromParent();
2624       continue;
2625     }
2626
2627     // TODO: For now, just look for an earlier available version of this value
2628     // within the same block. Theoretically, we could do memdep-style non-local
2629     // analysis too, but that would want caching. A better approach would be to
2630     // use the technique that EarlyCSE uses.
2631     inst_iterator Current = llvm::prior(I);
2632     BasicBlock *CurrentBB = Current.getBasicBlockIterator();
2633     for (BasicBlock::iterator B = CurrentBB->begin(),
2634                               J = Current.getInstructionIterator();
2635          J != B; --J) {
2636       Instruction *EarlierInst = &*llvm::prior(J);
2637       InstructionClass EarlierClass = GetInstructionClass(EarlierInst);
2638       switch (EarlierClass) {
2639       case IC_LoadWeak:
2640       case IC_LoadWeakRetained: {
2641         // If this is loading from the same pointer, replace this load's value
2642         // with that one.
2643         CallInst *Call = cast<CallInst>(Inst);
2644         CallInst *EarlierCall = cast<CallInst>(EarlierInst);
2645         Value *Arg = Call->getArgOperand(0);
2646         Value *EarlierArg = EarlierCall->getArgOperand(0);
2647         switch (PA.getAA()->alias(Arg, EarlierArg)) {
2648         case AliasAnalysis::MustAlias:
2649           Changed = true;
2650           // If the load has a builtin retain, insert a plain retain for it.
2651           if (Class == IC_LoadWeakRetained) {
2652             CallInst *CI =
2653               CallInst::Create(getRetainCallee(F.getParent()), EarlierCall,
2654                                "", Call);
2655             CI->setTailCall();
2656           }
2657           // Zap the fully redundant load.
2658           Call->replaceAllUsesWith(EarlierCall);
2659           Call->eraseFromParent();
2660           goto clobbered;
2661         case AliasAnalysis::MayAlias:
2662         case AliasAnalysis::PartialAlias:
2663           goto clobbered;
2664         case AliasAnalysis::NoAlias:
2665           break;
2666         }
2667         break;
2668       }
2669       case IC_StoreWeak:
2670       case IC_InitWeak: {
2671         // If this is storing to the same pointer and has the same size etc.
2672         // replace this load's value with the stored value.
2673         CallInst *Call = cast<CallInst>(Inst);
2674         CallInst *EarlierCall = cast<CallInst>(EarlierInst);
2675         Value *Arg = Call->getArgOperand(0);
2676         Value *EarlierArg = EarlierCall->getArgOperand(0);
2677         switch (PA.getAA()->alias(Arg, EarlierArg)) {
2678         case AliasAnalysis::MustAlias:
2679           Changed = true;
2680           // If the load has a builtin retain, insert a plain retain for it.
2681           if (Class == IC_LoadWeakRetained) {
2682             CallInst *CI =
2683               CallInst::Create(getRetainCallee(F.getParent()), EarlierCall,
2684                                "", Call);
2685             CI->setTailCall();
2686           }
2687           // Zap the fully redundant load.
2688           Call->replaceAllUsesWith(EarlierCall->getArgOperand(1));
2689           Call->eraseFromParent();
2690           goto clobbered;
2691         case AliasAnalysis::MayAlias:
2692         case AliasAnalysis::PartialAlias:
2693           goto clobbered;
2694         case AliasAnalysis::NoAlias:
2695           break;
2696         }
2697         break;
2698       }
2699       case IC_MoveWeak:
2700       case IC_CopyWeak:
2701         // TOOD: Grab the copied value.
2702         goto clobbered;
2703       case IC_AutoreleasepoolPush:
2704       case IC_None:
2705       case IC_IntrinsicUser:
2706       case IC_User:
2707         // Weak pointers are only modified through the weak entry points
2708         // (and arbitrary calls, which could call the weak entry points).
2709         break;
2710       default:
2711         // Anything else could modify the weak pointer.
2712         goto clobbered;
2713       }
2714     }
2715   clobbered:;
2716   }
2717
2718   // Then, for each destroyWeak with an alloca operand, check to see if
2719   // the alloca and all its users can be zapped.
2720   for (inst_iterator I = inst_begin(&F), E = inst_end(&F); I != E; ) {
2721     Instruction *Inst = &*I++;
2722     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
2723     if (Class != IC_DestroyWeak)
2724       continue;
2725
2726     CallInst *Call = cast<CallInst>(Inst);
2727     Value *Arg = Call->getArgOperand(0);
2728     if (AllocaInst *Alloca = dyn_cast<AllocaInst>(Arg)) {
2729       for (Value::use_iterator UI = Alloca->use_begin(),
2730            UE = Alloca->use_end(); UI != UE; ++UI) {
2731         const Instruction *UserInst = cast<Instruction>(*UI);
2732         switch (GetBasicInstructionClass(UserInst)) {
2733         case IC_InitWeak:
2734         case IC_StoreWeak:
2735         case IC_DestroyWeak:
2736           continue;
2737         default:
2738           goto done;
2739         }
2740       }
2741       Changed = true;
2742       for (Value::use_iterator UI = Alloca->use_begin(),
2743            UE = Alloca->use_end(); UI != UE; ) {
2744         CallInst *UserInst = cast<CallInst>(*UI++);
2745         switch (GetBasicInstructionClass(UserInst)) {
2746         case IC_InitWeak:
2747         case IC_StoreWeak:
2748           // These functions return their second argument.
2749           UserInst->replaceAllUsesWith(UserInst->getArgOperand(1));
2750           break;
2751         case IC_DestroyWeak:
2752           // No return value.
2753           break;
2754         default:
2755           llvm_unreachable("alloca really is used!");
2756         }
2757         UserInst->eraseFromParent();
2758       }
2759       Alloca->eraseFromParent();
2760     done:;
2761     }
2762   }
2763
2764   DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeWeakCalls: Finished List.\n\n");
2765
2766 }
2767
2768 /// Identify program paths which execute sequences of retains and releases which
2769 /// can be eliminated.
2770 bool ObjCARCOpt::OptimizeSequences(Function &F) {
2771   /// Releases, Retains - These are used to store the results of the main flow
2772   /// analysis. These use Value* as the key instead of Instruction* so that the
2773   /// map stays valid when we get around to rewriting code and calls get
2774   /// replaced by arguments.
2775   DenseMap<Value *, RRInfo> Releases;
2776   MapVector<Value *, RRInfo> Retains;
2777
2778   /// This is used during the traversal of the function to track the
2779   /// states for each identified object at each block.
2780   DenseMap<const BasicBlock *, BBState> BBStates;
2781
2782   // Analyze the CFG of the function, and all instructions.
2783   bool NestingDetected = Visit(F, BBStates, Retains, Releases);
2784
2785   // Transform.
2786   return PerformCodePlacement(BBStates, Retains, Releases, F.getParent()) &&
2787          NestingDetected;
2788 }
2789
2790 /// Look for this pattern:
2791 /// \code
2792 ///    %call = call i8* @something(...)
2793 ///    %2 = call i8* @objc_retain(i8* %call)
2794 ///    %3 = call i8* @objc_autorelease(i8* %2)
2795 ///    ret i8* %3
2796 /// \endcode
2797 /// And delete the retain and autorelease.
2798 ///
2799 /// Otherwise if it's just this:
2800 /// \code
2801 ///    %3 = call i8* @objc_autorelease(i8* %2)
2802 ///    ret i8* %3
2803 /// \endcode
2804 /// convert the autorelease to autoreleaseRV.
2805 void ObjCARCOpt::OptimizeReturns(Function &F) {
2806   if (!F.getReturnType()->isPointerTy())
2807     return;
2808
2809   SmallPtrSet<Instruction *, 4> DependingInstructions;
2810   SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4> Visited;
2811   for (Function::iterator FI = F.begin(), FE = F.end(); FI != FE; ++FI) {
2812     BasicBlock *BB = FI;
2813     ReturnInst *Ret = dyn_cast<ReturnInst>(&BB->back());
2814
2815     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeReturns: Visiting: " << *Ret << "\n");
2816
2817     if (!Ret) continue;
2818
2819     const Value *Arg = StripPointerCastsAndObjCCalls(Ret->getOperand(0));
2820     FindDependencies(NeedsPositiveRetainCount, Arg,
2821                      BB, Ret, DependingInstructions, Visited, PA);
2822     if (DependingInstructions.size() != 1)
2823       goto next_block;
2824
2825     {
2826       CallInst *Autorelease =
2827         dyn_cast_or_null<CallInst>(*DependingInstructions.begin());
2828       if (!Autorelease)
2829         goto next_block;
2830       InstructionClass AutoreleaseClass = GetBasicInstructionClass(Autorelease);
2831       if (!IsAutorelease(AutoreleaseClass))
2832         goto next_block;
2833       if (GetObjCArg(Autorelease) != Arg)
2834         goto next_block;
2835
2836       DependingInstructions.clear();
2837       Visited.clear();
2838
2839       // Check that there is nothing that can affect the reference
2840       // count between the autorelease and the retain.
2841       FindDependencies(CanChangeRetainCount, Arg,
2842                        BB, Autorelease, DependingInstructions, Visited, PA);
2843       if (DependingInstructions.size() != 1)
2844         goto next_block;
2845
2846       {
2847         CallInst *Retain =
2848           dyn_cast_or_null<CallInst>(*DependingInstructions.begin());
2849
2850         // Check that we found a retain with the same argument.
2851         if (!Retain ||
2852             !IsRetain(GetBasicInstructionClass(Retain)) ||
2853             GetObjCArg(Retain) != Arg)
2854           goto next_block;
2855
2856         DependingInstructions.clear();
2857         Visited.clear();
2858
2859         // Convert the autorelease to an autoreleaseRV, since it's
2860         // returning the value.
2861         if (AutoreleaseClass == IC_Autorelease) {
2862           DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeReturns: Converting autorelease "
2863                           "=> autoreleaseRV since it's returning a value.\n"
2864                           "                             In: " << *Autorelease
2865                        << "\n");
2866           Autorelease->setCalledFunction(getAutoreleaseRVCallee(F.getParent()));
2867           DEBUG(dbgs() << "                             Out: " << *Autorelease
2868                        << "\n");
2869           Autorelease->setTailCall(); // Always tail call autoreleaseRV.
2870           AutoreleaseClass = IC_AutoreleaseRV;
2871         }
2872
2873         // Check that there is nothing that can affect the reference
2874         // count between the retain and the call.
2875         // Note that Retain need not be in BB.
2876         FindDependencies(CanChangeRetainCount, Arg, Retain->getParent(), Retain,
2877                          DependingInstructions, Visited, PA);
2878         if (DependingInstructions.size() != 1)
2879           goto next_block;
2880
2881         {
2882           CallInst *Call =
2883             dyn_cast_or_null<CallInst>(*DependingInstructions.begin());
2884
2885           // Check that the pointer is the return value of the call.
2886           if (!Call || Arg != Call)
2887             goto next_block;
2888
2889           // Check that the call is a regular call.
2890           InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Call);
2891           if (Class != IC_CallOrUser && Class != IC_Call)
2892             goto next_block;
2893
2894           // If so, we can zap the retain and autorelease.
2895           Changed = true;
2896           ++NumRets;
2897           DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeReturns: Erasing: " << *Retain
2898                        << "\n                             Erasing: "
2899                        << *Autorelease << "\n");
2900           EraseInstruction(Retain);
2901           EraseInstruction(Autorelease);
2902         }
2903       }
2904     }
2905
2906   next_block:
2907     DependingInstructions.clear();
2908     Visited.clear();
2909   }
2910
2911   DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeReturns: Finished List.\n\n");
2912
2913 }
2914
2915 bool ObjCARCOpt::doInitialization(Module &M) {
2916   if (!EnableARCOpts)
2917     return false;
2918
2919   // If nothing in the Module uses ARC, don't do anything.
2920   Run = ModuleHasARC(M);
2921   if (!Run)
2922     return false;
2923
2924   // Identify the imprecise release metadata kind.
2925   ImpreciseReleaseMDKind =
2926     M.getContext().getMDKindID("clang.imprecise_release");
2927   CopyOnEscapeMDKind =
2928     M.getContext().getMDKindID("clang.arc.copy_on_escape");
2929   NoObjCARCExceptionsMDKind =
2930     M.getContext().getMDKindID("clang.arc.no_objc_arc_exceptions");
2931 #ifdef ARC_ANNOTATIONS
2932   ARCAnnotationBottomUpMDKind =
2933     M.getContext().getMDKindID("llvm.arc.annotation.bottomup");
2934   ARCAnnotationTopDownMDKind =
2935     M.getContext().getMDKindID("llvm.arc.annotation.topdown");
2936   ARCAnnotationProvenanceSourceMDKind =
2937     M.getContext().getMDKindID("llvm.arc.annotation.provenancesource");
2938 #endif // ARC_ANNOTATIONS
2939
2940   // Intuitively, objc_retain and others are nocapture, however in practice
2941   // they are not, because they return their argument value. And objc_release
2942   // calls finalizers which can have arbitrary side effects.
2943
2944   // These are initialized lazily.
2945   RetainRVCallee = 0;
2946   AutoreleaseRVCallee = 0;
2947   ReleaseCallee = 0;
2948   RetainCallee = 0;
2949   RetainBlockCallee = 0;
2950   AutoreleaseCallee = 0;
2951
2952   return false;
2953 }
2954
2955 bool ObjCARCOpt::runOnFunction(Function &F) {
2956   if (!EnableARCOpts)
2957     return false;
2958
2959   // If nothing in the Module uses ARC, don't do anything.
2960   if (!Run)
2961     return false;
2962
2963   Changed = false;
2964
2965   DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt: Visiting Function: " << F.getName() << "\n");
2966
2967   PA.setAA(&getAnalysis<AliasAnalysis>());
2968
2969   // This pass performs several distinct transformations. As a compile-time aid
2970   // when compiling code that isn't ObjC, skip these if the relevant ObjC
2971   // library functions aren't declared.
2972
2973   // Preliminary optimizations. This also computs UsedInThisFunction.
2974   OptimizeIndividualCalls(F);
2975
2976   // Optimizations for weak pointers.
2977   if (UsedInThisFunction & ((1 << IC_LoadWeak) |
2978                             (1 << IC_LoadWeakRetained) |
2979                             (1 << IC_StoreWeak) |
2980                             (1 << IC_InitWeak) |
2981                             (1 << IC_CopyWeak) |
2982                             (1 << IC_MoveWeak) |
2983                             (1 << IC_DestroyWeak)))
2984     OptimizeWeakCalls(F);
2985
2986   // Optimizations for retain+release pairs.
2987   if (UsedInThisFunction & ((1 << IC_Retain) |
2988                             (1 << IC_RetainRV) |
2989                             (1 << IC_RetainBlock)))
2990     if (UsedInThisFunction & (1 << IC_Release))
2991       // Run OptimizeSequences until it either stops making changes or
2992       // no retain+release pair nesting is detected.
2993       while (OptimizeSequences(F)) {}
2994
2995   // Optimizations if objc_autorelease is used.
2996   if (UsedInThisFunction & ((1 << IC_Autorelease) |
2997                             (1 << IC_AutoreleaseRV)))
2998     OptimizeReturns(F);
2999
3000   DEBUG(dbgs() << "\n");
3001
3002   return Changed;
3003 }
3004
3005 void ObjCARCOpt::releaseMemory() {
3006   PA.clear();
3007 }
3008
3009 /// @}
3010 ///