Add in some conditional compilation in order to silence an unused variable warning.
[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() << "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() << "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() << "User copies pointer arguments. Pointer Escapes!\n");
211         // These special functions make copies of their pointer arguments.
212         return true;
213       }
214       case IC_IntrinsicUser:
215         // Use by the use intrinsic is not an escape.
216         continue;
217       case IC_User:
218       case IC_None:
219         // Use by an instruction which copies the value is an escape if the
220         // result is an escape.
221         if (isa<BitCastInst>(UUser) || isa<GetElementPtrInst>(UUser) ||
222             isa<PHINode>(UUser) || isa<SelectInst>(UUser)) {
223
224           if (VisitedSet.insert(UUser)) {
225             DEBUG(dbgs() << "User copies value. Ptr escapes if result escapes."
226                   " Adding to list.\n");
227             Worklist.push_back(UUser);
228           } else {
229             DEBUG(dbgs() << "Already visited node.\n");
230           }
231           continue;
232         }
233         // Use by a load is not an escape.
234         if (isa<LoadInst>(UUser))
235           continue;
236         // Use by a store is not an escape if the use is the address.
237         if (const StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(UUser))
238           if (V != SI->getValueOperand())
239             continue;
240         break;
241       default:
242         // Regular calls and other stuff are not considered escapes.
243         continue;
244       }
245       // Otherwise, conservatively assume an escape.
246       DEBUG(dbgs() << "Assuming ptr escapes.\n");
247       return true;
248     }
249   } while (!Worklist.empty());
250
251   // No escapes found.
252   DEBUG(dbgs() << "Ptr does not escape.\n");
253   return false;
254 }
255
256 /// @}
257 ///
258 /// \defgroup ARCOpt ARC Optimization.
259 /// @{
260
261 // TODO: On code like this:
262 //
263 // objc_retain(%x)
264 // stuff_that_cannot_release()
265 // objc_autorelease(%x)
266 // stuff_that_cannot_release()
267 // objc_retain(%x)
268 // stuff_that_cannot_release()
269 // objc_autorelease(%x)
270 //
271 // The second retain and autorelease can be deleted.
272
273 // TODO: It should be possible to delete
274 // objc_autoreleasePoolPush and objc_autoreleasePoolPop
275 // pairs if nothing is actually autoreleased between them. Also, autorelease
276 // calls followed by objc_autoreleasePoolPop calls (perhaps in ObjC++ code
277 // after inlining) can be turned into plain release calls.
278
279 // TODO: Critical-edge splitting. If the optimial insertion point is
280 // a critical edge, the current algorithm has to fail, because it doesn't
281 // know how to split edges. It should be possible to make the optimizer
282 // think in terms of edges, rather than blocks, and then split critical
283 // edges on demand.
284
285 // TODO: OptimizeSequences could generalized to be Interprocedural.
286
287 // TODO: Recognize that a bunch of other objc runtime calls have
288 // non-escaping arguments and non-releasing arguments, and may be
289 // non-autoreleasing.
290
291 // TODO: Sink autorelease calls as far as possible. Unfortunately we
292 // usually can't sink them past other calls, which would be the main
293 // case where it would be useful.
294
295 // TODO: The pointer returned from objc_loadWeakRetained is retained.
296
297 // TODO: Delete release+retain pairs (rare).
298
299 STATISTIC(NumNoops,       "Number of no-op objc calls eliminated");
300 STATISTIC(NumPartialNoops, "Number of partially no-op objc calls eliminated");
301 STATISTIC(NumAutoreleases,"Number of autoreleases converted to releases");
302 STATISTIC(NumRets,        "Number of return value forwarding "
303                           "retain+autoreleaes eliminated");
304 STATISTIC(NumRRs,         "Number of retain+release paths eliminated");
305 STATISTIC(NumPeeps,       "Number of calls peephole-optimized");
306 STATISTIC(NumRetainsBeforeOpt,
307           "Number of retains before optimization.");
308 STATISTIC(NumReleasesBeforeOpt,
309           "Number of releases before optimization.");
310 #ifndef NDEBUG
311 STATISTIC(NumRetainsAfterOpt,
312           "Number of retains after optimization.");
313 STATISTIC(NumReleasesAfterOpt,
314           "Number of releases after optimization.");
315 #endif
316
317 namespace {
318   /// \enum Sequence
319   ///
320   /// \brief A sequence of states that a pointer may go through in which an
321   /// objc_retain and objc_release are actually needed.
322   enum Sequence {
323     S_None,
324     S_Retain,         ///< objc_retain(x).
325     S_CanRelease,     ///< foo(x) -- x could possibly see a ref count decrement.
326     S_Use,            ///< any use of x.
327     S_Stop,           ///< like S_Release, but code motion is stopped.
328     S_Release,        ///< objc_release(x).
329     S_MovableRelease  ///< objc_release(x), !clang.imprecise_release.
330   };
331
332   raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const Sequence S)
333     LLVM_ATTRIBUTE_UNUSED;
334   raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const Sequence S) {
335     switch (S) {
336     case S_None:
337       return OS << "S_None";
338     case S_Retain:
339       return OS << "S_Retain";
340     case S_CanRelease:
341       return OS << "S_CanRelease";
342     case S_Use:
343       return OS << "S_Use";
344     case S_Release:
345       return OS << "S_Release";
346     case S_MovableRelease:
347       return OS << "S_MovableRelease";
348     case S_Stop:
349       return OS << "S_Stop";
350     }
351     llvm_unreachable("Unknown sequence type.");
352   }
353 }
354
355 static Sequence MergeSeqs(Sequence A, Sequence B, bool TopDown) {
356   // The easy cases.
357   if (A == B)
358     return A;
359   if (A == S_None || B == S_None)
360     return S_None;
361
362   if (A > B) std::swap(A, B);
363   if (TopDown) {
364     // Choose the side which is further along in the sequence.
365     if ((A == S_Retain || A == S_CanRelease) &&
366         (B == S_CanRelease || B == S_Use))
367       return B;
368   } else {
369     // Choose the side which is further along in the sequence.
370     if ((A == S_Use || A == S_CanRelease) &&
371         (B == S_Use || B == S_Release || B == S_Stop || B == S_MovableRelease))
372       return A;
373     // If both sides are releases, choose the more conservative one.
374     if (A == S_Stop && (B == S_Release || B == S_MovableRelease))
375       return A;
376     if (A == S_Release && B == S_MovableRelease)
377       return A;
378   }
379
380   return S_None;
381 }
382
383 namespace {
384   /// \brief Unidirectional information about either a
385   /// retain-decrement-use-release sequence or release-use-decrement-retain
386   /// reverse sequence.
387   struct RRInfo {
388     /// After an objc_retain, the reference count of the referenced
389     /// object is known to be positive. Similarly, before an objc_release, the
390     /// reference count of the referenced object is known to be positive. If
391     /// there are retain-release pairs in code regions where the retain count
392     /// is known to be positive, they can be eliminated, regardless of any side
393     /// effects between them.
394     ///
395     /// Also, a retain+release pair nested within another retain+release
396     /// pair all on the known same pointer value can be eliminated, regardless
397     /// of any intervening side effects.
398     ///
399     /// KnownSafe is true when either of these conditions is satisfied.
400     bool KnownSafe;
401
402     /// True of the objc_release calls are all marked with the "tail" keyword.
403     bool IsTailCallRelease;
404
405     /// If the Calls are objc_release calls and they all have a
406     /// clang.imprecise_release tag, this is the metadata tag.
407     MDNode *ReleaseMetadata;
408
409     /// For a top-down sequence, the set of objc_retains or
410     /// objc_retainBlocks. For bottom-up, the set of objc_releases.
411     SmallPtrSet<Instruction *, 2> Calls;
412
413     /// The set of optimal insert positions for moving calls in the opposite
414     /// sequence.
415     SmallPtrSet<Instruction *, 2> ReverseInsertPts;
416
417     RRInfo() :
418       KnownSafe(false), IsTailCallRelease(false), ReleaseMetadata(0) {}
419
420     void clear();
421
422     bool IsTrackingImpreciseReleases() {
423       return ReleaseMetadata != 0;
424     }
425   };
426 }
427
428 void RRInfo::clear() {
429   KnownSafe = false;
430   IsTailCallRelease = false;
431   ReleaseMetadata = 0;
432   Calls.clear();
433   ReverseInsertPts.clear();
434 }
435
436 namespace {
437   /// \brief This class summarizes several per-pointer runtime properties which
438   /// are propogated through the flow graph.
439   class PtrState {
440     /// True if the reference count is known to be incremented.
441     bool KnownPositiveRefCount;
442
443     /// True if we've seen an opportunity for partial RR elimination, such as
444     /// pushing calls into a CFG triangle or into one side of a CFG diamond.
445     bool Partial;
446
447     /// The current position in the sequence.
448     Sequence Seq : 8;
449
450   public:
451     /// Unidirectional information about the current sequence.
452     ///
453     /// TODO: Encapsulate this better.
454     RRInfo RRI;
455
456     PtrState() : KnownPositiveRefCount(false), Partial(false),
457                  Seq(S_None) {}
458
459     void SetKnownPositiveRefCount() {
460       KnownPositiveRefCount = true;
461     }
462
463     void ClearKnownPositiveRefCount() {
464       KnownPositiveRefCount = false;
465     }
466
467     bool HasKnownPositiveRefCount() const {
468       return KnownPositiveRefCount;
469     }
470
471     void SetSeq(Sequence NewSeq) {
472       DEBUG(dbgs() << "Old: " << Seq << "; New: " << NewSeq << "\n");
473       Seq = NewSeq;
474     }
475
476     Sequence GetSeq() const {
477       return Seq;
478     }
479
480     void ClearSequenceProgress() {
481       ResetSequenceProgress(S_None);
482     }
483
484     void ResetSequenceProgress(Sequence NewSeq) {
485       DEBUG(dbgs() << "Resetting sequence progress.\n");
486       SetSeq(NewSeq);
487       Partial = false;
488       RRI.clear();
489     }
490
491     void Merge(const PtrState &Other, bool TopDown);
492   };
493 }
494
495 void
496 PtrState::Merge(const PtrState &Other, bool TopDown) {
497   Seq = MergeSeqs(Seq, Other.Seq, TopDown);
498   KnownPositiveRefCount = KnownPositiveRefCount && Other.KnownPositiveRefCount;
499
500   // If we're not in a sequence (anymore), drop all associated state.
501   if (Seq == S_None) {
502     Partial = false;
503     RRI.clear();
504   } else if (Partial || Other.Partial) {
505     // If we're doing a merge on a path that's previously seen a partial
506     // merge, conservatively drop the sequence, to avoid doing partial
507     // RR elimination. If the branch predicates for the two merge differ,
508     // mixing them is unsafe.
509     ClearSequenceProgress();
510   } else {
511     // Conservatively merge the ReleaseMetadata information.
512     if (RRI.ReleaseMetadata != Other.RRI.ReleaseMetadata)
513       RRI.ReleaseMetadata = 0;
514
515     RRI.KnownSafe = RRI.KnownSafe && Other.RRI.KnownSafe;
516     RRI.IsTailCallRelease = RRI.IsTailCallRelease &&
517                             Other.RRI.IsTailCallRelease;
518     RRI.Calls.insert(Other.RRI.Calls.begin(), Other.RRI.Calls.end());
519
520     // Merge the insert point sets. If there are any differences,
521     // that makes this a partial merge.
522     Partial = RRI.ReverseInsertPts.size() != Other.RRI.ReverseInsertPts.size();
523     for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
524          I = Other.RRI.ReverseInsertPts.begin(),
525          E = Other.RRI.ReverseInsertPts.end(); I != E; ++I)
526       Partial |= RRI.ReverseInsertPts.insert(*I);
527   }
528 }
529
530 namespace {
531   /// \brief Per-BasicBlock state.
532   class BBState {
533     /// The number of unique control paths from the entry which can reach this
534     /// block.
535     unsigned TopDownPathCount;
536
537     /// The number of unique control paths to exits from this block.
538     unsigned BottomUpPathCount;
539
540     /// A type for PerPtrTopDown and PerPtrBottomUp.
541     typedef MapVector<const Value *, PtrState> MapTy;
542
543     /// The top-down traversal uses this to record information known about a
544     /// pointer at the bottom of each block.
545     MapTy PerPtrTopDown;
546
547     /// The bottom-up traversal uses this to record information known about a
548     /// pointer at the top of each block.
549     MapTy PerPtrBottomUp;
550
551     /// Effective predecessors of the current block ignoring ignorable edges and
552     /// ignored backedges.
553     SmallVector<BasicBlock *, 2> Preds;
554     /// Effective successors of the current block ignoring ignorable edges and
555     /// ignored backedges.
556     SmallVector<BasicBlock *, 2> Succs;
557
558   public:
559     BBState() : TopDownPathCount(0), BottomUpPathCount(0) {}
560
561     typedef MapTy::iterator ptr_iterator;
562     typedef MapTy::const_iterator ptr_const_iterator;
563
564     ptr_iterator top_down_ptr_begin() { return PerPtrTopDown.begin(); }
565     ptr_iterator top_down_ptr_end() { return PerPtrTopDown.end(); }
566     ptr_const_iterator top_down_ptr_begin() const {
567       return PerPtrTopDown.begin();
568     }
569     ptr_const_iterator top_down_ptr_end() const {
570       return PerPtrTopDown.end();
571     }
572
573     ptr_iterator bottom_up_ptr_begin() { return PerPtrBottomUp.begin(); }
574     ptr_iterator bottom_up_ptr_end() { return PerPtrBottomUp.end(); }
575     ptr_const_iterator bottom_up_ptr_begin() const {
576       return PerPtrBottomUp.begin();
577     }
578     ptr_const_iterator bottom_up_ptr_end() const {
579       return PerPtrBottomUp.end();
580     }
581
582     /// Mark this block as being an entry block, which has one path from the
583     /// entry by definition.
584     void SetAsEntry() { TopDownPathCount = 1; }
585
586     /// Mark this block as being an exit block, which has one path to an exit by
587     /// definition.
588     void SetAsExit()  { BottomUpPathCount = 1; }
589
590     PtrState &getPtrTopDownState(const Value *Arg) {
591       return PerPtrTopDown[Arg];
592     }
593
594     PtrState &getPtrBottomUpState(const Value *Arg) {
595       return PerPtrBottomUp[Arg];
596     }
597
598     void clearBottomUpPointers() {
599       PerPtrBottomUp.clear();
600     }
601
602     void clearTopDownPointers() {
603       PerPtrTopDown.clear();
604     }
605
606     void InitFromPred(const BBState &Other);
607     void InitFromSucc(const BBState &Other);
608     void MergePred(const BBState &Other);
609     void MergeSucc(const BBState &Other);
610
611     /// Return the number of possible unique paths from an entry to an exit
612     /// which pass through this block. This is only valid after both the
613     /// top-down and bottom-up traversals are complete.
614     unsigned GetAllPathCount() const {
615       assert(TopDownPathCount != 0);
616       assert(BottomUpPathCount != 0);
617       return TopDownPathCount * BottomUpPathCount;
618     }
619
620     // Specialized CFG utilities.
621     typedef SmallVectorImpl<BasicBlock *>::const_iterator edge_iterator;
622     edge_iterator pred_begin() { return Preds.begin(); }
623     edge_iterator pred_end() { return Preds.end(); }
624     edge_iterator succ_begin() { return Succs.begin(); }
625     edge_iterator succ_end() { return Succs.end(); }
626
627     void addSucc(BasicBlock *Succ) { Succs.push_back(Succ); }
628     void addPred(BasicBlock *Pred) { Preds.push_back(Pred); }
629
630     bool isExit() const { return Succs.empty(); }
631   };
632 }
633
634 void BBState::InitFromPred(const BBState &Other) {
635   PerPtrTopDown = Other.PerPtrTopDown;
636   TopDownPathCount = Other.TopDownPathCount;
637 }
638
639 void BBState::InitFromSucc(const BBState &Other) {
640   PerPtrBottomUp = Other.PerPtrBottomUp;
641   BottomUpPathCount = Other.BottomUpPathCount;
642 }
643
644 /// The top-down traversal uses this to merge information about predecessors to
645 /// form the initial state for a new block.
646 void BBState::MergePred(const BBState &Other) {
647   // Other.TopDownPathCount can be 0, in which case it is either dead or a
648   // loop backedge. Loop backedges are special.
649   TopDownPathCount += Other.TopDownPathCount;
650
651   // Check for overflow. If we have overflow, fall back to conservative
652   // behavior.
653   if (TopDownPathCount < Other.TopDownPathCount) {
654     clearTopDownPointers();
655     return;
656   }
657
658   // For each entry in the other set, if our set has an entry with the same key,
659   // merge the entries. Otherwise, copy the entry and merge it with an empty
660   // entry.
661   for (ptr_const_iterator MI = Other.top_down_ptr_begin(),
662        ME = Other.top_down_ptr_end(); MI != ME; ++MI) {
663     std::pair<ptr_iterator, bool> Pair = PerPtrTopDown.insert(*MI);
664     Pair.first->second.Merge(Pair.second ? PtrState() : MI->second,
665                              /*TopDown=*/true);
666   }
667
668   // For each entry in our set, if the other set doesn't have an entry with the
669   // same key, force it to merge with an empty entry.
670   for (ptr_iterator MI = top_down_ptr_begin(),
671        ME = top_down_ptr_end(); MI != ME; ++MI)
672     if (Other.PerPtrTopDown.find(MI->first) == Other.PerPtrTopDown.end())
673       MI->second.Merge(PtrState(), /*TopDown=*/true);
674 }
675
676 /// The bottom-up traversal uses this to merge information about successors to
677 /// form the initial state for a new block.
678 void BBState::MergeSucc(const BBState &Other) {
679   // Other.BottomUpPathCount can be 0, in which case it is either dead or a
680   // loop backedge. Loop backedges are special.
681   BottomUpPathCount += Other.BottomUpPathCount;
682
683   // Check for overflow. If we have overflow, fall back to conservative
684   // behavior.
685   if (BottomUpPathCount < Other.BottomUpPathCount) {
686     clearBottomUpPointers();
687     return;
688   }
689
690   // For each entry in the other set, if our set has an entry with the
691   // same key, merge the entries. Otherwise, copy the entry and merge
692   // it with an empty entry.
693   for (ptr_const_iterator MI = Other.bottom_up_ptr_begin(),
694        ME = Other.bottom_up_ptr_end(); MI != ME; ++MI) {
695     std::pair<ptr_iterator, bool> Pair = PerPtrBottomUp.insert(*MI);
696     Pair.first->second.Merge(Pair.second ? PtrState() : MI->second,
697                              /*TopDown=*/false);
698   }
699
700   // For each entry in our set, if the other set doesn't have an entry
701   // with the same key, force it to merge with an empty entry.
702   for (ptr_iterator MI = bottom_up_ptr_begin(),
703        ME = bottom_up_ptr_end(); MI != ME; ++MI)
704     if (Other.PerPtrBottomUp.find(MI->first) == Other.PerPtrBottomUp.end())
705       MI->second.Merge(PtrState(), /*TopDown=*/false);
706 }
707
708 // Only enable ARC Annotations if we are building a debug version of
709 // libObjCARCOpts.
710 #ifndef NDEBUG
711 #define ARC_ANNOTATIONS
712 #endif
713
714 // Define some macros along the lines of DEBUG and some helper functions to make
715 // it cleaner to create annotations in the source code and to no-op when not
716 // building in debug mode.
717 #ifdef ARC_ANNOTATIONS
718
719 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
720
721 /// Enable/disable ARC sequence annotations.
722 static cl::opt<bool>
723 EnableARCAnnotations("enable-objc-arc-annotations", cl::init(false),
724                      cl::desc("Enable emission of arc data flow analysis "
725                               "annotations"));
726 static cl::opt<bool>
727 DisableCheckForCFGHazards("disable-objc-arc-checkforcfghazards", cl::init(false),
728                           cl::desc("Disable check for cfg hazards when "
729                                    "annotating"));
730 static cl::opt<std::string>
731 ARCAnnotationTargetIdentifier("objc-arc-annotation-target-identifier",
732                               cl::init(""),
733                               cl::desc("filter out all data flow annotations "
734                                        "but those that apply to the given "
735                                        "target llvm identifier."));
736
737 /// This function appends a unique ARCAnnotationProvenanceSourceMDKind id to an
738 /// instruction so that we can track backwards when post processing via the llvm
739 /// arc annotation processor tool. If the function is an
740 static MDString *AppendMDNodeToSourcePtr(unsigned NodeId,
741                                          Value *Ptr) {
742   MDString *Hash = 0;
743
744   // If pointer is a result of an instruction and it does not have a source
745   // MDNode it, attach a new MDNode onto it. If pointer is a result of
746   // an instruction and does have a source MDNode attached to it, return a
747   // reference to said Node. Otherwise just return 0.
748   if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(Ptr)) {
749     MDNode *Node;
750     if (!(Node = Inst->getMetadata(NodeId))) {
751       // We do not have any node. Generate and attatch the hash MDString to the
752       // instruction.
753
754       // We just use an MDString to ensure that this metadata gets written out
755       // of line at the module level and to provide a very simple format
756       // encoding the information herein. Both of these makes it simpler to
757       // parse the annotations by a simple external program.
758       std::string Str;
759       raw_string_ostream os(Str);
760       os << "(" << Inst->getParent()->getParent()->getName() << ",%"
761          << Inst->getName() << ")";
762
763       Hash = MDString::get(Inst->getContext(), os.str());
764       Inst->setMetadata(NodeId, MDNode::get(Inst->getContext(),Hash));
765     } else {
766       // We have a node. Grab its hash and return it.
767       assert(Node->getNumOperands() == 1 &&
768         "An ARCAnnotationProvenanceSourceMDKind can only have 1 operand.");
769       Hash = cast<MDString>(Node->getOperand(0));
770     }
771   } else if (Argument *Arg = dyn_cast<Argument>(Ptr)) {
772     std::string str;
773     raw_string_ostream os(str);
774     os << "(" << Arg->getParent()->getName() << ",%" << Arg->getName()
775        << ")";
776     Hash = MDString::get(Arg->getContext(), os.str());
777   }
778
779   return Hash;
780 }
781
782 static std::string SequenceToString(Sequence A) {
783   std::string str;
784   raw_string_ostream os(str);
785   os << A;
786   return os.str();
787 }
788
789 /// Helper function to change a Sequence into a String object using our overload
790 /// for raw_ostream so we only have printing code in one location.
791 static MDString *SequenceToMDString(LLVMContext &Context,
792                                     Sequence A) {
793   return MDString::get(Context, SequenceToString(A));
794 }
795
796 /// A simple function to generate a MDNode which describes the change in state
797 /// for Value *Ptr caused by Instruction *Inst.
798 static void AppendMDNodeToInstForPtr(unsigned NodeId,
799                                      Instruction *Inst,
800                                      Value *Ptr,
801                                      MDString *PtrSourceMDNodeID,
802                                      Sequence OldSeq,
803                                      Sequence NewSeq) {
804   MDNode *Node = 0;
805   Value *tmp[3] = {PtrSourceMDNodeID,
806                    SequenceToMDString(Inst->getContext(),
807                                       OldSeq),
808                    SequenceToMDString(Inst->getContext(),
809                                       NewSeq)};
810   Node = MDNode::get(Inst->getContext(),
811                      ArrayRef<Value*>(tmp, 3));
812
813   Inst->setMetadata(NodeId, Node);
814 }
815
816 /// Add to the beginning of the basic block llvm.ptr.annotations which show the
817 /// state of a pointer at the entrance to a basic block.
818 static void GenerateARCBBEntranceAnnotation(const char *Name, BasicBlock *BB,
819                                             Value *Ptr, Sequence Seq) {
820   // If we have a target identifier, make sure that we match it before
821   // continuing.
822   if(!ARCAnnotationTargetIdentifier.empty() &&
823      !Ptr->getName().equals(ARCAnnotationTargetIdentifier))
824     return;
825
826   Module *M = BB->getParent()->getParent();
827   LLVMContext &C = M->getContext();
828   Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
829   Type *I8XX = PointerType::getUnqual(I8X);
830   Type *Params[] = {I8XX, I8XX};
831   FunctionType *FTy = FunctionType::get(Type::getVoidTy(C),
832                                         ArrayRef<Type*>(Params, 2),
833                                         /*isVarArg=*/false);
834   Constant *Callee = M->getOrInsertFunction(Name, FTy);
835
836   IRBuilder<> Builder(BB, BB->getFirstInsertionPt());
837
838   Value *PtrName;
839   StringRef Tmp = Ptr->getName();
840   if (0 == (PtrName = M->getGlobalVariable(Tmp, true))) {
841     Value *ActualPtrName = Builder.CreateGlobalStringPtr(Tmp,
842                                                          Tmp + "_STR");
843     PtrName = new GlobalVariable(*M, I8X, true, GlobalVariable::InternalLinkage,
844                                  cast<Constant>(ActualPtrName), Tmp);
845   }
846
847   Value *S;
848   std::string SeqStr = SequenceToString(Seq);
849   if (0 == (S = M->getGlobalVariable(SeqStr, true))) {
850     Value *ActualPtrName = Builder.CreateGlobalStringPtr(SeqStr,
851                                                          SeqStr + "_STR");
852     S = new GlobalVariable(*M, I8X, true, GlobalVariable::InternalLinkage,
853                            cast<Constant>(ActualPtrName), SeqStr);
854   }
855
856   Builder.CreateCall2(Callee, PtrName, S);
857 }
858
859 /// Add to the end of the basic block llvm.ptr.annotations which show the state
860 /// of the pointer at the bottom of the basic block.
861 static void GenerateARCBBTerminatorAnnotation(const char *Name, BasicBlock *BB,
862                                               Value *Ptr, Sequence Seq) {
863   // If we have a target identifier, make sure that we match it before emitting
864   // an annotation.
865   if(!ARCAnnotationTargetIdentifier.empty() &&
866      !Ptr->getName().equals(ARCAnnotationTargetIdentifier))
867     return;
868
869   Module *M = BB->getParent()->getParent();
870   LLVMContext &C = M->getContext();
871   Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
872   Type *I8XX = PointerType::getUnqual(I8X);
873   Type *Params[] = {I8XX, I8XX};
874   FunctionType *FTy = FunctionType::get(Type::getVoidTy(C),
875                                         ArrayRef<Type*>(Params, 2),
876                                         /*isVarArg=*/false);
877   Constant *Callee = M->getOrInsertFunction(Name, FTy);
878
879   IRBuilder<> Builder(BB, llvm::prior(BB->end()));
880
881   Value *PtrName;
882   StringRef Tmp = Ptr->getName();
883   if (0 == (PtrName = M->getGlobalVariable(Tmp, true))) {
884     Value *ActualPtrName = Builder.CreateGlobalStringPtr(Tmp,
885                                                          Tmp + "_STR");
886     PtrName = new GlobalVariable(*M, I8X, true, GlobalVariable::InternalLinkage,
887                                  cast<Constant>(ActualPtrName), Tmp);
888   }
889
890   Value *S;
891   std::string SeqStr = SequenceToString(Seq);
892   if (0 == (S = M->getGlobalVariable(SeqStr, true))) {
893     Value *ActualPtrName = Builder.CreateGlobalStringPtr(SeqStr,
894                                                          SeqStr + "_STR");
895     S = new GlobalVariable(*M, I8X, true, GlobalVariable::InternalLinkage,
896                            cast<Constant>(ActualPtrName), SeqStr);
897   }
898   Builder.CreateCall2(Callee, PtrName, S);
899 }
900
901 /// Adds a source annotation to pointer and a state change annotation to Inst
902 /// referencing the source annotation and the old/new state of pointer.
903 static void GenerateARCAnnotation(unsigned InstMDId,
904                                   unsigned PtrMDId,
905                                   Instruction *Inst,
906                                   Value *Ptr,
907                                   Sequence OldSeq,
908                                   Sequence NewSeq) {
909   if (EnableARCAnnotations) {
910     // If we have a target identifier, make sure that we match it before
911     // emitting an annotation.
912     if(!ARCAnnotationTargetIdentifier.empty() &&
913        !Ptr->getName().equals(ARCAnnotationTargetIdentifier))
914       return;
915
916     // First generate the source annotation on our pointer. This will return an
917     // MDString* if Ptr actually comes from an instruction implying we can put
918     // in a source annotation. If AppendMDNodeToSourcePtr returns 0 (i.e. NULL),
919     // then we know that our pointer is from an Argument so we put a reference
920     // to the argument number.
921     //
922     // The point of this is to make it easy for the
923     // llvm-arc-annotation-processor tool to cross reference where the source
924     // pointer is in the LLVM IR since the LLVM IR parser does not submit such
925     // information via debug info for backends to use (since why would anyone
926     // need such a thing from LLVM IR besides in non standard cases
927     // [i.e. this]).
928     MDString *SourcePtrMDNode =
929       AppendMDNodeToSourcePtr(PtrMDId, Ptr);
930     AppendMDNodeToInstForPtr(InstMDId, Inst, Ptr, SourcePtrMDNode, OldSeq,
931                              NewSeq);
932   }
933 }
934
935 // The actual interface for accessing the above functionality is defined via
936 // some simple macros which are defined below. We do this so that the user does
937 // not need to pass in what metadata id is needed resulting in cleaner code and
938 // additionally since it provides an easy way to conditionally no-op all
939 // annotation support in a non-debug build.
940
941 /// Use this macro to annotate a sequence state change when processing
942 /// instructions bottom up,
943 #define ANNOTATE_BOTTOMUP(inst, ptr, old, new)                          \
944   GenerateARCAnnotation(ARCAnnotationBottomUpMDKind,                    \
945                         ARCAnnotationProvenanceSourceMDKind, (inst),    \
946                         const_cast<Value*>(ptr), (old), (new))
947 /// Use this macro to annotate a sequence state change when processing
948 /// instructions top down.
949 #define ANNOTATE_TOPDOWN(inst, ptr, old, new)                           \
950   GenerateARCAnnotation(ARCAnnotationTopDownMDKind,                     \
951                         ARCAnnotationProvenanceSourceMDKind, (inst),    \
952                         const_cast<Value*>(ptr), (old), (new))
953
954 #define ANNOTATE_BB(_states, _bb, _name, _type, _direction)                   \
955   do {                                                                        \
956     if (EnableARCAnnotations) {                                               \
957       for(BBState::ptr_const_iterator I = (_states)._direction##_ptr_begin(), \
958           E = (_states)._direction##_ptr_end(); I != E; ++I) {                \
959         Value *Ptr = const_cast<Value*>(I->first);                            \
960         Sequence Seq = I->second.GetSeq();                                    \
961         GenerateARCBB ## _type ## Annotation(_name, (_bb), Ptr, Seq);         \
962       }                                                                       \
963     }                                                                         \
964   } while (0)
965
966 #define ANNOTATE_BOTTOMUP_BBSTART(_states, _basicblock)                       \
967     ANNOTATE_BB(_states, _basicblock, "llvm.arc.annotation.bottomup.bbstart", \
968                 Entrance, bottom_up)
969 #define ANNOTATE_BOTTOMUP_BBEND(_states, _basicblock)                         \
970     ANNOTATE_BB(_states, _basicblock, "llvm.arc.annotation.bottomup.bbend",   \
971                 Terminator, bottom_up)
972 #define ANNOTATE_TOPDOWN_BBSTART(_states, _basicblock)                        \
973     ANNOTATE_BB(_states, _basicblock, "llvm.arc.annotation.topdown.bbstart",  \
974                 Entrance, top_down)
975 #define ANNOTATE_TOPDOWN_BBEND(_states, _basicblock)                          \
976     ANNOTATE_BB(_states, _basicblock, "llvm.arc.annotation.topdown.bbend",    \
977                 Terminator, top_down)
978
979 #else // !ARC_ANNOTATION
980 // If annotations are off, noop.
981 #define ANNOTATE_BOTTOMUP(inst, ptr, old, new)
982 #define ANNOTATE_TOPDOWN(inst, ptr, old, new)
983 #define ANNOTATE_BOTTOMUP_BBSTART(states, basicblock)
984 #define ANNOTATE_BOTTOMUP_BBEND(states, basicblock)
985 #define ANNOTATE_TOPDOWN_BBSTART(states, basicblock)
986 #define ANNOTATE_TOPDOWN_BBEND(states, basicblock)
987 #endif // !ARC_ANNOTATION
988
989 namespace {
990   /// \brief The main ARC optimization pass.
991   class ObjCARCOpt : public FunctionPass {
992     bool Changed;
993     ProvenanceAnalysis PA;
994
995     /// A flag indicating whether this optimization pass should run.
996     bool Run;
997
998     /// Declarations for ObjC runtime functions, for use in creating calls to
999     /// them. These are initialized lazily to avoid cluttering up the Module
1000     /// with unused declarations.
1001
1002     /// Declaration for ObjC runtime function objc_autoreleaseReturnValue.
1003     Constant *AutoreleaseRVCallee;
1004     /// Declaration for ObjC runtime function objc_release.
1005     Constant *ReleaseCallee;
1006     /// Declaration for ObjC runtime function objc_retain.
1007     Constant *RetainCallee;
1008     /// Declaration for ObjC runtime function objc_retainBlock.
1009     Constant *RetainBlockCallee;
1010     /// Declaration for ObjC runtime function objc_autorelease.
1011     Constant *AutoreleaseCallee;
1012
1013     /// Flags which determine whether each of the interesting runtine functions
1014     /// is in fact used in the current function.
1015     unsigned UsedInThisFunction;
1016
1017     /// The Metadata Kind for clang.imprecise_release metadata.
1018     unsigned ImpreciseReleaseMDKind;
1019
1020     /// The Metadata Kind for clang.arc.copy_on_escape metadata.
1021     unsigned CopyOnEscapeMDKind;
1022
1023     /// The Metadata Kind for clang.arc.no_objc_arc_exceptions metadata.
1024     unsigned NoObjCARCExceptionsMDKind;
1025
1026 #ifdef ARC_ANNOTATIONS
1027     /// The Metadata Kind for llvm.arc.annotation.bottomup metadata.
1028     unsigned ARCAnnotationBottomUpMDKind;
1029     /// The Metadata Kind for llvm.arc.annotation.topdown metadata.
1030     unsigned ARCAnnotationTopDownMDKind;
1031     /// The Metadata Kind for llvm.arc.annotation.provenancesource metadata.
1032     unsigned ARCAnnotationProvenanceSourceMDKind;
1033 #endif // ARC_ANNOATIONS
1034
1035     Constant *getAutoreleaseRVCallee(Module *M);
1036     Constant *getReleaseCallee(Module *M);
1037     Constant *getRetainCallee(Module *M);
1038     Constant *getRetainBlockCallee(Module *M);
1039     Constant *getAutoreleaseCallee(Module *M);
1040
1041     bool IsRetainBlockOptimizable(const Instruction *Inst);
1042
1043     bool OptimizeRetainRVCall(Function &F, Instruction *RetainRV);
1044     void OptimizeAutoreleaseRVCall(Function &F, Instruction *AutoreleaseRV,
1045                                    InstructionClass &Class);
1046     bool OptimizeRetainBlockCall(Function &F, Instruction *RetainBlock,
1047                                  InstructionClass &Class);
1048     void OptimizeIndividualCalls(Function &F);
1049
1050     void CheckForCFGHazards(const BasicBlock *BB,
1051                             DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1052                             BBState &MyStates) const;
1053     bool VisitInstructionBottomUp(Instruction *Inst,
1054                                   BasicBlock *BB,
1055                                   MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1056                                   BBState &MyStates);
1057     bool VisitBottomUp(BasicBlock *BB,
1058                        DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1059                        MapVector<Value *, RRInfo> &Retains);
1060     bool VisitInstructionTopDown(Instruction *Inst,
1061                                  DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
1062                                  BBState &MyStates);
1063     bool VisitTopDown(BasicBlock *BB,
1064                       DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1065                       DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases);
1066     bool Visit(Function &F,
1067                DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1068                MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1069                DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases);
1070
1071     void MoveCalls(Value *Arg, RRInfo &RetainsToMove, RRInfo &ReleasesToMove,
1072                    MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1073                    DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
1074                    SmallVectorImpl<Instruction *> &DeadInsts,
1075                    Module *M);
1076
1077     bool ConnectTDBUTraversals(DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1078                                MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1079                                DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
1080                                Module *M,
1081                                SmallVector<Instruction *, 4> &NewRetains,
1082                                SmallVector<Instruction *, 4> &NewReleases,
1083                                SmallVector<Instruction *, 8> &DeadInsts,
1084                                RRInfo &RetainsToMove,
1085                                RRInfo &ReleasesToMove,
1086                                Value *Arg,
1087                                bool KnownSafe,
1088                                bool &AnyPairsCompletelyEliminated);
1089
1090     bool PerformCodePlacement(DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1091                               MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1092                               DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
1093                               Module *M);
1094
1095     void OptimizeWeakCalls(Function &F);
1096
1097     bool OptimizeSequences(Function &F);
1098
1099     void OptimizeReturns(Function &F);
1100
1101 #ifndef NDEBUG
1102     void GatherStatistics(Function &F, bool AfterOptimization = false);
1103 #endif
1104
1105     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
1106     virtual bool doInitialization(Module &M);
1107     virtual bool runOnFunction(Function &F);
1108     virtual void releaseMemory();
1109
1110   public:
1111     static char ID;
1112     ObjCARCOpt() : FunctionPass(ID) {
1113       initializeObjCARCOptPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
1114     }
1115   };
1116 }
1117
1118 char ObjCARCOpt::ID = 0;
1119 INITIALIZE_PASS_BEGIN(ObjCARCOpt,
1120                       "objc-arc", "ObjC ARC optimization", false, false)
1121 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ObjCARCAliasAnalysis)
1122 INITIALIZE_PASS_END(ObjCARCOpt,
1123                     "objc-arc", "ObjC ARC optimization", false, false)
1124
1125 Pass *llvm::createObjCARCOptPass() {
1126   return new ObjCARCOpt();
1127 }
1128
1129 void ObjCARCOpt::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
1130   AU.addRequired<ObjCARCAliasAnalysis>();
1131   AU.addRequired<AliasAnalysis>();
1132   // ARC optimization doesn't currently split critical edges.
1133   AU.setPreservesCFG();
1134 }
1135
1136 bool ObjCARCOpt::IsRetainBlockOptimizable(const Instruction *Inst) {
1137   // Without the magic metadata tag, we have to assume this might be an
1138   // objc_retainBlock call inserted to convert a block pointer to an id,
1139   // in which case it really is needed.
1140   if (!Inst->getMetadata(CopyOnEscapeMDKind))
1141     return false;
1142
1143   // If the pointer "escapes" (not including being used in a call),
1144   // the copy may be needed.
1145   if (DoesRetainableObjPtrEscape(Inst))
1146     return false;
1147
1148   // Otherwise, it's not needed.
1149   return true;
1150 }
1151
1152 Constant *ObjCARCOpt::getAutoreleaseRVCallee(Module *M) {
1153   if (!AutoreleaseRVCallee) {
1154     LLVMContext &C = M->getContext();
1155     Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
1156     Type *Params[] = { I8X };
1157     FunctionType *FTy = FunctionType::get(I8X, Params, /*isVarArg=*/false);
1158     AttributeSet Attribute =
1159       AttributeSet().addAttribute(M->getContext(), AttributeSet::FunctionIndex,
1160                                   Attribute::NoUnwind);
1161     AutoreleaseRVCallee =
1162       M->getOrInsertFunction("objc_autoreleaseReturnValue", FTy,
1163                              Attribute);
1164   }
1165   return AutoreleaseRVCallee;
1166 }
1167
1168 Constant *ObjCARCOpt::getReleaseCallee(Module *M) {
1169   if (!ReleaseCallee) {
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     ReleaseCallee =
1176       M->getOrInsertFunction(
1177         "objc_release",
1178         FunctionType::get(Type::getVoidTy(C), Params, /*isVarArg=*/false),
1179         Attribute);
1180   }
1181   return ReleaseCallee;
1182 }
1183
1184 Constant *ObjCARCOpt::getRetainCallee(Module *M) {
1185   if (!RetainCallee) {
1186     LLVMContext &C = M->getContext();
1187     Type *Params[] = { PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C)) };
1188     AttributeSet Attribute =
1189       AttributeSet().addAttribute(M->getContext(), AttributeSet::FunctionIndex,
1190                                   Attribute::NoUnwind);
1191     RetainCallee =
1192       M->getOrInsertFunction(
1193         "objc_retain",
1194         FunctionType::get(Params[0], Params, /*isVarArg=*/false),
1195         Attribute);
1196   }
1197   return RetainCallee;
1198 }
1199
1200 Constant *ObjCARCOpt::getRetainBlockCallee(Module *M) {
1201   if (!RetainBlockCallee) {
1202     LLVMContext &C = M->getContext();
1203     Type *Params[] = { PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C)) };
1204     // objc_retainBlock is not nounwind because it calls user copy constructors
1205     // which could theoretically throw.
1206     RetainBlockCallee =
1207       M->getOrInsertFunction(
1208         "objc_retainBlock",
1209         FunctionType::get(Params[0], Params, /*isVarArg=*/false),
1210         AttributeSet());
1211   }
1212   return RetainBlockCallee;
1213 }
1214
1215 Constant *ObjCARCOpt::getAutoreleaseCallee(Module *M) {
1216   if (!AutoreleaseCallee) {
1217     LLVMContext &C = M->getContext();
1218     Type *Params[] = { PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C)) };
1219     AttributeSet Attribute =
1220       AttributeSet().addAttribute(M->getContext(), AttributeSet::FunctionIndex,
1221                                   Attribute::NoUnwind);
1222     AutoreleaseCallee =
1223       M->getOrInsertFunction(
1224         "objc_autorelease",
1225         FunctionType::get(Params[0], Params, /*isVarArg=*/false),
1226         Attribute);
1227   }
1228   return AutoreleaseCallee;
1229 }
1230
1231 /// Turn objc_retainAutoreleasedReturnValue into objc_retain if the operand is
1232 /// not a return value.  Or, if it can be paired with an
1233 /// objc_autoreleaseReturnValue, delete the pair and return true.
1234 bool
1235 ObjCARCOpt::OptimizeRetainRVCall(Function &F, Instruction *RetainRV) {
1236   // Check for the argument being from an immediately preceding call or invoke.
1237   const Value *Arg = GetObjCArg(RetainRV);
1238   ImmutableCallSite CS(Arg);
1239   if (const Instruction *Call = CS.getInstruction()) {
1240     if (Call->getParent() == RetainRV->getParent()) {
1241       BasicBlock::const_iterator I = Call;
1242       ++I;
1243       while (IsNoopInstruction(I)) ++I;
1244       if (&*I == RetainRV)
1245         return false;
1246     } else if (const InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
1247       BasicBlock *RetainRVParent = RetainRV->getParent();
1248       if (II->getNormalDest() == RetainRVParent) {
1249         BasicBlock::const_iterator I = RetainRVParent->begin();
1250         while (IsNoopInstruction(I)) ++I;
1251         if (&*I == RetainRV)
1252           return false;
1253       }
1254     }
1255   }
1256
1257   // Check for being preceded by an objc_autoreleaseReturnValue on the same
1258   // pointer. In this case, we can delete the pair.
1259   BasicBlock::iterator I = RetainRV, Begin = RetainRV->getParent()->begin();
1260   if (I != Begin) {
1261     do --I; while (I != Begin && IsNoopInstruction(I));
1262     if (GetBasicInstructionClass(I) == IC_AutoreleaseRV &&
1263         GetObjCArg(I) == Arg) {
1264       Changed = true;
1265       ++NumPeeps;
1266
1267       DEBUG(dbgs() << "Erasing autoreleaseRV,retainRV pair: " << *I << "\n"
1268                    << "Erasing " << *RetainRV << "\n");
1269
1270       EraseInstruction(I);
1271       EraseInstruction(RetainRV);
1272       return true;
1273     }
1274   }
1275
1276   // Turn it to a plain objc_retain.
1277   Changed = true;
1278   ++NumPeeps;
1279
1280   DEBUG(dbgs() << "Transforming objc_retainAutoreleasedReturnValue => "
1281                   "objc_retain since the operand is not a return value.\n"
1282                   "Old = " << *RetainRV << "\n");
1283
1284   cast<CallInst>(RetainRV)->setCalledFunction(getRetainCallee(F.getParent()));
1285
1286   DEBUG(dbgs() << "New = " << *RetainRV << "\n");
1287
1288   return false;
1289 }
1290
1291 /// Turn objc_autoreleaseReturnValue into objc_autorelease if the result is not
1292 /// used as a return value.
1293 void
1294 ObjCARCOpt::OptimizeAutoreleaseRVCall(Function &F, Instruction *AutoreleaseRV,
1295                                       InstructionClass &Class) {
1296   // Check for a return of the pointer value.
1297   const Value *Ptr = GetObjCArg(AutoreleaseRV);
1298   SmallVector<const Value *, 2> Users;
1299   Users.push_back(Ptr);
1300   do {
1301     Ptr = Users.pop_back_val();
1302     for (Value::const_use_iterator UI = Ptr->use_begin(), UE = Ptr->use_end();
1303          UI != UE; ++UI) {
1304       const User *I = *UI;
1305       if (isa<ReturnInst>(I) || GetBasicInstructionClass(I) == IC_RetainRV)
1306         return;
1307       if (isa<BitCastInst>(I))
1308         Users.push_back(I);
1309     }
1310   } while (!Users.empty());
1311
1312   Changed = true;
1313   ++NumPeeps;
1314
1315   DEBUG(dbgs() << "Transforming objc_autoreleaseReturnValue => "
1316                   "objc_autorelease since its operand is not used as a return "
1317                   "value.\n"
1318                   "Old = " << *AutoreleaseRV << "\n");
1319
1320   CallInst *AutoreleaseRVCI = cast<CallInst>(AutoreleaseRV);
1321   AutoreleaseRVCI->
1322     setCalledFunction(getAutoreleaseCallee(F.getParent()));
1323   AutoreleaseRVCI->setTailCall(false); // Never tail call objc_autorelease.
1324   Class = IC_Autorelease;
1325
1326   DEBUG(dbgs() << "New: " << *AutoreleaseRV << "\n");
1327
1328 }
1329
1330 // \brief Attempt to strength reduce objc_retainBlock calls to objc_retain
1331 // calls.
1332 //
1333 // Specifically: If an objc_retainBlock call has the copy_on_escape metadata and
1334 // does not escape (following the rules of block escaping), strength reduce the
1335 // objc_retainBlock to an objc_retain.
1336 //
1337 // TODO: If an objc_retainBlock call is dominated period by a previous
1338 // objc_retainBlock call, strength reduce the objc_retainBlock to an
1339 // objc_retain.
1340 bool
1341 ObjCARCOpt::OptimizeRetainBlockCall(Function &F, Instruction *Inst,
1342                                     InstructionClass &Class) {
1343   assert(GetBasicInstructionClass(Inst) == Class);
1344   assert(IC_RetainBlock == Class);
1345
1346   // If we can not optimize Inst, return false.
1347   if (!IsRetainBlockOptimizable(Inst))
1348     return false;
1349
1350   Changed = true;
1351   ++NumPeeps;
1352
1353   DEBUG(dbgs() << "Strength reduced retainBlock => retain.\n");
1354   DEBUG(dbgs() << "Old: " << *Inst << "\n");
1355   CallInst *RetainBlock = cast<CallInst>(Inst);
1356   RetainBlock->setCalledFunction(getRetainCallee(F.getParent()));
1357   // Remove copy_on_escape metadata.
1358   RetainBlock->setMetadata(CopyOnEscapeMDKind, 0);
1359   Class = IC_Retain;
1360   DEBUG(dbgs() << "New: " << *Inst << "\n");
1361   return true;
1362 }
1363
1364 /// Visit each call, one at a time, and make simplifications without doing any
1365 /// additional analysis.
1366 void ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls(Function &F) {
1367   DEBUG(dbgs() << "\n== ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls ==\n");
1368   // Reset all the flags in preparation for recomputing them.
1369   UsedInThisFunction = 0;
1370
1371   // Visit all objc_* calls in F.
1372   for (inst_iterator I = inst_begin(&F), E = inst_end(&F); I != E; ) {
1373     Instruction *Inst = &*I++;
1374
1375     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
1376
1377     DEBUG(dbgs() << "Visiting: Class: " << Class << "; " << *Inst << "\n");
1378
1379     switch (Class) {
1380     default: break;
1381
1382     // Delete no-op casts. These function calls have special semantics, but
1383     // the semantics are entirely implemented via lowering in the front-end,
1384     // so by the time they reach the optimizer, they are just no-op calls
1385     // which return their argument.
1386     //
1387     // There are gray areas here, as the ability to cast reference-counted
1388     // pointers to raw void* and back allows code to break ARC assumptions,
1389     // however these are currently considered to be unimportant.
1390     case IC_NoopCast:
1391       Changed = true;
1392       ++NumNoops;
1393       DEBUG(dbgs() << "Erasing no-op cast: " << *Inst << "\n");
1394       EraseInstruction(Inst);
1395       continue;
1396
1397     // If the pointer-to-weak-pointer is null, it's undefined behavior.
1398     case IC_StoreWeak:
1399     case IC_LoadWeak:
1400     case IC_LoadWeakRetained:
1401     case IC_InitWeak:
1402     case IC_DestroyWeak: {
1403       CallInst *CI = cast<CallInst>(Inst);
1404       if (IsNullOrUndef(CI->getArgOperand(0))) {
1405         Changed = true;
1406         Type *Ty = CI->getArgOperand(0)->getType();
1407         new StoreInst(UndefValue::get(cast<PointerType>(Ty)->getElementType()),
1408                       Constant::getNullValue(Ty),
1409                       CI);
1410         llvm::Value *NewValue = UndefValue::get(CI->getType());
1411         DEBUG(dbgs() << "A null pointer-to-weak-pointer is undefined behavior."
1412                        "\nOld = " << *CI << "\nNew = " << *NewValue << "\n");
1413         CI->replaceAllUsesWith(NewValue);
1414         CI->eraseFromParent();
1415         continue;
1416       }
1417       break;
1418     }
1419     case IC_CopyWeak:
1420     case IC_MoveWeak: {
1421       CallInst *CI = cast<CallInst>(Inst);
1422       if (IsNullOrUndef(CI->getArgOperand(0)) ||
1423           IsNullOrUndef(CI->getArgOperand(1))) {
1424         Changed = true;
1425         Type *Ty = CI->getArgOperand(0)->getType();
1426         new StoreInst(UndefValue::get(cast<PointerType>(Ty)->getElementType()),
1427                       Constant::getNullValue(Ty),
1428                       CI);
1429
1430         llvm::Value *NewValue = UndefValue::get(CI->getType());
1431         DEBUG(dbgs() << "A null pointer-to-weak-pointer is undefined behavior."
1432                         "\nOld = " << *CI << "\nNew = " << *NewValue << "\n");
1433
1434         CI->replaceAllUsesWith(NewValue);
1435         CI->eraseFromParent();
1436         continue;
1437       }
1438       break;
1439     }
1440     case IC_RetainBlock:
1441       // If we strength reduce an objc_retainBlock to an objc_retain, continue
1442       // onto the objc_retain peephole optimizations. Otherwise break.
1443       if (!OptimizeRetainBlockCall(F, Inst, Class))
1444         break;
1445       // FALLTHROUGH
1446     case IC_Retain:
1447       ++NumRetainsBeforeOpt;
1448       break;
1449     case IC_RetainRV:
1450       if (OptimizeRetainRVCall(F, Inst))
1451         continue;
1452       break;
1453     case IC_AutoreleaseRV:
1454       OptimizeAutoreleaseRVCall(F, Inst, Class);
1455       break;
1456     case IC_Release:
1457       ++NumReleasesBeforeOpt;
1458       break;
1459     }
1460
1461     // objc_autorelease(x) -> objc_release(x) if x is otherwise unused.
1462     if (IsAutorelease(Class) && Inst->use_empty()) {
1463       CallInst *Call = cast<CallInst>(Inst);
1464       const Value *Arg = Call->getArgOperand(0);
1465       Arg = FindSingleUseIdentifiedObject(Arg);
1466       if (Arg) {
1467         Changed = true;
1468         ++NumAutoreleases;
1469
1470         // Create the declaration lazily.
1471         LLVMContext &C = Inst->getContext();
1472         CallInst *NewCall =
1473           CallInst::Create(getReleaseCallee(F.getParent()),
1474                            Call->getArgOperand(0), "", Call);
1475         NewCall->setMetadata(ImpreciseReleaseMDKind,
1476                              MDNode::get(C, ArrayRef<Value *>()));
1477
1478         DEBUG(dbgs() << "Replacing autorelease{,RV}(x) with objc_release(x) "
1479               "since x is otherwise unused.\nOld: " << *Call << "\nNew: "
1480               << *NewCall << "\n");
1481
1482         EraseInstruction(Call);
1483         Inst = NewCall;
1484         Class = IC_Release;
1485       }
1486     }
1487
1488     // For functions which can never be passed stack arguments, add
1489     // a tail keyword.
1490     if (IsAlwaysTail(Class)) {
1491       Changed = true;
1492       DEBUG(dbgs() << "Adding tail keyword to function since it can never be "
1493                       "passed stack args: " << *Inst << "\n");
1494       cast<CallInst>(Inst)->setTailCall();
1495     }
1496
1497     // Ensure that functions that can never have a "tail" keyword due to the
1498     // semantics of ARC truly do not do so.
1499     if (IsNeverTail(Class)) {
1500       Changed = true;
1501       DEBUG(dbgs() << "Removing tail keyword from function: " << *Inst <<
1502             "\n");
1503       cast<CallInst>(Inst)->setTailCall(false);
1504     }
1505
1506     // Set nounwind as needed.
1507     if (IsNoThrow(Class)) {
1508       Changed = true;
1509       DEBUG(dbgs() << "Found no throw class. Setting nounwind on: " << *Inst
1510                    << "\n");
1511       cast<CallInst>(Inst)->setDoesNotThrow();
1512     }
1513
1514     if (!IsNoopOnNull(Class)) {
1515       UsedInThisFunction |= 1 << Class;
1516       continue;
1517     }
1518
1519     const Value *Arg = GetObjCArg(Inst);
1520
1521     // ARC calls with null are no-ops. Delete them.
1522     if (IsNullOrUndef(Arg)) {
1523       Changed = true;
1524       ++NumNoops;
1525       DEBUG(dbgs() << "ARC calls with  null are no-ops. Erasing: " << *Inst
1526             << "\n");
1527       EraseInstruction(Inst);
1528       continue;
1529     }
1530
1531     // Keep track of which of retain, release, autorelease, and retain_block
1532     // are actually present in this function.
1533     UsedInThisFunction |= 1 << Class;
1534
1535     // If Arg is a PHI, and one or more incoming values to the
1536     // PHI are null, and the call is control-equivalent to the PHI, and there
1537     // are no relevant side effects between the PHI and the call, the call
1538     // could be pushed up to just those paths with non-null incoming values.
1539     // For now, don't bother splitting critical edges for this.
1540     SmallVector<std::pair<Instruction *, const Value *>, 4> Worklist;
1541     Worklist.push_back(std::make_pair(Inst, Arg));
1542     do {
1543       std::pair<Instruction *, const Value *> Pair = Worklist.pop_back_val();
1544       Inst = Pair.first;
1545       Arg = Pair.second;
1546
1547       const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Arg);
1548       if (!PN) continue;
1549
1550       // Determine if the PHI has any null operands, or any incoming
1551       // critical edges.
1552       bool HasNull = false;
1553       bool HasCriticalEdges = false;
1554       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1555         Value *Incoming =
1556           StripPointerCastsAndObjCCalls(PN->getIncomingValue(i));
1557         if (IsNullOrUndef(Incoming))
1558           HasNull = true;
1559         else if (cast<TerminatorInst>(PN->getIncomingBlock(i)->back())
1560                    .getNumSuccessors() != 1) {
1561           HasCriticalEdges = true;
1562           break;
1563         }
1564       }
1565       // If we have null operands and no critical edges, optimize.
1566       if (!HasCriticalEdges && HasNull) {
1567         SmallPtrSet<Instruction *, 4> DependingInstructions;
1568         SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4> Visited;
1569
1570         // Check that there is nothing that cares about the reference
1571         // count between the call and the phi.
1572         switch (Class) {
1573         case IC_Retain:
1574         case IC_RetainBlock:
1575           // These can always be moved up.
1576           break;
1577         case IC_Release:
1578           // These can't be moved across things that care about the retain
1579           // count.
1580           FindDependencies(NeedsPositiveRetainCount, Arg,
1581                            Inst->getParent(), Inst,
1582                            DependingInstructions, Visited, PA);
1583           break;
1584         case IC_Autorelease:
1585           // These can't be moved across autorelease pool scope boundaries.
1586           FindDependencies(AutoreleasePoolBoundary, Arg,
1587                            Inst->getParent(), Inst,
1588                            DependingInstructions, Visited, PA);
1589           break;
1590         case IC_RetainRV:
1591         case IC_AutoreleaseRV:
1592           // Don't move these; the RV optimization depends on the autoreleaseRV
1593           // being tail called, and the retainRV being immediately after a call
1594           // (which might still happen if we get lucky with codegen layout, but
1595           // it's not worth taking the chance).
1596           continue;
1597         default:
1598           llvm_unreachable("Invalid dependence flavor");
1599         }
1600
1601         if (DependingInstructions.size() == 1 &&
1602             *DependingInstructions.begin() == PN) {
1603           Changed = true;
1604           ++NumPartialNoops;
1605           // Clone the call into each predecessor that has a non-null value.
1606           CallInst *CInst = cast<CallInst>(Inst);
1607           Type *ParamTy = CInst->getArgOperand(0)->getType();
1608           for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1609             Value *Incoming =
1610               StripPointerCastsAndObjCCalls(PN->getIncomingValue(i));
1611             if (!IsNullOrUndef(Incoming)) {
1612               CallInst *Clone = cast<CallInst>(CInst->clone());
1613               Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
1614               Instruction *InsertPos = &PN->getIncomingBlock(i)->back();
1615               if (Op->getType() != ParamTy)
1616                 Op = new BitCastInst(Op, ParamTy, "", InsertPos);
1617               Clone->setArgOperand(0, Op);
1618               Clone->insertBefore(InsertPos);
1619
1620               DEBUG(dbgs() << "Cloning "
1621                            << *CInst << "\n"
1622                            "And inserting clone at " << *InsertPos << "\n");
1623               Worklist.push_back(std::make_pair(Clone, Incoming));
1624             }
1625           }
1626           // Erase the original call.
1627           DEBUG(dbgs() << "Erasing: " << *CInst << "\n");
1628           EraseInstruction(CInst);
1629           continue;
1630         }
1631       }
1632     } while (!Worklist.empty());
1633   }
1634 }
1635
1636 /// If we have a top down pointer in the S_Use state, make sure that there are
1637 /// no CFG hazards by checking the states of various bottom up pointers.
1638 static void CheckForUseCFGHazard(const Sequence SuccSSeq,
1639                                  const bool SuccSRRIKnownSafe,
1640                                  PtrState &S,
1641                                  bool &SomeSuccHasSame,
1642                                  bool &AllSuccsHaveSame,
1643                                  bool &ShouldContinue) {
1644   switch (SuccSSeq) {
1645   case S_CanRelease: {
1646     if (!S.RRI.KnownSafe && !SuccSRRIKnownSafe) {
1647       S.ClearSequenceProgress();
1648       break;
1649     }
1650     ShouldContinue = true;
1651     break;
1652   }
1653   case S_Use:
1654     SomeSuccHasSame = true;
1655     break;
1656   case S_Stop:
1657   case S_Release:
1658   case S_MovableRelease:
1659     if (!S.RRI.KnownSafe && !SuccSRRIKnownSafe)
1660       AllSuccsHaveSame = false;
1661     break;
1662   case S_Retain:
1663     llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
1664   case S_None:
1665     llvm_unreachable("This should have been handled earlier.");
1666   }
1667 }
1668
1669 /// If we have a Top Down pointer in the S_CanRelease state, make sure that
1670 /// there are no CFG hazards by checking the states of various bottom up
1671 /// pointers.
1672 static void CheckForCanReleaseCFGHazard(const Sequence SuccSSeq,
1673                                         const bool SuccSRRIKnownSafe,
1674                                         PtrState &S,
1675                                         bool &SomeSuccHasSame,
1676                                         bool &AllSuccsHaveSame) {
1677   switch (SuccSSeq) {
1678   case S_CanRelease:
1679     SomeSuccHasSame = true;
1680     break;
1681   case S_Stop:
1682   case S_Release:
1683   case S_MovableRelease:
1684   case S_Use:
1685     if (!S.RRI.KnownSafe && !SuccSRRIKnownSafe)
1686       AllSuccsHaveSame = false;
1687     break;
1688   case S_Retain:
1689     llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
1690   case S_None:
1691     llvm_unreachable("This should have been handled earlier.");
1692   }
1693 }
1694
1695 /// Check for critical edges, loop boundaries, irreducible control flow, or
1696 /// other CFG structures where moving code across the edge would result in it
1697 /// being executed more.
1698 void
1699 ObjCARCOpt::CheckForCFGHazards(const BasicBlock *BB,
1700                                DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1701                                BBState &MyStates) const {
1702   // If any top-down local-use or possible-dec has a succ which is earlier in
1703   // the sequence, forget it.
1704   for (BBState::ptr_iterator I = MyStates.top_down_ptr_begin(),
1705          E = MyStates.top_down_ptr_end(); I != E; ++I) {
1706     PtrState &S = I->second;
1707     const Sequence Seq = I->second.GetSeq();
1708
1709     // We only care about S_Retain, S_CanRelease, and S_Use.
1710     if (Seq == S_None)
1711       continue;
1712
1713     // Make sure that if extra top down states are added in the future that this
1714     // code is updated to handle it.
1715     assert((Seq == S_Retain || Seq == S_CanRelease || Seq == S_Use) &&
1716            "Unknown top down sequence state.");
1717
1718     const Value *Arg = I->first;
1719     const TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&BB->back());
1720     bool SomeSuccHasSame = false;
1721     bool AllSuccsHaveSame = true;
1722
1723     succ_const_iterator SI(TI), SE(TI, false);
1724
1725     for (; SI != SE; ++SI) {
1726       // If VisitBottomUp has pointer information for this successor, take
1727       // what we know about it.
1728       const DenseMap<const BasicBlock *, BBState>::iterator BBI =
1729         BBStates.find(*SI);
1730       assert(BBI != BBStates.end());
1731       const PtrState &SuccS = BBI->second.getPtrBottomUpState(Arg);
1732       const Sequence SuccSSeq = SuccS.GetSeq();
1733
1734       // If bottom up, the pointer is in an S_None state, clear the sequence
1735       // progress since the sequence in the bottom up state finished
1736       // suggesting a mismatch in between retains/releases. This is true for
1737       // all three cases that we are handling here: S_Retain, S_Use, and
1738       // S_CanRelease.
1739       if (SuccSSeq == S_None) {
1740         S.ClearSequenceProgress();
1741         continue;
1742       }
1743
1744       // If we have S_Use or S_CanRelease, perform our check for cfg hazard
1745       // checks.
1746       const bool SuccSRRIKnownSafe = SuccS.RRI.KnownSafe;
1747
1748       // *NOTE* We do not use Seq from above here since we are allowing for
1749       // S.GetSeq() to change while we are visiting basic blocks.
1750       switch(S.GetSeq()) {
1751       case S_Use: {
1752         bool ShouldContinue = false;
1753         CheckForUseCFGHazard(SuccSSeq, SuccSRRIKnownSafe, S,
1754                              SomeSuccHasSame, AllSuccsHaveSame,
1755                              ShouldContinue);
1756         if (ShouldContinue)
1757           continue;
1758         break;
1759       }
1760       case S_CanRelease: {
1761         CheckForCanReleaseCFGHazard(SuccSSeq, SuccSRRIKnownSafe,
1762                                     S, SomeSuccHasSame,
1763                                     AllSuccsHaveSame);
1764         break;
1765       }
1766       case S_Retain:
1767       case S_None:
1768       case S_Stop:
1769       case S_Release:
1770       case S_MovableRelease:
1771         break;
1772       }
1773     }
1774
1775     // If the state at the other end of any of the successor edges
1776     // matches the current state, require all edges to match. This
1777     // guards against loops in the middle of a sequence.
1778     if (SomeSuccHasSame && !AllSuccsHaveSame)
1779       S.ClearSequenceProgress();
1780   }
1781 }
1782
1783 bool
1784 ObjCARCOpt::VisitInstructionBottomUp(Instruction *Inst,
1785                                      BasicBlock *BB,
1786                                      MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1787                                      BBState &MyStates) {
1788   bool NestingDetected = false;
1789   InstructionClass Class = GetInstructionClass(Inst);
1790   const Value *Arg = 0;
1791
1792   DEBUG(dbgs() << "Class: " << Class << "\n");
1793
1794   switch (Class) {
1795   case IC_Release: {
1796     Arg = GetObjCArg(Inst);
1797
1798     PtrState &S = MyStates.getPtrBottomUpState(Arg);
1799
1800     // If we see two releases in a row on the same pointer. If so, make
1801     // a note, and we'll cicle back to revisit it after we've
1802     // hopefully eliminated the second release, which may allow us to
1803     // eliminate the first release too.
1804     // Theoretically we could implement removal of nested retain+release
1805     // pairs by making PtrState hold a stack of states, but this is
1806     // simple and avoids adding overhead for the non-nested case.
1807     if (S.GetSeq() == S_Release || S.GetSeq() == S_MovableRelease) {
1808       DEBUG(dbgs() << "Found nested releases (i.e. a release pair)\n");
1809       NestingDetected = true;
1810     }
1811
1812     MDNode *ReleaseMetadata = Inst->getMetadata(ImpreciseReleaseMDKind);
1813     Sequence NewSeq = ReleaseMetadata ? S_MovableRelease : S_Release;
1814     ANNOTATE_BOTTOMUP(Inst, Arg, S.GetSeq(), NewSeq);
1815     S.ResetSequenceProgress(NewSeq);
1816     S.RRI.ReleaseMetadata = ReleaseMetadata;
1817     S.RRI.KnownSafe = S.HasKnownPositiveRefCount();
1818     S.RRI.IsTailCallRelease = cast<CallInst>(Inst)->isTailCall();
1819     S.RRI.Calls.insert(Inst);
1820     S.SetKnownPositiveRefCount();
1821     break;
1822   }
1823   case IC_RetainBlock:
1824     // In OptimizeIndividualCalls, we have strength reduced all optimizable
1825     // objc_retainBlocks to objc_retains. Thus at this point any
1826     // objc_retainBlocks that we see are not optimizable.
1827     break;
1828   case IC_Retain:
1829   case IC_RetainRV: {
1830     Arg = GetObjCArg(Inst);
1831
1832     PtrState &S = MyStates.getPtrBottomUpState(Arg);
1833     S.SetKnownPositiveRefCount();
1834
1835     Sequence OldSeq = S.GetSeq();
1836     switch (OldSeq) {
1837     case S_Stop:
1838     case S_Release:
1839     case S_MovableRelease:
1840     case S_Use:
1841       // If OldSeq is not S_Use or OldSeq is S_Use and we are tracking an
1842       // imprecise release, clear our reverse insertion points.
1843       if (OldSeq != S_Use || S.RRI.IsTrackingImpreciseReleases())
1844         S.RRI.ReverseInsertPts.clear();
1845       // FALL THROUGH
1846     case S_CanRelease:
1847       // Don't do retain+release tracking for IC_RetainRV, because it's
1848       // better to let it remain as the first instruction after a call.
1849       if (Class != IC_RetainRV)
1850         Retains[Inst] = S.RRI;
1851       S.ClearSequenceProgress();
1852       break;
1853     case S_None:
1854       break;
1855     case S_Retain:
1856       llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
1857     }
1858     ANNOTATE_BOTTOMUP(Inst, Arg, OldSeq, S.GetSeq());
1859     // A retain moving bottom up can be a use.
1860     break;
1861   }
1862   case IC_AutoreleasepoolPop:
1863     // Conservatively, clear MyStates for all known pointers.
1864     MyStates.clearBottomUpPointers();
1865     return NestingDetected;
1866   case IC_AutoreleasepoolPush:
1867   case IC_None:
1868     // These are irrelevant.
1869     return NestingDetected;
1870   default:
1871     break;
1872   }
1873
1874   // Consider any other possible effects of this instruction on each
1875   // pointer being tracked.
1876   for (BBState::ptr_iterator MI = MyStates.bottom_up_ptr_begin(),
1877        ME = MyStates.bottom_up_ptr_end(); MI != ME; ++MI) {
1878     const Value *Ptr = MI->first;
1879     if (Ptr == Arg)
1880       continue; // Handled above.
1881     PtrState &S = MI->second;
1882     Sequence Seq = S.GetSeq();
1883
1884     // Check for possible releases.
1885     if (CanAlterRefCount(Inst, Ptr, PA, Class)) {
1886       DEBUG(dbgs() << "CanAlterRefCount: Seq: " << Seq << "; " << *Ptr
1887             << "\n");
1888       S.ClearKnownPositiveRefCount();
1889       switch (Seq) {
1890       case S_Use:
1891         S.SetSeq(S_CanRelease);
1892         ANNOTATE_BOTTOMUP(Inst, Ptr, Seq, S.GetSeq());
1893         continue;
1894       case S_CanRelease:
1895       case S_Release:
1896       case S_MovableRelease:
1897       case S_Stop:
1898       case S_None:
1899         break;
1900       case S_Retain:
1901         llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
1902       }
1903     }
1904
1905     // Check for possible direct uses.
1906     switch (Seq) {
1907     case S_Release:
1908     case S_MovableRelease:
1909       if (CanUse(Inst, Ptr, PA, Class)) {
1910         DEBUG(dbgs() << "CanUse: Seq: " << Seq << "; " << *Ptr
1911               << "\n");
1912         assert(S.RRI.ReverseInsertPts.empty());
1913         // If this is an invoke instruction, we're scanning it as part of
1914         // one of its successor blocks, since we can't insert code after it
1915         // in its own block, and we don't want to split critical edges.
1916         if (isa<InvokeInst>(Inst))
1917           S.RRI.ReverseInsertPts.insert(BB->getFirstInsertionPt());
1918         else
1919           S.RRI.ReverseInsertPts.insert(llvm::next(BasicBlock::iterator(Inst)));
1920         S.SetSeq(S_Use);
1921         ANNOTATE_BOTTOMUP(Inst, Ptr, Seq, S_Use);
1922       } else if (Seq == S_Release && IsUser(Class)) {
1923         DEBUG(dbgs() << "PreciseReleaseUse: Seq: " << Seq << "; " << *Ptr
1924               << "\n");
1925         // Non-movable releases depend on any possible objc pointer use.
1926         S.SetSeq(S_Stop);
1927         ANNOTATE_BOTTOMUP(Inst, Ptr, S_Release, S_Stop);
1928         assert(S.RRI.ReverseInsertPts.empty());
1929         // As above; handle invoke specially.
1930         if (isa<InvokeInst>(Inst))
1931           S.RRI.ReverseInsertPts.insert(BB->getFirstInsertionPt());
1932         else
1933           S.RRI.ReverseInsertPts.insert(llvm::next(BasicBlock::iterator(Inst)));
1934       }
1935       break;
1936     case S_Stop:
1937       if (CanUse(Inst, Ptr, PA, Class)) {
1938         DEBUG(dbgs() << "PreciseStopUse: Seq: " << Seq << "; " << *Ptr
1939               << "\n");
1940         S.SetSeq(S_Use);
1941         ANNOTATE_BOTTOMUP(Inst, Ptr, Seq, S_Use);
1942       }
1943       break;
1944     case S_CanRelease:
1945     case S_Use:
1946     case S_None:
1947       break;
1948     case S_Retain:
1949       llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
1950     }
1951   }
1952
1953   return NestingDetected;
1954 }
1955
1956 bool
1957 ObjCARCOpt::VisitBottomUp(BasicBlock *BB,
1958                           DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1959                           MapVector<Value *, RRInfo> &Retains) {
1960
1961   DEBUG(dbgs() << "\n== ObjCARCOpt::VisitBottomUp ==\n");
1962
1963   bool NestingDetected = false;
1964   BBState &MyStates = BBStates[BB];
1965
1966   // Merge the states from each successor to compute the initial state
1967   // for the current block.
1968   BBState::edge_iterator SI(MyStates.succ_begin()),
1969                          SE(MyStates.succ_end());
1970   if (SI != SE) {
1971     const BasicBlock *Succ = *SI;
1972     DenseMap<const BasicBlock *, BBState>::iterator I = BBStates.find(Succ);
1973     assert(I != BBStates.end());
1974     MyStates.InitFromSucc(I->second);
1975     ++SI;
1976     for (; SI != SE; ++SI) {
1977       Succ = *SI;
1978       I = BBStates.find(Succ);
1979       assert(I != BBStates.end());
1980       MyStates.MergeSucc(I->second);
1981     }
1982   }
1983
1984   // If ARC Annotations are enabled, output the current state of pointers at the
1985   // bottom of the basic block.
1986   ANNOTATE_BOTTOMUP_BBEND(MyStates, BB);
1987
1988   // Visit all the instructions, bottom-up.
1989   for (BasicBlock::iterator I = BB->end(), E = BB->begin(); I != E; --I) {
1990     Instruction *Inst = llvm::prior(I);
1991
1992     // Invoke instructions are visited as part of their successors (below).
1993     if (isa<InvokeInst>(Inst))
1994       continue;
1995
1996     DEBUG(dbgs() << "Visiting " << *Inst << "\n");
1997
1998     NestingDetected |= VisitInstructionBottomUp(Inst, BB, Retains, MyStates);
1999   }
2000
2001   // If there's a predecessor with an invoke, visit the invoke as if it were
2002   // part of this block, since we can't insert code after an invoke in its own
2003   // block, and we don't want to split critical edges.
2004   for (BBState::edge_iterator PI(MyStates.pred_begin()),
2005        PE(MyStates.pred_end()); PI != PE; ++PI) {
2006     BasicBlock *Pred = *PI;
2007     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(&Pred->back()))
2008       NestingDetected |= VisitInstructionBottomUp(II, BB, Retains, MyStates);
2009   }
2010
2011   // If ARC Annotations are enabled, output the current state of pointers at the
2012   // top of the basic block.
2013   ANNOTATE_BOTTOMUP_BBSTART(MyStates, BB);
2014
2015   return NestingDetected;
2016 }
2017
2018 bool
2019 ObjCARCOpt::VisitInstructionTopDown(Instruction *Inst,
2020                                     DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
2021                                     BBState &MyStates) {
2022   bool NestingDetected = false;
2023   InstructionClass Class = GetInstructionClass(Inst);
2024   const Value *Arg = 0;
2025
2026   switch (Class) {
2027   case IC_RetainBlock:
2028     // In OptimizeIndividualCalls, we have strength reduced all optimizable
2029     // objc_retainBlocks to objc_retains. Thus at this point any
2030     // objc_retainBlocks that we see are not optimizable.
2031     break;
2032   case IC_Retain:
2033   case IC_RetainRV: {
2034     Arg = GetObjCArg(Inst);
2035
2036     PtrState &S = MyStates.getPtrTopDownState(Arg);
2037
2038     // Don't do retain+release tracking for IC_RetainRV, because it's
2039     // better to let it remain as the first instruction after a call.
2040     if (Class != IC_RetainRV) {
2041       // If we see two retains in a row on the same pointer. If so, make
2042       // a note, and we'll cicle back to revisit it after we've
2043       // hopefully eliminated the second retain, which may allow us to
2044       // eliminate the first retain too.
2045       // Theoretically we could implement removal of nested retain+release
2046       // pairs by making PtrState hold a stack of states, but this is
2047       // simple and avoids adding overhead for the non-nested case.
2048       if (S.GetSeq() == S_Retain)
2049         NestingDetected = true;
2050
2051       ANNOTATE_TOPDOWN(Inst, Arg, S.GetSeq(), S_Retain);
2052       S.ResetSequenceProgress(S_Retain);
2053       S.RRI.KnownSafe = S.HasKnownPositiveRefCount();
2054       S.RRI.Calls.insert(Inst);
2055     }
2056
2057     S.SetKnownPositiveRefCount();
2058
2059     // A retain can be a potential use; procede to the generic checking
2060     // code below.
2061     break;
2062   }
2063   case IC_Release: {
2064     Arg = GetObjCArg(Inst);
2065
2066     PtrState &S = MyStates.getPtrTopDownState(Arg);
2067     S.ClearKnownPositiveRefCount();
2068
2069     Sequence OldSeq = S.GetSeq();
2070
2071     MDNode *ReleaseMetadata = Inst->getMetadata(ImpreciseReleaseMDKind);
2072
2073     switch (OldSeq) {
2074     case S_Retain:
2075     case S_CanRelease:
2076       if (OldSeq == S_Retain || ReleaseMetadata != 0)
2077         S.RRI.ReverseInsertPts.clear();
2078       // FALL THROUGH
2079     case S_Use:
2080       S.RRI.ReleaseMetadata = ReleaseMetadata;
2081       S.RRI.IsTailCallRelease = cast<CallInst>(Inst)->isTailCall();
2082       Releases[Inst] = S.RRI;
2083       ANNOTATE_TOPDOWN(Inst, Arg, S.GetSeq(), S_None);
2084       S.ClearSequenceProgress();
2085       break;
2086     case S_None:
2087       break;
2088     case S_Stop:
2089     case S_Release:
2090     case S_MovableRelease:
2091       llvm_unreachable("top-down pointer in release state!");
2092     }
2093     break;
2094   }
2095   case IC_AutoreleasepoolPop:
2096     // Conservatively, clear MyStates for all known pointers.
2097     MyStates.clearTopDownPointers();
2098     return NestingDetected;
2099   case IC_AutoreleasepoolPush:
2100   case IC_None:
2101     // These are irrelevant.
2102     return NestingDetected;
2103   default:
2104     break;
2105   }
2106
2107   // Consider any other possible effects of this instruction on each
2108   // pointer being tracked.
2109   for (BBState::ptr_iterator MI = MyStates.top_down_ptr_begin(),
2110        ME = MyStates.top_down_ptr_end(); MI != ME; ++MI) {
2111     const Value *Ptr = MI->first;
2112     if (Ptr == Arg)
2113       continue; // Handled above.
2114     PtrState &S = MI->second;
2115     Sequence Seq = S.GetSeq();
2116
2117     // Check for possible releases.
2118     if (CanAlterRefCount(Inst, Ptr, PA, Class)) {
2119       DEBUG(dbgs() << "CanAlterRefCount: Seq: " << Seq << "; " << *Ptr
2120             << "\n");
2121       S.ClearKnownPositiveRefCount();
2122       switch (Seq) {
2123       case S_Retain:
2124         S.SetSeq(S_CanRelease);
2125         ANNOTATE_TOPDOWN(Inst, Ptr, Seq, S_CanRelease);
2126         assert(S.RRI.ReverseInsertPts.empty());
2127         S.RRI.ReverseInsertPts.insert(Inst);
2128
2129         // One call can't cause a transition from S_Retain to S_CanRelease
2130         // and S_CanRelease to S_Use. If we've made the first transition,
2131         // we're done.
2132         continue;
2133       case S_Use:
2134       case S_CanRelease:
2135       case S_None:
2136         break;
2137       case S_Stop:
2138       case S_Release:
2139       case S_MovableRelease:
2140         llvm_unreachable("top-down pointer in release state!");
2141       }
2142     }
2143
2144     // Check for possible direct uses.
2145     switch (Seq) {
2146     case S_CanRelease:
2147       if (CanUse(Inst, Ptr, PA, Class)) {
2148         DEBUG(dbgs() << "CanUse: Seq: " << Seq << "; " << *Ptr
2149               << "\n");
2150         S.SetSeq(S_Use);
2151         ANNOTATE_TOPDOWN(Inst, Ptr, Seq, S_Use);
2152       }
2153       break;
2154     case S_Retain:
2155     case S_Use:
2156     case S_None:
2157       break;
2158     case S_Stop:
2159     case S_Release:
2160     case S_MovableRelease:
2161       llvm_unreachable("top-down pointer in release state!");
2162     }
2163   }
2164
2165   return NestingDetected;
2166 }
2167
2168 bool
2169 ObjCARCOpt::VisitTopDown(BasicBlock *BB,
2170                          DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
2171                          DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases) {
2172   DEBUG(dbgs() << "\n== ObjCARCOpt::VisitTopDown ==\n");
2173   bool NestingDetected = false;
2174   BBState &MyStates = BBStates[BB];
2175
2176   // Merge the states from each predecessor to compute the initial state
2177   // for the current block.
2178   BBState::edge_iterator PI(MyStates.pred_begin()),
2179                          PE(MyStates.pred_end());
2180   if (PI != PE) {
2181     const BasicBlock *Pred = *PI;
2182     DenseMap<const BasicBlock *, BBState>::iterator I = BBStates.find(Pred);
2183     assert(I != BBStates.end());
2184     MyStates.InitFromPred(I->second);
2185     ++PI;
2186     for (; PI != PE; ++PI) {
2187       Pred = *PI;
2188       I = BBStates.find(Pred);
2189       assert(I != BBStates.end());
2190       MyStates.MergePred(I->second);
2191     }
2192   }
2193
2194   // If ARC Annotations are enabled, output the current state of pointers at the
2195   // top of the basic block.
2196   ANNOTATE_TOPDOWN_BBSTART(MyStates, BB);
2197
2198   // Visit all the instructions, top-down.
2199   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
2200     Instruction *Inst = I;
2201
2202     DEBUG(dbgs() << "Visiting " << *Inst << "\n");
2203
2204     NestingDetected |= VisitInstructionTopDown(Inst, Releases, MyStates);
2205   }
2206
2207   // If ARC Annotations are enabled, output the current state of pointers at the
2208   // bottom of the basic block.
2209   ANNOTATE_TOPDOWN_BBEND(MyStates, BB);
2210
2211 #ifdef ARC_ANNOTATIONS
2212   if (!(EnableARCAnnotations && DisableCheckForCFGHazards))
2213 #endif
2214   CheckForCFGHazards(BB, BBStates, MyStates);
2215   return NestingDetected;
2216 }
2217
2218 static void
2219 ComputePostOrders(Function &F,
2220                   SmallVectorImpl<BasicBlock *> &PostOrder,
2221                   SmallVectorImpl<BasicBlock *> &ReverseCFGPostOrder,
2222                   unsigned NoObjCARCExceptionsMDKind,
2223                   DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates) {
2224   /// The visited set, for doing DFS walks.
2225   SmallPtrSet<BasicBlock *, 16> Visited;
2226
2227   // Do DFS, computing the PostOrder.
2228   SmallPtrSet<BasicBlock *, 16> OnStack;
2229   SmallVector<std::pair<BasicBlock *, succ_iterator>, 16> SuccStack;
2230
2231   // Functions always have exactly one entry block, and we don't have
2232   // any other block that we treat like an entry block.
2233   BasicBlock *EntryBB = &F.getEntryBlock();
2234   BBState &MyStates = BBStates[EntryBB];
2235   MyStates.SetAsEntry();
2236   TerminatorInst *EntryTI = cast<TerminatorInst>(&EntryBB->back());
2237   SuccStack.push_back(std::make_pair(EntryBB, succ_iterator(EntryTI)));
2238   Visited.insert(EntryBB);
2239   OnStack.insert(EntryBB);
2240   do {
2241   dfs_next_succ:
2242     BasicBlock *CurrBB = SuccStack.back().first;
2243     TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&CurrBB->back());
2244     succ_iterator SE(TI, false);
2245
2246     while (SuccStack.back().second != SE) {
2247       BasicBlock *SuccBB = *SuccStack.back().second++;
2248       if (Visited.insert(SuccBB)) {
2249         TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&SuccBB->back());
2250         SuccStack.push_back(std::make_pair(SuccBB, succ_iterator(TI)));
2251         BBStates[CurrBB].addSucc(SuccBB);
2252         BBState &SuccStates = BBStates[SuccBB];
2253         SuccStates.addPred(CurrBB);
2254         OnStack.insert(SuccBB);
2255         goto dfs_next_succ;
2256       }
2257
2258       if (!OnStack.count(SuccBB)) {
2259         BBStates[CurrBB].addSucc(SuccBB);
2260         BBStates[SuccBB].addPred(CurrBB);
2261       }
2262     }
2263     OnStack.erase(CurrBB);
2264     PostOrder.push_back(CurrBB);
2265     SuccStack.pop_back();
2266   } while (!SuccStack.empty());
2267
2268   Visited.clear();
2269
2270   // Do reverse-CFG DFS, computing the reverse-CFG PostOrder.
2271   // Functions may have many exits, and there also blocks which we treat
2272   // as exits due to ignored edges.
2273   SmallVector<std::pair<BasicBlock *, BBState::edge_iterator>, 16> PredStack;
2274   for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E; ++I) {
2275     BasicBlock *ExitBB = I;
2276     BBState &MyStates = BBStates[ExitBB];
2277     if (!MyStates.isExit())
2278       continue;
2279
2280     MyStates.SetAsExit();
2281
2282     PredStack.push_back(std::make_pair(ExitBB, MyStates.pred_begin()));
2283     Visited.insert(ExitBB);
2284     while (!PredStack.empty()) {
2285     reverse_dfs_next_succ:
2286       BBState::edge_iterator PE = BBStates[PredStack.back().first].pred_end();
2287       while (PredStack.back().second != PE) {
2288         BasicBlock *BB = *PredStack.back().second++;
2289         if (Visited.insert(BB)) {
2290           PredStack.push_back(std::make_pair(BB, BBStates[BB].pred_begin()));
2291           goto reverse_dfs_next_succ;
2292         }
2293       }
2294       ReverseCFGPostOrder.push_back(PredStack.pop_back_val().first);
2295     }
2296   }
2297 }
2298
2299 // Visit the function both top-down and bottom-up.
2300 bool
2301 ObjCARCOpt::Visit(Function &F,
2302                   DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
2303                   MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
2304                   DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases) {
2305
2306   // Use reverse-postorder traversals, because we magically know that loops
2307   // will be well behaved, i.e. they won't repeatedly call retain on a single
2308   // pointer without doing a release. We can't use the ReversePostOrderTraversal
2309   // class here because we want the reverse-CFG postorder to consider each
2310   // function exit point, and we want to ignore selected cycle edges.
2311   SmallVector<BasicBlock *, 16> PostOrder;
2312   SmallVector<BasicBlock *, 16> ReverseCFGPostOrder;
2313   ComputePostOrders(F, PostOrder, ReverseCFGPostOrder,
2314                     NoObjCARCExceptionsMDKind,
2315                     BBStates);
2316
2317   // Use reverse-postorder on the reverse CFG for bottom-up.
2318   bool BottomUpNestingDetected = false;
2319   for (SmallVectorImpl<BasicBlock *>::const_reverse_iterator I =
2320        ReverseCFGPostOrder.rbegin(), E = ReverseCFGPostOrder.rend();
2321        I != E; ++I)
2322     BottomUpNestingDetected |= VisitBottomUp(*I, BBStates, Retains);
2323
2324   // Use reverse-postorder for top-down.
2325   bool TopDownNestingDetected = false;
2326   for (SmallVectorImpl<BasicBlock *>::const_reverse_iterator I =
2327        PostOrder.rbegin(), E = PostOrder.rend();
2328        I != E; ++I)
2329     TopDownNestingDetected |= VisitTopDown(*I, BBStates, Releases);
2330
2331   return TopDownNestingDetected && BottomUpNestingDetected;
2332 }
2333
2334 /// Move the calls in RetainsToMove and ReleasesToMove.
2335 void ObjCARCOpt::MoveCalls(Value *Arg,
2336                            RRInfo &RetainsToMove,
2337                            RRInfo &ReleasesToMove,
2338                            MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
2339                            DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
2340                            SmallVectorImpl<Instruction *> &DeadInsts,
2341                            Module *M) {
2342   Type *ArgTy = Arg->getType();
2343   Type *ParamTy = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(ArgTy->getContext()));
2344
2345   DEBUG(dbgs() << "== ObjCARCOpt::MoveCalls ==\n");
2346
2347   // Insert the new retain and release calls.
2348   for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
2349        PI = ReleasesToMove.ReverseInsertPts.begin(),
2350        PE = ReleasesToMove.ReverseInsertPts.end(); PI != PE; ++PI) {
2351     Instruction *InsertPt = *PI;
2352     Value *MyArg = ArgTy == ParamTy ? Arg :
2353                    new BitCastInst(Arg, ParamTy, "", InsertPt);
2354     CallInst *Call =
2355       CallInst::Create(getRetainCallee(M), MyArg, "", InsertPt);
2356     Call->setDoesNotThrow();
2357     Call->setTailCall();
2358
2359     DEBUG(dbgs() << "Inserting new Retain: " << *Call << "\n"
2360                     "At insertion point: " << *InsertPt << "\n");
2361   }
2362   for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
2363        PI = RetainsToMove.ReverseInsertPts.begin(),
2364        PE = RetainsToMove.ReverseInsertPts.end(); PI != PE; ++PI) {
2365     Instruction *InsertPt = *PI;
2366     Value *MyArg = ArgTy == ParamTy ? Arg :
2367                    new BitCastInst(Arg, ParamTy, "", InsertPt);
2368     CallInst *Call = CallInst::Create(getReleaseCallee(M), MyArg,
2369                                       "", InsertPt);
2370     // Attach a clang.imprecise_release metadata tag, if appropriate.
2371     if (MDNode *M = ReleasesToMove.ReleaseMetadata)
2372       Call->setMetadata(ImpreciseReleaseMDKind, M);
2373     Call->setDoesNotThrow();
2374     if (ReleasesToMove.IsTailCallRelease)
2375       Call->setTailCall();
2376
2377     DEBUG(dbgs() << "Inserting new Release: " << *Call << "\n"
2378                     "At insertion point: " << *InsertPt << "\n");
2379   }
2380
2381   // Delete the original retain and release calls.
2382   for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
2383        AI = RetainsToMove.Calls.begin(),
2384        AE = RetainsToMove.Calls.end(); AI != AE; ++AI) {
2385     Instruction *OrigRetain = *AI;
2386     Retains.blot(OrigRetain);
2387     DeadInsts.push_back(OrigRetain);
2388     DEBUG(dbgs() << "Deleting retain: " << *OrigRetain << "\n");
2389   }
2390   for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
2391        AI = ReleasesToMove.Calls.begin(),
2392        AE = ReleasesToMove.Calls.end(); AI != AE; ++AI) {
2393     Instruction *OrigRelease = *AI;
2394     Releases.erase(OrigRelease);
2395     DeadInsts.push_back(OrigRelease);
2396     DEBUG(dbgs() << "Deleting release: " << *OrigRelease << "\n");
2397   }
2398
2399 }
2400
2401 bool
2402 ObjCARCOpt::ConnectTDBUTraversals(DenseMap<const BasicBlock *, BBState>
2403                                     &BBStates,
2404                                   MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
2405                                   DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
2406                                   Module *M,
2407                                   SmallVector<Instruction *, 4> &NewRetains,
2408                                   SmallVector<Instruction *, 4> &NewReleases,
2409                                   SmallVector<Instruction *, 8> &DeadInsts,
2410                                   RRInfo &RetainsToMove,
2411                                   RRInfo &ReleasesToMove,
2412                                   Value *Arg,
2413                                   bool KnownSafe,
2414                                   bool &AnyPairsCompletelyEliminated) {
2415   // If a pair happens in a region where it is known that the reference count
2416   // is already incremented, we can similarly ignore possible decrements.
2417   bool KnownSafeTD = true, KnownSafeBU = true;
2418
2419   // Connect the dots between the top-down-collected RetainsToMove and
2420   // bottom-up-collected ReleasesToMove to form sets of related calls.
2421   // This is an iterative process so that we connect multiple releases
2422   // to multiple retains if needed.
2423   unsigned OldDelta = 0;
2424   unsigned NewDelta = 0;
2425   unsigned OldCount = 0;
2426   unsigned NewCount = 0;
2427   bool FirstRelease = true;
2428   for (;;) {
2429     for (SmallVectorImpl<Instruction *>::const_iterator
2430            NI = NewRetains.begin(), NE = NewRetains.end(); NI != NE; ++NI) {
2431       Instruction *NewRetain = *NI;
2432       MapVector<Value *, RRInfo>::const_iterator It = Retains.find(NewRetain);
2433       assert(It != Retains.end());
2434       const RRInfo &NewRetainRRI = It->second;
2435       KnownSafeTD &= NewRetainRRI.KnownSafe;
2436       for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
2437              LI = NewRetainRRI.Calls.begin(),
2438              LE = NewRetainRRI.Calls.end(); LI != LE; ++LI) {
2439         Instruction *NewRetainRelease = *LI;
2440         DenseMap<Value *, RRInfo>::const_iterator Jt =
2441           Releases.find(NewRetainRelease);
2442         if (Jt == Releases.end())
2443           return false;
2444         const RRInfo &NewRetainReleaseRRI = Jt->second;
2445         assert(NewRetainReleaseRRI.Calls.count(NewRetain));
2446         if (ReleasesToMove.Calls.insert(NewRetainRelease)) {
2447           OldDelta -=
2448             BBStates[NewRetainRelease->getParent()].GetAllPathCount();
2449
2450           // Merge the ReleaseMetadata and IsTailCallRelease values.
2451           if (FirstRelease) {
2452             ReleasesToMove.ReleaseMetadata =
2453               NewRetainReleaseRRI.ReleaseMetadata;
2454             ReleasesToMove.IsTailCallRelease =
2455               NewRetainReleaseRRI.IsTailCallRelease;
2456             FirstRelease = false;
2457           } else {
2458             if (ReleasesToMove.ReleaseMetadata !=
2459                 NewRetainReleaseRRI.ReleaseMetadata)
2460               ReleasesToMove.ReleaseMetadata = 0;
2461             if (ReleasesToMove.IsTailCallRelease !=
2462                 NewRetainReleaseRRI.IsTailCallRelease)
2463               ReleasesToMove.IsTailCallRelease = false;
2464           }
2465
2466           // Collect the optimal insertion points.
2467           if (!KnownSafe)
2468             for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
2469                    RI = NewRetainReleaseRRI.ReverseInsertPts.begin(),
2470                    RE = NewRetainReleaseRRI.ReverseInsertPts.end();
2471                  RI != RE; ++RI) {
2472               Instruction *RIP = *RI;
2473               if (ReleasesToMove.ReverseInsertPts.insert(RIP))
2474                 NewDelta -= BBStates[RIP->getParent()].GetAllPathCount();
2475             }
2476           NewReleases.push_back(NewRetainRelease);
2477         }
2478       }
2479     }
2480     NewRetains.clear();
2481     if (NewReleases.empty()) break;
2482
2483     // Back the other way.
2484     for (SmallVectorImpl<Instruction *>::const_iterator
2485            NI = NewReleases.begin(), NE = NewReleases.end(); NI != NE; ++NI) {
2486       Instruction *NewRelease = *NI;
2487       DenseMap<Value *, RRInfo>::const_iterator It =
2488         Releases.find(NewRelease);
2489       assert(It != Releases.end());
2490       const RRInfo &NewReleaseRRI = It->second;
2491       KnownSafeBU &= NewReleaseRRI.KnownSafe;
2492       for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
2493              LI = NewReleaseRRI.Calls.begin(),
2494              LE = NewReleaseRRI.Calls.end(); LI != LE; ++LI) {
2495         Instruction *NewReleaseRetain = *LI;
2496         MapVector<Value *, RRInfo>::const_iterator Jt =
2497           Retains.find(NewReleaseRetain);
2498         if (Jt == Retains.end())
2499           return false;
2500         const RRInfo &NewReleaseRetainRRI = Jt->second;
2501         assert(NewReleaseRetainRRI.Calls.count(NewRelease));
2502         if (RetainsToMove.Calls.insert(NewReleaseRetain)) {
2503           unsigned PathCount =
2504             BBStates[NewReleaseRetain->getParent()].GetAllPathCount();
2505           OldDelta += PathCount;
2506           OldCount += PathCount;
2507
2508           // Collect the optimal insertion points.
2509           if (!KnownSafe)
2510             for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
2511                    RI = NewReleaseRetainRRI.ReverseInsertPts.begin(),
2512                    RE = NewReleaseRetainRRI.ReverseInsertPts.end();
2513                  RI != RE; ++RI) {
2514               Instruction *RIP = *RI;
2515               if (RetainsToMove.ReverseInsertPts.insert(RIP)) {
2516                 PathCount = BBStates[RIP->getParent()].GetAllPathCount();
2517                 NewDelta += PathCount;
2518                 NewCount += PathCount;
2519               }
2520             }
2521           NewRetains.push_back(NewReleaseRetain);
2522         }
2523       }
2524     }
2525     NewReleases.clear();
2526     if (NewRetains.empty()) break;
2527   }
2528
2529   // If the pointer is known incremented or nested, we can safely delete the
2530   // pair regardless of what's between them.
2531   if (KnownSafeTD || KnownSafeBU) {
2532     RetainsToMove.ReverseInsertPts.clear();
2533     ReleasesToMove.ReverseInsertPts.clear();
2534     NewCount = 0;
2535   } else {
2536     // Determine whether the new insertion points we computed preserve the
2537     // balance of retain and release calls through the program.
2538     // TODO: If the fully aggressive solution isn't valid, try to find a
2539     // less aggressive solution which is.
2540     if (NewDelta != 0)
2541       return false;
2542   }
2543
2544   // Determine whether the original call points are balanced in the retain and
2545   // release calls through the program. If not, conservatively don't touch
2546   // them.
2547   // TODO: It's theoretically possible to do code motion in this case, as
2548   // long as the existing imbalances are maintained.
2549   if (OldDelta != 0)
2550     return false;
2551
2552 #ifdef ARC_ANNOTATIONS
2553   // Do not move calls if ARC annotations are requested.
2554   if (EnableARCAnnotations)
2555     return false;
2556 #endif // ARC_ANNOTATIONS
2557
2558   Changed = true;
2559   assert(OldCount != 0 && "Unreachable code?");
2560   NumRRs += OldCount - NewCount;
2561   // Set to true if we completely removed any RR pairs.
2562   AnyPairsCompletelyEliminated = NewCount == 0;
2563
2564   // We can move calls!
2565   return true;
2566 }
2567
2568 /// Identify pairings between the retains and releases, and delete and/or move
2569 /// them.
2570 bool
2571 ObjCARCOpt::PerformCodePlacement(DenseMap<const BasicBlock *, BBState>
2572                                    &BBStates,
2573                                  MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
2574                                  DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
2575                                  Module *M) {
2576   DEBUG(dbgs() << "\n== ObjCARCOpt::PerformCodePlacement ==\n");
2577
2578   bool AnyPairsCompletelyEliminated = false;
2579   RRInfo RetainsToMove;
2580   RRInfo ReleasesToMove;
2581   SmallVector<Instruction *, 4> NewRetains;
2582   SmallVector<Instruction *, 4> NewReleases;
2583   SmallVector<Instruction *, 8> DeadInsts;
2584
2585   // Visit each retain.
2586   for (MapVector<Value *, RRInfo>::const_iterator I = Retains.begin(),
2587        E = Retains.end(); I != E; ++I) {
2588     Value *V = I->first;
2589     if (!V) continue; // blotted
2590
2591     Instruction *Retain = cast<Instruction>(V);
2592
2593     DEBUG(dbgs() << "Visiting: " << *Retain << "\n");
2594
2595     Value *Arg = GetObjCArg(Retain);
2596
2597     // If the object being released is in static or stack storage, we know it's
2598     // not being managed by ObjC reference counting, so we can delete pairs
2599     // regardless of what possible decrements or uses lie between them.
2600     bool KnownSafe = isa<Constant>(Arg) || isa<AllocaInst>(Arg);
2601
2602     // A constant pointer can't be pointing to an object on the heap. It may
2603     // be reference-counted, but it won't be deleted.
2604     if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Arg))
2605       if (const GlobalVariable *GV =
2606             dyn_cast<GlobalVariable>(
2607               StripPointerCastsAndObjCCalls(LI->getPointerOperand())))
2608         if (GV->isConstant())
2609           KnownSafe = true;
2610
2611     // Connect the dots between the top-down-collected RetainsToMove and
2612     // bottom-up-collected ReleasesToMove to form sets of related calls.
2613     NewRetains.push_back(Retain);
2614     bool PerformMoveCalls =
2615       ConnectTDBUTraversals(BBStates, Retains, Releases, M, NewRetains,
2616                             NewReleases, DeadInsts, RetainsToMove,
2617                             ReleasesToMove, Arg, KnownSafe,
2618                             AnyPairsCompletelyEliminated);
2619
2620     if (PerformMoveCalls) {
2621       // Ok, everything checks out and we're all set. Let's move/delete some
2622       // code!
2623       MoveCalls(Arg, RetainsToMove, ReleasesToMove,
2624                 Retains, Releases, DeadInsts, M);
2625     }
2626
2627     // Clean up state for next retain.
2628     NewReleases.clear();
2629     NewRetains.clear();
2630     RetainsToMove.clear();
2631     ReleasesToMove.clear();
2632   }
2633
2634   // Now that we're done moving everything, we can delete the newly dead
2635   // instructions, as we no longer need them as insert points.
2636   while (!DeadInsts.empty())
2637     EraseInstruction(DeadInsts.pop_back_val());
2638
2639   return AnyPairsCompletelyEliminated;
2640 }
2641
2642 /// Weak pointer optimizations.
2643 void ObjCARCOpt::OptimizeWeakCalls(Function &F) {
2644   DEBUG(dbgs() << "\n== ObjCARCOpt::OptimizeWeakCalls ==\n");
2645
2646   // First, do memdep-style RLE and S2L optimizations. We can't use memdep
2647   // itself because it uses AliasAnalysis and we need to do provenance
2648   // queries instead.
2649   for (inst_iterator I = inst_begin(&F), E = inst_end(&F); I != E; ) {
2650     Instruction *Inst = &*I++;
2651
2652     DEBUG(dbgs() << "Visiting: " << *Inst << "\n");
2653
2654     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
2655     if (Class != IC_LoadWeak && Class != IC_LoadWeakRetained)
2656       continue;
2657
2658     // Delete objc_loadWeak calls with no users.
2659     if (Class == IC_LoadWeak && Inst->use_empty()) {
2660       Inst->eraseFromParent();
2661       continue;
2662     }
2663
2664     // TODO: For now, just look for an earlier available version of this value
2665     // within the same block. Theoretically, we could do memdep-style non-local
2666     // analysis too, but that would want caching. A better approach would be to
2667     // use the technique that EarlyCSE uses.
2668     inst_iterator Current = llvm::prior(I);
2669     BasicBlock *CurrentBB = Current.getBasicBlockIterator();
2670     for (BasicBlock::iterator B = CurrentBB->begin(),
2671                               J = Current.getInstructionIterator();
2672          J != B; --J) {
2673       Instruction *EarlierInst = &*llvm::prior(J);
2674       InstructionClass EarlierClass = GetInstructionClass(EarlierInst);
2675       switch (EarlierClass) {
2676       case IC_LoadWeak:
2677       case IC_LoadWeakRetained: {
2678         // If this is loading from the same pointer, replace this load's value
2679         // with that one.
2680         CallInst *Call = cast<CallInst>(Inst);
2681         CallInst *EarlierCall = cast<CallInst>(EarlierInst);
2682         Value *Arg = Call->getArgOperand(0);
2683         Value *EarlierArg = EarlierCall->getArgOperand(0);
2684         switch (PA.getAA()->alias(Arg, EarlierArg)) {
2685         case AliasAnalysis::MustAlias:
2686           Changed = true;
2687           // If the load has a builtin retain, insert a plain retain for it.
2688           if (Class == IC_LoadWeakRetained) {
2689             CallInst *CI =
2690               CallInst::Create(getRetainCallee(F.getParent()), EarlierCall,
2691                                "", Call);
2692             CI->setTailCall();
2693           }
2694           // Zap the fully redundant load.
2695           Call->replaceAllUsesWith(EarlierCall);
2696           Call->eraseFromParent();
2697           goto clobbered;
2698         case AliasAnalysis::MayAlias:
2699         case AliasAnalysis::PartialAlias:
2700           goto clobbered;
2701         case AliasAnalysis::NoAlias:
2702           break;
2703         }
2704         break;
2705       }
2706       case IC_StoreWeak:
2707       case IC_InitWeak: {
2708         // If this is storing to the same pointer and has the same size etc.
2709         // replace this load's value with the stored value.
2710         CallInst *Call = cast<CallInst>(Inst);
2711         CallInst *EarlierCall = cast<CallInst>(EarlierInst);
2712         Value *Arg = Call->getArgOperand(0);
2713         Value *EarlierArg = EarlierCall->getArgOperand(0);
2714         switch (PA.getAA()->alias(Arg, EarlierArg)) {
2715         case AliasAnalysis::MustAlias:
2716           Changed = true;
2717           // If the load has a builtin retain, insert a plain retain for it.
2718           if (Class == IC_LoadWeakRetained) {
2719             CallInst *CI =
2720               CallInst::Create(getRetainCallee(F.getParent()), EarlierCall,
2721                                "", Call);
2722             CI->setTailCall();
2723           }
2724           // Zap the fully redundant load.
2725           Call->replaceAllUsesWith(EarlierCall->getArgOperand(1));
2726           Call->eraseFromParent();
2727           goto clobbered;
2728         case AliasAnalysis::MayAlias:
2729         case AliasAnalysis::PartialAlias:
2730           goto clobbered;
2731         case AliasAnalysis::NoAlias:
2732           break;
2733         }
2734         break;
2735       }
2736       case IC_MoveWeak:
2737       case IC_CopyWeak:
2738         // TOOD: Grab the copied value.
2739         goto clobbered;
2740       case IC_AutoreleasepoolPush:
2741       case IC_None:
2742       case IC_IntrinsicUser:
2743       case IC_User:
2744         // Weak pointers are only modified through the weak entry points
2745         // (and arbitrary calls, which could call the weak entry points).
2746         break;
2747       default:
2748         // Anything else could modify the weak pointer.
2749         goto clobbered;
2750       }
2751     }
2752   clobbered:;
2753   }
2754
2755   // Then, for each destroyWeak with an alloca operand, check to see if
2756   // the alloca and all its users can be zapped.
2757   for (inst_iterator I = inst_begin(&F), E = inst_end(&F); I != E; ) {
2758     Instruction *Inst = &*I++;
2759     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
2760     if (Class != IC_DestroyWeak)
2761       continue;
2762
2763     CallInst *Call = cast<CallInst>(Inst);
2764     Value *Arg = Call->getArgOperand(0);
2765     if (AllocaInst *Alloca = dyn_cast<AllocaInst>(Arg)) {
2766       for (Value::use_iterator UI = Alloca->use_begin(),
2767            UE = Alloca->use_end(); UI != UE; ++UI) {
2768         const Instruction *UserInst = cast<Instruction>(*UI);
2769         switch (GetBasicInstructionClass(UserInst)) {
2770         case IC_InitWeak:
2771         case IC_StoreWeak:
2772         case IC_DestroyWeak:
2773           continue;
2774         default:
2775           goto done;
2776         }
2777       }
2778       Changed = true;
2779       for (Value::use_iterator UI = Alloca->use_begin(),
2780            UE = Alloca->use_end(); UI != UE; ) {
2781         CallInst *UserInst = cast<CallInst>(*UI++);
2782         switch (GetBasicInstructionClass(UserInst)) {
2783         case IC_InitWeak:
2784         case IC_StoreWeak:
2785           // These functions return their second argument.
2786           UserInst->replaceAllUsesWith(UserInst->getArgOperand(1));
2787           break;
2788         case IC_DestroyWeak:
2789           // No return value.
2790           break;
2791         default:
2792           llvm_unreachable("alloca really is used!");
2793         }
2794         UserInst->eraseFromParent();
2795       }
2796       Alloca->eraseFromParent();
2797     done:;
2798     }
2799   }
2800 }
2801
2802 /// Identify program paths which execute sequences of retains and releases which
2803 /// can be eliminated.
2804 bool ObjCARCOpt::OptimizeSequences(Function &F) {
2805   /// Releases, Retains - These are used to store the results of the main flow
2806   /// analysis. These use Value* as the key instead of Instruction* so that the
2807   /// map stays valid when we get around to rewriting code and calls get
2808   /// replaced by arguments.
2809   DenseMap<Value *, RRInfo> Releases;
2810   MapVector<Value *, RRInfo> Retains;
2811
2812   /// This is used during the traversal of the function to track the
2813   /// states for each identified object at each block.
2814   DenseMap<const BasicBlock *, BBState> BBStates;
2815
2816   // Analyze the CFG of the function, and all instructions.
2817   bool NestingDetected = Visit(F, BBStates, Retains, Releases);
2818
2819   // Transform.
2820   return PerformCodePlacement(BBStates, Retains, Releases, F.getParent()) &&
2821          NestingDetected;
2822 }
2823
2824 /// Check if there is a dependent call earlier that does not have anything in
2825 /// between the Retain and the call that can affect the reference count of their
2826 /// shared pointer argument. Note that Retain need not be in BB.
2827 static bool
2828 HasSafePathToPredecessorCall(const Value *Arg, Instruction *Retain,
2829                              SmallPtrSet<Instruction *, 4> &DepInsts,
2830                              SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4> &Visited,
2831                              ProvenanceAnalysis &PA) {
2832   FindDependencies(CanChangeRetainCount, Arg, Retain->getParent(), Retain,
2833                    DepInsts, Visited, PA);
2834   if (DepInsts.size() != 1)
2835     return false;
2836
2837   CallInst *Call =
2838     dyn_cast_or_null<CallInst>(*DepInsts.begin());
2839
2840   // Check that the pointer is the return value of the call.
2841   if (!Call || Arg != Call)
2842     return false;
2843
2844   // Check that the call is a regular call.
2845   InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Call);
2846   if (Class != IC_CallOrUser && Class != IC_Call)
2847     return false;
2848
2849   return true;
2850 }
2851
2852 /// Find a dependent retain that precedes the given autorelease for which there
2853 /// is nothing in between the two instructions that can affect the ref count of
2854 /// Arg.
2855 static CallInst *
2856 FindPredecessorRetainWithSafePath(const Value *Arg, BasicBlock *BB,
2857                                   Instruction *Autorelease,
2858                                   SmallPtrSet<Instruction *, 4> &DepInsts,
2859                                   SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4> &Visited,
2860                                   ProvenanceAnalysis &PA) {
2861   FindDependencies(CanChangeRetainCount, Arg,
2862                    BB, Autorelease, DepInsts, Visited, PA);
2863   if (DepInsts.size() != 1)
2864     return 0;
2865
2866   CallInst *Retain =
2867     dyn_cast_or_null<CallInst>(*DepInsts.begin());
2868
2869   // Check that we found a retain with the same argument.
2870   if (!Retain ||
2871       !IsRetain(GetBasicInstructionClass(Retain)) ||
2872       GetObjCArg(Retain) != Arg) {
2873     return 0;
2874   }
2875
2876   return Retain;
2877 }
2878
2879 /// Look for an ``autorelease'' instruction dependent on Arg such that there are
2880 /// no instructions dependent on Arg that need a positive ref count in between
2881 /// the autorelease and the ret.
2882 static CallInst *
2883 FindPredecessorAutoreleaseWithSafePath(const Value *Arg, BasicBlock *BB,
2884                                        ReturnInst *Ret,
2885                                        SmallPtrSet<Instruction *, 4> &DepInsts,
2886                                        SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4> &V,
2887                                        ProvenanceAnalysis &PA) {
2888   FindDependencies(NeedsPositiveRetainCount, Arg,
2889                    BB, Ret, DepInsts, V, PA);
2890   if (DepInsts.size() != 1)
2891     return 0;
2892
2893   CallInst *Autorelease =
2894     dyn_cast_or_null<CallInst>(*DepInsts.begin());
2895   if (!Autorelease)
2896     return 0;
2897   InstructionClass AutoreleaseClass = GetBasicInstructionClass(Autorelease);
2898   if (!IsAutorelease(AutoreleaseClass))
2899     return 0;
2900   if (GetObjCArg(Autorelease) != Arg)
2901     return 0;
2902
2903   return Autorelease;
2904 }
2905
2906 /// Look for this pattern:
2907 /// \code
2908 ///    %call = call i8* @something(...)
2909 ///    %2 = call i8* @objc_retain(i8* %call)
2910 ///    %3 = call i8* @objc_autorelease(i8* %2)
2911 ///    ret i8* %3
2912 /// \endcode
2913 /// And delete the retain and autorelease.
2914 void ObjCARCOpt::OptimizeReturns(Function &F) {
2915   if (!F.getReturnType()->isPointerTy())
2916     return;
2917
2918   DEBUG(dbgs() << "\n== ObjCARCOpt::OptimizeReturns ==\n");
2919
2920   SmallPtrSet<Instruction *, 4> DependingInstructions;
2921   SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4> Visited;
2922   for (Function::iterator FI = F.begin(), FE = F.end(); FI != FE; ++FI) {
2923     BasicBlock *BB = FI;
2924     ReturnInst *Ret = dyn_cast<ReturnInst>(&BB->back());
2925
2926     DEBUG(dbgs() << "Visiting: " << *Ret << "\n");
2927
2928     if (!Ret)
2929       continue;
2930
2931     const Value *Arg = StripPointerCastsAndObjCCalls(Ret->getOperand(0));
2932
2933     // Look for an ``autorelease'' instruction that is a predecessor of Ret and
2934     // dependent on Arg such that there are no instructions dependent on Arg
2935     // that need a positive ref count in between the autorelease and Ret.
2936     CallInst *Autorelease =
2937       FindPredecessorAutoreleaseWithSafePath(Arg, BB, Ret,
2938                                              DependingInstructions, Visited,
2939                                              PA);
2940     DependingInstructions.clear();
2941     Visited.clear();
2942
2943     if (!Autorelease)
2944       continue;
2945
2946     CallInst *Retain =
2947       FindPredecessorRetainWithSafePath(Arg, BB, Autorelease,
2948                                         DependingInstructions, Visited, PA);
2949     DependingInstructions.clear();
2950     Visited.clear();
2951
2952     if (!Retain)
2953       continue;
2954
2955     // Check that there is nothing that can affect the reference count
2956     // between the retain and the call.  Note that Retain need not be in BB.
2957     bool HasSafePathToCall = HasSafePathToPredecessorCall(Arg, Retain,
2958                                                           DependingInstructions,
2959                                                           Visited, PA);
2960     DependingInstructions.clear();
2961     Visited.clear();
2962
2963     if (!HasSafePathToCall)
2964       continue;
2965
2966     // If so, we can zap the retain and autorelease.
2967     Changed = true;
2968     ++NumRets;
2969     DEBUG(dbgs() << "Erasing: " << *Retain << "\nErasing: "
2970           << *Autorelease << "\n");
2971     EraseInstruction(Retain);
2972     EraseInstruction(Autorelease);
2973   }
2974 }
2975
2976 #ifndef NDEBUG
2977 void
2978 ObjCARCOpt::GatherStatistics(Function &F, bool AfterOptimization) {
2979   llvm::Statistic &NumRetains =
2980     AfterOptimization? NumRetainsAfterOpt : NumRetainsBeforeOpt;
2981   llvm::Statistic &NumReleases =
2982     AfterOptimization? NumReleasesAfterOpt : NumReleasesBeforeOpt;
2983
2984   for (inst_iterator I = inst_begin(&F), E = inst_end(&F); I != E; ) {
2985     Instruction *Inst = &*I++;
2986     switch (GetBasicInstructionClass(Inst)) {
2987     default:
2988       break;
2989     case IC_Retain:
2990       ++NumRetains;
2991       break;
2992     case IC_Release:
2993       ++NumReleases;
2994       break;
2995     }
2996   }
2997 }
2998 #endif
2999
3000 bool ObjCARCOpt::doInitialization(Module &M) {
3001   if (!EnableARCOpts)
3002     return false;
3003
3004   // If nothing in the Module uses ARC, don't do anything.
3005   Run = ModuleHasARC(M);
3006   if (!Run)
3007     return false;
3008
3009   // Identify the imprecise release metadata kind.
3010   ImpreciseReleaseMDKind =
3011     M.getContext().getMDKindID("clang.imprecise_release");
3012   CopyOnEscapeMDKind =
3013     M.getContext().getMDKindID("clang.arc.copy_on_escape");
3014   NoObjCARCExceptionsMDKind =
3015     M.getContext().getMDKindID("clang.arc.no_objc_arc_exceptions");
3016 #ifdef ARC_ANNOTATIONS
3017   ARCAnnotationBottomUpMDKind =
3018     M.getContext().getMDKindID("llvm.arc.annotation.bottomup");
3019   ARCAnnotationTopDownMDKind =
3020     M.getContext().getMDKindID("llvm.arc.annotation.topdown");
3021   ARCAnnotationProvenanceSourceMDKind =
3022     M.getContext().getMDKindID("llvm.arc.annotation.provenancesource");
3023 #endif // ARC_ANNOTATIONS
3024
3025   // Intuitively, objc_retain and others are nocapture, however in practice
3026   // they are not, because they return their argument value. And objc_release
3027   // calls finalizers which can have arbitrary side effects.
3028
3029   // These are initialized lazily.
3030   AutoreleaseRVCallee = 0;
3031   ReleaseCallee = 0;
3032   RetainCallee = 0;
3033   RetainBlockCallee = 0;
3034   AutoreleaseCallee = 0;
3035
3036   return false;
3037 }
3038
3039 bool ObjCARCOpt::runOnFunction(Function &F) {
3040   if (!EnableARCOpts)
3041     return false;
3042
3043   // If nothing in the Module uses ARC, don't do anything.
3044   if (!Run)
3045     return false;
3046
3047   Changed = false;
3048
3049   DEBUG(dbgs() << "<<< ObjCARCOpt: Visiting Function: " << F.getName() << " >>>"
3050         "\n");
3051
3052   PA.setAA(&getAnalysis<AliasAnalysis>());
3053
3054   // This pass performs several distinct transformations. As a compile-time aid
3055   // when compiling code that isn't ObjC, skip these if the relevant ObjC
3056   // library functions aren't declared.
3057
3058   // Preliminary optimizations. This also computes UsedInThisFunction.
3059   OptimizeIndividualCalls(F);
3060
3061   // Optimizations for weak pointers.
3062   if (UsedInThisFunction & ((1 << IC_LoadWeak) |
3063                             (1 << IC_LoadWeakRetained) |
3064                             (1 << IC_StoreWeak) |
3065                             (1 << IC_InitWeak) |
3066                             (1 << IC_CopyWeak) |
3067                             (1 << IC_MoveWeak) |
3068                             (1 << IC_DestroyWeak)))
3069     OptimizeWeakCalls(F);
3070
3071   // Optimizations for retain+release pairs.
3072   if (UsedInThisFunction & ((1 << IC_Retain) |
3073                             (1 << IC_RetainRV) |
3074                             (1 << IC_RetainBlock)))
3075     if (UsedInThisFunction & (1 << IC_Release))
3076       // Run OptimizeSequences until it either stops making changes or
3077       // no retain+release pair nesting is detected.
3078       while (OptimizeSequences(F)) {}
3079
3080   // Optimizations if objc_autorelease is used.
3081   if (UsedInThisFunction & ((1 << IC_Autorelease) |
3082                             (1 << IC_AutoreleaseRV)))
3083     OptimizeReturns(F);
3084
3085   // Gather statistics after optimization.
3086 #ifndef NDEBUG
3087   if (AreStatisticsEnabled()) {
3088     GatherStatistics(F, true);
3089   }
3090 #endif
3091
3092   DEBUG(dbgs() << "\n");
3093
3094   return Changed;
3095 }
3096
3097 void ObjCARCOpt::releaseMemory() {
3098   PA.clear();
3099 }
3100
3101 /// @}
3102 ///