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