lib/Transforms/Scalar/DeadStoreElimination.cpp

   1 //===- DeadStoreElimination.cpp - Fast Dead Store Elimination -------------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file implements a trivial dead store elimination that only considers
  11 // basic-block local redundant stores.
  12 //
  13 // FIXME: This should eventually be extended to be a post-dominator tree
  14 // traversal.  Doing so would be pretty trivial.
  15 //
  16 //===----------------------------------------------------------------------===//
  17
  18 #define DEBUG_TYPE "dse"
  19 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
  20 #include "llvm/Constants.h"
  21 #include "llvm/Function.h"
  22 #include "llvm/GlobalVariable.h"
  23 #include "llvm/Instructions.h"
  24 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
  25 #include "llvm/Pass.h"
  26 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
  27 #include "llvm/Analysis/CaptureTracking.h"
  28 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
  29 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
  30 #include "llvm/Analysis/MemoryDependenceAnalysis.h"
  31 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
  32 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  33 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
  34 #include "llvm/Support/Debug.h"
  35 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  36 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  37 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  38 using namespace llvm;
  39
  40 STATISTIC(NumFastStores, "Number of stores deleted");
  41 STATISTIC(NumFastOther , "Number of other instrs removed");
  42
  43 namespace {
  44   struct DSE : public FunctionPass {
  45     AliasAnalysis *AA;
  46     MemoryDependenceAnalysis *MD;
  47     DominatorTree *DT;
  48
  49     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
  50     DSE() : FunctionPass(ID), AA(0), MD(0), DT(0) {
  51       initializeDSEPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  52     }
  53
  54     virtual bool runOnFunction(Function &F) {
  55       AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
  56       MD = &getAnalysis<MemoryDependenceAnalysis>();
  57       DT = &getAnalysis<DominatorTree>();
  58
  59       bool Changed = false;
  60       for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E; ++I)
  61         // Only check non-dead blocks.  Dead blocks may have strange pointer
  62         // cycles that will confuse alias analysis.
  63         if (DT->isReachableFromEntry(I))
  64           Changed |= runOnBasicBlock(*I);
  65
  66       AA = 0; MD = 0; DT = 0;
  67       return Changed;
  68     }
  69
  70     bool runOnBasicBlock(BasicBlock &BB);
  71     bool HandleFree(CallInst *F);
  72     bool handleEndBlock(BasicBlock &BB);
  73     void RemoveAccessedObjects(const AliasAnalysis::Location &LoadedLoc,
  74                                SmallPtrSet<Value*, 16> &DeadStackObjects);
  75
  76     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  77       AU.setPreservesCFG();
  78       AU.addRequired<DominatorTree>();
  79       AU.addRequired<AliasAnalysis>();
  80       AU.addRequired<MemoryDependenceAnalysis>();
  81       AU.addPreserved<AliasAnalysis>();
  82       AU.addPreserved<DominatorTree>();
  83       AU.addPreserved<MemoryDependenceAnalysis>();
  84     }
  85   };
  86 }
  87
  88 char DSE::ID = 0;
  89 INITIALIZE_PASS_BEGIN(DSE, "dse", "Dead Store Elimination", false, false)
  90 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTree)
  91 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MemoryDependenceAnalysis)
  92 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
  93 INITIALIZE_PASS_END(DSE, "dse", "Dead Store Elimination", false, false)
  94
  95 FunctionPass *llvm::createDeadStoreEliminationPass() { return new DSE(); }
  96
  97 //===----------------------------------------------------------------------===//
  98 // Helper functions
  99 //===----------------------------------------------------------------------===//
 100
 101 /// DeleteDeadInstruction - Delete this instruction.  Before we do, go through
 102 /// and zero out all the operands of this instruction.  If any of them become
 103 /// dead, delete them and the computation tree that feeds them.
 104 ///
 105 /// If ValueSet is non-null, remove any deleted instructions from it as well.
 106 ///
 107 static void DeleteDeadInstruction(Instruction *I,
 108                                   MemoryDependenceAnalysis &MD,
 109                                   SmallPtrSet<Value*, 16> *ValueSet = 0) {
 110   SmallVector<Instruction*, 32> NowDeadInsts;
 111
 112   NowDeadInsts.push_back(I);
 113   --NumFastOther;
 114
 115   // Before we touch this instruction, remove it from memdep!
 116   do {
 117     Instruction *DeadInst = NowDeadInsts.pop_back_val();
 118     ++NumFastOther;
 119
 120     // This instruction is dead, zap it, in stages.  Start by removing it from
 121     // MemDep, which needs to know the operands and needs it to be in the
 122     // function.
 123     MD.removeInstruction(DeadInst);
 124
 125     for (unsigned op = 0, e = DeadInst->getNumOperands(); op != e; ++op) {
 126       Value *Op = DeadInst->getOperand(op);
 127       DeadInst->setOperand(op, 0);
 128
 129       // If this operand just became dead, add it to the NowDeadInsts list.
 130       if (!Op->use_empty()) continue;
 131
 132       if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(Op))
 133         if (isInstructionTriviallyDead(OpI))
 134           NowDeadInsts.push_back(OpI);
 135     }
 136
 137     DeadInst->eraseFromParent();
 138
 139     if (ValueSet) ValueSet->erase(DeadInst);
 140   } while (!NowDeadInsts.empty());
 141 }
 142
 143
 144 /// hasMemoryWrite - Does this instruction write some memory?  This only returns
 145 /// true for things that we can analyze with other helpers below.
 146 static bool hasMemoryWrite(Instruction *I) {
 147   if (isa<StoreInst>(I))
 148     return true;
 149   if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
 150     switch (II->getIntrinsicID()) {
 151     default:
 152       return false;
 153     case Intrinsic::memset:
 154     case Intrinsic::memmove:
 155     case Intrinsic::memcpy:
 156     case Intrinsic::init_trampoline:
 157     case Intrinsic::lifetime_end:
 158       return true;
 159     }
 160   }
 161   return false;
 162 }
 163
 164 /// getLocForWrite - Return a Location stored to by the specified instruction.
 165 /// If isRemovable returns true, this function and getLocForRead completely
 166 /// describe the memory operations for this instruction.
 167 static AliasAnalysis::Location
 168 getLocForWrite(Instruction *Inst, AliasAnalysis &AA) {
 169   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst))
 170     return AA.getLocation(SI);
 171
 172   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(Inst)) {
 173     // memcpy/memmove/memset.
 174     AliasAnalysis::Location Loc = AA.getLocationForDest(MI);
 175     // If we don't have target data around, an unknown size in Location means
 176     // that we should use the size of the pointee type.  This isn't valid for
 177     // memset/memcpy, which writes more than an i8.
 178     if (Loc.Size == AliasAnalysis::UnknownSize && AA.getTargetData() == 0)
 179       return AliasAnalysis::Location();
 180     return Loc;
 181   }
 182
 183   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst);
 184   if (II == 0) return AliasAnalysis::Location();
 185
 186   switch (II->getIntrinsicID()) {
 187   default: return AliasAnalysis::Location(); // Unhandled intrinsic.
 188   case Intrinsic::init_trampoline:
 189     // If we don't have target data around, an unknown size in Location means
 190     // that we should use the size of the pointee type.  This isn't valid for
 191     // init.trampoline, which writes more than an i8.
 192     if (AA.getTargetData() == 0) return AliasAnalysis::Location();
 193
 194     // FIXME: We don't know the size of the trampoline, so we can't really
 195     // handle it here.
 196     return AliasAnalysis::Location(II->getArgOperand(0));
 197   case Intrinsic::lifetime_end: {
 198     uint64_t Len = cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(0))->getZExtValue();
 199     return AliasAnalysis::Location(II->getArgOperand(1), Len);
 200   }
 201   }
 202 }
 203
 204 /// getLocForRead - Return the location read by the specified "hasMemoryWrite"
 205 /// instruction if any.
 206 static AliasAnalysis::Location
 207 getLocForRead(Instruction *Inst, AliasAnalysis &AA) {
 208   assert(hasMemoryWrite(Inst) && "Unknown instruction case");
 209
 210   // The only instructions that both read and write are the mem transfer
 211   // instructions (memcpy/memmove).
 212   if (MemTransferInst *MTI = dyn_cast<MemTransferInst>(Inst))
 213     return AA.getLocationForSource(MTI);
 214   return AliasAnalysis::Location();
 215 }
 216
 217
 218 /// isRemovable - If the value of this instruction and the memory it writes to
 219 /// is unused, may we delete this instruction?
 220 static bool isRemovable(Instruction *I) {
 221   // Don't remove volatile/atomic stores.
 222   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I))
 223     return SI->isUnordered();
 224
 225   IntrinsicInst *II = cast<IntrinsicInst>(I);
 226   switch (II->getIntrinsicID()) {
 227   default: assert(0 && "doesn't pass 'hasMemoryWrite' predicate");
 228   case Intrinsic::lifetime_end:
 229     // Never remove dead lifetime_end's, e.g. because it is followed by a
 230     // free.
 231     return false;
 232   case Intrinsic::init_trampoline:
 233     // Always safe to remove init_trampoline.
 234     return true;
 235
 236   case Intrinsic::memset:
 237   case Intrinsic::memmove:
 238   case Intrinsic::memcpy:
 239     // Don't remove volatile memory intrinsics.
 240     return !cast<MemIntrinsic>(II)->isVolatile();
 241   }
 242 }
 243
 244
 245 /// isShortenable - Returns true if this instruction can be safely shortened in
 246 /// length.
 247 static bool isShortenable(Instruction *I) {
 248   // Don't shorten stores for now
 249   if (isa<StoreInst>(I))
 250     return false;
 251
 252   IntrinsicInst *II = cast<IntrinsicInst>(I);
 253   switch (II->getIntrinsicID()) {
 254     default: return false;
 255     case Intrinsic::memset:
 256     case Intrinsic::memcpy:
 257       // Do shorten memory intrinsics.
 258       return true;
 259   }
 260 }
 261
 262 /// getStoredPointerOperand - Return the pointer that is being written to.
 263 static Value *getStoredPointerOperand(Instruction *I) {
 264   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I))
 265     return SI->getPointerOperand();
 266   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(I))
 267     return MI->getDest();
 268
 269   IntrinsicInst *II = cast<IntrinsicInst>(I);
 270   switch (II->getIntrinsicID()) {
 271   default: assert(false && "Unexpected intrinsic!");
 272   case Intrinsic::init_trampoline:
 273     return II->getArgOperand(0);
 274   }
 275 }
 276
 277 static uint64_t getPointerSize(Value *V, AliasAnalysis &AA) {
 278   const TargetData *TD = AA.getTargetData();
 279
 280   if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(V)) {
 281     assert(isMalloc(CI) && "Expected Malloc call!");
 282     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(0)))
 283       return C->getZExtValue();
 284     return AliasAnalysis::UnknownSize;
 285   }
 286
 287   if (TD == 0)
 288     return AliasAnalysis::UnknownSize;
 289
 290   if (AllocaInst *A = dyn_cast<AllocaInst>(V)) {
 291     // Get size information for the alloca
 292     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(A->getArraySize()))
 293       return C->getZExtValue() * TD->getTypeAllocSize(A->getAllocatedType());
 294     return AliasAnalysis::UnknownSize;
 295   }
 296
 297   assert(isa<Argument>(V) && "Expected AllocaInst, malloc call or Argument!");
 298   PointerType *PT = cast<PointerType>(V->getType());
 299   return TD->getTypeAllocSize(PT->getElementType());
 300 }
 301
 302 /// isObjectPointerWithTrustworthySize - Return true if the specified Value* is
 303 /// pointing to an object with a pointer size we can trust.
 304 static bool isObjectPointerWithTrustworthySize(const Value *V) {
 305   if (const AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(V))
 306     return !AI->isArrayAllocation();
 307   if (const GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
 308     return !GV->mayBeOverridden();
 309   if (const Argument *A = dyn_cast<Argument>(V))
 310     return A->hasByValAttr();
 311   if (isMalloc(V))
 312     return true;
 313   return false;
 314 }
 315
 316 namespace {
 317   enum OverwriteResult
 318   {
 319     OverwriteComplete,
 320     OverwriteEnd,
 321     OverwriteUnknown
 322   };
 323 }
 324
 325 /// isOverwrite - Return 'OverwriteComplete' if a store to the 'Later' location
 326 /// completely overwrites a store to the 'Earlier' location.
 327 /// 'OverwriteEnd' if the end of the 'Earlier' location is completely
 328 /// overwritten by 'Later', or 'OverwriteUnknown' if nothing can be determined
 329 static OverwriteResult isOverwrite(const AliasAnalysis::Location &Later,
 330                                    const AliasAnalysis::Location &Earlier,
 331                                    AliasAnalysis &AA,
 332                                    int64_t& EarlierOff,
 333                                    int64_t& LaterOff) {
 334   const Value *P1 = Earlier.Ptr->stripPointerCasts();
 335   const Value *P2 = Later.Ptr->stripPointerCasts();
 336
 337   // If the start pointers are the same, we just have to compare sizes to see if
 338   // the later store was larger than the earlier store.
 339   if (P1 == P2) {
 340     // If we don't know the sizes of either access, then we can't do a
 341     // comparison.
 342     if (Later.Size == AliasAnalysis::UnknownSize ||
 343         Earlier.Size == AliasAnalysis::UnknownSize) {
 344       // If we have no TargetData information around, then the size of the store
 345       // is inferrable from the pointee type.  If they are the same type, then
 346       // we know that the store is safe.
 347       if (AA.getTargetData() == 0 &&
 348           Later.Ptr->getType() == Earlier.Ptr->getType())
 349         return OverwriteComplete;
 350
 351       return OverwriteUnknown;
 352     }
 353
 354     // Make sure that the Later size is >= the Earlier size.
 355     if (Later.Size >= Earlier.Size)
 356       return OverwriteComplete;
 357   }
 358
 359   // Otherwise, we have to have size information, and the later store has to be
 360   // larger than the earlier one.
 361   if (Later.Size == AliasAnalysis::UnknownSize ||
 362       Earlier.Size == AliasAnalysis::UnknownSize ||
 363       AA.getTargetData() == 0)
 364     return OverwriteUnknown;
 365
 366   // Check to see if the later store is to the entire object (either a global,
 367   // an alloca, or a byval argument).  If so, then it clearly overwrites any
 368   // other store to the same object.
 369   const TargetData &TD = *AA.getTargetData();
 370
 371   const Value *UO1 = GetUnderlyingObject(P1, &TD),
 372               *UO2 = GetUnderlyingObject(P2, &TD);
 373
 374   // If we can't resolve the same pointers to the same object, then we can't
 375   // analyze them at all.
 376   if (UO1 != UO2)
 377     return OverwriteUnknown;
 378
 379   // If the "Later" store is to a recognizable object, get its size.
 380   if (isObjectPointerWithTrustworthySize(UO2)) {
 381     uint64_t ObjectSize =
 382       TD.getTypeAllocSize(cast<PointerType>(UO2->getType())->getElementType());
 383     if (ObjectSize == Later.Size)
 384       return OverwriteComplete;
 385   }
 386
 387   // Okay, we have stores to two completely different pointers.  Try to
 388   // decompose the pointer into a "base + constant_offset" form.  If the base
 389   // pointers are equal, then we can reason about the two stores.
 390   EarlierOff = 0;
 391   LaterOff = 0;
 392   const Value *BP1 = GetPointerBaseWithConstantOffset(P1, EarlierOff, TD);
 393   const Value *BP2 = GetPointerBaseWithConstantOffset(P2, LaterOff, TD);
 394
 395   // If the base pointers still differ, we have two completely different stores.
 396   if (BP1 != BP2)
 397     return OverwriteUnknown;
 398
 399   // The later store completely overlaps the earlier store if:
 400   //
 401   // 1. Both start at the same offset and the later one's size is greater than
 402   //    or equal to the earlier one's, or
 403   //
 404   //      |--earlier--|
 405   //      |--   later   --|
 406   //
 407   // 2. The earlier store has an offset greater than the later offset, but which
 408   //    still lies completely within the later store.
 409   //
 410   //        |--earlier--|
 411   //    |-----  later  ------|
 412   //
 413   // We have to be careful here as *Off is signed while *.Size is unsigned.
 414   if (EarlierOff >= LaterOff &&
 415       Later.Size > Earlier.Size &&
 416       uint64_t(EarlierOff - LaterOff) + Earlier.Size <= Later.Size)
 417     return OverwriteComplete;
 418
 419   // The other interesting case is if the later store overwrites the end of
 420   // the earlier store
 421   //
 422   //      |--earlier--|
 423   //                |--   later   --|
 424   //
 425   // In this case we may want to trim the size of earlier to avoid generating
 426   // writes to addresses which will definitely be overwritten later
 427   if (LaterOff > EarlierOff &&
 428       LaterOff < int64_t(EarlierOff + Earlier.Size) &&
 429       LaterOff + Later.Size >= EarlierOff + Earlier.Size)
 430     return OverwriteEnd;
 431
 432   // Otherwise, they don't completely overlap.
 433   return OverwriteUnknown;
 434 }
 435
 436 /// isPossibleSelfRead - If 'Inst' might be a self read (i.e. a noop copy of a
 437 /// memory region into an identical pointer) then it doesn't actually make its
 438 /// input dead in the traditional sense.  Consider this case:
 439 ///
 440 ///   memcpy(A <- B)
 441 ///   memcpy(A <- A)
 442 ///
 443 /// In this case, the second store to A does not make the first store to A dead.
 444 /// The usual situation isn't an explicit A<-A store like this (which can be
 445 /// trivially removed) but a case where two pointers may alias.
 446 ///
 447 /// This function detects when it is unsafe to remove a dependent instruction
 448 /// because the DSE inducing instruction may be a self-read.
 449 static bool isPossibleSelfRead(Instruction *Inst,
 450                                const AliasAnalysis::Location &InstStoreLoc,
 451                                Instruction *DepWrite, AliasAnalysis &AA) {
 452   // Self reads can only happen for instructions that read memory.  Get the
 453   // location read.
 454   AliasAnalysis::Location InstReadLoc = getLocForRead(Inst, AA);
 455   if (InstReadLoc.Ptr == 0) return false;  // Not a reading instruction.
 456
 457   // If the read and written loc obviously don't alias, it isn't a read.
 458   if (AA.isNoAlias(InstReadLoc, InstStoreLoc)) return false;
 459
 460   // Okay, 'Inst' may copy over itself.  However, we can still remove a the
 461   // DepWrite instruction if we can prove that it reads from the same location
 462   // as Inst.  This handles useful cases like:
 463   //   memcpy(A <- B)
 464   //   memcpy(A <- B)
 465   // Here we don't know if A/B may alias, but we do know that B/B are must
 466   // aliases, so removing the first memcpy is safe (assuming it writes <= #
 467   // bytes as the second one.
 468   AliasAnalysis::Location DepReadLoc = getLocForRead(DepWrite, AA);
 469
 470   if (DepReadLoc.Ptr && AA.isMustAlias(InstReadLoc.Ptr, DepReadLoc.Ptr))
 471     return false;
 472
 473   // If DepWrite doesn't read memory or if we can't prove it is a must alias,
 474   // then it can't be considered dead.
 475   return true;
 476 }
 477
 478
 479 //===----------------------------------------------------------------------===//
 480 // DSE Pass
 481 //===----------------------------------------------------------------------===//
 482
 483 bool DSE::runOnBasicBlock(BasicBlock &BB) {
 484   bool MadeChange = false;
 485
 486   // Do a top-down walk on the BB.
 487   for (BasicBlock::iterator BBI = BB.begin(), BBE = BB.end(); BBI != BBE; ) {
 488     Instruction *Inst = BBI++;
 489
 490     // Handle 'free' calls specially.
 491     if (CallInst *F = isFreeCall(Inst)) {
 492       MadeChange |= HandleFree(F);
 493       continue;
 494     }
 495
 496     // If we find something that writes memory, get its memory dependence.
 497     if (!hasMemoryWrite(Inst))
 498       continue;
 499
 500     MemDepResult InstDep = MD->getDependency(Inst);
 501
 502     // Ignore any store where we can't find a local dependence.
 503     // FIXME: cross-block DSE would be fun. :)
 504     if (!InstDep.isDef() && !InstDep.isClobber())
 505       continue;
 506
 507     // If we're storing the same value back to a pointer that we just
 508     // loaded from, then the store can be removed.
 509     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
 510       if (LoadInst *DepLoad = dyn_cast<LoadInst>(InstDep.getInst())) {
 511         if (SI->getPointerOperand() == DepLoad->getPointerOperand() &&
 512             SI->getOperand(0) == DepLoad && isRemovable(SI)) {
 513           DEBUG(dbgs() << "DSE: Remove Store Of Load from same pointer:\n  "
 514                        << "LOAD: " << *DepLoad << "\n  STORE: " << *SI << '\n');
 515
 516           // DeleteDeadInstruction can delete the current instruction.  Save BBI
 517           // in case we need it.
 518           WeakVH NextInst(BBI);
 519
 520           DeleteDeadInstruction(SI, *MD);
 521
 522           if (NextInst == 0)  // Next instruction deleted.
 523             BBI = BB.begin();
 524           else if (BBI != BB.begin())  // Revisit this instruction if possible.
 525             --BBI;
 526           ++NumFastStores;
 527           MadeChange = true;
 528           continue;
 529         }
 530       }
 531     }
 532
 533     // Figure out what location is being stored to.
 534     AliasAnalysis::Location Loc = getLocForWrite(Inst, *AA);
 535
 536     // If we didn't get a useful location, fail.
 537     if (Loc.Ptr == 0)
 538       continue;
 539
 540     while (InstDep.isDef() || InstDep.isClobber()) {
 541       // Get the memory clobbered by the instruction we depend on.  MemDep will
 542       // skip any instructions that 'Loc' clearly doesn't interact with.  If we
 543       // end up depending on a may- or must-aliased load, then we can't optimize
 544       // away the store and we bail out.  However, if we depend on on something
 545       // that overwrites the memory location we *can* potentially optimize it.
 546       //
 547       // Find out what memory location the dependent instruction stores.
 548       Instruction *DepWrite = InstDep.getInst();
 549       AliasAnalysis::Location DepLoc = getLocForWrite(DepWrite, *AA);
 550       // If we didn't get a useful location, or if it isn't a size, bail out.
 551       if (DepLoc.Ptr == 0)
 552         break;
 553
 554       // If we find a write that is a) removable (i.e., non-volatile), b) is
 555       // completely obliterated by the store to 'Loc', and c) which we know that
 556       // 'Inst' doesn't load from, then we can remove it.
 557       if (isRemovable(DepWrite) &&
 558           !isPossibleSelfRead(Inst, Loc, DepWrite, *AA)) {
 559         int64_t InstWriteOffset, DepWriteOffset;
 560         OverwriteResult OR = isOverwrite(Loc, DepLoc, *AA,
 561                                          DepWriteOffset, InstWriteOffset);
 562         if (OR == OverwriteComplete) {
 563           DEBUG(dbgs() << "DSE: Remove Dead Store:\n  DEAD: "
 564                 << *DepWrite << "\n  KILLER: " << *Inst << '\n');
 565
 566           // Delete the store and now-dead instructions that feed it.
 567           DeleteDeadInstruction(DepWrite, *MD);
 568           ++NumFastStores;
 569           MadeChange = true;
 570
 571           // DeleteDeadInstruction can delete the current instruction in loop
 572           // cases, reset BBI.
 573           BBI = Inst;
 574           if (BBI != BB.begin())
 575             --BBI;
 576           break;
 577         } else if (OR == OverwriteEnd && isShortenable(DepWrite)) {
 578           // TODO: base this on the target vector size so that if the earlier
 579           // store was too small to get vector writes anyway then its likely
 580           // a good idea to shorten it
 581           // Power of 2 vector writes are probably always a bad idea to optimize
 582           // as any store/memset/memcpy is likely using vector instructions so
 583           // shortening it to not vector size is likely to be slower
 584           MemIntrinsic* DepIntrinsic = cast<MemIntrinsic>(DepWrite);
 585           unsigned DepWriteAlign = DepIntrinsic->getAlignment();
 586           if (llvm::isPowerOf2_64(InstWriteOffset) ||
 587               ((DepWriteAlign != 0) && InstWriteOffset % DepWriteAlign == 0)) {
 588
 589             DEBUG(dbgs() << "DSE: Remove Dead Store:\n  OW END: "
 590                   << *DepWrite << "\n  KILLER (offset "
 591                   << InstWriteOffset << ", "
 592                   << DepLoc.Size << ")"
 593                   << *Inst << '\n');
 594
 595             Value* DepWriteLength = DepIntrinsic->getLength();
 596             Value* TrimmedLength = ConstantInt::get(DepWriteLength->getType(),
 597                                                     InstWriteOffset -
 598                                                     DepWriteOffset);
 599             DepIntrinsic->setLength(TrimmedLength);
 600             MadeChange = true;
 601           }
 602         }
 603       }
 604
 605       // If this is a may-aliased store that is clobbering the store value, we
 606       // can keep searching past it for another must-aliased pointer that stores
 607       // to the same location.  For example, in:
 608       //   store -> P
 609       //   store -> Q
 610       //   store -> P
 611       // we can remove the first store to P even though we don't know if P and Q
 612       // alias.
 613       if (DepWrite == &BB.front()) break;
 614
 615       // Can't look past this instruction if it might read 'Loc'.
 616       if (AA->getModRefInfo(DepWrite, Loc) & AliasAnalysis::Ref)
 617         break;
 618
 619       InstDep = MD->getPointerDependencyFrom(Loc, false, DepWrite, &BB);
 620     }
 621   }
 622
 623   // If this block ends in a return, unwind, or unreachable, all allocas are
 624   // dead at its end, which means stores to them are also dead.
 625   if (BB.getTerminator()->getNumSuccessors() == 0)
 626     MadeChange |= handleEndBlock(BB);
 627
 628   return MadeChange;
 629 }
 630
 631 /// Find all blocks that will unconditionally lead to the block BB and append
 632 /// them to F.
 633 static void FindUnconditionalPreds(SmallVectorImpl<BasicBlock *> &Blocks,
 634                                    BasicBlock *BB, DominatorTree *DT) {
 635   for (pred_iterator I = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); I != E; ++I) {
 636     BasicBlock *Pred = *I;
 637     TerminatorInst *PredTI = Pred->getTerminator();
 638     if (PredTI->getNumSuccessors() != 1)
 639       continue;
 640
 641     if (DT->isReachableFromEntry(Pred))
 642       Blocks.push_back(Pred);
 643   }
 644 }
 645
 646 /// HandleFree - Handle frees of entire structures whose dependency is a store
 647 /// to a field of that structure.
 648 bool DSE::HandleFree(CallInst *F) {
 649   bool MadeChange = false;
 650
 651   AliasAnalysis::Location Loc = AliasAnalysis::Location(F->getOperand(0));
 652   SmallVector<BasicBlock *, 16> Blocks;
 653   Blocks.push_back(F->getParent());
 654
 655   while (!Blocks.empty()) {
 656     BasicBlock *BB = Blocks.pop_back_val();
 657     Instruction *InstPt = BB->getTerminator();
 658     if (BB == F->getParent()) InstPt = F;
 659
 660     MemDepResult Dep = MD->getPointerDependencyFrom(Loc, false, InstPt, BB);
 661     while (Dep.isDef() || Dep.isClobber()) {
 662       Instruction *Dependency = Dep.getInst();
 663       if (!hasMemoryWrite(Dependency) || !isRemovable(Dependency))
 664         break;
 665
 666       Value *DepPointer =
 667         GetUnderlyingObject(getStoredPointerOperand(Dependency));
 668
 669       // Check for aliasing.
 670       if (!AA->isMustAlias(F->getArgOperand(0), DepPointer))
 671         break;
 672
 673       Instruction *Next = llvm::next(BasicBlock::iterator(Dependency));
 674
 675       // DCE instructions only used to calculate that store
 676       DeleteDeadInstruction(Dependency, *MD);
 677       ++NumFastStores;
 678       MadeChange = true;
 679
 680       // Inst's old Dependency is now deleted. Compute the next dependency,
 681       // which may also be dead, as in
 682       //    s[0] = 0;
 683       //    s[1] = 0; // This has just been deleted.
 684       //    free(s);
 685       Dep = MD->getPointerDependencyFrom(Loc, false, Next, BB);
 686     }
 687
 688     if (Dep.isNonLocal())
 689       FindUnconditionalPreds(Blocks, BB, DT);
 690   }
 691
 692   return MadeChange;
 693 }
 694
 695 /// handleEndBlock - Remove dead stores to stack-allocated locations in the
 696 /// function end block.  Ex:
 697 /// %A = alloca i32
 698 /// ...
 699 /// store i32 1, i32* %A
 700 /// ret void
 701 bool DSE::handleEndBlock(BasicBlock &BB) {
 702   bool MadeChange = false;
 703
 704   // Keep track of all of the stack objects that are dead at the end of the
 705   // function.
 706   SmallPtrSet<Value*, 16> DeadStackObjects;
 707
 708   // Find all of the alloca'd pointers in the entry block.
 709   BasicBlock *Entry = BB.getParent()->begin();
 710   for (BasicBlock::iterator I = Entry->begin(), E = Entry->end(); I != E; ++I) {
 711     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(I))
 712       DeadStackObjects.insert(AI);
 713
 714     // Okay, so these are dead heap objects, but if the pointer never escapes
 715     // then it's leaked by this function anyways.
 716     if (CallInst *CI = extractMallocCall(I))
 717       if (!PointerMayBeCaptured(CI, true, true))
 718         DeadStackObjects.insert(CI);
 719   }
 720
 721   // Treat byval arguments the same, stores to them are dead at the end of the
 722   // function.
 723   for (Function::arg_iterator AI = BB.getParent()->arg_begin(),
 724        AE = BB.getParent()->arg_end(); AI != AE; ++AI)
 725     if (AI->hasByValAttr())
 726       DeadStackObjects.insert(AI);
 727
 728   // Scan the basic block backwards
 729   for (BasicBlock::iterator BBI = BB.end(); BBI != BB.begin(); ){
 730     --BBI;
 731
 732     // If we find a store, check to see if it points into a dead stack value.
 733     if (hasMemoryWrite(BBI) && isRemovable(BBI)) {
 734       // See through pointer-to-pointer bitcasts
 735       Value *Pointer = GetUnderlyingObject(getStoredPointerOperand(BBI));
 736
 737       // Stores to stack values are valid candidates for removal.
 738       if (DeadStackObjects.count(Pointer)) {
 739         Instruction *Dead = BBI++;
 740
 741         DEBUG(dbgs() << "DSE: Dead Store at End of Block:\n  DEAD: "
 742                      << *Dead << "\n  Object: " << *Pointer << '\n');
 743
 744         // DCE instructions only used to calculate that store.
 745         DeleteDeadInstruction(Dead, *MD, &DeadStackObjects);
 746         ++NumFastStores;
 747         MadeChange = true;
 748         continue;
 749       }
 750     }
 751
 752     // Remove any dead non-memory-mutating instructions.
 753     if (isInstructionTriviallyDead(BBI)) {
 754       Instruction *Inst = BBI++;
 755       DeleteDeadInstruction(Inst, *MD, &DeadStackObjects);
 756       ++NumFastOther;
 757       MadeChange = true;
 758       continue;
 759     }
 760
 761     if (AllocaInst *A = dyn_cast<AllocaInst>(BBI)) {
 762       DeadStackObjects.erase(A);
 763       continue;
 764     }
 765
 766     if (CallInst *CI = extractMallocCall(BBI)) {
 767       DeadStackObjects.erase(CI);
 768       continue;
 769     }
 770
 771     if (CallSite CS = cast<Value>(BBI)) {
 772       // If this call does not access memory, it can't be loading any of our
 773       // pointers.
 774       if (AA->doesNotAccessMemory(CS))
 775         continue;
 776
 777       // If the call might load from any of our allocas, then any store above
 778       // the call is live.
 779       SmallVector<Value*, 8> LiveAllocas;
 780       for (SmallPtrSet<Value*, 16>::iterator I = DeadStackObjects.begin(),
 781            E = DeadStackObjects.end(); I != E; ++I) {
 782         // See if the call site touches it.
 783         AliasAnalysis::ModRefResult A =
 784           AA->getModRefInfo(CS, *I, getPointerSize(*I, *AA));
 785
 786         if (A == AliasAnalysis::ModRef || A == AliasAnalysis::Ref)
 787           LiveAllocas.push_back(*I);
 788       }
 789
 790       for (SmallVector<Value*, 8>::iterator I = LiveAllocas.begin(),
 791            E = LiveAllocas.end(); I != E; ++I)
 792         DeadStackObjects.erase(*I);
 793
 794       // If all of the allocas were clobbered by the call then we're not going
 795       // to find anything else to process.
 796       if (DeadStackObjects.empty())
 797         return MadeChange;
 798
 799       continue;
 800     }
 801
 802     AliasAnalysis::Location LoadedLoc;
 803
 804     // If we encounter a use of the pointer, it is no longer considered dead
 805     if (LoadInst *L = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
 806       if (!L->isUnordered()) // Be conservative with atomic/volatile load
 807         break;
 808       LoadedLoc = AA->getLocation(L);
 809     } else if (VAArgInst *V = dyn_cast<VAArgInst>(BBI)) {
 810       LoadedLoc = AA->getLocation(V);
 811     } else if (MemTransferInst *MTI = dyn_cast<MemTransferInst>(BBI)) {
 812       LoadedLoc = AA->getLocationForSource(MTI);
 813     } else if (!BBI->mayReadFromMemory()) {
 814       // Instruction doesn't read memory.  Note that stores that weren't removed
 815       // above will hit this case.
 816       continue;
 817     } else {
 818       // Unknown inst; assume it clobbers everything.
 819       break;
 820     }
 821
 822     // Remove any allocas from the DeadPointer set that are loaded, as this
 823     // makes any stores above the access live.
 824     RemoveAccessedObjects(LoadedLoc, DeadStackObjects);
 825
 826     // If all of the allocas were clobbered by the access then we're not going
 827     // to find anything else to process.
 828     if (DeadStackObjects.empty())
 829       break;
 830   }
 831
 832   return MadeChange;
 833 }
 834
 835 /// RemoveAccessedObjects - Check to see if the specified location may alias any
 836 /// of the stack objects in the DeadStackObjects set.  If so, they become live
 837 /// because the location is being loaded.
 838 void DSE::RemoveAccessedObjects(const AliasAnalysis::Location &LoadedLoc,
 839                                 SmallPtrSet<Value*, 16> &DeadStackObjects) {
 840   const Value *UnderlyingPointer = GetUnderlyingObject(LoadedLoc.Ptr);
 841
 842   // A constant can't be in the dead pointer set.
 843   if (isa<Constant>(UnderlyingPointer))
 844     return;
 845
 846   // If the kill pointer can be easily reduced to an alloca, don't bother doing
 847   // extraneous AA queries.
 848   if (isa<AllocaInst>(UnderlyingPointer) || isa<Argument>(UnderlyingPointer)) {
 849     DeadStackObjects.erase(const_cast<Value*>(UnderlyingPointer));
 850     return;
 851   }
 852
 853   SmallVector<Value*, 16> NowLive;
 854   for (SmallPtrSet<Value*, 16>::iterator I = DeadStackObjects.begin(),
 855        E = DeadStackObjects.end(); I != E; ++I) {
 856     // See if the loaded location could alias the stack location.
 857     AliasAnalysis::Location StackLoc(*I, getPointerSize(*I, *AA));
 858     if (!AA->isNoAlias(StackLoc, LoadedLoc))
 859       NowLive.push_back(*I);
 860   }
 861
 862   for (SmallVector<Value*, 16>::iterator I = NowLive.begin(), E = NowLive.end();
 863        I != E; ++I)
 864     DeadStackObjects.erase(*I);
 865 }
 866