Added debug message in ObjCARC when we remove a no-op cast which has only special...
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / ObjCARC.cpp
1 //===- ObjCARC.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 //
10 // This file defines ObjC ARC optimizations. ARC stands for
11 // Automatic Reference Counting and is a system for managing reference counts
12 // for objects 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, pattern-matching and replacement of
17 // low-level operations into higher-level operations, and numerous minor
18 // simplifications.
19 //
20 // This file also defines a simple ARC-aware AliasAnalysis.
21 //
22 // WARNING: This file knows about certain library functions. It recognizes them
23 // by name, and hardwires knowledge of their semantics.
24 //
25 // WARNING: This file knows about how certain Objective-C library functions are
26 // used. Naive LLVM IR transformations which would otherwise be
27 // behavior-preserving may break these assumptions.
28 //
29 //===----------------------------------------------------------------------===//
30
31 #define DEBUG_TYPE "objc-arc"
32 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
33 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
34 #include "llvm/Support/Debug.h"
35 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
36 using namespace llvm;
37
38 // A handy option to enable/disable all optimizations in this file.
39 static cl::opt<bool> EnableARCOpts("enable-objc-arc-opts", cl::init(true));
40
41 //===----------------------------------------------------------------------===//
42 // Misc. Utilities
43 //===----------------------------------------------------------------------===//
44
45 namespace {
46   /// MapVector - An associative container with fast insertion-order
47   /// (deterministic) iteration over its elements. Plus the special
48   /// blot operation.
49   template<class KeyT, class ValueT>
50   class MapVector {
51     /// Map - Map keys to indices in Vector.
52     typedef DenseMap<KeyT, size_t> MapTy;
53     MapTy Map;
54
55     /// Vector - Keys and values.
56     typedef std::vector<std::pair<KeyT, ValueT> > VectorTy;
57     VectorTy Vector;
58
59   public:
60     typedef typename VectorTy::iterator iterator;
61     typedef typename VectorTy::const_iterator const_iterator;
62     iterator begin() { return Vector.begin(); }
63     iterator end() { return Vector.end(); }
64     const_iterator begin() const { return Vector.begin(); }
65     const_iterator end() const { return Vector.end(); }
66
67 #ifdef XDEBUG
68     ~MapVector() {
69       assert(Vector.size() >= Map.size()); // May differ due to blotting.
70       for (typename MapTy::const_iterator I = Map.begin(), E = Map.end();
71            I != E; ++I) {
72         assert(I->second < Vector.size());
73         assert(Vector[I->second].first == I->first);
74       }
75       for (typename VectorTy::const_iterator I = Vector.begin(),
76            E = Vector.end(); I != E; ++I)
77         assert(!I->first ||
78                (Map.count(I->first) &&
79                 Map[I->first] == size_t(I - Vector.begin())));
80     }
81 #endif
82
83     ValueT &operator[](const KeyT &Arg) {
84       std::pair<typename MapTy::iterator, bool> Pair =
85         Map.insert(std::make_pair(Arg, size_t(0)));
86       if (Pair.second) {
87         size_t Num = Vector.size();
88         Pair.first->second = Num;
89         Vector.push_back(std::make_pair(Arg, ValueT()));
90         return Vector[Num].second;
91       }
92       return Vector[Pair.first->second].second;
93     }
94
95     std::pair<iterator, bool>
96     insert(const std::pair<KeyT, ValueT> &InsertPair) {
97       std::pair<typename MapTy::iterator, bool> Pair =
98         Map.insert(std::make_pair(InsertPair.first, size_t(0)));
99       if (Pair.second) {
100         size_t Num = Vector.size();
101         Pair.first->second = Num;
102         Vector.push_back(InsertPair);
103         return std::make_pair(Vector.begin() + Num, true);
104       }
105       return std::make_pair(Vector.begin() + Pair.first->second, false);
106     }
107
108     const_iterator find(const KeyT &Key) const {
109       typename MapTy::const_iterator It = Map.find(Key);
110       if (It == Map.end()) return Vector.end();
111       return Vector.begin() + It->second;
112     }
113
114     /// blot - This is similar to erase, but instead of removing the element
115     /// from the vector, it just zeros out the key in the vector. This leaves
116     /// iterators intact, but clients must be prepared for zeroed-out keys when
117     /// iterating.
118     void blot(const KeyT &Key) {
119       typename MapTy::iterator It = Map.find(Key);
120       if (It == Map.end()) return;
121       Vector[It->second].first = KeyT();
122       Map.erase(It);
123     }
124
125     void clear() {
126       Map.clear();
127       Vector.clear();
128     }
129   };
130 }
131
132 //===----------------------------------------------------------------------===//
133 // ARC Utilities.
134 //===----------------------------------------------------------------------===//
135
136 #include "llvm/ADT/StringSwitch.h"
137 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
138 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
139 #include "llvm/IR/Module.h"
140 #include "llvm/Support/CallSite.h"
141 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
142
143 namespace {
144   /// InstructionClass - A simple classification for instructions.
145   enum InstructionClass {
146     IC_Retain,              ///< objc_retain
147     IC_RetainRV,            ///< objc_retainAutoreleasedReturnValue
148     IC_RetainBlock,         ///< objc_retainBlock
149     IC_Release,             ///< objc_release
150     IC_Autorelease,         ///< objc_autorelease
151     IC_AutoreleaseRV,       ///< objc_autoreleaseReturnValue
152     IC_AutoreleasepoolPush, ///< objc_autoreleasePoolPush
153     IC_AutoreleasepoolPop,  ///< objc_autoreleasePoolPop
154     IC_NoopCast,            ///< objc_retainedObject, etc.
155     IC_FusedRetainAutorelease, ///< objc_retainAutorelease
156     IC_FusedRetainAutoreleaseRV, ///< objc_retainAutoreleaseReturnValue
157     IC_LoadWeakRetained,    ///< objc_loadWeakRetained (primitive)
158     IC_StoreWeak,           ///< objc_storeWeak (primitive)
159     IC_InitWeak,            ///< objc_initWeak (derived)
160     IC_LoadWeak,            ///< objc_loadWeak (derived)
161     IC_MoveWeak,            ///< objc_moveWeak (derived)
162     IC_CopyWeak,            ///< objc_copyWeak (derived)
163     IC_DestroyWeak,         ///< objc_destroyWeak (derived)
164     IC_StoreStrong,         ///< objc_storeStrong (derived)
165     IC_CallOrUser,          ///< could call objc_release and/or "use" pointers
166     IC_Call,                ///< could call objc_release
167     IC_User,                ///< could "use" a pointer
168     IC_None                 ///< anything else
169   };
170 }
171
172 /// IsPotentialUse - Test whether the given value is possible a
173 /// reference-counted pointer.
174 static bool IsPotentialUse(const Value *Op) {
175   // Pointers to static or stack storage are not reference-counted pointers.
176   if (isa<Constant>(Op) || isa<AllocaInst>(Op))
177     return false;
178   // Special arguments are not reference-counted.
179   if (const Argument *Arg = dyn_cast<Argument>(Op))
180     if (Arg->hasByValAttr() ||
181         Arg->hasNestAttr() ||
182         Arg->hasStructRetAttr())
183       return false;
184   // Only consider values with pointer types.
185   // It seemes intuitive to exclude function pointer types as well, since
186   // functions are never reference-counted, however clang occasionally
187   // bitcasts reference-counted pointers to function-pointer type
188   // temporarily.
189   PointerType *Ty = dyn_cast<PointerType>(Op->getType());
190   if (!Ty)
191     return false;
192   // Conservatively assume anything else is a potential use.
193   return true;
194 }
195
196 /// GetCallSiteClass - Helper for GetInstructionClass. Determines what kind
197 /// of construct CS is.
198 static InstructionClass GetCallSiteClass(ImmutableCallSite CS) {
199   for (ImmutableCallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
200        I != E; ++I)
201     if (IsPotentialUse(*I))
202       return CS.onlyReadsMemory() ? IC_User : IC_CallOrUser;
203
204   return CS.onlyReadsMemory() ? IC_None : IC_Call;
205 }
206
207 /// GetFunctionClass - Determine if F is one of the special known Functions.
208 /// If it isn't, return IC_CallOrUser.
209 static InstructionClass GetFunctionClass(const Function *F) {
210   Function::const_arg_iterator AI = F->arg_begin(), AE = F->arg_end();
211
212   // No arguments.
213   if (AI == AE)
214     return StringSwitch<InstructionClass>(F->getName())
215       .Case("objc_autoreleasePoolPush",  IC_AutoreleasepoolPush)
216       .Default(IC_CallOrUser);
217
218   // One argument.
219   const Argument *A0 = AI++;
220   if (AI == AE)
221     // Argument is a pointer.
222     if (PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(A0->getType())) {
223       Type *ETy = PTy->getElementType();
224       // Argument is i8*.
225       if (ETy->isIntegerTy(8))
226         return StringSwitch<InstructionClass>(F->getName())
227           .Case("objc_retain",                IC_Retain)
228           .Case("objc_retainAutoreleasedReturnValue", IC_RetainRV)
229           .Case("objc_retainBlock",           IC_RetainBlock)
230           .Case("objc_release",               IC_Release)
231           .Case("objc_autorelease",           IC_Autorelease)
232           .Case("objc_autoreleaseReturnValue", IC_AutoreleaseRV)
233           .Case("objc_autoreleasePoolPop",    IC_AutoreleasepoolPop)
234           .Case("objc_retainedObject",        IC_NoopCast)
235           .Case("objc_unretainedObject",      IC_NoopCast)
236           .Case("objc_unretainedPointer",     IC_NoopCast)
237           .Case("objc_retain_autorelease",    IC_FusedRetainAutorelease)
238           .Case("objc_retainAutorelease",     IC_FusedRetainAutorelease)
239           .Case("objc_retainAutoreleaseReturnValue",IC_FusedRetainAutoreleaseRV)
240           .Default(IC_CallOrUser);
241
242       // Argument is i8**
243       if (PointerType *Pte = dyn_cast<PointerType>(ETy))
244         if (Pte->getElementType()->isIntegerTy(8))
245           return StringSwitch<InstructionClass>(F->getName())
246             .Case("objc_loadWeakRetained",      IC_LoadWeakRetained)
247             .Case("objc_loadWeak",              IC_LoadWeak)
248             .Case("objc_destroyWeak",           IC_DestroyWeak)
249             .Default(IC_CallOrUser);
250     }
251
252   // Two arguments, first is i8**.
253   const Argument *A1 = AI++;
254   if (AI == AE)
255     if (PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(A0->getType()))
256       if (PointerType *Pte = dyn_cast<PointerType>(PTy->getElementType()))
257         if (Pte->getElementType()->isIntegerTy(8))
258           if (PointerType *PTy1 = dyn_cast<PointerType>(A1->getType())) {
259             Type *ETy1 = PTy1->getElementType();
260             // Second argument is i8*
261             if (ETy1->isIntegerTy(8))
262               return StringSwitch<InstructionClass>(F->getName())
263                      .Case("objc_storeWeak",             IC_StoreWeak)
264                      .Case("objc_initWeak",              IC_InitWeak)
265                      .Case("objc_storeStrong",           IC_StoreStrong)
266                      .Default(IC_CallOrUser);
267             // Second argument is i8**.
268             if (PointerType *Pte1 = dyn_cast<PointerType>(ETy1))
269               if (Pte1->getElementType()->isIntegerTy(8))
270                 return StringSwitch<InstructionClass>(F->getName())
271                        .Case("objc_moveWeak",              IC_MoveWeak)
272                        .Case("objc_copyWeak",              IC_CopyWeak)
273                        .Default(IC_CallOrUser);
274           }
275
276   // Anything else.
277   return IC_CallOrUser;
278 }
279
280 /// GetInstructionClass - Determine what kind of construct V is.
281 static InstructionClass GetInstructionClass(const Value *V) {
282   if (const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
283     // Any instruction other than bitcast and gep with a pointer operand have a
284     // use of an objc pointer. Bitcasts, GEPs, Selects, PHIs transfer a pointer
285     // to a subsequent use, rather than using it themselves, in this sense.
286     // As a short cut, several other opcodes are known to have no pointer
287     // operands of interest. And ret is never followed by a release, so it's
288     // not interesting to examine.
289     switch (I->getOpcode()) {
290     case Instruction::Call: {
291       const CallInst *CI = cast<CallInst>(I);
292       // Check for calls to special functions.
293       if (const Function *F = CI->getCalledFunction()) {
294         InstructionClass Class = GetFunctionClass(F);
295         if (Class != IC_CallOrUser)
296           return Class;
297
298         // None of the intrinsic functions do objc_release. For intrinsics, the
299         // only question is whether or not they may be users.
300         switch (F->getIntrinsicID()) {
301         case Intrinsic::returnaddress: case Intrinsic::frameaddress:
302         case Intrinsic::stacksave: case Intrinsic::stackrestore:
303         case Intrinsic::vastart: case Intrinsic::vacopy: case Intrinsic::vaend:
304         case Intrinsic::objectsize: case Intrinsic::prefetch:
305         case Intrinsic::stackprotector:
306         case Intrinsic::eh_return_i32: case Intrinsic::eh_return_i64:
307         case Intrinsic::eh_typeid_for: case Intrinsic::eh_dwarf_cfa:
308         case Intrinsic::eh_sjlj_lsda: case Intrinsic::eh_sjlj_functioncontext:
309         case Intrinsic::init_trampoline: case Intrinsic::adjust_trampoline:
310         case Intrinsic::lifetime_start: case Intrinsic::lifetime_end:
311         case Intrinsic::invariant_start: case Intrinsic::invariant_end:
312         // Don't let dbg info affect our results.
313         case Intrinsic::dbg_declare: case Intrinsic::dbg_value:
314           // Short cut: Some intrinsics obviously don't use ObjC pointers.
315           return IC_None;
316         default:
317           break;
318         }
319       }
320       return GetCallSiteClass(CI);
321     }
322     case Instruction::Invoke:
323       return GetCallSiteClass(cast<InvokeInst>(I));
324     case Instruction::BitCast:
325     case Instruction::GetElementPtr:
326     case Instruction::Select: case Instruction::PHI:
327     case Instruction::Ret: case Instruction::Br:
328     case Instruction::Switch: case Instruction::IndirectBr:
329     case Instruction::Alloca: case Instruction::VAArg:
330     case Instruction::Add: case Instruction::FAdd:
331     case Instruction::Sub: case Instruction::FSub:
332     case Instruction::Mul: case Instruction::FMul:
333     case Instruction::SDiv: case Instruction::UDiv: case Instruction::FDiv:
334     case Instruction::SRem: case Instruction::URem: case Instruction::FRem:
335     case Instruction::Shl: case Instruction::LShr: case Instruction::AShr:
336     case Instruction::And: case Instruction::Or: case Instruction::Xor:
337     case Instruction::SExt: case Instruction::ZExt: case Instruction::Trunc:
338     case Instruction::IntToPtr: case Instruction::FCmp:
339     case Instruction::FPTrunc: case Instruction::FPExt:
340     case Instruction::FPToUI: case Instruction::FPToSI:
341     case Instruction::UIToFP: case Instruction::SIToFP:
342     case Instruction::InsertElement: case Instruction::ExtractElement:
343     case Instruction::ShuffleVector:
344     case Instruction::ExtractValue:
345       break;
346     case Instruction::ICmp:
347       // Comparing a pointer with null, or any other constant, isn't an
348       // interesting use, because we don't care what the pointer points to, or
349       // about the values of any other dynamic reference-counted pointers.
350       if (IsPotentialUse(I->getOperand(1)))
351         return IC_User;
352       break;
353     default:
354       // For anything else, check all the operands.
355       // Note that this includes both operands of a Store: while the first
356       // operand isn't actually being dereferenced, it is being stored to
357       // memory where we can no longer track who might read it and dereference
358       // it, so we have to consider it potentially used.
359       for (User::const_op_iterator OI = I->op_begin(), OE = I->op_end();
360            OI != OE; ++OI)
361         if (IsPotentialUse(*OI))
362           return IC_User;
363     }
364   }
365
366   // Otherwise, it's totally inert for ARC purposes.
367   return IC_None;
368 }
369
370 /// GetBasicInstructionClass - Determine what kind of construct V is. This is
371 /// similar to GetInstructionClass except that it only detects objc runtine
372 /// calls. This allows it to be faster.
373 static InstructionClass GetBasicInstructionClass(const Value *V) {
374   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(V)) {
375     if (const Function *F = CI->getCalledFunction())
376       return GetFunctionClass(F);
377     // Otherwise, be conservative.
378     return IC_CallOrUser;
379   }
380
381   // Otherwise, be conservative.
382   return isa<InvokeInst>(V) ? IC_CallOrUser : IC_User;
383 }
384
385 /// IsRetain - Test if the given class is objc_retain or
386 /// equivalent.
387 static bool IsRetain(InstructionClass Class) {
388   return Class == IC_Retain ||
389          Class == IC_RetainRV;
390 }
391
392 /// IsAutorelease - Test if the given class is objc_autorelease or
393 /// equivalent.
394 static bool IsAutorelease(InstructionClass Class) {
395   return Class == IC_Autorelease ||
396          Class == IC_AutoreleaseRV;
397 }
398
399 /// IsForwarding - Test if the given class represents instructions which return
400 /// their argument verbatim.
401 static bool IsForwarding(InstructionClass Class) {
402   // objc_retainBlock technically doesn't always return its argument
403   // verbatim, but it doesn't matter for our purposes here.
404   return Class == IC_Retain ||
405          Class == IC_RetainRV ||
406          Class == IC_Autorelease ||
407          Class == IC_AutoreleaseRV ||
408          Class == IC_RetainBlock ||
409          Class == IC_NoopCast;
410 }
411
412 /// IsNoopOnNull - Test if the given class represents instructions which do
413 /// nothing if passed a null pointer.
414 static bool IsNoopOnNull(InstructionClass Class) {
415   return Class == IC_Retain ||
416          Class == IC_RetainRV ||
417          Class == IC_Release ||
418          Class == IC_Autorelease ||
419          Class == IC_AutoreleaseRV ||
420          Class == IC_RetainBlock;
421 }
422
423 /// IsAlwaysTail - Test if the given class represents instructions which are
424 /// always safe to mark with the "tail" keyword.
425 static bool IsAlwaysTail(InstructionClass Class) {
426   // IC_RetainBlock may be given a stack argument.
427   return Class == IC_Retain ||
428          Class == IC_RetainRV ||
429          Class == IC_Autorelease ||
430          Class == IC_AutoreleaseRV;
431 }
432
433 /// IsNoThrow - Test if the given class represents instructions which are always
434 /// safe to mark with the nounwind attribute..
435 static bool IsNoThrow(InstructionClass Class) {
436   // objc_retainBlock is not nounwind because it calls user copy constructors
437   // which could theoretically throw.
438   return Class == IC_Retain ||
439          Class == IC_RetainRV ||
440          Class == IC_Release ||
441          Class == IC_Autorelease ||
442          Class == IC_AutoreleaseRV ||
443          Class == IC_AutoreleasepoolPush ||
444          Class == IC_AutoreleasepoolPop;
445 }
446
447 /// EraseInstruction - Erase the given instruction. Many ObjC calls return their
448 /// argument verbatim, so if it's such a call and the return value has users,
449 /// replace them with the argument value.
450 static void EraseInstruction(Instruction *CI) {
451   Value *OldArg = cast<CallInst>(CI)->getArgOperand(0);
452
453   bool Unused = CI->use_empty();
454
455   if (!Unused) {
456     // Replace the return value with the argument.
457     assert(IsForwarding(GetBasicInstructionClass(CI)) &&
458            "Can't delete non-forwarding instruction with users!");
459     CI->replaceAllUsesWith(OldArg);
460   }
461
462   CI->eraseFromParent();
463
464   if (Unused)
465     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(OldArg);
466 }
467
468 /// GetUnderlyingObjCPtr - This is a wrapper around getUnderlyingObject which
469 /// also knows how to look through objc_retain and objc_autorelease calls, which
470 /// we know to return their argument verbatim.
471 static const Value *GetUnderlyingObjCPtr(const Value *V) {
472   for (;;) {
473     V = GetUnderlyingObject(V);
474     if (!IsForwarding(GetBasicInstructionClass(V)))
475       break;
476     V = cast<CallInst>(V)->getArgOperand(0);
477   }
478
479   return V;
480 }
481
482 /// StripPointerCastsAndObjCCalls - This is a wrapper around
483 /// Value::stripPointerCasts which also knows how to look through objc_retain
484 /// and objc_autorelease calls, which we know to return their argument verbatim.
485 static const Value *StripPointerCastsAndObjCCalls(const Value *V) {
486   for (;;) {
487     V = V->stripPointerCasts();
488     if (!IsForwarding(GetBasicInstructionClass(V)))
489       break;
490     V = cast<CallInst>(V)->getArgOperand(0);
491   }
492   return V;
493 }
494
495 /// StripPointerCastsAndObjCCalls - This is a wrapper around
496 /// Value::stripPointerCasts which also knows how to look through objc_retain
497 /// and objc_autorelease calls, which we know to return their argument verbatim.
498 static Value *StripPointerCastsAndObjCCalls(Value *V) {
499   for (;;) {
500     V = V->stripPointerCasts();
501     if (!IsForwarding(GetBasicInstructionClass(V)))
502       break;
503     V = cast<CallInst>(V)->getArgOperand(0);
504   }
505   return V;
506 }
507
508 /// GetObjCArg - Assuming the given instruction is one of the special calls such
509 /// as objc_retain or objc_release, return the argument value, stripped of no-op
510 /// casts and forwarding calls.
511 static Value *GetObjCArg(Value *Inst) {
512   return StripPointerCastsAndObjCCalls(cast<CallInst>(Inst)->getArgOperand(0));
513 }
514
515 /// IsObjCIdentifiedObject - This is similar to AliasAnalysis'
516 /// isObjCIdentifiedObject, except that it uses special knowledge of
517 /// ObjC conventions...
518 static bool IsObjCIdentifiedObject(const Value *V) {
519   // Assume that call results and arguments have their own "provenance".
520   // Constants (including GlobalVariables) and Allocas are never
521   // reference-counted.
522   if (isa<CallInst>(V) || isa<InvokeInst>(V) ||
523       isa<Argument>(V) || isa<Constant>(V) ||
524       isa<AllocaInst>(V))
525     return true;
526
527   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(V)) {
528     const Value *Pointer =
529       StripPointerCastsAndObjCCalls(LI->getPointerOperand());
530     if (const GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Pointer)) {
531       // A constant pointer can't be pointing to an object on the heap. It may
532       // be reference-counted, but it won't be deleted.
533       if (GV->isConstant())
534         return true;
535       StringRef Name = GV->getName();
536       // These special variables are known to hold values which are not
537       // reference-counted pointers.
538       if (Name.startswith("\01L_OBJC_SELECTOR_REFERENCES_") ||
539           Name.startswith("\01L_OBJC_CLASSLIST_REFERENCES_") ||
540           Name.startswith("\01L_OBJC_CLASSLIST_SUP_REFS_$_") ||
541           Name.startswith("\01L_OBJC_METH_VAR_NAME_") ||
542           Name.startswith("\01l_objc_msgSend_fixup_"))
543         return true;
544     }
545   }
546
547   return false;
548 }
549
550 /// FindSingleUseIdentifiedObject - This is similar to
551 /// StripPointerCastsAndObjCCalls but it stops as soon as it finds a value
552 /// with multiple uses.
553 static const Value *FindSingleUseIdentifiedObject(const Value *Arg) {
554   if (Arg->hasOneUse()) {
555     if (const BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Arg))
556       return FindSingleUseIdentifiedObject(BC->getOperand(0));
557     if (const GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Arg))
558       if (GEP->hasAllZeroIndices())
559         return FindSingleUseIdentifiedObject(GEP->getPointerOperand());
560     if (IsForwarding(GetBasicInstructionClass(Arg)))
561       return FindSingleUseIdentifiedObject(
562                cast<CallInst>(Arg)->getArgOperand(0));
563     if (!IsObjCIdentifiedObject(Arg))
564       return 0;
565     return Arg;
566   }
567
568   // If we found an identifiable object but it has multiple uses, but they are
569   // trivial uses, we can still consider this to be a single-use value.
570   if (IsObjCIdentifiedObject(Arg)) {
571     for (Value::const_use_iterator UI = Arg->use_begin(), UE = Arg->use_end();
572          UI != UE; ++UI) {
573       const User *U = *UI;
574       if (!U->use_empty() || StripPointerCastsAndObjCCalls(U) != Arg)
575          return 0;
576     }
577
578     return Arg;
579   }
580
581   return 0;
582 }
583
584 /// ModuleHasARC - Test if the given module looks interesting to run ARC
585 /// optimization on.
586 static bool ModuleHasARC(const Module &M) {
587   return
588     M.getNamedValue("objc_retain") ||
589     M.getNamedValue("objc_release") ||
590     M.getNamedValue("objc_autorelease") ||
591     M.getNamedValue("objc_retainAutoreleasedReturnValue") ||
592     M.getNamedValue("objc_retainBlock") ||
593     M.getNamedValue("objc_autoreleaseReturnValue") ||
594     M.getNamedValue("objc_autoreleasePoolPush") ||
595     M.getNamedValue("objc_loadWeakRetained") ||
596     M.getNamedValue("objc_loadWeak") ||
597     M.getNamedValue("objc_destroyWeak") ||
598     M.getNamedValue("objc_storeWeak") ||
599     M.getNamedValue("objc_initWeak") ||
600     M.getNamedValue("objc_moveWeak") ||
601     M.getNamedValue("objc_copyWeak") ||
602     M.getNamedValue("objc_retainedObject") ||
603     M.getNamedValue("objc_unretainedObject") ||
604     M.getNamedValue("objc_unretainedPointer");
605 }
606
607 /// DoesObjCBlockEscape - Test whether the given pointer, which is an
608 /// Objective C block pointer, does not "escape". This differs from regular
609 /// escape analysis in that a use as an argument to a call is not considered
610 /// an escape.
611 static bool DoesObjCBlockEscape(const Value *BlockPtr) {
612   // Walk the def-use chains.
613   SmallVector<const Value *, 4> Worklist;
614   Worklist.push_back(BlockPtr);
615   do {
616     const Value *V = Worklist.pop_back_val();
617     for (Value::const_use_iterator UI = V->use_begin(), UE = V->use_end();
618          UI != UE; ++UI) {
619       const User *UUser = *UI;
620       // Special - Use by a call (callee or argument) is not considered
621       // to be an escape.
622       switch (GetBasicInstructionClass(UUser)) {
623       case IC_StoreWeak:
624       case IC_InitWeak:
625       case IC_StoreStrong:
626       case IC_Autorelease:
627       case IC_AutoreleaseRV:
628         // These special functions make copies of their pointer arguments.
629         return true;
630       case IC_User:
631       case IC_None:
632         // Use by an instruction which copies the value is an escape if the
633         // result is an escape.
634         if (isa<BitCastInst>(UUser) || isa<GetElementPtrInst>(UUser) ||
635             isa<PHINode>(UUser) || isa<SelectInst>(UUser)) {
636           Worklist.push_back(UUser);
637           continue;
638         }
639         // Use by a load is not an escape.
640         if (isa<LoadInst>(UUser))
641           continue;
642         // Use by a store is not an escape if the use is the address.
643         if (const StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(UUser))
644           if (V != SI->getValueOperand())
645             continue;
646         break;
647       default:
648         // Regular calls and other stuff are not considered escapes.
649         continue;
650       }
651       // Otherwise, conservatively assume an escape.
652       return true;
653     }
654   } while (!Worklist.empty());
655
656   // No escapes found.
657   return false;
658 }
659
660 //===----------------------------------------------------------------------===//
661 // ARC AliasAnalysis.
662 //===----------------------------------------------------------------------===//
663
664 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
665 #include "llvm/Analysis/Passes.h"
666 #include "llvm/Pass.h"
667
668 namespace {
669   /// ObjCARCAliasAnalysis - This is a simple alias analysis
670   /// implementation that uses knowledge of ARC constructs to answer queries.
671   ///
672   /// TODO: This class could be generalized to know about other ObjC-specific
673   /// tricks. Such as knowing that ivars in the non-fragile ABI are non-aliasing
674   /// even though their offsets are dynamic.
675   class ObjCARCAliasAnalysis : public ImmutablePass,
676                                public AliasAnalysis {
677   public:
678     static char ID; // Class identification, replacement for typeinfo
679     ObjCARCAliasAnalysis() : ImmutablePass(ID) {
680       initializeObjCARCAliasAnalysisPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
681     }
682
683   private:
684     virtual void initializePass() {
685       InitializeAliasAnalysis(this);
686     }
687
688     /// getAdjustedAnalysisPointer - This method is used when a pass implements
689     /// an analysis interface through multiple inheritance.  If needed, it
690     /// should override this to adjust the this pointer as needed for the
691     /// specified pass info.
692     virtual void *getAdjustedAnalysisPointer(const void *PI) {
693       if (PI == &AliasAnalysis::ID)
694         return static_cast<AliasAnalysis *>(this);
695       return this;
696     }
697
698     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
699     virtual AliasResult alias(const Location &LocA, const Location &LocB);
700     virtual bool pointsToConstantMemory(const Location &Loc, bool OrLocal);
701     virtual ModRefBehavior getModRefBehavior(ImmutableCallSite CS);
702     virtual ModRefBehavior getModRefBehavior(const Function *F);
703     virtual ModRefResult getModRefInfo(ImmutableCallSite CS,
704                                        const Location &Loc);
705     virtual ModRefResult getModRefInfo(ImmutableCallSite CS1,
706                                        ImmutableCallSite CS2);
707   };
708 }  // End of anonymous namespace
709
710 // Register this pass...
711 char ObjCARCAliasAnalysis::ID = 0;
712 INITIALIZE_AG_PASS(ObjCARCAliasAnalysis, AliasAnalysis, "objc-arc-aa",
713                    "ObjC-ARC-Based Alias Analysis", false, true, false)
714
715 ImmutablePass *llvm::createObjCARCAliasAnalysisPass() {
716   return new ObjCARCAliasAnalysis();
717 }
718
719 void
720 ObjCARCAliasAnalysis::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
721   AU.setPreservesAll();
722   AliasAnalysis::getAnalysisUsage(AU);
723 }
724
725 AliasAnalysis::AliasResult
726 ObjCARCAliasAnalysis::alias(const Location &LocA, const Location &LocB) {
727   if (!EnableARCOpts)
728     return AliasAnalysis::alias(LocA, LocB);
729
730   // First, strip off no-ops, including ObjC-specific no-ops, and try making a
731   // precise alias query.
732   const Value *SA = StripPointerCastsAndObjCCalls(LocA.Ptr);
733   const Value *SB = StripPointerCastsAndObjCCalls(LocB.Ptr);
734   AliasResult Result =
735     AliasAnalysis::alias(Location(SA, LocA.Size, LocA.TBAATag),
736                          Location(SB, LocB.Size, LocB.TBAATag));
737   if (Result != MayAlias)
738     return Result;
739
740   // If that failed, climb to the underlying object, including climbing through
741   // ObjC-specific no-ops, and try making an imprecise alias query.
742   const Value *UA = GetUnderlyingObjCPtr(SA);
743   const Value *UB = GetUnderlyingObjCPtr(SB);
744   if (UA != SA || UB != SB) {
745     Result = AliasAnalysis::alias(Location(UA), Location(UB));
746     // We can't use MustAlias or PartialAlias results here because
747     // GetUnderlyingObjCPtr may return an offsetted pointer value.
748     if (Result == NoAlias)
749       return NoAlias;
750   }
751
752   // If that failed, fail. We don't need to chain here, since that's covered
753   // by the earlier precise query.
754   return MayAlias;
755 }
756
757 bool
758 ObjCARCAliasAnalysis::pointsToConstantMemory(const Location &Loc,
759                                              bool OrLocal) {
760   if (!EnableARCOpts)
761     return AliasAnalysis::pointsToConstantMemory(Loc, OrLocal);
762
763   // First, strip off no-ops, including ObjC-specific no-ops, and try making
764   // a precise alias query.
765   const Value *S = StripPointerCastsAndObjCCalls(Loc.Ptr);
766   if (AliasAnalysis::pointsToConstantMemory(Location(S, Loc.Size, Loc.TBAATag),
767                                             OrLocal))
768     return true;
769
770   // If that failed, climb to the underlying object, including climbing through
771   // ObjC-specific no-ops, and try making an imprecise alias query.
772   const Value *U = GetUnderlyingObjCPtr(S);
773   if (U != S)
774     return AliasAnalysis::pointsToConstantMemory(Location(U), OrLocal);
775
776   // If that failed, fail. We don't need to chain here, since that's covered
777   // by the earlier precise query.
778   return false;
779 }
780
781 AliasAnalysis::ModRefBehavior
782 ObjCARCAliasAnalysis::getModRefBehavior(ImmutableCallSite CS) {
783   // We have nothing to do. Just chain to the next AliasAnalysis.
784   return AliasAnalysis::getModRefBehavior(CS);
785 }
786
787 AliasAnalysis::ModRefBehavior
788 ObjCARCAliasAnalysis::getModRefBehavior(const Function *F) {
789   if (!EnableARCOpts)
790     return AliasAnalysis::getModRefBehavior(F);
791
792   switch (GetFunctionClass(F)) {
793   case IC_NoopCast:
794     return DoesNotAccessMemory;
795   default:
796     break;
797   }
798
799   return AliasAnalysis::getModRefBehavior(F);
800 }
801
802 AliasAnalysis::ModRefResult
803 ObjCARCAliasAnalysis::getModRefInfo(ImmutableCallSite CS, const Location &Loc) {
804   if (!EnableARCOpts)
805     return AliasAnalysis::getModRefInfo(CS, Loc);
806
807   switch (GetBasicInstructionClass(CS.getInstruction())) {
808   case IC_Retain:
809   case IC_RetainRV:
810   case IC_Autorelease:
811   case IC_AutoreleaseRV:
812   case IC_NoopCast:
813   case IC_AutoreleasepoolPush:
814   case IC_FusedRetainAutorelease:
815   case IC_FusedRetainAutoreleaseRV:
816     // These functions don't access any memory visible to the compiler.
817     // Note that this doesn't include objc_retainBlock, because it updates
818     // pointers when it copies block data.
819     return NoModRef;
820   default:
821     break;
822   }
823
824   return AliasAnalysis::getModRefInfo(CS, Loc);
825 }
826
827 AliasAnalysis::ModRefResult
828 ObjCARCAliasAnalysis::getModRefInfo(ImmutableCallSite CS1,
829                                     ImmutableCallSite CS2) {
830   // TODO: Theoretically we could check for dependencies between objc_* calls
831   // and OnlyAccessesArgumentPointees calls or other well-behaved calls.
832   return AliasAnalysis::getModRefInfo(CS1, CS2);
833 }
834
835 //===----------------------------------------------------------------------===//
836 // ARC expansion.
837 //===----------------------------------------------------------------------===//
838
839 #include "llvm/Support/InstIterator.h"
840 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
841
842 namespace {
843   /// ObjCARCExpand - Early ARC transformations.
844   class ObjCARCExpand : public FunctionPass {
845     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
846     virtual bool doInitialization(Module &M);
847     virtual bool runOnFunction(Function &F);
848
849     /// Run - A flag indicating whether this optimization pass should run.
850     bool Run;
851
852   public:
853     static char ID;
854     ObjCARCExpand() : FunctionPass(ID) {
855       initializeObjCARCExpandPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
856     }
857   };
858 }
859
860 char ObjCARCExpand::ID = 0;
861 INITIALIZE_PASS(ObjCARCExpand,
862                 "objc-arc-expand", "ObjC ARC expansion", false, false)
863
864 Pass *llvm::createObjCARCExpandPass() {
865   return new ObjCARCExpand();
866 }
867
868 void ObjCARCExpand::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
869   AU.setPreservesCFG();
870 }
871
872 bool ObjCARCExpand::doInitialization(Module &M) {
873   Run = ModuleHasARC(M);
874   return false;
875 }
876
877 bool ObjCARCExpand::runOnFunction(Function &F) {
878   if (!EnableARCOpts)
879     return false;
880
881   // If nothing in the Module uses ARC, don't do anything.
882   if (!Run)
883     return false;
884
885   bool Changed = false;
886
887   for (inst_iterator I = inst_begin(&F), E = inst_end(&F); I != E; ++I) {
888     Instruction *Inst = &*I;
889     
890     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCExpand: Visiting: " << *Inst << "\n");
891     
892     switch (GetBasicInstructionClass(Inst)) {
893     case IC_Retain:
894     case IC_RetainRV:
895     case IC_Autorelease:
896     case IC_AutoreleaseRV:
897     case IC_FusedRetainAutorelease:
898     case IC_FusedRetainAutoreleaseRV: {
899       // These calls return their argument verbatim, as a low-level
900       // optimization. However, this makes high-level optimizations
901       // harder. Undo any uses of this optimization that the front-end
902       // emitted here. We'll redo them in the contract pass.
903       Changed = true;
904       Value *Value = cast<CallInst>(Inst)->getArgOperand(0);
905       DEBUG(dbgs() << "ObjCARCExpand: Old = " << *Inst << "\n"
906                       "               New = " << *Value << "\n");
907       Inst->replaceAllUsesWith(Value);
908       break;
909     }
910     default:
911       break;
912     }
913   }
914   
915   DEBUG(dbgs() << "ObjCARCExpand: Finished List.\n\n");
916   
917   return Changed;
918 }
919
920 //===----------------------------------------------------------------------===//
921 // ARC autorelease pool elimination.
922 //===----------------------------------------------------------------------===//
923
924 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
925 #include "llvm/IR/Constants.h"
926
927 namespace {
928   /// ObjCARCAPElim - Autorelease pool elimination.
929   class ObjCARCAPElim : public ModulePass {
930     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
931     virtual bool runOnModule(Module &M);
932
933     static bool MayAutorelease(ImmutableCallSite CS, unsigned Depth = 0);
934     static bool OptimizeBB(BasicBlock *BB);
935
936   public:
937     static char ID;
938     ObjCARCAPElim() : ModulePass(ID) {
939       initializeObjCARCAPElimPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
940     }
941   };
942 }
943
944 char ObjCARCAPElim::ID = 0;
945 INITIALIZE_PASS(ObjCARCAPElim,
946                 "objc-arc-apelim",
947                 "ObjC ARC autorelease pool elimination",
948                 false, false)
949
950 Pass *llvm::createObjCARCAPElimPass() {
951   return new ObjCARCAPElim();
952 }
953
954 void ObjCARCAPElim::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
955   AU.setPreservesCFG();
956 }
957
958 /// MayAutorelease - Interprocedurally determine if calls made by the
959 /// given call site can possibly produce autoreleases.
960 bool ObjCARCAPElim::MayAutorelease(ImmutableCallSite CS, unsigned Depth) {
961   if (const Function *Callee = CS.getCalledFunction()) {
962     if (Callee->isDeclaration() || Callee->mayBeOverridden())
963       return true;
964     for (Function::const_iterator I = Callee->begin(), E = Callee->end();
965          I != E; ++I) {
966       const BasicBlock *BB = I;
967       for (BasicBlock::const_iterator J = BB->begin(), F = BB->end();
968            J != F; ++J)
969         if (ImmutableCallSite JCS = ImmutableCallSite(J))
970           // This recursion depth limit is arbitrary. It's just great
971           // enough to cover known interesting testcases.
972           if (Depth < 3 &&
973               !JCS.onlyReadsMemory() &&
974               MayAutorelease(JCS, Depth + 1))
975             return true;
976     }
977     return false;
978   }
979
980   return true;
981 }
982
983 bool ObjCARCAPElim::OptimizeBB(BasicBlock *BB) {
984   bool Changed = false;
985
986   Instruction *Push = 0;
987   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ) {
988     Instruction *Inst = I++;
989     switch (GetBasicInstructionClass(Inst)) {
990     case IC_AutoreleasepoolPush:
991       Push = Inst;
992       break;
993     case IC_AutoreleasepoolPop:
994       // If this pop matches a push and nothing in between can autorelease,
995       // zap the pair.
996       if (Push && cast<CallInst>(Inst)->getArgOperand(0) == Push) {
997         Changed = true;
998         DEBUG(dbgs() << "ObjCARCAPElim::OptimizeBB: Zapping push pop autorelease pair:\n"
999                      << "                           Pop: " << *Inst << "\n"
1000                      << "                           Push: " << *Push << "\n");
1001         Inst->eraseFromParent();
1002         Push->eraseFromParent();
1003       }
1004       Push = 0;
1005       break;
1006     case IC_CallOrUser:
1007       if (MayAutorelease(ImmutableCallSite(Inst)))
1008         Push = 0;
1009       break;
1010     default:
1011       break;
1012     }
1013   }
1014
1015   return Changed;
1016 }
1017
1018 bool ObjCARCAPElim::runOnModule(Module &M) {
1019   if (!EnableARCOpts)
1020     return false;
1021
1022   // If nothing in the Module uses ARC, don't do anything.
1023   if (!ModuleHasARC(M))
1024     return false;
1025
1026   // Find the llvm.global_ctors variable, as the first step in
1027   // identifying the global constructors. In theory, unnecessary autorelease
1028   // pools could occur anywhere, but in practice it's pretty rare. Global
1029   // ctors are a place where autorelease pools get inserted automatically,
1030   // so it's pretty common for them to be unnecessary, and it's pretty
1031   // profitable to eliminate them.
1032   GlobalVariable *GV = M.getGlobalVariable("llvm.global_ctors");
1033   if (!GV)
1034     return false;
1035
1036   assert(GV->hasDefinitiveInitializer() &&
1037          "llvm.global_ctors is uncooperative!");
1038
1039   bool Changed = false;
1040
1041   // Dig the constructor functions out of GV's initializer.
1042   ConstantArray *Init = cast<ConstantArray>(GV->getInitializer());
1043   for (User::op_iterator OI = Init->op_begin(), OE = Init->op_end();
1044        OI != OE; ++OI) {
1045     Value *Op = *OI;
1046     // llvm.global_ctors is an array of pairs where the second members
1047     // are constructor functions.
1048     Function *F = dyn_cast<Function>(cast<ConstantStruct>(Op)->getOperand(1));
1049     // If the user used a constructor function with the wrong signature and
1050     // it got bitcasted or whatever, look the other way.
1051     if (!F)
1052       continue;
1053     // Only look at function definitions.
1054     if (F->isDeclaration())
1055       continue;
1056     // Only look at functions with one basic block.
1057     if (llvm::next(F->begin()) != F->end())
1058       continue;
1059     // Ok, a single-block constructor function definition. Try to optimize it.
1060     Changed |= OptimizeBB(F->begin());
1061   }
1062
1063   return Changed;
1064 }
1065
1066 //===----------------------------------------------------------------------===//
1067 // ARC optimization.
1068 //===----------------------------------------------------------------------===//
1069
1070 // TODO: On code like this:
1071 //
1072 // objc_retain(%x)
1073 // stuff_that_cannot_release()
1074 // objc_autorelease(%x)
1075 // stuff_that_cannot_release()
1076 // objc_retain(%x)
1077 // stuff_that_cannot_release()
1078 // objc_autorelease(%x)
1079 //
1080 // The second retain and autorelease can be deleted.
1081
1082 // TODO: It should be possible to delete
1083 // objc_autoreleasePoolPush and objc_autoreleasePoolPop
1084 // pairs if nothing is actually autoreleased between them. Also, autorelease
1085 // calls followed by objc_autoreleasePoolPop calls (perhaps in ObjC++ code
1086 // after inlining) can be turned into plain release calls.
1087
1088 // TODO: Critical-edge splitting. If the optimial insertion point is
1089 // a critical edge, the current algorithm has to fail, because it doesn't
1090 // know how to split edges. It should be possible to make the optimizer
1091 // think in terms of edges, rather than blocks, and then split critical
1092 // edges on demand.
1093
1094 // TODO: OptimizeSequences could generalized to be Interprocedural.
1095
1096 // TODO: Recognize that a bunch of other objc runtime calls have
1097 // non-escaping arguments and non-releasing arguments, and may be
1098 // non-autoreleasing.
1099
1100 // TODO: Sink autorelease calls as far as possible. Unfortunately we
1101 // usually can't sink them past other calls, which would be the main
1102 // case where it would be useful.
1103
1104 // TODO: The pointer returned from objc_loadWeakRetained is retained.
1105
1106 // TODO: Delete release+retain pairs (rare).
1107
1108 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
1109 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
1110 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
1111 #include "llvm/Support/CFG.h"
1112
1113 STATISTIC(NumNoops,       "Number of no-op objc calls eliminated");
1114 STATISTIC(NumPartialNoops, "Number of partially no-op objc calls eliminated");
1115 STATISTIC(NumAutoreleases,"Number of autoreleases converted to releases");
1116 STATISTIC(NumRets,        "Number of return value forwarding "
1117                           "retain+autoreleaes eliminated");
1118 STATISTIC(NumRRs,         "Number of retain+release paths eliminated");
1119 STATISTIC(NumPeeps,       "Number of calls peephole-optimized");
1120
1121 namespace {
1122   /// ProvenanceAnalysis - This is similar to BasicAliasAnalysis, and it
1123   /// uses many of the same techniques, except it uses special ObjC-specific
1124   /// reasoning about pointer relationships.
1125   class ProvenanceAnalysis {
1126     AliasAnalysis *AA;
1127
1128     typedef std::pair<const Value *, const Value *> ValuePairTy;
1129     typedef DenseMap<ValuePairTy, bool> CachedResultsTy;
1130     CachedResultsTy CachedResults;
1131
1132     bool relatedCheck(const Value *A, const Value *B);
1133     bool relatedSelect(const SelectInst *A, const Value *B);
1134     bool relatedPHI(const PHINode *A, const Value *B);
1135
1136     void operator=(const ProvenanceAnalysis &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
1137     ProvenanceAnalysis(const ProvenanceAnalysis &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
1138
1139   public:
1140     ProvenanceAnalysis() {}
1141
1142     void setAA(AliasAnalysis *aa) { AA = aa; }
1143
1144     AliasAnalysis *getAA() const { return AA; }
1145
1146     bool related(const Value *A, const Value *B);
1147
1148     void clear() {
1149       CachedResults.clear();
1150     }
1151   };
1152 }
1153
1154 bool ProvenanceAnalysis::relatedSelect(const SelectInst *A, const Value *B) {
1155   // If the values are Selects with the same condition, we can do a more precise
1156   // check: just check for relations between the values on corresponding arms.
1157   if (const SelectInst *SB = dyn_cast<SelectInst>(B))
1158     if (A->getCondition() == SB->getCondition())
1159       return related(A->getTrueValue(), SB->getTrueValue()) ||
1160              related(A->getFalseValue(), SB->getFalseValue());
1161
1162   // Check both arms of the Select node individually.
1163   return related(A->getTrueValue(), B) ||
1164          related(A->getFalseValue(), B);
1165 }
1166
1167 bool ProvenanceAnalysis::relatedPHI(const PHINode *A, const Value *B) {
1168   // If the values are PHIs in the same block, we can do a more precise as well
1169   // as efficient check: just check for relations between the values on
1170   // corresponding edges.
1171   if (const PHINode *PNB = dyn_cast<PHINode>(B))
1172     if (PNB->getParent() == A->getParent()) {
1173       for (unsigned i = 0, e = A->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
1174         if (related(A->getIncomingValue(i),
1175                     PNB->getIncomingValueForBlock(A->getIncomingBlock(i))))
1176           return true;
1177       return false;
1178     }
1179
1180   // Check each unique source of the PHI node against B.
1181   SmallPtrSet<const Value *, 4> UniqueSrc;
1182   for (unsigned i = 0, e = A->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1183     const Value *PV1 = A->getIncomingValue(i);
1184     if (UniqueSrc.insert(PV1) && related(PV1, B))
1185       return true;
1186   }
1187
1188   // All of the arms checked out.
1189   return false;
1190 }
1191
1192 /// isStoredObjCPointer - Test if the value of P, or any value covered by its
1193 /// provenance, is ever stored within the function (not counting callees).
1194 static bool isStoredObjCPointer(const Value *P) {
1195   SmallPtrSet<const Value *, 8> Visited;
1196   SmallVector<const Value *, 8> Worklist;
1197   Worklist.push_back(P);
1198   Visited.insert(P);
1199   do {
1200     P = Worklist.pop_back_val();
1201     for (Value::const_use_iterator UI = P->use_begin(), UE = P->use_end();
1202          UI != UE; ++UI) {
1203       const User *Ur = *UI;
1204       if (isa<StoreInst>(Ur)) {
1205         if (UI.getOperandNo() == 0)
1206           // The pointer is stored.
1207           return true;
1208         // The pointed is stored through.
1209         continue;
1210       }
1211       if (isa<CallInst>(Ur))
1212         // The pointer is passed as an argument, ignore this.
1213         continue;
1214       if (isa<PtrToIntInst>(P))
1215         // Assume the worst.
1216         return true;
1217       if (Visited.insert(Ur))
1218         Worklist.push_back(Ur);
1219     }
1220   } while (!Worklist.empty());
1221
1222   // Everything checked out.
1223   return false;
1224 }
1225
1226 bool ProvenanceAnalysis::relatedCheck(const Value *A, const Value *B) {
1227   // Skip past provenance pass-throughs.
1228   A = GetUnderlyingObjCPtr(A);
1229   B = GetUnderlyingObjCPtr(B);
1230
1231   // Quick check.
1232   if (A == B)
1233     return true;
1234
1235   // Ask regular AliasAnalysis, for a first approximation.
1236   switch (AA->alias(A, B)) {
1237   case AliasAnalysis::NoAlias:
1238     return false;
1239   case AliasAnalysis::MustAlias:
1240   case AliasAnalysis::PartialAlias:
1241     return true;
1242   case AliasAnalysis::MayAlias:
1243     break;
1244   }
1245
1246   bool AIsIdentified = IsObjCIdentifiedObject(A);
1247   bool BIsIdentified = IsObjCIdentifiedObject(B);
1248
1249   // An ObjC-Identified object can't alias a load if it is never locally stored.
1250   if (AIsIdentified) {
1251     // Check for an obvious escape.
1252     if (isa<LoadInst>(B))
1253       return isStoredObjCPointer(A);
1254     if (BIsIdentified) {
1255       // Check for an obvious escape.
1256       if (isa<LoadInst>(A))
1257         return isStoredObjCPointer(B);
1258       // Both pointers are identified and escapes aren't an evident problem.
1259       return false;
1260     }
1261   } else if (BIsIdentified) {
1262     // Check for an obvious escape.
1263     if (isa<LoadInst>(A))
1264       return isStoredObjCPointer(B);
1265   }
1266
1267    // Special handling for PHI and Select.
1268   if (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(A))
1269     return relatedPHI(PN, B);
1270   if (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(B))
1271     return relatedPHI(PN, A);
1272   if (const SelectInst *S = dyn_cast<SelectInst>(A))
1273     return relatedSelect(S, B);
1274   if (const SelectInst *S = dyn_cast<SelectInst>(B))
1275     return relatedSelect(S, A);
1276
1277   // Conservative.
1278   return true;
1279 }
1280
1281 bool ProvenanceAnalysis::related(const Value *A, const Value *B) {
1282   // Begin by inserting a conservative value into the map. If the insertion
1283   // fails, we have the answer already. If it succeeds, leave it there until we
1284   // compute the real answer to guard against recursive queries.
1285   if (A > B) std::swap(A, B);
1286   std::pair<CachedResultsTy::iterator, bool> Pair =
1287     CachedResults.insert(std::make_pair(ValuePairTy(A, B), true));
1288   if (!Pair.second)
1289     return Pair.first->second;
1290
1291   bool Result = relatedCheck(A, B);
1292   CachedResults[ValuePairTy(A, B)] = Result;
1293   return Result;
1294 }
1295
1296 namespace {
1297   // Sequence - A sequence of states that a pointer may go through in which an
1298   // objc_retain and objc_release are actually needed.
1299   enum Sequence {
1300     S_None,
1301     S_Retain,         ///< objc_retain(x)
1302     S_CanRelease,     ///< foo(x) -- x could possibly see a ref count decrement
1303     S_Use,            ///< any use of x
1304     S_Stop,           ///< like S_Release, but code motion is stopped
1305     S_Release,        ///< objc_release(x)
1306     S_MovableRelease  ///< objc_release(x), !clang.imprecise_release
1307   };
1308 }
1309
1310 static Sequence MergeSeqs(Sequence A, Sequence B, bool TopDown) {
1311   // The easy cases.
1312   if (A == B)
1313     return A;
1314   if (A == S_None || B == S_None)
1315     return S_None;
1316
1317   if (A > B) std::swap(A, B);
1318   if (TopDown) {
1319     // Choose the side which is further along in the sequence.
1320     if ((A == S_Retain || A == S_CanRelease) &&
1321         (B == S_CanRelease || B == S_Use))
1322       return B;
1323   } else {
1324     // Choose the side which is further along in the sequence.
1325     if ((A == S_Use || A == S_CanRelease) &&
1326         (B == S_Use || B == S_Release || B == S_Stop || B == S_MovableRelease))
1327       return A;
1328     // If both sides are releases, choose the more conservative one.
1329     if (A == S_Stop && (B == S_Release || B == S_MovableRelease))
1330       return A;
1331     if (A == S_Release && B == S_MovableRelease)
1332       return A;
1333   }
1334
1335   return S_None;
1336 }
1337
1338 namespace {
1339   /// RRInfo - Unidirectional information about either a
1340   /// retain-decrement-use-release sequence or release-use-decrement-retain
1341   /// reverese sequence.
1342   struct RRInfo {
1343     /// KnownSafe - After an objc_retain, the reference count of the referenced
1344     /// object is known to be positive. Similarly, before an objc_release, the
1345     /// reference count of the referenced object is known to be positive. If
1346     /// there are retain-release pairs in code regions where the retain count
1347     /// is known to be positive, they can be eliminated, regardless of any side
1348     /// effects between them.
1349     ///
1350     /// Also, a retain+release pair nested within another retain+release
1351     /// pair all on the known same pointer value can be eliminated, regardless
1352     /// of any intervening side effects.
1353     ///
1354     /// KnownSafe is true when either of these conditions is satisfied.
1355     bool KnownSafe;
1356
1357     /// IsRetainBlock - True if the Calls are objc_retainBlock calls (as
1358     /// opposed to objc_retain calls).
1359     bool IsRetainBlock;
1360
1361     /// IsTailCallRelease - True of the objc_release calls are all marked
1362     /// with the "tail" keyword.
1363     bool IsTailCallRelease;
1364
1365     /// ReleaseMetadata - If the Calls are objc_release calls and they all have
1366     /// a clang.imprecise_release tag, this is the metadata tag.
1367     MDNode *ReleaseMetadata;
1368
1369     /// Calls - For a top-down sequence, the set of objc_retains or
1370     /// objc_retainBlocks. For bottom-up, the set of objc_releases.
1371     SmallPtrSet<Instruction *, 2> Calls;
1372
1373     /// ReverseInsertPts - The set of optimal insert positions for
1374     /// moving calls in the opposite sequence.
1375     SmallPtrSet<Instruction *, 2> ReverseInsertPts;
1376
1377     RRInfo() :
1378       KnownSafe(false), IsRetainBlock(false),
1379       IsTailCallRelease(false),
1380       ReleaseMetadata(0) {}
1381
1382     void clear();
1383   };
1384 }
1385
1386 void RRInfo::clear() {
1387   KnownSafe = false;
1388   IsRetainBlock = false;
1389   IsTailCallRelease = false;
1390   ReleaseMetadata = 0;
1391   Calls.clear();
1392   ReverseInsertPts.clear();
1393 }
1394
1395 namespace {
1396   /// PtrState - This class summarizes several per-pointer runtime properties
1397   /// which are propogated through the flow graph.
1398   class PtrState {
1399     /// KnownPositiveRefCount - True if the reference count is known to
1400     /// be incremented.
1401     bool KnownPositiveRefCount;
1402
1403     /// Partial - True of we've seen an opportunity for partial RR elimination,
1404     /// such as pushing calls into a CFG triangle or into one side of a
1405     /// CFG diamond.
1406     bool Partial;
1407
1408     /// Seq - The current position in the sequence.
1409     Sequence Seq : 8;
1410
1411   public:
1412     /// RRI - Unidirectional information about the current sequence.
1413     /// TODO: Encapsulate this better.
1414     RRInfo RRI;
1415
1416     PtrState() : KnownPositiveRefCount(false), Partial(false),
1417                  Seq(S_None) {}
1418
1419     void SetKnownPositiveRefCount() {
1420       KnownPositiveRefCount = true;
1421     }
1422
1423     void ClearRefCount() {
1424       KnownPositiveRefCount = false;
1425     }
1426
1427     bool IsKnownIncremented() const {
1428       return KnownPositiveRefCount;
1429     }
1430
1431     void SetSeq(Sequence NewSeq) {
1432       Seq = NewSeq;
1433     }
1434
1435     Sequence GetSeq() const {
1436       return Seq;
1437     }
1438
1439     void ClearSequenceProgress() {
1440       ResetSequenceProgress(S_None);
1441     }
1442
1443     void ResetSequenceProgress(Sequence NewSeq) {
1444       Seq = NewSeq;
1445       Partial = false;
1446       RRI.clear();
1447     }
1448
1449     void Merge(const PtrState &Other, bool TopDown);
1450   };
1451 }
1452
1453 void
1454 PtrState::Merge(const PtrState &Other, bool TopDown) {
1455   Seq = MergeSeqs(Seq, Other.Seq, TopDown);
1456   KnownPositiveRefCount = KnownPositiveRefCount && Other.KnownPositiveRefCount;
1457
1458   // We can't merge a plain objc_retain with an objc_retainBlock.
1459   if (RRI.IsRetainBlock != Other.RRI.IsRetainBlock)
1460     Seq = S_None;
1461
1462   // If we're not in a sequence (anymore), drop all associated state.
1463   if (Seq == S_None) {
1464     Partial = false;
1465     RRI.clear();
1466   } else if (Partial || Other.Partial) {
1467     // If we're doing a merge on a path that's previously seen a partial
1468     // merge, conservatively drop the sequence, to avoid doing partial
1469     // RR elimination. If the branch predicates for the two merge differ,
1470     // mixing them is unsafe.
1471     ClearSequenceProgress();
1472   } else {
1473     // Conservatively merge the ReleaseMetadata information.
1474     if (RRI.ReleaseMetadata != Other.RRI.ReleaseMetadata)
1475       RRI.ReleaseMetadata = 0;
1476
1477     RRI.KnownSafe = RRI.KnownSafe && Other.RRI.KnownSafe;
1478     RRI.IsTailCallRelease = RRI.IsTailCallRelease &&
1479                             Other.RRI.IsTailCallRelease;
1480     RRI.Calls.insert(Other.RRI.Calls.begin(), Other.RRI.Calls.end());
1481
1482     // Merge the insert point sets. If there are any differences,
1483     // that makes this a partial merge.
1484     Partial = RRI.ReverseInsertPts.size() != Other.RRI.ReverseInsertPts.size();
1485     for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
1486          I = Other.RRI.ReverseInsertPts.begin(),
1487          E = Other.RRI.ReverseInsertPts.end(); I != E; ++I)
1488       Partial |= RRI.ReverseInsertPts.insert(*I);
1489   }
1490 }
1491
1492 namespace {
1493   /// BBState - Per-BasicBlock state.
1494   class BBState {
1495     /// TopDownPathCount - The number of unique control paths from the entry
1496     /// which can reach this block.
1497     unsigned TopDownPathCount;
1498
1499     /// BottomUpPathCount - The number of unique control paths to exits
1500     /// from this block.
1501     unsigned BottomUpPathCount;
1502
1503     /// MapTy - A type for PerPtrTopDown and PerPtrBottomUp.
1504     typedef MapVector<const Value *, PtrState> MapTy;
1505
1506     /// PerPtrTopDown - The top-down traversal uses this to record information
1507     /// known about a pointer at the bottom of each block.
1508     MapTy PerPtrTopDown;
1509
1510     /// PerPtrBottomUp - The bottom-up traversal uses this to record information
1511     /// known about a pointer at the top of each block.
1512     MapTy PerPtrBottomUp;
1513
1514     /// Preds, Succs - Effective successors and predecessors of the current
1515     /// block (this ignores ignorable edges and ignored backedges).
1516     SmallVector<BasicBlock *, 2> Preds;
1517     SmallVector<BasicBlock *, 2> Succs;
1518
1519   public:
1520     BBState() : TopDownPathCount(0), BottomUpPathCount(0) {}
1521
1522     typedef MapTy::iterator ptr_iterator;
1523     typedef MapTy::const_iterator ptr_const_iterator;
1524
1525     ptr_iterator top_down_ptr_begin() { return PerPtrTopDown.begin(); }
1526     ptr_iterator top_down_ptr_end() { return PerPtrTopDown.end(); }
1527     ptr_const_iterator top_down_ptr_begin() const {
1528       return PerPtrTopDown.begin();
1529     }
1530     ptr_const_iterator top_down_ptr_end() const {
1531       return PerPtrTopDown.end();
1532     }
1533
1534     ptr_iterator bottom_up_ptr_begin() { return PerPtrBottomUp.begin(); }
1535     ptr_iterator bottom_up_ptr_end() { return PerPtrBottomUp.end(); }
1536     ptr_const_iterator bottom_up_ptr_begin() const {
1537       return PerPtrBottomUp.begin();
1538     }
1539     ptr_const_iterator bottom_up_ptr_end() const {
1540       return PerPtrBottomUp.end();
1541     }
1542
1543     /// SetAsEntry - Mark this block as being an entry block, which has one
1544     /// path from the entry by definition.
1545     void SetAsEntry() { TopDownPathCount = 1; }
1546
1547     /// SetAsExit - Mark this block as being an exit block, which has one
1548     /// path to an exit by definition.
1549     void SetAsExit()  { BottomUpPathCount = 1; }
1550
1551     PtrState &getPtrTopDownState(const Value *Arg) {
1552       return PerPtrTopDown[Arg];
1553     }
1554
1555     PtrState &getPtrBottomUpState(const Value *Arg) {
1556       return PerPtrBottomUp[Arg];
1557     }
1558
1559     void clearBottomUpPointers() {
1560       PerPtrBottomUp.clear();
1561     }
1562
1563     void clearTopDownPointers() {
1564       PerPtrTopDown.clear();
1565     }
1566
1567     void InitFromPred(const BBState &Other);
1568     void InitFromSucc(const BBState &Other);
1569     void MergePred(const BBState &Other);
1570     void MergeSucc(const BBState &Other);
1571
1572     /// GetAllPathCount - Return the number of possible unique paths from an
1573     /// entry to an exit which pass through this block. This is only valid
1574     /// after both the top-down and bottom-up traversals are complete.
1575     unsigned GetAllPathCount() const {
1576       assert(TopDownPathCount != 0);
1577       assert(BottomUpPathCount != 0);
1578       return TopDownPathCount * BottomUpPathCount;
1579     }
1580
1581     // Specialized CFG utilities.
1582     typedef SmallVectorImpl<BasicBlock *>::const_iterator edge_iterator;
1583     edge_iterator pred_begin() { return Preds.begin(); }
1584     edge_iterator pred_end() { return Preds.end(); }
1585     edge_iterator succ_begin() { return Succs.begin(); }
1586     edge_iterator succ_end() { return Succs.end(); }
1587
1588     void addSucc(BasicBlock *Succ) { Succs.push_back(Succ); }
1589     void addPred(BasicBlock *Pred) { Preds.push_back(Pred); }
1590
1591     bool isExit() const { return Succs.empty(); }
1592   };
1593 }
1594
1595 void BBState::InitFromPred(const BBState &Other) {
1596   PerPtrTopDown = Other.PerPtrTopDown;
1597   TopDownPathCount = Other.TopDownPathCount;
1598 }
1599
1600 void BBState::InitFromSucc(const BBState &Other) {
1601   PerPtrBottomUp = Other.PerPtrBottomUp;
1602   BottomUpPathCount = Other.BottomUpPathCount;
1603 }
1604
1605 /// MergePred - The top-down traversal uses this to merge information about
1606 /// predecessors to form the initial state for a new block.
1607 void BBState::MergePred(const BBState &Other) {
1608   // Other.TopDownPathCount can be 0, in which case it is either dead or a
1609   // loop backedge. Loop backedges are special.
1610   TopDownPathCount += Other.TopDownPathCount;
1611
1612   // Check for overflow. If we have overflow, fall back to conservative behavior.
1613   if (TopDownPathCount < Other.TopDownPathCount) {
1614     clearTopDownPointers();
1615     return;
1616   }
1617
1618   // For each entry in the other set, if our set has an entry with the same key,
1619   // merge the entries. Otherwise, copy the entry and merge it with an empty
1620   // entry.
1621   for (ptr_const_iterator MI = Other.top_down_ptr_begin(),
1622        ME = Other.top_down_ptr_end(); MI != ME; ++MI) {
1623     std::pair<ptr_iterator, bool> Pair = PerPtrTopDown.insert(*MI);
1624     Pair.first->second.Merge(Pair.second ? PtrState() : MI->second,
1625                              /*TopDown=*/true);
1626   }
1627
1628   // For each entry in our set, if the other set doesn't have an entry with the
1629   // same key, force it to merge with an empty entry.
1630   for (ptr_iterator MI = top_down_ptr_begin(),
1631        ME = top_down_ptr_end(); MI != ME; ++MI)
1632     if (Other.PerPtrTopDown.find(MI->first) == Other.PerPtrTopDown.end())
1633       MI->second.Merge(PtrState(), /*TopDown=*/true);
1634 }
1635
1636 /// MergeSucc - The bottom-up traversal uses this to merge information about
1637 /// successors to form the initial state for a new block.
1638 void BBState::MergeSucc(const BBState &Other) {
1639   // Other.BottomUpPathCount can be 0, in which case it is either dead or a
1640   // loop backedge. Loop backedges are special.
1641   BottomUpPathCount += Other.BottomUpPathCount;
1642
1643   // Check for overflow. If we have overflow, fall back to conservative behavior.
1644   if (BottomUpPathCount < Other.BottomUpPathCount) {
1645     clearBottomUpPointers();
1646     return;
1647   }
1648
1649   // For each entry in the other set, if our set has an entry with the
1650   // same key, merge the entries. Otherwise, copy the entry and merge
1651   // it with an empty entry.
1652   for (ptr_const_iterator MI = Other.bottom_up_ptr_begin(),
1653        ME = Other.bottom_up_ptr_end(); MI != ME; ++MI) {
1654     std::pair<ptr_iterator, bool> Pair = PerPtrBottomUp.insert(*MI);
1655     Pair.first->second.Merge(Pair.second ? PtrState() : MI->second,
1656                              /*TopDown=*/false);
1657   }
1658
1659   // For each entry in our set, if the other set doesn't have an entry
1660   // with the same key, force it to merge with an empty entry.
1661   for (ptr_iterator MI = bottom_up_ptr_begin(),
1662        ME = bottom_up_ptr_end(); MI != ME; ++MI)
1663     if (Other.PerPtrBottomUp.find(MI->first) == Other.PerPtrBottomUp.end())
1664       MI->second.Merge(PtrState(), /*TopDown=*/false);
1665 }
1666
1667 namespace {
1668   /// ObjCARCOpt - The main ARC optimization pass.
1669   class ObjCARCOpt : public FunctionPass {
1670     bool Changed;
1671     ProvenanceAnalysis PA;
1672
1673     /// Run - A flag indicating whether this optimization pass should run.
1674     bool Run;
1675
1676     /// RetainRVCallee, etc. - Declarations for ObjC runtime
1677     /// functions, for use in creating calls to them. These are initialized
1678     /// lazily to avoid cluttering up the Module with unused declarations.
1679     Constant *RetainRVCallee, *AutoreleaseRVCallee, *ReleaseCallee,
1680              *RetainCallee, *RetainBlockCallee, *AutoreleaseCallee;
1681
1682     /// UsedInThisFunciton - Flags which determine whether each of the
1683     /// interesting runtine functions is in fact used in the current function.
1684     unsigned UsedInThisFunction;
1685
1686     /// ImpreciseReleaseMDKind - The Metadata Kind for clang.imprecise_release
1687     /// metadata.
1688     unsigned ImpreciseReleaseMDKind;
1689
1690     /// CopyOnEscapeMDKind - The Metadata Kind for clang.arc.copy_on_escape
1691     /// metadata.
1692     unsigned CopyOnEscapeMDKind;
1693
1694     /// NoObjCARCExceptionsMDKind - The Metadata Kind for
1695     /// clang.arc.no_objc_arc_exceptions metadata.
1696     unsigned NoObjCARCExceptionsMDKind;
1697
1698     Constant *getRetainRVCallee(Module *M);
1699     Constant *getAutoreleaseRVCallee(Module *M);
1700     Constant *getReleaseCallee(Module *M);
1701     Constant *getRetainCallee(Module *M);
1702     Constant *getRetainBlockCallee(Module *M);
1703     Constant *getAutoreleaseCallee(Module *M);
1704
1705     bool IsRetainBlockOptimizable(const Instruction *Inst);
1706
1707     void OptimizeRetainCall(Function &F, Instruction *Retain);
1708     bool OptimizeRetainRVCall(Function &F, Instruction *RetainRV);
1709     void OptimizeAutoreleaseRVCall(Function &F, Instruction *AutoreleaseRV);
1710     void OptimizeIndividualCalls(Function &F);
1711
1712     void CheckForCFGHazards(const BasicBlock *BB,
1713                             DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1714                             BBState &MyStates) const;
1715     bool VisitInstructionBottomUp(Instruction *Inst,
1716                                   BasicBlock *BB,
1717                                   MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1718                                   BBState &MyStates);
1719     bool VisitBottomUp(BasicBlock *BB,
1720                        DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1721                        MapVector<Value *, RRInfo> &Retains);
1722     bool VisitInstructionTopDown(Instruction *Inst,
1723                                  DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
1724                                  BBState &MyStates);
1725     bool VisitTopDown(BasicBlock *BB,
1726                       DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1727                       DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases);
1728     bool Visit(Function &F,
1729                DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1730                MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1731                DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases);
1732
1733     void MoveCalls(Value *Arg, RRInfo &RetainsToMove, RRInfo &ReleasesToMove,
1734                    MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1735                    DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
1736                    SmallVectorImpl<Instruction *> &DeadInsts,
1737                    Module *M);
1738
1739     bool PerformCodePlacement(DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1740                               MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1741                               DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
1742                               Module *M);
1743
1744     void OptimizeWeakCalls(Function &F);
1745
1746     bool OptimizeSequences(Function &F);
1747
1748     void OptimizeReturns(Function &F);
1749
1750     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
1751     virtual bool doInitialization(Module &M);
1752     virtual bool runOnFunction(Function &F);
1753     virtual void releaseMemory();
1754
1755   public:
1756     static char ID;
1757     ObjCARCOpt() : FunctionPass(ID) {
1758       initializeObjCARCOptPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
1759     }
1760   };
1761 }
1762
1763 char ObjCARCOpt::ID = 0;
1764 INITIALIZE_PASS_BEGIN(ObjCARCOpt,
1765                       "objc-arc", "ObjC ARC optimization", false, false)
1766 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ObjCARCAliasAnalysis)
1767 INITIALIZE_PASS_END(ObjCARCOpt,
1768                     "objc-arc", "ObjC ARC optimization", false, false)
1769
1770 Pass *llvm::createObjCARCOptPass() {
1771   return new ObjCARCOpt();
1772 }
1773
1774 void ObjCARCOpt::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
1775   AU.addRequired<ObjCARCAliasAnalysis>();
1776   AU.addRequired<AliasAnalysis>();
1777   // ARC optimization doesn't currently split critical edges.
1778   AU.setPreservesCFG();
1779 }
1780
1781 bool ObjCARCOpt::IsRetainBlockOptimizable(const Instruction *Inst) {
1782   // Without the magic metadata tag, we have to assume this might be an
1783   // objc_retainBlock call inserted to convert a block pointer to an id,
1784   // in which case it really is needed.
1785   if (!Inst->getMetadata(CopyOnEscapeMDKind))
1786     return false;
1787
1788   // If the pointer "escapes" (not including being used in a call),
1789   // the copy may be needed.
1790   if (DoesObjCBlockEscape(Inst))
1791     return false;
1792
1793   // Otherwise, it's not needed.
1794   return true;
1795 }
1796
1797 Constant *ObjCARCOpt::getRetainRVCallee(Module *M) {
1798   if (!RetainRVCallee) {
1799     LLVMContext &C = M->getContext();
1800     Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
1801     Type *Params[] = { I8X };
1802     FunctionType *FTy = FunctionType::get(I8X, Params, /*isVarArg=*/false);
1803     AttributeSet Attribute =
1804       AttributeSet().addAttr(M->getContext(), AttributeSet::FunctionIndex,
1805                             Attribute::get(C, Attribute::NoUnwind));
1806     RetainRVCallee =
1807       M->getOrInsertFunction("objc_retainAutoreleasedReturnValue", FTy,
1808                              Attribute);
1809   }
1810   return RetainRVCallee;
1811 }
1812
1813 Constant *ObjCARCOpt::getAutoreleaseRVCallee(Module *M) {
1814   if (!AutoreleaseRVCallee) {
1815     LLVMContext &C = M->getContext();
1816     Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
1817     Type *Params[] = { I8X };
1818     FunctionType *FTy = FunctionType::get(I8X, Params, /*isVarArg=*/false);
1819     AttributeSet Attribute =
1820       AttributeSet().addAttr(M->getContext(), AttributeSet::FunctionIndex,
1821                             Attribute::get(C, Attribute::NoUnwind));
1822     AutoreleaseRVCallee =
1823       M->getOrInsertFunction("objc_autoreleaseReturnValue", FTy,
1824                              Attribute);
1825   }
1826   return AutoreleaseRVCallee;
1827 }
1828
1829 Constant *ObjCARCOpt::getReleaseCallee(Module *M) {
1830   if (!ReleaseCallee) {
1831     LLVMContext &C = M->getContext();
1832     Type *Params[] = { PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C)) };
1833     AttributeSet Attribute =
1834       AttributeSet().addAttr(M->getContext(), AttributeSet::FunctionIndex,
1835                             Attribute::get(C, Attribute::NoUnwind));
1836     ReleaseCallee =
1837       M->getOrInsertFunction(
1838         "objc_release",
1839         FunctionType::get(Type::getVoidTy(C), Params, /*isVarArg=*/false),
1840         Attribute);
1841   }
1842   return ReleaseCallee;
1843 }
1844
1845 Constant *ObjCARCOpt::getRetainCallee(Module *M) {
1846   if (!RetainCallee) {
1847     LLVMContext &C = M->getContext();
1848     Type *Params[] = { PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C)) };
1849     AttributeSet Attribute =
1850       AttributeSet().addAttr(M->getContext(), AttributeSet::FunctionIndex,
1851                             Attribute::get(C, Attribute::NoUnwind));
1852     RetainCallee =
1853       M->getOrInsertFunction(
1854         "objc_retain",
1855         FunctionType::get(Params[0], Params, /*isVarArg=*/false),
1856         Attribute);
1857   }
1858   return RetainCallee;
1859 }
1860
1861 Constant *ObjCARCOpt::getRetainBlockCallee(Module *M) {
1862   if (!RetainBlockCallee) {
1863     LLVMContext &C = M->getContext();
1864     Type *Params[] = { PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C)) };
1865     // objc_retainBlock is not nounwind because it calls user copy constructors
1866     // which could theoretically throw.
1867     RetainBlockCallee =
1868       M->getOrInsertFunction(
1869         "objc_retainBlock",
1870         FunctionType::get(Params[0], Params, /*isVarArg=*/false),
1871         AttributeSet());
1872   }
1873   return RetainBlockCallee;
1874 }
1875
1876 Constant *ObjCARCOpt::getAutoreleaseCallee(Module *M) {
1877   if (!AutoreleaseCallee) {
1878     LLVMContext &C = M->getContext();
1879     Type *Params[] = { PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C)) };
1880     AttributeSet Attribute =
1881       AttributeSet().addAttr(M->getContext(), AttributeSet::FunctionIndex,
1882                             Attribute::get(C, Attribute::NoUnwind));
1883     AutoreleaseCallee =
1884       M->getOrInsertFunction(
1885         "objc_autorelease",
1886         FunctionType::get(Params[0], Params, /*isVarArg=*/false),
1887         Attribute);
1888   }
1889   return AutoreleaseCallee;
1890 }
1891
1892 /// IsPotentialUse - Test whether the given value is possible a
1893 /// reference-counted pointer, including tests which utilize AliasAnalysis.
1894 static bool IsPotentialUse(const Value *Op, AliasAnalysis &AA) {
1895   // First make the rudimentary check.
1896   if (!IsPotentialUse(Op))
1897     return false;
1898
1899   // Objects in constant memory are not reference-counted.
1900   if (AA.pointsToConstantMemory(Op))
1901     return false;
1902
1903   // Pointers in constant memory are not pointing to reference-counted objects.
1904   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Op))
1905     if (AA.pointsToConstantMemory(LI->getPointerOperand()))
1906       return false;
1907
1908   // Otherwise assume the worst.
1909   return true;
1910 }
1911
1912 /// CanAlterRefCount - Test whether the given instruction can result in a
1913 /// reference count modification (positive or negative) for the pointer's
1914 /// object.
1915 static bool
1916 CanAlterRefCount(const Instruction *Inst, const Value *Ptr,
1917                  ProvenanceAnalysis &PA, InstructionClass Class) {
1918   switch (Class) {
1919   case IC_Autorelease:
1920   case IC_AutoreleaseRV:
1921   case IC_User:
1922     // These operations never directly modify a reference count.
1923     return false;
1924   default: break;
1925   }
1926
1927   ImmutableCallSite CS = static_cast<const Value *>(Inst);
1928   assert(CS && "Only calls can alter reference counts!");
1929
1930   // See if AliasAnalysis can help us with the call.
1931   AliasAnalysis::ModRefBehavior MRB = PA.getAA()->getModRefBehavior(CS);
1932   if (AliasAnalysis::onlyReadsMemory(MRB))
1933     return false;
1934   if (AliasAnalysis::onlyAccessesArgPointees(MRB)) {
1935     for (ImmutableCallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
1936          I != E; ++I) {
1937       const Value *Op = *I;
1938       if (IsPotentialUse(Op, *PA.getAA()) && PA.related(Ptr, Op))
1939         return true;
1940     }
1941     return false;
1942   }
1943
1944   // Assume the worst.
1945   return true;
1946 }
1947
1948 /// CanUse - Test whether the given instruction can "use" the given pointer's
1949 /// object in a way that requires the reference count to be positive.
1950 static bool
1951 CanUse(const Instruction *Inst, const Value *Ptr, ProvenanceAnalysis &PA,
1952        InstructionClass Class) {
1953   // IC_Call operations (as opposed to IC_CallOrUser) never "use" objc pointers.
1954   if (Class == IC_Call)
1955     return false;
1956
1957   // Consider various instructions which may have pointer arguments which are
1958   // not "uses".
1959   if (const ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Inst)) {
1960     // Comparing a pointer with null, or any other constant, isn't really a use,
1961     // because we don't care what the pointer points to, or about the values
1962     // of any other dynamic reference-counted pointers.
1963     if (!IsPotentialUse(ICI->getOperand(1), *PA.getAA()))
1964       return false;
1965   } else if (ImmutableCallSite CS = static_cast<const Value *>(Inst)) {
1966     // For calls, just check the arguments (and not the callee operand).
1967     for (ImmutableCallSite::arg_iterator OI = CS.arg_begin(),
1968          OE = CS.arg_end(); OI != OE; ++OI) {
1969       const Value *Op = *OI;
1970       if (IsPotentialUse(Op, *PA.getAA()) && PA.related(Ptr, Op))
1971         return true;
1972     }
1973     return false;
1974   } else if (const StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
1975     // Special-case stores, because we don't care about the stored value, just
1976     // the store address.
1977     const Value *Op = GetUnderlyingObjCPtr(SI->getPointerOperand());
1978     // If we can't tell what the underlying object was, assume there is a
1979     // dependence.
1980     return IsPotentialUse(Op, *PA.getAA()) && PA.related(Op, Ptr);
1981   }
1982
1983   // Check each operand for a match.
1984   for (User::const_op_iterator OI = Inst->op_begin(), OE = Inst->op_end();
1985        OI != OE; ++OI) {
1986     const Value *Op = *OI;
1987     if (IsPotentialUse(Op, *PA.getAA()) && PA.related(Ptr, Op))
1988       return true;
1989   }
1990   return false;
1991 }
1992
1993 /// CanInterruptRV - Test whether the given instruction can autorelease
1994 /// any pointer or cause an autoreleasepool pop.
1995 static bool
1996 CanInterruptRV(InstructionClass Class) {
1997   switch (Class) {
1998   case IC_AutoreleasepoolPop:
1999   case IC_CallOrUser:
2000   case IC_Call:
2001   case IC_Autorelease:
2002   case IC_AutoreleaseRV:
2003   case IC_FusedRetainAutorelease:
2004   case IC_FusedRetainAutoreleaseRV:
2005     return true;
2006   default:
2007     return false;
2008   }
2009 }
2010
2011 namespace {
2012   /// DependenceKind - There are several kinds of dependence-like concepts in
2013   /// use here.
2014   enum DependenceKind {
2015     NeedsPositiveRetainCount,
2016     AutoreleasePoolBoundary,
2017     CanChangeRetainCount,
2018     RetainAutoreleaseDep,       ///< Blocks objc_retainAutorelease.
2019     RetainAutoreleaseRVDep,     ///< Blocks objc_retainAutoreleaseReturnValue.
2020     RetainRVDep                 ///< Blocks objc_retainAutoreleasedReturnValue.
2021   };
2022 }
2023
2024 /// Depends - Test if there can be dependencies on Inst through Arg. This
2025 /// function only tests dependencies relevant for removing pairs of calls.
2026 static bool
2027 Depends(DependenceKind Flavor, Instruction *Inst, const Value *Arg,
2028         ProvenanceAnalysis &PA) {
2029   // If we've reached the definition of Arg, stop.
2030   if (Inst == Arg)
2031     return true;
2032
2033   switch (Flavor) {
2034   case NeedsPositiveRetainCount: {
2035     InstructionClass Class = GetInstructionClass(Inst);
2036     switch (Class) {
2037     case IC_AutoreleasepoolPop:
2038     case IC_AutoreleasepoolPush:
2039     case IC_None:
2040       return false;
2041     default:
2042       return CanUse(Inst, Arg, PA, Class);
2043     }
2044   }
2045
2046   case AutoreleasePoolBoundary: {
2047     InstructionClass Class = GetInstructionClass(Inst);
2048     switch (Class) {
2049     case IC_AutoreleasepoolPop:
2050     case IC_AutoreleasepoolPush:
2051       // These mark the end and begin of an autorelease pool scope.
2052       return true;
2053     default:
2054       // Nothing else does this.
2055       return false;
2056     }
2057   }
2058
2059   case CanChangeRetainCount: {
2060     InstructionClass Class = GetInstructionClass(Inst);
2061     switch (Class) {
2062     case IC_AutoreleasepoolPop:
2063       // Conservatively assume this can decrement any count.
2064       return true;
2065     case IC_AutoreleasepoolPush:
2066     case IC_None:
2067       return false;
2068     default:
2069       return CanAlterRefCount(Inst, Arg, PA, Class);
2070     }
2071   }
2072
2073   case RetainAutoreleaseDep:
2074     switch (GetBasicInstructionClass(Inst)) {
2075     case IC_AutoreleasepoolPop:
2076     case IC_AutoreleasepoolPush:
2077       // Don't merge an objc_autorelease with an objc_retain inside a different
2078       // autoreleasepool scope.
2079       return true;
2080     case IC_Retain:
2081     case IC_RetainRV:
2082       // Check for a retain of the same pointer for merging.
2083       return GetObjCArg(Inst) == Arg;
2084     default:
2085       // Nothing else matters for objc_retainAutorelease formation.
2086       return false;
2087     }
2088
2089   case RetainAutoreleaseRVDep: {
2090     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
2091     switch (Class) {
2092     case IC_Retain:
2093     case IC_RetainRV:
2094       // Check for a retain of the same pointer for merging.
2095       return GetObjCArg(Inst) == Arg;
2096     default:
2097       // Anything that can autorelease interrupts
2098       // retainAutoreleaseReturnValue formation.
2099       return CanInterruptRV(Class);
2100     }
2101   }
2102
2103   case RetainRVDep:
2104     return CanInterruptRV(GetBasicInstructionClass(Inst));
2105   }
2106
2107   llvm_unreachable("Invalid dependence flavor");
2108 }
2109
2110 /// FindDependencies - Walk up the CFG from StartPos (which is in StartBB) and
2111 /// find local and non-local dependencies on Arg.
2112 /// TODO: Cache results?
2113 static void
2114 FindDependencies(DependenceKind Flavor,
2115                  const Value *Arg,
2116                  BasicBlock *StartBB, Instruction *StartInst,
2117                  SmallPtrSet<Instruction *, 4> &DependingInstructions,
2118                  SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4> &Visited,
2119                  ProvenanceAnalysis &PA) {
2120   BasicBlock::iterator StartPos = StartInst;
2121
2122   SmallVector<std::pair<BasicBlock *, BasicBlock::iterator>, 4> Worklist;
2123   Worklist.push_back(std::make_pair(StartBB, StartPos));
2124   do {
2125     std::pair<BasicBlock *, BasicBlock::iterator> Pair =
2126       Worklist.pop_back_val();
2127     BasicBlock *LocalStartBB = Pair.first;
2128     BasicBlock::iterator LocalStartPos = Pair.second;
2129     BasicBlock::iterator StartBBBegin = LocalStartBB->begin();
2130     for (;;) {
2131       if (LocalStartPos == StartBBBegin) {
2132         pred_iterator PI(LocalStartBB), PE(LocalStartBB, false);
2133         if (PI == PE)
2134           // If we've reached the function entry, produce a null dependence.
2135           DependingInstructions.insert(0);
2136         else
2137           // Add the predecessors to the worklist.
2138           do {
2139             BasicBlock *PredBB = *PI;
2140             if (Visited.insert(PredBB))
2141               Worklist.push_back(std::make_pair(PredBB, PredBB->end()));
2142           } while (++PI != PE);
2143         break;
2144       }
2145
2146       Instruction *Inst = --LocalStartPos;
2147       if (Depends(Flavor, Inst, Arg, PA)) {
2148         DependingInstructions.insert(Inst);
2149         break;
2150       }
2151     }
2152   } while (!Worklist.empty());
2153
2154   // Determine whether the original StartBB post-dominates all of the blocks we
2155   // visited. If not, insert a sentinal indicating that most optimizations are
2156   // not safe.
2157   for (SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4>::const_iterator I = Visited.begin(),
2158        E = Visited.end(); I != E; ++I) {
2159     const BasicBlock *BB = *I;
2160     if (BB == StartBB)
2161       continue;
2162     const TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&BB->back());
2163     for (succ_const_iterator SI(TI), SE(TI, false); SI != SE; ++SI) {
2164       const BasicBlock *Succ = *SI;
2165       if (Succ != StartBB && !Visited.count(Succ)) {
2166         DependingInstructions.insert(reinterpret_cast<Instruction *>(-1));
2167         return;
2168       }
2169     }
2170   }
2171 }
2172
2173 static bool isNullOrUndef(const Value *V) {
2174   return isa<ConstantPointerNull>(V) || isa<UndefValue>(V);
2175 }
2176
2177 static bool isNoopInstruction(const Instruction *I) {
2178   return isa<BitCastInst>(I) ||
2179          (isa<GetElementPtrInst>(I) &&
2180           cast<GetElementPtrInst>(I)->hasAllZeroIndices());
2181 }
2182
2183 /// OptimizeRetainCall - Turn objc_retain into
2184 /// objc_retainAutoreleasedReturnValue if the operand is a return value.
2185 void
2186 ObjCARCOpt::OptimizeRetainCall(Function &F, Instruction *Retain) {
2187   ImmutableCallSite CS(GetObjCArg(Retain));
2188   const Instruction *Call = CS.getInstruction();
2189   if (!Call) return;
2190   if (Call->getParent() != Retain->getParent()) return;
2191
2192   // Check that the call is next to the retain.
2193   BasicBlock::const_iterator I = Call;
2194   ++I;
2195   while (isNoopInstruction(I)) ++I;
2196   if (&*I != Retain)
2197     return;
2198
2199   // Turn it to an objc_retainAutoreleasedReturnValue..
2200   Changed = true;
2201   ++NumPeeps;
2202   
2203   DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeRetainCall: Transforming "
2204                   "objc_retainAutoreleasedReturnValue => "
2205                   "objc_retain since the operand is not a return value.\n"
2206                   "                                Old: "
2207                << *Retain << "\n");
2208   
2209   cast<CallInst>(Retain)->setCalledFunction(getRetainRVCallee(F.getParent()));
2210
2211   DEBUG(dbgs() << "                                New: "
2212                << *Retain << "\n");
2213 }
2214
2215 /// OptimizeRetainRVCall - Turn objc_retainAutoreleasedReturnValue into
2216 /// objc_retain if the operand is not a return value.  Or, if it can be paired
2217 /// with an objc_autoreleaseReturnValue, delete the pair and return true.
2218 bool
2219 ObjCARCOpt::OptimizeRetainRVCall(Function &F, Instruction *RetainRV) {
2220   // Check for the argument being from an immediately preceding call or invoke.
2221   const Value *Arg = GetObjCArg(RetainRV);
2222   ImmutableCallSite CS(Arg);
2223   if (const Instruction *Call = CS.getInstruction()) {
2224     if (Call->getParent() == RetainRV->getParent()) {
2225       BasicBlock::const_iterator I = Call;
2226       ++I;
2227       while (isNoopInstruction(I)) ++I;
2228       if (&*I == RetainRV)
2229         return false;
2230     } else if (const InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
2231       BasicBlock *RetainRVParent = RetainRV->getParent();
2232       if (II->getNormalDest() == RetainRVParent) {
2233         BasicBlock::const_iterator I = RetainRVParent->begin();
2234         while (isNoopInstruction(I)) ++I;
2235         if (&*I == RetainRV)
2236           return false;
2237       }
2238     }
2239   }
2240
2241   // Check for being preceded by an objc_autoreleaseReturnValue on the same
2242   // pointer. In this case, we can delete the pair.
2243   BasicBlock::iterator I = RetainRV, Begin = RetainRV->getParent()->begin();
2244   if (I != Begin) {
2245     do --I; while (I != Begin && isNoopInstruction(I));
2246     if (GetBasicInstructionClass(I) == IC_AutoreleaseRV &&
2247         GetObjCArg(I) == Arg) {
2248       Changed = true;
2249       ++NumPeeps;
2250       
2251       DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeRetainRVCall: Erasing " << *I << "\n"
2252                    << "                                  Erasing " << *RetainRV
2253                    << "\n");
2254       
2255       EraseInstruction(I);
2256       EraseInstruction(RetainRV);
2257       return true;
2258     }
2259   }
2260
2261   // Turn it to a plain objc_retain.
2262   Changed = true;
2263   ++NumPeeps;
2264   
2265   DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeRetainRVCall: Transforming "
2266                   "objc_retainAutoreleasedReturnValue => "
2267                   "objc_retain since the operand is not a return value.\n"
2268                   "                                  Old: "
2269                << *RetainRV << "\n");
2270   
2271   cast<CallInst>(RetainRV)->setCalledFunction(getRetainCallee(F.getParent()));
2272
2273   DEBUG(dbgs() << "                                  New: "
2274                << *RetainRV << "\n");
2275
2276   return false;
2277 }
2278
2279 /// OptimizeAutoreleaseRVCall - Turn objc_autoreleaseReturnValue into
2280 /// objc_autorelease if the result is not used as a return value.
2281 void
2282 ObjCARCOpt::OptimizeAutoreleaseRVCall(Function &F, Instruction *AutoreleaseRV) {
2283   // Check for a return of the pointer value.
2284   const Value *Ptr = GetObjCArg(AutoreleaseRV);
2285   SmallVector<const Value *, 2> Users;
2286   Users.push_back(Ptr);
2287   do {
2288     Ptr = Users.pop_back_val();
2289     for (Value::const_use_iterator UI = Ptr->use_begin(), UE = Ptr->use_end();
2290          UI != UE; ++UI) {
2291       const User *I = *UI;
2292       if (isa<ReturnInst>(I) || GetBasicInstructionClass(I) == IC_RetainRV)
2293         return;
2294       if (isa<BitCastInst>(I))
2295         Users.push_back(I);
2296     }
2297   } while (!Users.empty());
2298
2299   Changed = true;
2300   ++NumPeeps;
2301
2302   DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeAutoreleaseRVCall: Transforming "
2303                   "objc_autoreleaseReturnValue => "
2304                   "objc_autorelease since its operand is not used as a return "
2305                   "value.\n"
2306                   "                                       Old: "
2307                << *AutoreleaseRV << "\n");
2308
2309   cast<CallInst>(AutoreleaseRV)->
2310     setCalledFunction(getAutoreleaseCallee(F.getParent()));
2311   
2312   DEBUG(dbgs() << "                                       New: "
2313                << *AutoreleaseRV << "\n");
2314   
2315 }
2316
2317 /// OptimizeIndividualCalls - Visit each call, one at a time, and make
2318 /// simplifications without doing any additional analysis.
2319 void ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls(Function &F) {
2320   // Reset all the flags in preparation for recomputing them.
2321   UsedInThisFunction = 0;
2322
2323   // Visit all objc_* calls in F.
2324   for (inst_iterator I = inst_begin(&F), E = inst_end(&F); I != E; ) {
2325     Instruction *Inst = &*I++;
2326
2327     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls: Visiting: " <<
2328           *Inst << "\n");
2329
2330     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
2331
2332     switch (Class) {
2333     default: break;
2334
2335     // Delete no-op casts. These function calls have special semantics, but
2336     // the semantics are entirely implemented via lowering in the front-end,
2337     // so by the time they reach the optimizer, they are just no-op calls
2338     // which return their argument.
2339     //
2340     // There are gray areas here, as the ability to cast reference-counted
2341     // pointers to raw void* and back allows code to break ARC assumptions,
2342     // however these are currently considered to be unimportant.
2343     case IC_NoopCast:
2344       Changed = true;
2345       ++NumNoops;
2346       DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls: Erasing no-op cast:"
2347                    " " << *Inst << "\n");
2348       EraseInstruction(Inst);
2349       continue;
2350
2351     // If the pointer-to-weak-pointer is null, it's undefined behavior.
2352     case IC_StoreWeak:
2353     case IC_LoadWeak:
2354     case IC_LoadWeakRetained:
2355     case IC_InitWeak:
2356     case IC_DestroyWeak: {
2357       CallInst *CI = cast<CallInst>(Inst);
2358       if (isNullOrUndef(CI->getArgOperand(0))) {
2359         Changed = true;
2360         Type *Ty = CI->getArgOperand(0)->getType();
2361         new StoreInst(UndefValue::get(cast<PointerType>(Ty)->getElementType()),
2362                       Constant::getNullValue(Ty),
2363                       CI);
2364         CI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CI->getType()));
2365         CI->eraseFromParent();
2366         continue;
2367       }
2368       break;
2369     }
2370     case IC_CopyWeak:
2371     case IC_MoveWeak: {
2372       CallInst *CI = cast<CallInst>(Inst);
2373       if (isNullOrUndef(CI->getArgOperand(0)) ||
2374           isNullOrUndef(CI->getArgOperand(1))) {
2375         Changed = true;
2376         Type *Ty = CI->getArgOperand(0)->getType();
2377         new StoreInst(UndefValue::get(cast<PointerType>(Ty)->getElementType()),
2378                       Constant::getNullValue(Ty),
2379                       CI);
2380         CI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CI->getType()));
2381         CI->eraseFromParent();
2382         continue;
2383       }
2384       break;
2385     }
2386     case IC_Retain:
2387       OptimizeRetainCall(F, Inst);
2388       break;
2389     case IC_RetainRV:
2390       if (OptimizeRetainRVCall(F, Inst))
2391         continue;
2392       break;
2393     case IC_AutoreleaseRV:
2394       OptimizeAutoreleaseRVCall(F, Inst);
2395       break;
2396     }
2397
2398     // objc_autorelease(x) -> objc_release(x) if x is otherwise unused.
2399     if (IsAutorelease(Class) && Inst->use_empty()) {
2400       CallInst *Call = cast<CallInst>(Inst);
2401       const Value *Arg = Call->getArgOperand(0);
2402       Arg = FindSingleUseIdentifiedObject(Arg);
2403       if (Arg) {
2404         Changed = true;
2405         ++NumAutoreleases;
2406
2407         // Create the declaration lazily.
2408         LLVMContext &C = Inst->getContext();
2409         CallInst *NewCall =
2410           CallInst::Create(getReleaseCallee(F.getParent()),
2411                            Call->getArgOperand(0), "", Call);
2412         NewCall->setMetadata(ImpreciseReleaseMDKind,
2413                              MDNode::get(C, ArrayRef<Value *>()));
2414         EraseInstruction(Call);
2415         Inst = NewCall;
2416         Class = IC_Release;
2417       }
2418     }
2419
2420     // For functions which can never be passed stack arguments, add
2421     // a tail keyword.
2422     if (IsAlwaysTail(Class)) {
2423       Changed = true;
2424       cast<CallInst>(Inst)->setTailCall();
2425     }
2426
2427     // Set nounwind as needed.
2428     if (IsNoThrow(Class)) {
2429       Changed = true;
2430       cast<CallInst>(Inst)->setDoesNotThrow();
2431     }
2432
2433     if (!IsNoopOnNull(Class)) {
2434       UsedInThisFunction |= 1 << Class;
2435       continue;
2436     }
2437
2438     const Value *Arg = GetObjCArg(Inst);
2439
2440     // ARC calls with null are no-ops. Delete them.
2441     if (isNullOrUndef(Arg)) {
2442       Changed = true;
2443       ++NumNoops;
2444       EraseInstruction(Inst);
2445       continue;
2446     }
2447
2448     // Keep track of which of retain, release, autorelease, and retain_block
2449     // are actually present in this function.
2450     UsedInThisFunction |= 1 << Class;
2451
2452     // If Arg is a PHI, and one or more incoming values to the
2453     // PHI are null, and the call is control-equivalent to the PHI, and there
2454     // are no relevant side effects between the PHI and the call, the call
2455     // could be pushed up to just those paths with non-null incoming values.
2456     // For now, don't bother splitting critical edges for this.
2457     SmallVector<std::pair<Instruction *, const Value *>, 4> Worklist;
2458     Worklist.push_back(std::make_pair(Inst, Arg));
2459     do {
2460       std::pair<Instruction *, const Value *> Pair = Worklist.pop_back_val();
2461       Inst = Pair.first;
2462       Arg = Pair.second;
2463
2464       const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Arg);
2465       if (!PN) continue;
2466
2467       // Determine if the PHI has any null operands, or any incoming
2468       // critical edges.
2469       bool HasNull = false;
2470       bool HasCriticalEdges = false;
2471       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
2472         Value *Incoming =
2473           StripPointerCastsAndObjCCalls(PN->getIncomingValue(i));
2474         if (isNullOrUndef(Incoming))
2475           HasNull = true;
2476         else if (cast<TerminatorInst>(PN->getIncomingBlock(i)->back())
2477                    .getNumSuccessors() != 1) {
2478           HasCriticalEdges = true;
2479           break;
2480         }
2481       }
2482       // If we have null operands and no critical edges, optimize.
2483       if (!HasCriticalEdges && HasNull) {
2484         SmallPtrSet<Instruction *, 4> DependingInstructions;
2485         SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4> Visited;
2486
2487         // Check that there is nothing that cares about the reference
2488         // count between the call and the phi.
2489         switch (Class) {
2490         case IC_Retain:
2491         case IC_RetainBlock:
2492           // These can always be moved up.
2493           break;
2494         case IC_Release:
2495           // These can't be moved across things that care about the retain
2496           // count.
2497           FindDependencies(NeedsPositiveRetainCount, Arg,
2498                            Inst->getParent(), Inst,
2499                            DependingInstructions, Visited, PA);
2500           break;
2501         case IC_Autorelease:
2502           // These can't be moved across autorelease pool scope boundaries.
2503           FindDependencies(AutoreleasePoolBoundary, Arg,
2504                            Inst->getParent(), Inst,
2505                            DependingInstructions, Visited, PA);
2506           break;
2507         case IC_RetainRV:
2508         case IC_AutoreleaseRV:
2509           // Don't move these; the RV optimization depends on the autoreleaseRV
2510           // being tail called, and the retainRV being immediately after a call
2511           // (which might still happen if we get lucky with codegen layout, but
2512           // it's not worth taking the chance).
2513           continue;
2514         default:
2515           llvm_unreachable("Invalid dependence flavor");
2516         }
2517
2518         if (DependingInstructions.size() == 1 &&
2519             *DependingInstructions.begin() == PN) {
2520           Changed = true;
2521           ++NumPartialNoops;
2522           // Clone the call into each predecessor that has a non-null value.
2523           CallInst *CInst = cast<CallInst>(Inst);
2524           Type *ParamTy = CInst->getArgOperand(0)->getType();
2525           for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
2526             Value *Incoming =
2527               StripPointerCastsAndObjCCalls(PN->getIncomingValue(i));
2528             if (!isNullOrUndef(Incoming)) {
2529               CallInst *Clone = cast<CallInst>(CInst->clone());
2530               Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
2531               Instruction *InsertPos = &PN->getIncomingBlock(i)->back();
2532               if (Op->getType() != ParamTy)
2533                 Op = new BitCastInst(Op, ParamTy, "", InsertPos);
2534               Clone->setArgOperand(0, Op);
2535               Clone->insertBefore(InsertPos);
2536               Worklist.push_back(std::make_pair(Clone, Incoming));
2537             }
2538           }
2539           // Erase the original call.
2540           EraseInstruction(CInst);
2541           continue;
2542         }
2543       }
2544     } while (!Worklist.empty());
2545
2546     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls: Finished Queue.\n\n");
2547
2548   }
2549 }
2550
2551 /// CheckForCFGHazards - Check for critical edges, loop boundaries, irreducible
2552 /// control flow, or other CFG structures where moving code across the edge
2553 /// would result in it being executed more.
2554 void
2555 ObjCARCOpt::CheckForCFGHazards(const BasicBlock *BB,
2556                                DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
2557                                BBState &MyStates) const {
2558   // If any top-down local-use or possible-dec has a succ which is earlier in
2559   // the sequence, forget it.
2560   for (BBState::ptr_iterator I = MyStates.top_down_ptr_begin(),
2561        E = MyStates.top_down_ptr_end(); I != E; ++I)
2562     switch (I->second.GetSeq()) {
2563     default: break;
2564     case S_Use: {
2565       const Value *Arg = I->first;
2566       const TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&BB->back());
2567       bool SomeSuccHasSame = false;
2568       bool AllSuccsHaveSame = true;
2569       PtrState &S = I->second;
2570       succ_const_iterator SI(TI), SE(TI, false);
2571
2572       // If the terminator is an invoke marked with the
2573       // clang.arc.no_objc_arc_exceptions metadata, the unwind edge can be
2574       // ignored, for ARC purposes.
2575       if (isa<InvokeInst>(TI) && TI->getMetadata(NoObjCARCExceptionsMDKind))
2576         --SE;
2577
2578       for (; SI != SE; ++SI) {
2579         Sequence SuccSSeq = S_None;
2580         bool SuccSRRIKnownSafe = false;
2581         // If VisitBottomUp has pointer information for this successor, take
2582         // what we know about it.
2583         DenseMap<const BasicBlock *, BBState>::iterator BBI =
2584           BBStates.find(*SI);
2585         assert(BBI != BBStates.end());
2586         const PtrState &SuccS = BBI->second.getPtrBottomUpState(Arg);
2587         SuccSSeq = SuccS.GetSeq();
2588         SuccSRRIKnownSafe = SuccS.RRI.KnownSafe;
2589         switch (SuccSSeq) {
2590         case S_None:
2591         case S_CanRelease: {
2592           if (!S.RRI.KnownSafe && !SuccSRRIKnownSafe) {
2593             S.ClearSequenceProgress();
2594             break;
2595           }
2596           continue;
2597         }
2598         case S_Use:
2599           SomeSuccHasSame = true;
2600           break;
2601         case S_Stop:
2602         case S_Release:
2603         case S_MovableRelease:
2604           if (!S.RRI.KnownSafe && !SuccSRRIKnownSafe)
2605             AllSuccsHaveSame = false;
2606           break;
2607         case S_Retain:
2608           llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
2609         }
2610       }
2611       // If the state at the other end of any of the successor edges
2612       // matches the current state, require all edges to match. This
2613       // guards against loops in the middle of a sequence.
2614       if (SomeSuccHasSame && !AllSuccsHaveSame)
2615         S.ClearSequenceProgress();
2616       break;
2617     }
2618     case S_CanRelease: {
2619       const Value *Arg = I->first;
2620       const TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&BB->back());
2621       bool SomeSuccHasSame = false;
2622       bool AllSuccsHaveSame = true;
2623       PtrState &S = I->second;
2624       succ_const_iterator SI(TI), SE(TI, false);
2625
2626       // If the terminator is an invoke marked with the
2627       // clang.arc.no_objc_arc_exceptions metadata, the unwind edge can be
2628       // ignored, for ARC purposes.
2629       if (isa<InvokeInst>(TI) && TI->getMetadata(NoObjCARCExceptionsMDKind))
2630         --SE;
2631
2632       for (; SI != SE; ++SI) {
2633         Sequence SuccSSeq = S_None;
2634         bool SuccSRRIKnownSafe = false;
2635         // If VisitBottomUp has pointer information for this successor, take
2636         // what we know about it.
2637         DenseMap<const BasicBlock *, BBState>::iterator BBI =
2638           BBStates.find(*SI);
2639         assert(BBI != BBStates.end());
2640         const PtrState &SuccS = BBI->second.getPtrBottomUpState(Arg);
2641         SuccSSeq = SuccS.GetSeq();
2642         SuccSRRIKnownSafe = SuccS.RRI.KnownSafe;
2643         switch (SuccSSeq) {
2644         case S_None: {
2645           if (!S.RRI.KnownSafe && !SuccSRRIKnownSafe) {
2646             S.ClearSequenceProgress();
2647             break;
2648           }
2649           continue;
2650         }
2651         case S_CanRelease:
2652           SomeSuccHasSame = true;
2653           break;
2654         case S_Stop:
2655         case S_Release:
2656         case S_MovableRelease:
2657         case S_Use:
2658           if (!S.RRI.KnownSafe && !SuccSRRIKnownSafe)
2659             AllSuccsHaveSame = false;
2660           break;
2661         case S_Retain:
2662           llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
2663         }
2664       }
2665       // If the state at the other end of any of the successor edges
2666       // matches the current state, require all edges to match. This
2667       // guards against loops in the middle of a sequence.
2668       if (SomeSuccHasSame && !AllSuccsHaveSame)
2669         S.ClearSequenceProgress();
2670       break;
2671     }
2672     }
2673 }
2674
2675 bool
2676 ObjCARCOpt::VisitInstructionBottomUp(Instruction *Inst,
2677                                      BasicBlock *BB,
2678                                      MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
2679                                      BBState &MyStates) {
2680   bool NestingDetected = false;
2681   InstructionClass Class = GetInstructionClass(Inst);
2682   const Value *Arg = 0;
2683
2684   switch (Class) {
2685   case IC_Release: {
2686     Arg = GetObjCArg(Inst);
2687
2688     PtrState &S = MyStates.getPtrBottomUpState(Arg);
2689
2690     // If we see two releases in a row on the same pointer. If so, make
2691     // a note, and we'll cicle back to revisit it after we've
2692     // hopefully eliminated the second release, which may allow us to
2693     // eliminate the first release too.
2694     // Theoretically we could implement removal of nested retain+release
2695     // pairs by making PtrState hold a stack of states, but this is
2696     // simple and avoids adding overhead for the non-nested case.
2697     if (S.GetSeq() == S_Release || S.GetSeq() == S_MovableRelease)
2698       NestingDetected = true;
2699
2700     MDNode *ReleaseMetadata = Inst->getMetadata(ImpreciseReleaseMDKind);
2701     S.ResetSequenceProgress(ReleaseMetadata ? S_MovableRelease : S_Release);
2702     S.RRI.ReleaseMetadata = ReleaseMetadata;
2703     S.RRI.KnownSafe = S.IsKnownIncremented();
2704     S.RRI.IsTailCallRelease = cast<CallInst>(Inst)->isTailCall();
2705     S.RRI.Calls.insert(Inst);
2706
2707     S.SetKnownPositiveRefCount();
2708     break;
2709   }
2710   case IC_RetainBlock:
2711     // An objc_retainBlock call with just a use may need to be kept,
2712     // because it may be copying a block from the stack to the heap.
2713     if (!IsRetainBlockOptimizable(Inst))
2714       break;
2715     // FALLTHROUGH
2716   case IC_Retain:
2717   case IC_RetainRV: {
2718     Arg = GetObjCArg(Inst);
2719
2720     PtrState &S = MyStates.getPtrBottomUpState(Arg);
2721     S.SetKnownPositiveRefCount();
2722
2723     switch (S.GetSeq()) {
2724     case S_Stop:
2725     case S_Release:
2726     case S_MovableRelease:
2727     case S_Use:
2728       S.RRI.ReverseInsertPts.clear();
2729       // FALL THROUGH
2730     case S_CanRelease:
2731       // Don't do retain+release tracking for IC_RetainRV, because it's
2732       // better to let it remain as the first instruction after a call.
2733       if (Class != IC_RetainRV) {
2734         S.RRI.IsRetainBlock = Class == IC_RetainBlock;
2735         Retains[Inst] = S.RRI;
2736       }
2737       S.ClearSequenceProgress();
2738       break;
2739     case S_None:
2740       break;
2741     case S_Retain:
2742       llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
2743     }
2744     return NestingDetected;
2745   }
2746   case IC_AutoreleasepoolPop:
2747     // Conservatively, clear MyStates for all known pointers.
2748     MyStates.clearBottomUpPointers();
2749     return NestingDetected;
2750   case IC_AutoreleasepoolPush:
2751   case IC_None:
2752     // These are irrelevant.
2753     return NestingDetected;
2754   default:
2755     break;
2756   }
2757
2758   // Consider any other possible effects of this instruction on each
2759   // pointer being tracked.
2760   for (BBState::ptr_iterator MI = MyStates.bottom_up_ptr_begin(),
2761        ME = MyStates.bottom_up_ptr_end(); MI != ME; ++MI) {
2762     const Value *Ptr = MI->first;
2763     if (Ptr == Arg)
2764       continue; // Handled above.
2765     PtrState &S = MI->second;
2766     Sequence Seq = S.GetSeq();
2767
2768     // Check for possible releases.
2769     if (CanAlterRefCount(Inst, Ptr, PA, Class)) {
2770       S.ClearRefCount();
2771       switch (Seq) {
2772       case S_Use:
2773         S.SetSeq(S_CanRelease);
2774         continue;
2775       case S_CanRelease:
2776       case S_Release:
2777       case S_MovableRelease:
2778       case S_Stop:
2779       case S_None:
2780         break;
2781       case S_Retain:
2782         llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
2783       }
2784     }
2785
2786     // Check for possible direct uses.
2787     switch (Seq) {
2788     case S_Release:
2789     case S_MovableRelease:
2790       if (CanUse(Inst, Ptr, PA, Class)) {
2791         assert(S.RRI.ReverseInsertPts.empty());
2792         // If this is an invoke instruction, we're scanning it as part of
2793         // one of its successor blocks, since we can't insert code after it
2794         // in its own block, and we don't want to split critical edges.
2795         if (isa<InvokeInst>(Inst))
2796           S.RRI.ReverseInsertPts.insert(BB->getFirstInsertionPt());
2797         else
2798           S.RRI.ReverseInsertPts.insert(llvm::next(BasicBlock::iterator(Inst)));
2799         S.SetSeq(S_Use);
2800       } else if (Seq == S_Release &&
2801                  (Class == IC_User || Class == IC_CallOrUser)) {
2802         // Non-movable releases depend on any possible objc pointer use.
2803         S.SetSeq(S_Stop);
2804         assert(S.RRI.ReverseInsertPts.empty());
2805         // As above; handle invoke specially.
2806         if (isa<InvokeInst>(Inst))
2807           S.RRI.ReverseInsertPts.insert(BB->getFirstInsertionPt());
2808         else
2809           S.RRI.ReverseInsertPts.insert(llvm::next(BasicBlock::iterator(Inst)));
2810       }
2811       break;
2812     case S_Stop:
2813       if (CanUse(Inst, Ptr, PA, Class))
2814         S.SetSeq(S_Use);
2815       break;
2816     case S_CanRelease:
2817     case S_Use:
2818     case S_None:
2819       break;
2820     case S_Retain:
2821       llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
2822     }
2823   }
2824
2825   return NestingDetected;
2826 }
2827
2828 bool
2829 ObjCARCOpt::VisitBottomUp(BasicBlock *BB,
2830                           DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
2831                           MapVector<Value *, RRInfo> &Retains) {
2832   bool NestingDetected = false;
2833   BBState &MyStates = BBStates[BB];
2834
2835   // Merge the states from each successor to compute the initial state
2836   // for the current block.
2837   BBState::edge_iterator SI(MyStates.succ_begin()),
2838                          SE(MyStates.succ_end());
2839   if (SI != SE) {
2840     const BasicBlock *Succ = *SI;
2841     DenseMap<const BasicBlock *, BBState>::iterator I = BBStates.find(Succ);
2842     assert(I != BBStates.end());
2843     MyStates.InitFromSucc(I->second);
2844     ++SI;
2845     for (; SI != SE; ++SI) {
2846       Succ = *SI;
2847       I = BBStates.find(Succ);
2848       assert(I != BBStates.end());
2849       MyStates.MergeSucc(I->second);
2850     }
2851   }
2852
2853   // Visit all the instructions, bottom-up.
2854   for (BasicBlock::iterator I = BB->end(), E = BB->begin(); I != E; --I) {
2855     Instruction *Inst = llvm::prior(I);
2856
2857     // Invoke instructions are visited as part of their successors (below).
2858     if (isa<InvokeInst>(Inst))
2859       continue;
2860
2861     NestingDetected |= VisitInstructionBottomUp(Inst, BB, Retains, MyStates);
2862   }
2863
2864   // If there's a predecessor with an invoke, visit the invoke as if it were
2865   // part of this block, since we can't insert code after an invoke in its own
2866   // block, and we don't want to split critical edges.
2867   for (BBState::edge_iterator PI(MyStates.pred_begin()),
2868        PE(MyStates.pred_end()); PI != PE; ++PI) {
2869     BasicBlock *Pred = *PI;
2870     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(&Pred->back()))
2871       NestingDetected |= VisitInstructionBottomUp(II, BB, Retains, MyStates);
2872   }
2873
2874   return NestingDetected;
2875 }
2876
2877 bool
2878 ObjCARCOpt::VisitInstructionTopDown(Instruction *Inst,
2879                                     DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
2880                                     BBState &MyStates) {
2881   bool NestingDetected = false;
2882   InstructionClass Class = GetInstructionClass(Inst);
2883   const Value *Arg = 0;
2884
2885   switch (Class) {
2886   case IC_RetainBlock:
2887     // An objc_retainBlock call with just a use may need to be kept,
2888     // because it may be copying a block from the stack to the heap.
2889     if (!IsRetainBlockOptimizable(Inst))
2890       break;
2891     // FALLTHROUGH
2892   case IC_Retain:
2893   case IC_RetainRV: {
2894     Arg = GetObjCArg(Inst);
2895
2896     PtrState &S = MyStates.getPtrTopDownState(Arg);
2897
2898     // Don't do retain+release tracking for IC_RetainRV, because it's
2899     // better to let it remain as the first instruction after a call.
2900     if (Class != IC_RetainRV) {
2901       // If we see two retains in a row on the same pointer. If so, make
2902       // a note, and we'll cicle back to revisit it after we've
2903       // hopefully eliminated the second retain, which may allow us to
2904       // eliminate the first retain too.
2905       // Theoretically we could implement removal of nested retain+release
2906       // pairs by making PtrState hold a stack of states, but this is
2907       // simple and avoids adding overhead for the non-nested case.
2908       if (S.GetSeq() == S_Retain)
2909         NestingDetected = true;
2910
2911       S.ResetSequenceProgress(S_Retain);
2912       S.RRI.IsRetainBlock = Class == IC_RetainBlock;
2913       S.RRI.KnownSafe = S.IsKnownIncremented();
2914       S.RRI.Calls.insert(Inst);
2915     }
2916
2917     S.SetKnownPositiveRefCount();
2918
2919     // A retain can be a potential use; procede to the generic checking
2920     // code below.
2921     break;
2922   }
2923   case IC_Release: {
2924     Arg = GetObjCArg(Inst);
2925
2926     PtrState &S = MyStates.getPtrTopDownState(Arg);
2927     S.ClearRefCount();
2928
2929     switch (S.GetSeq()) {
2930     case S_Retain:
2931     case S_CanRelease:
2932       S.RRI.ReverseInsertPts.clear();
2933       // FALL THROUGH
2934     case S_Use:
2935       S.RRI.ReleaseMetadata = Inst->getMetadata(ImpreciseReleaseMDKind);
2936       S.RRI.IsTailCallRelease = cast<CallInst>(Inst)->isTailCall();
2937       Releases[Inst] = S.RRI;
2938       S.ClearSequenceProgress();
2939       break;
2940     case S_None:
2941       break;
2942     case S_Stop:
2943     case S_Release:
2944     case S_MovableRelease:
2945       llvm_unreachable("top-down pointer in release state!");
2946     }
2947     break;
2948   }
2949   case IC_AutoreleasepoolPop:
2950     // Conservatively, clear MyStates for all known pointers.
2951     MyStates.clearTopDownPointers();
2952     return NestingDetected;
2953   case IC_AutoreleasepoolPush:
2954   case IC_None:
2955     // These are irrelevant.
2956     return NestingDetected;
2957   default:
2958     break;
2959   }
2960
2961   // Consider any other possible effects of this instruction on each
2962   // pointer being tracked.
2963   for (BBState::ptr_iterator MI = MyStates.top_down_ptr_begin(),
2964        ME = MyStates.top_down_ptr_end(); MI != ME; ++MI) {
2965     const Value *Ptr = MI->first;
2966     if (Ptr == Arg)
2967       continue; // Handled above.
2968     PtrState &S = MI->second;
2969     Sequence Seq = S.GetSeq();
2970
2971     // Check for possible releases.
2972     if (CanAlterRefCount(Inst, Ptr, PA, Class)) {
2973       S.ClearRefCount();
2974       switch (Seq) {
2975       case S_Retain:
2976         S.SetSeq(S_CanRelease);
2977         assert(S.RRI.ReverseInsertPts.empty());
2978         S.RRI.ReverseInsertPts.insert(Inst);
2979
2980         // One call can't cause a transition from S_Retain to S_CanRelease
2981         // and S_CanRelease to S_Use. If we've made the first transition,
2982         // we're done.
2983         continue;
2984       case S_Use:
2985       case S_CanRelease:
2986       case S_None:
2987         break;
2988       case S_Stop:
2989       case S_Release:
2990       case S_MovableRelease:
2991         llvm_unreachable("top-down pointer in release state!");
2992       }
2993     }
2994
2995     // Check for possible direct uses.
2996     switch (Seq) {
2997     case S_CanRelease:
2998       if (CanUse(Inst, Ptr, PA, Class))
2999         S.SetSeq(S_Use);
3000       break;
3001     case S_Retain:
3002     case S_Use:
3003     case S_None:
3004       break;
3005     case S_Stop:
3006     case S_Release:
3007     case S_MovableRelease:
3008       llvm_unreachable("top-down pointer in release state!");
3009     }
3010   }
3011
3012   return NestingDetected;
3013 }
3014
3015 bool
3016 ObjCARCOpt::VisitTopDown(BasicBlock *BB,
3017                          DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
3018                          DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases) {
3019   bool NestingDetected = false;
3020   BBState &MyStates = BBStates[BB];
3021
3022   // Merge the states from each predecessor to compute the initial state
3023   // for the current block.
3024   BBState::edge_iterator PI(MyStates.pred_begin()),
3025                          PE(MyStates.pred_end());
3026   if (PI != PE) {
3027     const BasicBlock *Pred = *PI;
3028     DenseMap<const BasicBlock *, BBState>::iterator I = BBStates.find(Pred);
3029     assert(I != BBStates.end());
3030     MyStates.InitFromPred(I->second);
3031     ++PI;
3032     for (; PI != PE; ++PI) {
3033       Pred = *PI;
3034       I = BBStates.find(Pred);
3035       assert(I != BBStates.end());
3036       MyStates.MergePred(I->second);
3037     }
3038   }
3039
3040   // Visit all the instructions, top-down.
3041   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
3042     Instruction *Inst = I;
3043     NestingDetected |= VisitInstructionTopDown(Inst, Releases, MyStates);
3044   }
3045
3046   CheckForCFGHazards(BB, BBStates, MyStates);
3047   return NestingDetected;
3048 }
3049
3050 static void
3051 ComputePostOrders(Function &F,
3052                   SmallVectorImpl<BasicBlock *> &PostOrder,
3053                   SmallVectorImpl<BasicBlock *> &ReverseCFGPostOrder,
3054                   unsigned NoObjCARCExceptionsMDKind,
3055                   DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates) {
3056   /// Visited - The visited set, for doing DFS walks.
3057   SmallPtrSet<BasicBlock *, 16> Visited;
3058
3059   // Do DFS, computing the PostOrder.
3060   SmallPtrSet<BasicBlock *, 16> OnStack;
3061   SmallVector<std::pair<BasicBlock *, succ_iterator>, 16> SuccStack;
3062
3063   // Functions always have exactly one entry block, and we don't have
3064   // any other block that we treat like an entry block.
3065   BasicBlock *EntryBB = &F.getEntryBlock();
3066   BBState &MyStates = BBStates[EntryBB];
3067   MyStates.SetAsEntry();
3068   TerminatorInst *EntryTI = cast<TerminatorInst>(&EntryBB->back());
3069   SuccStack.push_back(std::make_pair(EntryBB, succ_iterator(EntryTI)));
3070   Visited.insert(EntryBB);
3071   OnStack.insert(EntryBB);
3072   do {
3073   dfs_next_succ:
3074     BasicBlock *CurrBB = SuccStack.back().first;
3075     TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&CurrBB->back());
3076     succ_iterator SE(TI, false);
3077
3078     // If the terminator is an invoke marked with the
3079     // clang.arc.no_objc_arc_exceptions metadata, the unwind edge can be
3080     // ignored, for ARC purposes.
3081     if (isa<InvokeInst>(TI) && TI->getMetadata(NoObjCARCExceptionsMDKind))
3082       --SE;
3083
3084     while (SuccStack.back().second != SE) {
3085       BasicBlock *SuccBB = *SuccStack.back().second++;
3086       if (Visited.insert(SuccBB)) {
3087         TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&SuccBB->back());
3088         SuccStack.push_back(std::make_pair(SuccBB, succ_iterator(TI)));
3089         BBStates[CurrBB].addSucc(SuccBB);
3090         BBState &SuccStates = BBStates[SuccBB];
3091         SuccStates.addPred(CurrBB);
3092         OnStack.insert(SuccBB);
3093         goto dfs_next_succ;
3094       }
3095
3096       if (!OnStack.count(SuccBB)) {
3097         BBStates[CurrBB].addSucc(SuccBB);
3098         BBStates[SuccBB].addPred(CurrBB);
3099       }
3100     }
3101     OnStack.erase(CurrBB);
3102     PostOrder.push_back(CurrBB);
3103     SuccStack.pop_back();
3104   } while (!SuccStack.empty());
3105
3106   Visited.clear();
3107
3108   // Do reverse-CFG DFS, computing the reverse-CFG PostOrder.
3109   // Functions may have many exits, and there also blocks which we treat
3110   // as exits due to ignored edges.
3111   SmallVector<std::pair<BasicBlock *, BBState::edge_iterator>, 16> PredStack;
3112   for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E; ++I) {
3113     BasicBlock *ExitBB = I;
3114     BBState &MyStates = BBStates[ExitBB];
3115     if (!MyStates.isExit())
3116       continue;
3117
3118     MyStates.SetAsExit();
3119
3120     PredStack.push_back(std::make_pair(ExitBB, MyStates.pred_begin()));
3121     Visited.insert(ExitBB);
3122     while (!PredStack.empty()) {
3123     reverse_dfs_next_succ:
3124       BBState::edge_iterator PE = BBStates[PredStack.back().first].pred_end();
3125       while (PredStack.back().second != PE) {
3126         BasicBlock *BB = *PredStack.back().second++;
3127         if (Visited.insert(BB)) {
3128           PredStack.push_back(std::make_pair(BB, BBStates[BB].pred_begin()));
3129           goto reverse_dfs_next_succ;
3130         }
3131       }
3132       ReverseCFGPostOrder.push_back(PredStack.pop_back_val().first);
3133     }
3134   }
3135 }
3136
3137 // Visit - Visit the function both top-down and bottom-up.
3138 bool
3139 ObjCARCOpt::Visit(Function &F,
3140                   DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
3141                   MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
3142                   DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases) {
3143
3144   // Use reverse-postorder traversals, because we magically know that loops
3145   // will be well behaved, i.e. they won't repeatedly call retain on a single
3146   // pointer without doing a release. We can't use the ReversePostOrderTraversal
3147   // class here because we want the reverse-CFG postorder to consider each
3148   // function exit point, and we want to ignore selected cycle edges.
3149   SmallVector<BasicBlock *, 16> PostOrder;
3150   SmallVector<BasicBlock *, 16> ReverseCFGPostOrder;
3151   ComputePostOrders(F, PostOrder, ReverseCFGPostOrder,
3152                     NoObjCARCExceptionsMDKind,
3153                     BBStates);
3154
3155   // Use reverse-postorder on the reverse CFG for bottom-up.
3156   bool BottomUpNestingDetected = false;
3157   for (SmallVectorImpl<BasicBlock *>::const_reverse_iterator I =
3158        ReverseCFGPostOrder.rbegin(), E = ReverseCFGPostOrder.rend();
3159        I != E; ++I)
3160     BottomUpNestingDetected |= VisitBottomUp(*I, BBStates, Retains);
3161
3162   // Use reverse-postorder for top-down.
3163   bool TopDownNestingDetected = false;
3164   for (SmallVectorImpl<BasicBlock *>::const_reverse_iterator I =
3165        PostOrder.rbegin(), E = PostOrder.rend();
3166        I != E; ++I)
3167     TopDownNestingDetected |= VisitTopDown(*I, BBStates, Releases);
3168
3169   return TopDownNestingDetected && BottomUpNestingDetected;
3170 }
3171
3172 /// MoveCalls - Move the calls in RetainsToMove and ReleasesToMove.
3173 void ObjCARCOpt::MoveCalls(Value *Arg,
3174                            RRInfo &RetainsToMove,
3175                            RRInfo &ReleasesToMove,
3176                            MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
3177                            DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
3178                            SmallVectorImpl<Instruction *> &DeadInsts,
3179                            Module *M) {
3180   Type *ArgTy = Arg->getType();
3181   Type *ParamTy = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(ArgTy->getContext()));
3182
3183   // Insert the new retain and release calls.
3184   for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
3185        PI = ReleasesToMove.ReverseInsertPts.begin(),
3186        PE = ReleasesToMove.ReverseInsertPts.end(); PI != PE; ++PI) {
3187     Instruction *InsertPt = *PI;
3188     Value *MyArg = ArgTy == ParamTy ? Arg :
3189                    new BitCastInst(Arg, ParamTy, "", InsertPt);
3190     CallInst *Call =
3191       CallInst::Create(RetainsToMove.IsRetainBlock ?
3192                          getRetainBlockCallee(M) : getRetainCallee(M),
3193                        MyArg, "", InsertPt);
3194     Call->setDoesNotThrow();
3195     if (RetainsToMove.IsRetainBlock)
3196       Call->setMetadata(CopyOnEscapeMDKind,
3197                         MDNode::get(M->getContext(), ArrayRef<Value *>()));
3198     else
3199       Call->setTailCall();
3200   }
3201   for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
3202        PI = RetainsToMove.ReverseInsertPts.begin(),
3203        PE = RetainsToMove.ReverseInsertPts.end(); PI != PE; ++PI) {
3204     Instruction *InsertPt = *PI;
3205     Value *MyArg = ArgTy == ParamTy ? Arg :
3206                    new BitCastInst(Arg, ParamTy, "", InsertPt);
3207     CallInst *Call = CallInst::Create(getReleaseCallee(M), MyArg,
3208                                       "", InsertPt);
3209     // Attach a clang.imprecise_release metadata tag, if appropriate.
3210     if (MDNode *M = ReleasesToMove.ReleaseMetadata)
3211       Call->setMetadata(ImpreciseReleaseMDKind, M);
3212     Call->setDoesNotThrow();
3213     if (ReleasesToMove.IsTailCallRelease)
3214       Call->setTailCall();
3215   }
3216
3217   // Delete the original retain and release calls.
3218   for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
3219        AI = RetainsToMove.Calls.begin(),
3220        AE = RetainsToMove.Calls.end(); AI != AE; ++AI) {
3221     Instruction *OrigRetain = *AI;
3222     Retains.blot(OrigRetain);
3223     DeadInsts.push_back(OrigRetain);
3224   }
3225   for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
3226        AI = ReleasesToMove.Calls.begin(),
3227        AE = ReleasesToMove.Calls.end(); AI != AE; ++AI) {
3228     Instruction *OrigRelease = *AI;
3229     Releases.erase(OrigRelease);
3230     DeadInsts.push_back(OrigRelease);
3231   }
3232 }
3233
3234 /// PerformCodePlacement - Identify pairings between the retains and releases,
3235 /// and delete and/or move them.
3236 bool
3237 ObjCARCOpt::PerformCodePlacement(DenseMap<const BasicBlock *, BBState>
3238                                    &BBStates,
3239                                  MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
3240                                  DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
3241                                  Module *M) {
3242   bool AnyPairsCompletelyEliminated = false;
3243   RRInfo RetainsToMove;
3244   RRInfo ReleasesToMove;
3245   SmallVector<Instruction *, 4> NewRetains;
3246   SmallVector<Instruction *, 4> NewReleases;
3247   SmallVector<Instruction *, 8> DeadInsts;
3248
3249   // Visit each retain.
3250   for (MapVector<Value *, RRInfo>::const_iterator I = Retains.begin(),
3251        E = Retains.end(); I != E; ++I) {
3252     Value *V = I->first;
3253     if (!V) continue; // blotted
3254
3255     Instruction *Retain = cast<Instruction>(V);
3256     Value *Arg = GetObjCArg(Retain);
3257
3258     // If the object being released is in static or stack storage, we know it's
3259     // not being managed by ObjC reference counting, so we can delete pairs
3260     // regardless of what possible decrements or uses lie between them.
3261     bool KnownSafe = isa<Constant>(Arg) || isa<AllocaInst>(Arg);
3262
3263     // A constant pointer can't be pointing to an object on the heap. It may
3264     // be reference-counted, but it won't be deleted.
3265     if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Arg))
3266       if (const GlobalVariable *GV =
3267             dyn_cast<GlobalVariable>(
3268               StripPointerCastsAndObjCCalls(LI->getPointerOperand())))
3269         if (GV->isConstant())
3270           KnownSafe = true;
3271
3272     // If a pair happens in a region where it is known that the reference count
3273     // is already incremented, we can similarly ignore possible decrements.
3274     bool KnownSafeTD = true, KnownSafeBU = true;
3275
3276     // Connect the dots between the top-down-collected RetainsToMove and
3277     // bottom-up-collected ReleasesToMove to form sets of related calls.
3278     // This is an iterative process so that we connect multiple releases
3279     // to multiple retains if needed.
3280     unsigned OldDelta = 0;
3281     unsigned NewDelta = 0;
3282     unsigned OldCount = 0;
3283     unsigned NewCount = 0;
3284     bool FirstRelease = true;
3285     bool FirstRetain = true;
3286     NewRetains.push_back(Retain);
3287     for (;;) {
3288       for (SmallVectorImpl<Instruction *>::const_iterator
3289            NI = NewRetains.begin(), NE = NewRetains.end(); NI != NE; ++NI) {
3290         Instruction *NewRetain = *NI;
3291         MapVector<Value *, RRInfo>::const_iterator It = Retains.find(NewRetain);
3292         assert(It != Retains.end());
3293         const RRInfo &NewRetainRRI = It->second;
3294         KnownSafeTD &= NewRetainRRI.KnownSafe;
3295         for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
3296              LI = NewRetainRRI.Calls.begin(),
3297              LE = NewRetainRRI.Calls.end(); LI != LE; ++LI) {
3298           Instruction *NewRetainRelease = *LI;
3299           DenseMap<Value *, RRInfo>::const_iterator Jt =
3300             Releases.find(NewRetainRelease);
3301           if (Jt == Releases.end())
3302             goto next_retain;
3303           const RRInfo &NewRetainReleaseRRI = Jt->second;
3304           assert(NewRetainReleaseRRI.Calls.count(NewRetain));
3305           if (ReleasesToMove.Calls.insert(NewRetainRelease)) {
3306             OldDelta -=
3307               BBStates[NewRetainRelease->getParent()].GetAllPathCount();
3308
3309             // Merge the ReleaseMetadata and IsTailCallRelease values.
3310             if (FirstRelease) {
3311               ReleasesToMove.ReleaseMetadata =
3312                 NewRetainReleaseRRI.ReleaseMetadata;
3313               ReleasesToMove.IsTailCallRelease =
3314                 NewRetainReleaseRRI.IsTailCallRelease;
3315               FirstRelease = false;
3316             } else {
3317               if (ReleasesToMove.ReleaseMetadata !=
3318                     NewRetainReleaseRRI.ReleaseMetadata)
3319                 ReleasesToMove.ReleaseMetadata = 0;
3320               if (ReleasesToMove.IsTailCallRelease !=
3321                     NewRetainReleaseRRI.IsTailCallRelease)
3322                 ReleasesToMove.IsTailCallRelease = false;
3323             }
3324
3325             // Collect the optimal insertion points.
3326             if (!KnownSafe)
3327               for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
3328                    RI = NewRetainReleaseRRI.ReverseInsertPts.begin(),
3329                    RE = NewRetainReleaseRRI.ReverseInsertPts.end();
3330                    RI != RE; ++RI) {
3331                 Instruction *RIP = *RI;
3332                 if (ReleasesToMove.ReverseInsertPts.insert(RIP))
3333                   NewDelta -= BBStates[RIP->getParent()].GetAllPathCount();
3334               }
3335             NewReleases.push_back(NewRetainRelease);
3336           }
3337         }
3338       }
3339       NewRetains.clear();
3340       if (NewReleases.empty()) break;
3341
3342       // Back the other way.
3343       for (SmallVectorImpl<Instruction *>::const_iterator
3344            NI = NewReleases.begin(), NE = NewReleases.end(); NI != NE; ++NI) {
3345         Instruction *NewRelease = *NI;
3346         DenseMap<Value *, RRInfo>::const_iterator It =
3347           Releases.find(NewRelease);
3348         assert(It != Releases.end());
3349         const RRInfo &NewReleaseRRI = It->second;
3350         KnownSafeBU &= NewReleaseRRI.KnownSafe;
3351         for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
3352              LI = NewReleaseRRI.Calls.begin(),
3353              LE = NewReleaseRRI.Calls.end(); LI != LE; ++LI) {
3354           Instruction *NewReleaseRetain = *LI;
3355           MapVector<Value *, RRInfo>::const_iterator Jt =
3356             Retains.find(NewReleaseRetain);
3357           if (Jt == Retains.end())
3358             goto next_retain;
3359           const RRInfo &NewReleaseRetainRRI = Jt->second;
3360           assert(NewReleaseRetainRRI.Calls.count(NewRelease));
3361           if (RetainsToMove.Calls.insert(NewReleaseRetain)) {
3362             unsigned PathCount =
3363               BBStates[NewReleaseRetain->getParent()].GetAllPathCount();
3364             OldDelta += PathCount;
3365             OldCount += PathCount;
3366
3367             // Merge the IsRetainBlock values.
3368             if (FirstRetain) {
3369               RetainsToMove.IsRetainBlock = NewReleaseRetainRRI.IsRetainBlock;
3370               FirstRetain = false;
3371             } else if (ReleasesToMove.IsRetainBlock !=
3372                        NewReleaseRetainRRI.IsRetainBlock)
3373               // It's not possible to merge the sequences if one uses
3374               // objc_retain and the other uses objc_retainBlock.
3375               goto next_retain;
3376
3377             // Collect the optimal insertion points.
3378             if (!KnownSafe)
3379               for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
3380                    RI = NewReleaseRetainRRI.ReverseInsertPts.begin(),
3381                    RE = NewReleaseRetainRRI.ReverseInsertPts.end();
3382                    RI != RE; ++RI) {
3383                 Instruction *RIP = *RI;
3384                 if (RetainsToMove.ReverseInsertPts.insert(RIP)) {
3385                   PathCount = BBStates[RIP->getParent()].GetAllPathCount();
3386                   NewDelta += PathCount;
3387                   NewCount += PathCount;
3388                 }
3389               }
3390             NewRetains.push_back(NewReleaseRetain);
3391           }
3392         }
3393       }
3394       NewReleases.clear();
3395       if (NewRetains.empty()) break;
3396     }
3397
3398     // If the pointer is known incremented or nested, we can safely delete the
3399     // pair regardless of what's between them.
3400     if (KnownSafeTD || KnownSafeBU) {
3401       RetainsToMove.ReverseInsertPts.clear();
3402       ReleasesToMove.ReverseInsertPts.clear();
3403       NewCount = 0;
3404     } else {
3405       // Determine whether the new insertion points we computed preserve the
3406       // balance of retain and release calls through the program.
3407       // TODO: If the fully aggressive solution isn't valid, try to find a
3408       // less aggressive solution which is.
3409       if (NewDelta != 0)
3410         goto next_retain;
3411     }
3412
3413     // Determine whether the original call points are balanced in the retain and
3414     // release calls through the program. If not, conservatively don't touch
3415     // them.
3416     // TODO: It's theoretically possible to do code motion in this case, as
3417     // long as the existing imbalances are maintained.
3418     if (OldDelta != 0)
3419       goto next_retain;
3420
3421     // Ok, everything checks out and we're all set. Let's move some code!
3422     Changed = true;
3423     assert(OldCount != 0 && "Unreachable code?");
3424     AnyPairsCompletelyEliminated = NewCount == 0;
3425     NumRRs += OldCount - NewCount;
3426     MoveCalls(Arg, RetainsToMove, ReleasesToMove,
3427               Retains, Releases, DeadInsts, M);
3428
3429   next_retain:
3430     NewReleases.clear();
3431     NewRetains.clear();
3432     RetainsToMove.clear();
3433     ReleasesToMove.clear();
3434   }
3435
3436   // Now that we're done moving everything, we can delete the newly dead
3437   // instructions, as we no longer need them as insert points.
3438   while (!DeadInsts.empty())
3439     EraseInstruction(DeadInsts.pop_back_val());
3440
3441   return AnyPairsCompletelyEliminated;
3442 }
3443
3444 /// OptimizeWeakCalls - Weak pointer optimizations.
3445 void ObjCARCOpt::OptimizeWeakCalls(Function &F) {
3446   // First, do memdep-style RLE and S2L optimizations. We can't use memdep
3447   // itself because it uses AliasAnalysis and we need to do provenance
3448   // queries instead.
3449   for (inst_iterator I = inst_begin(&F), E = inst_end(&F); I != E; ) {
3450     Instruction *Inst = &*I++;
3451
3452     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeWeakCalls: Visiting: " << *Inst <<
3453           "\n");
3454
3455     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
3456     if (Class != IC_LoadWeak && Class != IC_LoadWeakRetained)
3457       continue;
3458
3459     // Delete objc_loadWeak calls with no users.
3460     if (Class == IC_LoadWeak && Inst->use_empty()) {
3461       Inst->eraseFromParent();
3462       continue;
3463     }
3464
3465     // TODO: For now, just look for an earlier available version of this value
3466     // within the same block. Theoretically, we could do memdep-style non-local
3467     // analysis too, but that would want caching. A better approach would be to
3468     // use the technique that EarlyCSE uses.
3469     inst_iterator Current = llvm::prior(I);
3470     BasicBlock *CurrentBB = Current.getBasicBlockIterator();
3471     for (BasicBlock::iterator B = CurrentBB->begin(),
3472                               J = Current.getInstructionIterator();
3473          J != B; --J) {
3474       Instruction *EarlierInst = &*llvm::prior(J);
3475       InstructionClass EarlierClass = GetInstructionClass(EarlierInst);
3476       switch (EarlierClass) {
3477       case IC_LoadWeak:
3478       case IC_LoadWeakRetained: {
3479         // If this is loading from the same pointer, replace this load's value
3480         // with that one.
3481         CallInst *Call = cast<CallInst>(Inst);
3482         CallInst *EarlierCall = cast<CallInst>(EarlierInst);
3483         Value *Arg = Call->getArgOperand(0);
3484         Value *EarlierArg = EarlierCall->getArgOperand(0);
3485         switch (PA.getAA()->alias(Arg, EarlierArg)) {
3486         case AliasAnalysis::MustAlias:
3487           Changed = true;
3488           // If the load has a builtin retain, insert a plain retain for it.
3489           if (Class == IC_LoadWeakRetained) {
3490             CallInst *CI =
3491               CallInst::Create(getRetainCallee(F.getParent()), EarlierCall,
3492                                "", Call);
3493             CI->setTailCall();
3494           }
3495           // Zap the fully redundant load.
3496           Call->replaceAllUsesWith(EarlierCall);
3497           Call->eraseFromParent();
3498           goto clobbered;
3499         case AliasAnalysis::MayAlias:
3500         case AliasAnalysis::PartialAlias:
3501           goto clobbered;
3502         case AliasAnalysis::NoAlias:
3503           break;
3504         }
3505         break;
3506       }
3507       case IC_StoreWeak:
3508       case IC_InitWeak: {
3509         // If this is storing to the same pointer and has the same size etc.
3510         // replace this load's value with the stored value.
3511         CallInst *Call = cast<CallInst>(Inst);
3512         CallInst *EarlierCall = cast<CallInst>(EarlierInst);
3513         Value *Arg = Call->getArgOperand(0);
3514         Value *EarlierArg = EarlierCall->getArgOperand(0);
3515         switch (PA.getAA()->alias(Arg, EarlierArg)) {
3516         case AliasAnalysis::MustAlias:
3517           Changed = true;
3518           // If the load has a builtin retain, insert a plain retain for it.
3519           if (Class == IC_LoadWeakRetained) {
3520             CallInst *CI =
3521               CallInst::Create(getRetainCallee(F.getParent()), EarlierCall,
3522                                "", Call);
3523             CI->setTailCall();
3524           }
3525           // Zap the fully redundant load.
3526           Call->replaceAllUsesWith(EarlierCall->getArgOperand(1));
3527           Call->eraseFromParent();
3528           goto clobbered;
3529         case AliasAnalysis::MayAlias:
3530         case AliasAnalysis::PartialAlias:
3531           goto clobbered;
3532         case AliasAnalysis::NoAlias:
3533           break;
3534         }
3535         break;
3536       }
3537       case IC_MoveWeak:
3538       case IC_CopyWeak:
3539         // TOOD: Grab the copied value.
3540         goto clobbered;
3541       case IC_AutoreleasepoolPush:
3542       case IC_None:
3543       case IC_User:
3544         // Weak pointers are only modified through the weak entry points
3545         // (and arbitrary calls, which could call the weak entry points).
3546         break;
3547       default:
3548         // Anything else could modify the weak pointer.
3549         goto clobbered;
3550       }
3551     }
3552   clobbered:;
3553   }
3554
3555   // Then, for each destroyWeak with an alloca operand, check to see if
3556   // the alloca and all its users can be zapped.
3557   for (inst_iterator I = inst_begin(&F), E = inst_end(&F); I != E; ) {
3558     Instruction *Inst = &*I++;
3559     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
3560     if (Class != IC_DestroyWeak)
3561       continue;
3562
3563     CallInst *Call = cast<CallInst>(Inst);
3564     Value *Arg = Call->getArgOperand(0);
3565     if (AllocaInst *Alloca = dyn_cast<AllocaInst>(Arg)) {
3566       for (Value::use_iterator UI = Alloca->use_begin(),
3567            UE = Alloca->use_end(); UI != UE; ++UI) {
3568         const Instruction *UserInst = cast<Instruction>(*UI);
3569         switch (GetBasicInstructionClass(UserInst)) {
3570         case IC_InitWeak:
3571         case IC_StoreWeak:
3572         case IC_DestroyWeak:
3573           continue;
3574         default:
3575           goto done;
3576         }
3577       }
3578       Changed = true;
3579       for (Value::use_iterator UI = Alloca->use_begin(),
3580            UE = Alloca->use_end(); UI != UE; ) {
3581         CallInst *UserInst = cast<CallInst>(*UI++);
3582         switch (GetBasicInstructionClass(UserInst)) {
3583         case IC_InitWeak:
3584         case IC_StoreWeak:
3585           // These functions return their second argument.
3586           UserInst->replaceAllUsesWith(UserInst->getArgOperand(1));
3587           break;
3588         case IC_DestroyWeak:
3589           // No return value.
3590           break;
3591         default:
3592           llvm_unreachable("alloca really is used!");
3593         }
3594         UserInst->eraseFromParent();
3595       }
3596       Alloca->eraseFromParent();
3597     done:;
3598     }
3599   }
3600   
3601   DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeWeakCalls: Finished List.\n\n");
3602   
3603 }
3604
3605 /// OptimizeSequences - Identify program paths which execute sequences of
3606 /// retains and releases which can be eliminated.
3607 bool ObjCARCOpt::OptimizeSequences(Function &F) {
3608   /// Releases, Retains - These are used to store the results of the main flow
3609   /// analysis. These use Value* as the key instead of Instruction* so that the
3610   /// map stays valid when we get around to rewriting code and calls get
3611   /// replaced by arguments.
3612   DenseMap<Value *, RRInfo> Releases;
3613   MapVector<Value *, RRInfo> Retains;
3614
3615   /// BBStates, This is used during the traversal of the function to track the
3616   /// states for each identified object at each block.
3617   DenseMap<const BasicBlock *, BBState> BBStates;
3618
3619   // Analyze the CFG of the function, and all instructions.
3620   bool NestingDetected = Visit(F, BBStates, Retains, Releases);
3621
3622   // Transform.
3623   return PerformCodePlacement(BBStates, Retains, Releases, F.getParent()) &&
3624          NestingDetected;
3625 }
3626
3627 /// OptimizeReturns - Look for this pattern:
3628 /// \code
3629 ///    %call = call i8* @something(...)
3630 ///    %2 = call i8* @objc_retain(i8* %call)
3631 ///    %3 = call i8* @objc_autorelease(i8* %2)
3632 ///    ret i8* %3
3633 /// \endcode
3634 /// And delete the retain and autorelease.
3635 ///
3636 /// Otherwise if it's just this:
3637 /// \code
3638 ///    %3 = call i8* @objc_autorelease(i8* %2)
3639 ///    ret i8* %3
3640 /// \endcode
3641 /// convert the autorelease to autoreleaseRV.
3642 void ObjCARCOpt::OptimizeReturns(Function &F) {
3643   if (!F.getReturnType()->isPointerTy())
3644     return;
3645
3646   SmallPtrSet<Instruction *, 4> DependingInstructions;
3647   SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4> Visited;
3648   for (Function::iterator FI = F.begin(), FE = F.end(); FI != FE; ++FI) {
3649     BasicBlock *BB = FI;
3650     ReturnInst *Ret = dyn_cast<ReturnInst>(&BB->back());
3651
3652     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeReturns: Visiting: " << *Ret << "\n");
3653
3654     if (!Ret) continue;
3655
3656     const Value *Arg = StripPointerCastsAndObjCCalls(Ret->getOperand(0));
3657     FindDependencies(NeedsPositiveRetainCount, Arg,
3658                      BB, Ret, DependingInstructions, Visited, PA);
3659     if (DependingInstructions.size() != 1)
3660       goto next_block;
3661
3662     {
3663       CallInst *Autorelease =
3664         dyn_cast_or_null<CallInst>(*DependingInstructions.begin());
3665       if (!Autorelease)
3666         goto next_block;
3667       InstructionClass AutoreleaseClass = GetBasicInstructionClass(Autorelease);
3668       if (!IsAutorelease(AutoreleaseClass))
3669         goto next_block;
3670       if (GetObjCArg(Autorelease) != Arg)
3671         goto next_block;
3672
3673       DependingInstructions.clear();
3674       Visited.clear();
3675
3676       // Check that there is nothing that can affect the reference
3677       // count between the autorelease and the retain.
3678       FindDependencies(CanChangeRetainCount, Arg,
3679                        BB, Autorelease, DependingInstructions, Visited, PA);
3680       if (DependingInstructions.size() != 1)
3681         goto next_block;
3682
3683       {
3684         CallInst *Retain =
3685           dyn_cast_or_null<CallInst>(*DependingInstructions.begin());
3686
3687         // Check that we found a retain with the same argument.
3688         if (!Retain ||
3689             !IsRetain(GetBasicInstructionClass(Retain)) ||
3690             GetObjCArg(Retain) != Arg)
3691           goto next_block;
3692
3693         DependingInstructions.clear();
3694         Visited.clear();
3695
3696         // Convert the autorelease to an autoreleaseRV, since it's
3697         // returning the value.
3698         if (AutoreleaseClass == IC_Autorelease) {
3699           Autorelease->setCalledFunction(getAutoreleaseRVCallee(F.getParent()));
3700           AutoreleaseClass = IC_AutoreleaseRV;
3701         }
3702
3703         // Check that there is nothing that can affect the reference
3704         // count between the retain and the call.
3705         // Note that Retain need not be in BB.
3706         FindDependencies(CanChangeRetainCount, Arg, Retain->getParent(), Retain,
3707                          DependingInstructions, Visited, PA);
3708         if (DependingInstructions.size() != 1)
3709           goto next_block;
3710
3711         {
3712           CallInst *Call =
3713             dyn_cast_or_null<CallInst>(*DependingInstructions.begin());
3714
3715           // Check that the pointer is the return value of the call.
3716           if (!Call || Arg != Call)
3717             goto next_block;
3718
3719           // Check that the call is a regular call.
3720           InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Call);
3721           if (Class != IC_CallOrUser && Class != IC_Call)
3722             goto next_block;
3723
3724           // If so, we can zap the retain and autorelease.
3725           Changed = true;
3726           ++NumRets;
3727           EraseInstruction(Retain);
3728           EraseInstruction(Autorelease);
3729         }
3730       }
3731     }
3732
3733   next_block:
3734     DependingInstructions.clear();
3735     Visited.clear();
3736   }
3737   
3738   DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeReturns: Finished List.\n\n");
3739   
3740 }
3741
3742 bool ObjCARCOpt::doInitialization(Module &M) {
3743   if (!EnableARCOpts)
3744     return false;
3745
3746   // If nothing in the Module uses ARC, don't do anything.
3747   Run = ModuleHasARC(M);
3748   if (!Run)
3749     return false;
3750
3751   // Identify the imprecise release metadata kind.
3752   ImpreciseReleaseMDKind =
3753     M.getContext().getMDKindID("clang.imprecise_release");
3754   CopyOnEscapeMDKind =
3755     M.getContext().getMDKindID("clang.arc.copy_on_escape");
3756   NoObjCARCExceptionsMDKind =
3757     M.getContext().getMDKindID("clang.arc.no_objc_arc_exceptions");
3758
3759   // Intuitively, objc_retain and others are nocapture, however in practice
3760   // they are not, because they return their argument value. And objc_release
3761   // calls finalizers which can have arbitrary side effects.
3762
3763   // These are initialized lazily.
3764   RetainRVCallee = 0;
3765   AutoreleaseRVCallee = 0;
3766   ReleaseCallee = 0;
3767   RetainCallee = 0;
3768   RetainBlockCallee = 0;
3769   AutoreleaseCallee = 0;
3770
3771   return false;
3772 }
3773
3774 bool ObjCARCOpt::runOnFunction(Function &F) {
3775   if (!EnableARCOpts)
3776     return false;
3777
3778   // If nothing in the Module uses ARC, don't do anything.
3779   if (!Run)
3780     return false;
3781
3782   Changed = false;
3783
3784   PA.setAA(&getAnalysis<AliasAnalysis>());
3785
3786   // This pass performs several distinct transformations. As a compile-time aid
3787   // when compiling code that isn't ObjC, skip these if the relevant ObjC
3788   // library functions aren't declared.
3789
3790   // Preliminary optimizations. This also computs UsedInThisFunction.
3791   OptimizeIndividualCalls(F);
3792
3793   // Optimizations for weak pointers.
3794   if (UsedInThisFunction & ((1 << IC_LoadWeak) |
3795                             (1 << IC_LoadWeakRetained) |
3796                             (1 << IC_StoreWeak) |
3797                             (1 << IC_InitWeak) |
3798                             (1 << IC_CopyWeak) |
3799                             (1 << IC_MoveWeak) |
3800                             (1 << IC_DestroyWeak)))
3801     OptimizeWeakCalls(F);
3802
3803   // Optimizations for retain+release pairs.
3804   if (UsedInThisFunction & ((1 << IC_Retain) |
3805                             (1 << IC_RetainRV) |
3806                             (1 << IC_RetainBlock)))
3807     if (UsedInThisFunction & (1 << IC_Release))
3808       // Run OptimizeSequences until it either stops making changes or
3809       // no retain+release pair nesting is detected.
3810       while (OptimizeSequences(F)) {}
3811
3812   // Optimizations if objc_autorelease is used.
3813   if (UsedInThisFunction & ((1 << IC_Autorelease) |
3814                             (1 << IC_AutoreleaseRV)))
3815     OptimizeReturns(F);
3816
3817   return Changed;
3818 }
3819
3820 void ObjCARCOpt::releaseMemory() {
3821   PA.clear();
3822 }
3823
3824 //===----------------------------------------------------------------------===//
3825 // ARC contraction.
3826 //===----------------------------------------------------------------------===//
3827
3828 // TODO: ObjCARCContract could insert PHI nodes when uses aren't
3829 // dominated by single calls.
3830
3831 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
3832 #include "llvm/IR/InlineAsm.h"
3833 #include "llvm/IR/Operator.h"
3834
3835 STATISTIC(NumStoreStrongs, "Number objc_storeStrong calls formed");
3836
3837 namespace {
3838   /// ObjCARCContract - Late ARC optimizations.  These change the IR in a way
3839   /// that makes it difficult to be analyzed by ObjCARCOpt, so it's run late.
3840   class ObjCARCContract : public FunctionPass {
3841     bool Changed;
3842     AliasAnalysis *AA;
3843     DominatorTree *DT;
3844     ProvenanceAnalysis PA;
3845
3846     /// Run - A flag indicating whether this optimization pass should run.
3847     bool Run;
3848
3849     /// StoreStrongCallee, etc. - Declarations for ObjC runtime
3850     /// functions, for use in creating calls to them. These are initialized
3851     /// lazily to avoid cluttering up the Module with unused declarations.
3852     Constant *StoreStrongCallee,
3853              *RetainAutoreleaseCallee, *RetainAutoreleaseRVCallee;
3854
3855     /// RetainRVMarker - The inline asm string to insert between calls and
3856     /// RetainRV calls to make the optimization work on targets which need it.
3857     const MDString *RetainRVMarker;
3858
3859     /// StoreStrongCalls - The set of inserted objc_storeStrong calls. If
3860     /// at the end of walking the function we have found no alloca
3861     /// instructions, these calls can be marked "tail".
3862     SmallPtrSet<CallInst *, 8> StoreStrongCalls;
3863
3864     Constant *getStoreStrongCallee(Module *M);
3865     Constant *getRetainAutoreleaseCallee(Module *M);
3866     Constant *getRetainAutoreleaseRVCallee(Module *M);
3867
3868     bool ContractAutorelease(Function &F, Instruction *Autorelease,
3869                              InstructionClass Class,
3870                              SmallPtrSet<Instruction *, 4>
3871                                &DependingInstructions,
3872                              SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4>
3873                                &Visited);
3874
3875     void ContractRelease(Instruction *Release,
3876                          inst_iterator &Iter);
3877
3878     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
3879     virtual bool doInitialization(Module &M);
3880     virtual bool runOnFunction(Function &F);
3881
3882   public:
3883     static char ID;
3884     ObjCARCContract() : FunctionPass(ID) {
3885       initializeObjCARCContractPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
3886     }
3887   };
3888 }
3889
3890 char ObjCARCContract::ID = 0;
3891 INITIALIZE_PASS_BEGIN(ObjCARCContract,
3892                       "objc-arc-contract", "ObjC ARC contraction", false, false)
3893 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
3894 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTree)
3895 INITIALIZE_PASS_END(ObjCARCContract,
3896                     "objc-arc-contract", "ObjC ARC contraction", false, false)
3897
3898 Pass *llvm::createObjCARCContractPass() {
3899   return new ObjCARCContract();
3900 }
3901
3902 void ObjCARCContract::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
3903   AU.addRequired<AliasAnalysis>();
3904   AU.addRequired<DominatorTree>();
3905   AU.setPreservesCFG();
3906 }
3907
3908 Constant *ObjCARCContract::getStoreStrongCallee(Module *M) {
3909   if (!StoreStrongCallee) {
3910     LLVMContext &C = M->getContext();
3911     Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
3912     Type *I8XX = PointerType::getUnqual(I8X);
3913     Type *Params[] = { I8XX, I8X };
3914
3915     AttributeSet Attribute = AttributeSet()
3916       .addAttr(M->getContext(), AttributeSet::FunctionIndex,
3917                Attribute::get(C, Attribute::NoUnwind))
3918       .addAttr(M->getContext(), 1, Attribute::get(C, Attribute::NoCapture));
3919
3920     StoreStrongCallee =
3921       M->getOrInsertFunction(
3922         "objc_storeStrong",
3923         FunctionType::get(Type::getVoidTy(C), Params, /*isVarArg=*/false),
3924         Attribute);
3925   }
3926   return StoreStrongCallee;
3927 }
3928
3929 Constant *ObjCARCContract::getRetainAutoreleaseCallee(Module *M) {
3930   if (!RetainAutoreleaseCallee) {
3931     LLVMContext &C = M->getContext();
3932     Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
3933     Type *Params[] = { I8X };
3934     FunctionType *FTy = FunctionType::get(I8X, Params, /*isVarArg=*/false);
3935     AttributeSet Attribute =
3936       AttributeSet().addAttr(M->getContext(), AttributeSet::FunctionIndex,
3937                             Attribute::get(C, Attribute::NoUnwind));
3938     RetainAutoreleaseCallee =
3939       M->getOrInsertFunction("objc_retainAutorelease", FTy, Attribute);
3940   }
3941   return RetainAutoreleaseCallee;
3942 }
3943
3944 Constant *ObjCARCContract::getRetainAutoreleaseRVCallee(Module *M) {
3945   if (!RetainAutoreleaseRVCallee) {
3946     LLVMContext &C = M->getContext();
3947     Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
3948     Type *Params[] = { I8X };
3949     FunctionType *FTy = FunctionType::get(I8X, Params, /*isVarArg=*/false);
3950     AttributeSet Attribute =
3951       AttributeSet().addAttr(M->getContext(), AttributeSet::FunctionIndex,
3952                             Attribute::get(C, Attribute::NoUnwind));
3953     RetainAutoreleaseRVCallee =
3954       M->getOrInsertFunction("objc_retainAutoreleaseReturnValue", FTy,
3955                              Attribute);
3956   }
3957   return RetainAutoreleaseRVCallee;
3958 }
3959
3960 /// ContractAutorelease - Merge an autorelease with a retain into a fused call.
3961 bool
3962 ObjCARCContract::ContractAutorelease(Function &F, Instruction *Autorelease,
3963                                      InstructionClass Class,
3964                                      SmallPtrSet<Instruction *, 4>
3965                                        &DependingInstructions,
3966                                      SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4>
3967                                        &Visited) {
3968   const Value *Arg = GetObjCArg(Autorelease);
3969
3970   // Check that there are no instructions between the retain and the autorelease
3971   // (such as an autorelease_pop) which may change the count.
3972   CallInst *Retain = 0;
3973   if (Class == IC_AutoreleaseRV)
3974     FindDependencies(RetainAutoreleaseRVDep, Arg,
3975                      Autorelease->getParent(), Autorelease,
3976                      DependingInstructions, Visited, PA);
3977   else
3978     FindDependencies(RetainAutoreleaseDep, Arg,
3979                      Autorelease->getParent(), Autorelease,
3980                      DependingInstructions, Visited, PA);
3981
3982   Visited.clear();
3983   if (DependingInstructions.size() != 1) {
3984     DependingInstructions.clear();
3985     return false;
3986   }
3987
3988   Retain = dyn_cast_or_null<CallInst>(*DependingInstructions.begin());
3989   DependingInstructions.clear();
3990
3991   if (!Retain ||
3992       GetBasicInstructionClass(Retain) != IC_Retain ||
3993       GetObjCArg(Retain) != Arg)
3994     return false;
3995
3996   Changed = true;
3997   ++NumPeeps;
3998
3999   if (Class == IC_AutoreleaseRV)
4000     Retain->setCalledFunction(getRetainAutoreleaseRVCallee(F.getParent()));
4001   else
4002     Retain->setCalledFunction(getRetainAutoreleaseCallee(F.getParent()));
4003
4004   EraseInstruction(Autorelease);
4005   return true;
4006 }
4007
4008 /// ContractRelease - Attempt to merge an objc_release with a store, load, and
4009 /// objc_retain to form an objc_storeStrong. This can be a little tricky because
4010 /// the instructions don't always appear in order, and there may be unrelated
4011 /// intervening instructions.
4012 void ObjCARCContract::ContractRelease(Instruction *Release,
4013                                       inst_iterator &Iter) {
4014   LoadInst *Load = dyn_cast<LoadInst>(GetObjCArg(Release));
4015   if (!Load || !Load->isSimple()) return;
4016
4017   // For now, require everything to be in one basic block.
4018   BasicBlock *BB = Release->getParent();
4019   if (Load->getParent() != BB) return;
4020
4021   // Walk down to find the store and the release, which may be in either order.
4022   BasicBlock::iterator I = Load, End = BB->end();
4023   ++I;
4024   AliasAnalysis::Location Loc = AA->getLocation(Load);
4025   StoreInst *Store = 0;
4026   bool SawRelease = false;
4027   for (; !Store || !SawRelease; ++I) {
4028     if (I == End)
4029       return;
4030
4031     Instruction *Inst = I;
4032     if (Inst == Release) {
4033       SawRelease = true;
4034       continue;
4035     }
4036
4037     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
4038
4039     // Unrelated retains are harmless.
4040     if (IsRetain(Class))
4041       continue;
4042
4043     if (Store) {
4044       // The store is the point where we're going to put the objc_storeStrong,
4045       // so make sure there are no uses after it.
4046       if (CanUse(Inst, Load, PA, Class))
4047         return;
4048     } else if (AA->getModRefInfo(Inst, Loc) & AliasAnalysis::Mod) {
4049       // We are moving the load down to the store, so check for anything
4050       // else which writes to the memory between the load and the store.
4051       Store = dyn_cast<StoreInst>(Inst);
4052       if (!Store || !Store->isSimple()) return;
4053       if (Store->getPointerOperand() != Loc.Ptr) return;
4054     }
4055   }
4056
4057   Value *New = StripPointerCastsAndObjCCalls(Store->getValueOperand());
4058
4059   // Walk up to find the retain.
4060   I = Store;
4061   BasicBlock::iterator Begin = BB->begin();
4062   while (I != Begin && GetBasicInstructionClass(I) != IC_Retain)
4063     --I;
4064   Instruction *Retain = I;
4065   if (GetBasicInstructionClass(Retain) != IC_Retain) return;
4066   if (GetObjCArg(Retain) != New) return;
4067
4068   Changed = true;
4069   ++NumStoreStrongs;
4070
4071   LLVMContext &C = Release->getContext();
4072   Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
4073   Type *I8XX = PointerType::getUnqual(I8X);
4074
4075   Value *Args[] = { Load->getPointerOperand(), New };
4076   if (Args[0]->getType() != I8XX)
4077     Args[0] = new BitCastInst(Args[0], I8XX, "", Store);
4078   if (Args[1]->getType() != I8X)
4079     Args[1] = new BitCastInst(Args[1], I8X, "", Store);
4080   CallInst *StoreStrong =
4081     CallInst::Create(getStoreStrongCallee(BB->getParent()->getParent()),
4082                      Args, "", Store);
4083   StoreStrong->setDoesNotThrow();
4084   StoreStrong->setDebugLoc(Store->getDebugLoc());
4085
4086   // We can't set the tail flag yet, because we haven't yet determined
4087   // whether there are any escaping allocas. Remember this call, so that
4088   // we can set the tail flag once we know it's safe.
4089   StoreStrongCalls.insert(StoreStrong);
4090
4091   if (&*Iter == Store) ++Iter;
4092   Store->eraseFromParent();
4093   Release->eraseFromParent();
4094   EraseInstruction(Retain);
4095   if (Load->use_empty())
4096     Load->eraseFromParent();
4097 }
4098
4099 bool ObjCARCContract::doInitialization(Module &M) {
4100   // If nothing in the Module uses ARC, don't do anything.
4101   Run = ModuleHasARC(M);
4102   if (!Run)
4103     return false;
4104
4105   // These are initialized lazily.
4106   StoreStrongCallee = 0;
4107   RetainAutoreleaseCallee = 0;
4108   RetainAutoreleaseRVCallee = 0;
4109
4110   // Initialize RetainRVMarker.
4111   RetainRVMarker = 0;
4112   if (NamedMDNode *NMD =
4113         M.getNamedMetadata("clang.arc.retainAutoreleasedReturnValueMarker"))
4114     if (NMD->getNumOperands() == 1) {
4115       const MDNode *N = NMD->getOperand(0);
4116       if (N->getNumOperands() == 1)
4117         if (const MDString *S = dyn_cast<MDString>(N->getOperand(0)))
4118           RetainRVMarker = S;
4119     }
4120
4121   return false;
4122 }
4123
4124 bool ObjCARCContract::runOnFunction(Function &F) {
4125   if (!EnableARCOpts)
4126     return false;
4127
4128   // If nothing in the Module uses ARC, don't do anything.
4129   if (!Run)
4130     return false;
4131
4132   Changed = false;
4133   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
4134   DT = &getAnalysis<DominatorTree>();
4135
4136   PA.setAA(&getAnalysis<AliasAnalysis>());
4137
4138   // Track whether it's ok to mark objc_storeStrong calls with the "tail"
4139   // keyword. Be conservative if the function has variadic arguments.
4140   // It seems that functions which "return twice" are also unsafe for the
4141   // "tail" argument, because they are setjmp, which could need to
4142   // return to an earlier stack state.
4143   bool TailOkForStoreStrongs = !F.isVarArg() &&
4144                                !F.callsFunctionThatReturnsTwice();
4145
4146   // For ObjC library calls which return their argument, replace uses of the
4147   // argument with uses of the call return value, if it dominates the use. This
4148   // reduces register pressure.
4149   SmallPtrSet<Instruction *, 4> DependingInstructions;
4150   SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4> Visited;
4151   for (inst_iterator I = inst_begin(&F), E = inst_end(&F); I != E; ) {
4152     Instruction *Inst = &*I++;
4153     
4154     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCContract: Visiting: " << *Inst << "\n");
4155     
4156     // Only these library routines return their argument. In particular,
4157     // objc_retainBlock does not necessarily return its argument.
4158     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
4159     switch (Class) {
4160     case IC_Retain:
4161     case IC_FusedRetainAutorelease:
4162     case IC_FusedRetainAutoreleaseRV:
4163       break;
4164     case IC_Autorelease:
4165     case IC_AutoreleaseRV:
4166       if (ContractAutorelease(F, Inst, Class, DependingInstructions, Visited))
4167         continue;
4168       break;
4169     case IC_RetainRV: {
4170       // If we're compiling for a target which needs a special inline-asm
4171       // marker to do the retainAutoreleasedReturnValue optimization,
4172       // insert it now.
4173       if (!RetainRVMarker)
4174         break;
4175       BasicBlock::iterator BBI = Inst;
4176       BasicBlock *InstParent = Inst->getParent();
4177
4178       // Step up to see if the call immediately precedes the RetainRV call.
4179       // If it's an invoke, we have to cross a block boundary. And we have
4180       // to carefully dodge no-op instructions.
4181       do {
4182         if (&*BBI == InstParent->begin()) {
4183           BasicBlock *Pred = InstParent->getSinglePredecessor();
4184           if (!Pred)
4185             goto decline_rv_optimization;
4186           BBI = Pred->getTerminator();
4187           break;
4188         }
4189         --BBI;
4190       } while (isNoopInstruction(BBI));
4191
4192       if (&*BBI == GetObjCArg(Inst)) {
4193         DEBUG(dbgs() << "ObjCARCContract: Adding inline asm marker for "
4194                         "retainAutoreleasedReturnValue optimization.\n");
4195         Changed = true;
4196         InlineAsm *IA =
4197           InlineAsm::get(FunctionType::get(Type::getVoidTy(Inst->getContext()),
4198                                            /*isVarArg=*/false),
4199                          RetainRVMarker->getString(),
4200                          /*Constraints=*/"", /*hasSideEffects=*/true);
4201         CallInst::Create(IA, "", Inst);
4202       }
4203     decline_rv_optimization:
4204       break;
4205     }
4206     case IC_InitWeak: {
4207       // objc_initWeak(p, null) => *p = null
4208       CallInst *CI = cast<CallInst>(Inst);
4209       if (isNullOrUndef(CI->getArgOperand(1))) {
4210         Value *Null =
4211           ConstantPointerNull::get(cast<PointerType>(CI->getType()));
4212         Changed = true;
4213         new StoreInst(Null, CI->getArgOperand(0), CI);
4214         
4215         DEBUG(dbgs() << "OBJCARCContract: Old = " << *CI << "\n"
4216                      << "                 New = " << *Null << "\n");
4217         
4218         CI->replaceAllUsesWith(Null);
4219         CI->eraseFromParent();
4220       }
4221       continue;
4222     }
4223     case IC_Release:
4224       ContractRelease(Inst, I);
4225       continue;
4226     case IC_User:
4227       // Be conservative if the function has any alloca instructions.
4228       // Technically we only care about escaping alloca instructions,
4229       // but this is sufficient to handle some interesting cases.
4230       if (isa<AllocaInst>(Inst))
4231         TailOkForStoreStrongs = false;
4232       continue;
4233     default:
4234       continue;
4235     }
4236
4237     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCContract: Finished List.\n\n");
4238
4239     // Don't use GetObjCArg because we don't want to look through bitcasts
4240     // and such; to do the replacement, the argument must have type i8*.
4241     const Value *Arg = cast<CallInst>(Inst)->getArgOperand(0);
4242     for (;;) {
4243       // If we're compiling bugpointed code, don't get in trouble.
4244       if (!isa<Instruction>(Arg) && !isa<Argument>(Arg))
4245         break;
4246       // Look through the uses of the pointer.
4247       for (Value::const_use_iterator UI = Arg->use_begin(), UE = Arg->use_end();
4248            UI != UE; ) {
4249         Use &U = UI.getUse();
4250         unsigned OperandNo = UI.getOperandNo();
4251         ++UI; // Increment UI now, because we may unlink its element.
4252
4253         // If the call's return value dominates a use of the call's argument
4254         // value, rewrite the use to use the return value. We check for
4255         // reachability here because an unreachable call is considered to
4256         // trivially dominate itself, which would lead us to rewriting its
4257         // argument in terms of its return value, which would lead to
4258         // infinite loops in GetObjCArg.
4259         if (DT->isReachableFromEntry(U) && DT->dominates(Inst, U)) {
4260           Changed = true;
4261           Instruction *Replacement = Inst;
4262           Type *UseTy = U.get()->getType();
4263           if (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(U.getUser())) {
4264             // For PHI nodes, insert the bitcast in the predecessor block.
4265             unsigned ValNo = PHINode::getIncomingValueNumForOperand(OperandNo);
4266             BasicBlock *BB = PHI->getIncomingBlock(ValNo);
4267             if (Replacement->getType() != UseTy)
4268               Replacement = new BitCastInst(Replacement, UseTy, "",
4269                                             &BB->back());
4270             // While we're here, rewrite all edges for this PHI, rather
4271             // than just one use at a time, to minimize the number of
4272             // bitcasts we emit.
4273             for (unsigned i = 0, e = PHI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
4274               if (PHI->getIncomingBlock(i) == BB) {
4275                 // Keep the UI iterator valid.
4276                 if (&PHI->getOperandUse(
4277                       PHINode::getOperandNumForIncomingValue(i)) ==
4278                     &UI.getUse())
4279                   ++UI;
4280                 PHI->setIncomingValue(i, Replacement);
4281               }
4282           } else {
4283             if (Replacement->getType() != UseTy)
4284               Replacement = new BitCastInst(Replacement, UseTy, "",
4285                                             cast<Instruction>(U.getUser()));
4286             U.set(Replacement);
4287           }
4288         }
4289       }
4290
4291       // If Arg is a no-op casted pointer, strip one level of casts and iterate.
4292       if (const BitCastInst *BI = dyn_cast<BitCastInst>(Arg))
4293         Arg = BI->getOperand(0);
4294       else if (isa<GEPOperator>(Arg) &&
4295                cast<GEPOperator>(Arg)->hasAllZeroIndices())
4296         Arg = cast<GEPOperator>(Arg)->getPointerOperand();
4297       else if (isa<GlobalAlias>(Arg) &&
4298                !cast<GlobalAlias>(Arg)->mayBeOverridden())
4299         Arg = cast<GlobalAlias>(Arg)->getAliasee();
4300       else
4301         break;
4302     }
4303   }
4304
4305   // If this function has no escaping allocas or suspicious vararg usage,
4306   // objc_storeStrong calls can be marked with the "tail" keyword.
4307   if (TailOkForStoreStrongs)
4308     for (SmallPtrSet<CallInst *, 8>::iterator I = StoreStrongCalls.begin(),
4309          E = StoreStrongCalls.end(); I != E; ++I)
4310       (*I)->setTailCall();
4311   StoreStrongCalls.clear();
4312
4313   return Changed;
4314 }