Port the SSAUpdater-based promotion logic from the old SROA pass to the
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / SROA.cpp
1 //===- SROA.cpp - Scalar Replacement Of Aggregates ------------------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 /// \file
10 /// This transformation implements the well known scalar replacement of
11 /// aggregates transformation. It tries to identify promotable elements of an
12 /// aggregate alloca, and promote them to registers. It will also try to
13 /// convert uses of an element (or set of elements) of an alloca into a vector
14 /// or bitfield-style integer scalar if appropriate.
15 ///
16 /// It works to do this with minimal slicing of the alloca so that regions
17 /// which are merely transferred in and out of external memory remain unchanged
18 /// and are not decomposed to scalar code.
19 ///
20 /// Because this also performs alloca promotion, it can be thought of as also
21 /// serving the purpose of SSA formation. The algorithm iterates on the
22 /// function until all opportunities for promotion have been realized.
23 ///
24 //===----------------------------------------------------------------------===//
25
26 #define DEBUG_TYPE "sroa"
27 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
28 #include "llvm/Constants.h"
29 #include "llvm/DIBuilder.h"
30 #include "llvm/DebugInfo.h"
31 #include "llvm/DerivedTypes.h"
32 #include "llvm/Function.h"
33 #include "llvm/GlobalVariable.h"
34 #include "llvm/IRBuilder.h"
35 #include "llvm/Instructions.h"
36 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
37 #include "llvm/LLVMContext.h"
38 #include "llvm/Module.h"
39 #include "llvm/Operator.h"
40 #include "llvm/Pass.h"
41 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
42 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
43 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
44 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
45 #include "llvm/ADT/TinyPtrVector.h"
46 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
47 #include "llvm/Analysis/Loads.h"
48 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
49 #include "llvm/Support/CallSite.h"
50 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
51 #include "llvm/Support/Debug.h"
52 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
53 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
54 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
55 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
56 #include "llvm/Support/ValueHandle.h"
57 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
58 #include "llvm/Target/TargetData.h"
59 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
60 #include "llvm/Transforms/Utils/PromoteMemToReg.h"
61 #include "llvm/Transforms/Utils/SSAUpdater.h"
62 using namespace llvm;
63
64 STATISTIC(NumAllocasAnalyzed, "Number of allocas analyzed for replacement");
65 STATISTIC(NumNewAllocas,      "Number of new, smaller allocas introduced");
66 STATISTIC(NumPromoted,        "Number of allocas promoted to SSA values");
67 STATISTIC(NumLoadsSpeculated, "Number of loads speculated to allow promotion");
68 STATISTIC(NumDeleted,         "Number of instructions deleted");
69 STATISTIC(NumVectorized,      "Number of vectorized aggregates");
70
71 /// Hidden option to force the pass to not use DomTree and mem2reg, instead
72 /// forming SSA values through the SSAUpdater infrastructure.
73 static cl::opt<bool>
74 ForceSSAUpdater("force-ssa-updater", cl::init(false), cl::Hidden);
75
76 namespace {
77 /// \brief Alloca partitioning representation.
78 ///
79 /// This class represents a partitioning of an alloca into slices, and
80 /// information about the nature of uses of each slice of the alloca. The goal
81 /// is that this information is sufficient to decide if and how to split the
82 /// alloca apart and replace slices with scalars. It is also intended that this
83 /// structure can capture the relevant information needed both to decide about
84 /// and to enact these transformations.
85 class AllocaPartitioning {
86 public:
87   /// \brief A common base class for representing a half-open byte range.
88   struct ByteRange {
89     /// \brief The beginning offset of the range.
90     uint64_t BeginOffset;
91
92     /// \brief The ending offset, not included in the range.
93     uint64_t EndOffset;
94
95     ByteRange() : BeginOffset(), EndOffset() {}
96     ByteRange(uint64_t BeginOffset, uint64_t EndOffset)
97         : BeginOffset(BeginOffset), EndOffset(EndOffset) {}
98
99     /// \brief Support for ordering ranges.
100     ///
101     /// This provides an ordering over ranges such that start offsets are
102     /// always increasing, and within equal start offsets, the end offsets are
103     /// decreasing. Thus the spanning range comes first in a cluster with the
104     /// same start position.
105     bool operator<(const ByteRange &RHS) const {
106       if (BeginOffset < RHS.BeginOffset) return true;
107       if (BeginOffset > RHS.BeginOffset) return false;
108       if (EndOffset > RHS.EndOffset) return true;
109       return false;
110     }
111
112     /// \brief Support comparison with a single offset to allow binary searches.
113     bool operator<(uint64_t RHSOffset) const {
114       return BeginOffset < RHSOffset;
115     }
116
117     bool operator==(const ByteRange &RHS) const {
118       return BeginOffset == RHS.BeginOffset && EndOffset == RHS.EndOffset;
119     }
120     bool operator!=(const ByteRange &RHS) const { return !operator==(RHS); }
121   };
122
123   /// \brief A partition of an alloca.
124   ///
125   /// This structure represents a contiguous partition of the alloca. These are
126   /// formed by examining the uses of the alloca. During formation, they may
127   /// overlap but once an AllocaPartitioning is built, the Partitions within it
128   /// are all disjoint.
129   struct Partition : public ByteRange {
130     /// \brief Whether this partition is splittable into smaller partitions.
131     ///
132     /// We flag partitions as splittable when they are formed entirely due to
133     /// accesses by trivially splittable operations such as memset and memcpy.
134     ///
135     /// FIXME: At some point we should consider loads and stores of FCAs to be
136     /// splittable and eagerly split them into scalar values.
137     bool IsSplittable;
138
139     Partition() : ByteRange(), IsSplittable() {}
140     Partition(uint64_t BeginOffset, uint64_t EndOffset, bool IsSplittable)
141         : ByteRange(BeginOffset, EndOffset), IsSplittable(IsSplittable) {}
142   };
143
144   /// \brief A particular use of a partition of the alloca.
145   ///
146   /// This structure is used to associate uses of a partition with it. They
147   /// mark the range of bytes which are referenced by a particular instruction,
148   /// and includes a handle to the user itself and the pointer value in use.
149   /// The bounds of these uses are determined by intersecting the bounds of the
150   /// memory use itself with a particular partition. As a consequence there is
151   /// intentionally overlap between various uses of the same partition.
152   struct PartitionUse : public ByteRange {
153     /// \brief The user of this range of the alloca.
154     AssertingVH<Instruction> User;
155
156     /// \brief The particular pointer value derived from this alloca in use.
157     AssertingVH<Instruction> Ptr;
158
159     PartitionUse() : ByteRange(), User(), Ptr() {}
160     PartitionUse(uint64_t BeginOffset, uint64_t EndOffset,
161                  Instruction *User, Instruction *Ptr)
162         : ByteRange(BeginOffset, EndOffset), User(User), Ptr(Ptr) {}
163   };
164
165   /// \brief Construct a partitioning of a particular alloca.
166   ///
167   /// Construction does most of the work for partitioning the alloca. This
168   /// performs the necessary walks of users and builds a partitioning from it.
169   AllocaPartitioning(const TargetData &TD, AllocaInst &AI);
170
171   /// \brief Test whether a pointer to the allocation escapes our analysis.
172   ///
173   /// If this is true, the partitioning is never fully built and should be
174   /// ignored.
175   bool isEscaped() const { return PointerEscapingInstr; }
176
177   /// \brief Support for iterating over the partitions.
178   /// @{
179   typedef SmallVectorImpl<Partition>::iterator iterator;
180   iterator begin() { return Partitions.begin(); }
181   iterator end() { return Partitions.end(); }
182
183   typedef SmallVectorImpl<Partition>::const_iterator const_iterator;
184   const_iterator begin() const { return Partitions.begin(); }
185   const_iterator end() const { return Partitions.end(); }
186   /// @}
187
188   /// \brief Support for iterating over and manipulating a particular
189   /// partition's uses.
190   ///
191   /// The iteration support provided for uses is more limited, but also
192   /// includes some manipulation routines to support rewriting the uses of
193   /// partitions during SROA.
194   /// @{
195   typedef SmallVectorImpl<PartitionUse>::iterator use_iterator;
196   use_iterator use_begin(unsigned Idx) { return Uses[Idx].begin(); }
197   use_iterator use_begin(const_iterator I) { return Uses[I - begin()].begin(); }
198   use_iterator use_end(unsigned Idx) { return Uses[Idx].end(); }
199   use_iterator use_end(const_iterator I) { return Uses[I - begin()].end(); }
200   void use_insert(unsigned Idx, use_iterator UI, const PartitionUse &U) {
201     Uses[Idx].insert(UI, U);
202   }
203   void use_insert(const_iterator I, use_iterator UI, const PartitionUse &U) {
204     Uses[I - begin()].insert(UI, U);
205   }
206   void use_erase(unsigned Idx, use_iterator UI) { Uses[Idx].erase(UI); }
207   void use_erase(const_iterator I, use_iterator UI) {
208     Uses[I - begin()].erase(UI);
209   }
210
211   typedef SmallVectorImpl<PartitionUse>::const_iterator const_use_iterator;
212   const_use_iterator use_begin(unsigned Idx) const { return Uses[Idx].begin(); }
213   const_use_iterator use_begin(const_iterator I) const {
214     return Uses[I - begin()].begin();
215   }
216   const_use_iterator use_end(unsigned Idx) const { return Uses[Idx].end(); }
217   const_use_iterator use_end(const_iterator I) const {
218     return Uses[I - begin()].end();
219   }
220   /// @}
221
222   /// \brief Allow iterating the dead users for this alloca.
223   ///
224   /// These are instructions which will never actually use the alloca as they
225   /// are outside the allocated range. They are safe to replace with undef and
226   /// delete.
227   /// @{
228   typedef SmallVectorImpl<Instruction *>::const_iterator dead_user_iterator;
229   dead_user_iterator dead_user_begin() const { return DeadUsers.begin(); }
230   dead_user_iterator dead_user_end() const { return DeadUsers.end(); }
231   /// @}
232
233   /// \brief Allow iterating the dead expressions referring to this alloca.
234   ///
235   /// These are operands which have cannot actually be used to refer to the
236   /// alloca as they are outside its range and the user doesn't correct for
237   /// that. These mostly consist of PHI node inputs and the like which we just
238   /// need to replace with undef.
239   /// @{
240   typedef SmallVectorImpl<Use *>::const_iterator dead_op_iterator;
241   dead_op_iterator dead_op_begin() const { return DeadOperands.begin(); }
242   dead_op_iterator dead_op_end() const { return DeadOperands.end(); }
243   /// @}
244
245   /// \brief MemTransferInst auxiliary data.
246   /// This struct provides some auxiliary data about memory transfer
247   /// intrinsics such as memcpy and memmove. These intrinsics can use two
248   /// different ranges within the same alloca, and provide other challenges to
249   /// correctly represent. We stash extra data to help us untangle this
250   /// after the partitioning is complete.
251   struct MemTransferOffsets {
252     uint64_t DestBegin, DestEnd;
253     uint64_t SourceBegin, SourceEnd;
254     bool IsSplittable;
255   };
256   MemTransferOffsets getMemTransferOffsets(MemTransferInst &II) const {
257     return MemTransferInstData.lookup(&II);
258   }
259
260   /// \brief Map from a PHI or select operand back to a partition.
261   ///
262   /// When manipulating PHI nodes or selects, they can use more than one
263   /// partition of an alloca. We store a special mapping to allow finding the
264   /// partition referenced by each of these operands, if any.
265   iterator findPartitionForPHIOrSelectOperand(Instruction &I, Value *Op) {
266     SmallDenseMap<std::pair<Instruction *, Value *>,
267                   std::pair<unsigned, unsigned> >::const_iterator MapIt
268       = PHIOrSelectOpMap.find(std::make_pair(&I, Op));
269     if (MapIt == PHIOrSelectOpMap.end())
270       return end();
271
272     return begin() + MapIt->second.first;
273   }
274
275   /// \brief Map from a PHI or select operand back to the specific use of
276   /// a partition.
277   ///
278   /// Similar to mapping these operands back to the partitions, this maps
279   /// directly to the use structure of that partition.
280   use_iterator findPartitionUseForPHIOrSelectOperand(Instruction &I,
281                                                      Value *Op) {
282     SmallDenseMap<std::pair<Instruction *, Value *>,
283                   std::pair<unsigned, unsigned> >::const_iterator MapIt
284       = PHIOrSelectOpMap.find(std::make_pair(&I, Op));
285     assert(MapIt != PHIOrSelectOpMap.end());
286     return Uses[MapIt->second.first].begin() + MapIt->second.second;
287   }
288
289   /// \brief Compute a common type among the uses of a particular partition.
290   ///
291   /// This routines walks all of the uses of a particular partition and tries
292   /// to find a common type between them. Untyped operations such as memset and
293   /// memcpy are ignored.
294   Type *getCommonType(iterator I) const;
295
296 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
297   void print(raw_ostream &OS, const_iterator I, StringRef Indent = "  ") const;
298   void printUsers(raw_ostream &OS, const_iterator I,
299                   StringRef Indent = "  ") const;
300   void print(raw_ostream &OS) const;
301   void LLVM_ATTRIBUTE_NOINLINE LLVM_ATTRIBUTE_USED dump(const_iterator I) const;
302   void LLVM_ATTRIBUTE_NOINLINE LLVM_ATTRIBUTE_USED dump() const;
303 #endif
304
305 private:
306   template <typename DerivedT, typename RetT = void> class BuilderBase;
307   class PartitionBuilder;
308   friend class AllocaPartitioning::PartitionBuilder;
309   class UseBuilder;
310   friend class AllocaPartitioning::UseBuilder;
311
312 #ifndef NDEBUG
313   /// \brief Handle to alloca instruction to simplify method interfaces.
314   AllocaInst &AI;
315 #endif
316
317   /// \brief The instruction responsible for this alloca having no partitioning.
318   ///
319   /// When an instruction (potentially) escapes the pointer to the alloca, we
320   /// store a pointer to that here and abort trying to partition the alloca.
321   /// This will be null if the alloca is partitioned successfully.
322   Instruction *PointerEscapingInstr;
323
324   /// \brief The partitions of the alloca.
325   ///
326   /// We store a vector of the partitions over the alloca here. This vector is
327   /// sorted by increasing begin offset, and then by decreasing end offset. See
328   /// the Partition inner class for more details. Initially (during
329   /// construction) there are overlaps, but we form a disjoint sequence of
330   /// partitions while finishing construction and a fully constructed object is
331   /// expected to always have this as a disjoint space.
332   SmallVector<Partition, 8> Partitions;
333
334   /// \brief The uses of the partitions.
335   ///
336   /// This is essentially a mapping from each partition to a list of uses of
337   /// that partition. The mapping is done with a Uses vector that has the exact
338   /// same number of entries as the partition vector. Each entry is itself
339   /// a vector of the uses.
340   SmallVector<SmallVector<PartitionUse, 2>, 8> Uses;
341
342   /// \brief Instructions which will become dead if we rewrite the alloca.
343   ///
344   /// Note that these are not separated by partition. This is because we expect
345   /// a partitioned alloca to be completely rewritten or not rewritten at all.
346   /// If rewritten, all these instructions can simply be removed and replaced
347   /// with undef as they come from outside of the allocated space.
348   SmallVector<Instruction *, 8> DeadUsers;
349
350   /// \brief Operands which will become dead if we rewrite the alloca.
351   ///
352   /// These are operands that in their particular use can be replaced with
353   /// undef when we rewrite the alloca. These show up in out-of-bounds inputs
354   /// to PHI nodes and the like. They aren't entirely dead (there might be
355   /// a GEP back into the bounds using it elsewhere) and nor is the PHI, but we
356   /// want to swap this particular input for undef to simplify the use lists of
357   /// the alloca.
358   SmallVector<Use *, 8> DeadOperands;
359
360   /// \brief The underlying storage for auxiliary memcpy and memset info.
361   SmallDenseMap<MemTransferInst *, MemTransferOffsets, 4> MemTransferInstData;
362
363   /// \brief A side datastructure used when building up the partitions and uses.
364   ///
365   /// This mapping is only really used during the initial building of the
366   /// partitioning so that we can retain information about PHI and select nodes
367   /// processed.
368   SmallDenseMap<Instruction *, std::pair<uint64_t, bool> > PHIOrSelectSizes;
369
370   /// \brief Auxiliary information for particular PHI or select operands.
371   SmallDenseMap<std::pair<Instruction *, Value *>,
372                 std::pair<unsigned, unsigned>, 4> PHIOrSelectOpMap;
373
374   /// \brief A utility routine called from the constructor.
375   ///
376   /// This does what it says on the tin. It is the key of the alloca partition
377   /// splitting and merging. After it is called we have the desired disjoint
378   /// collection of partitions.
379   void splitAndMergePartitions();
380 };
381 }
382
383 template <typename DerivedT, typename RetT>
384 class AllocaPartitioning::BuilderBase
385     : public InstVisitor<DerivedT, RetT> {
386 public:
387   BuilderBase(const TargetData &TD, AllocaInst &AI, AllocaPartitioning &P)
388       : TD(TD),
389         AllocSize(TD.getTypeAllocSize(AI.getAllocatedType())),
390         P(P) {
391     enqueueUsers(AI, 0);
392   }
393
394 protected:
395   const TargetData &TD;
396   const uint64_t AllocSize;
397   AllocaPartitioning &P;
398
399   struct OffsetUse {
400     Use *U;
401     uint64_t Offset;
402   };
403   SmallVector<OffsetUse, 8> Queue;
404
405   // The active offset and use while visiting.
406   Use *U;
407   uint64_t Offset;
408
409   void enqueueUsers(Instruction &I, uint64_t UserOffset) {
410     SmallPtrSet<User *, 8> UserSet;
411     for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
412          UI != UE; ++UI) {
413       if (!UserSet.insert(*UI))
414         continue;
415
416       OffsetUse OU = { &UI.getUse(), UserOffset };
417       Queue.push_back(OU);
418     }
419   }
420
421   bool computeConstantGEPOffset(GetElementPtrInst &GEPI, uint64_t &GEPOffset) {
422     GEPOffset = Offset;
423     for (gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEPI), GTE = gep_type_end(GEPI);
424          GTI != GTE; ++GTI) {
425       ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(GTI.getOperand());
426       if (!OpC)
427         return false;
428       if (OpC->isZero())
429         continue;
430
431       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
432       if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
433         unsigned ElementIdx = OpC->getZExtValue();
434         const StructLayout *SL = TD.getStructLayout(STy);
435         GEPOffset += SL->getElementOffset(ElementIdx);
436         continue;
437       }
438
439       GEPOffset
440         += OpC->getZExtValue() * TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
441     }
442     return true;
443   }
444
445   Value *foldSelectInst(SelectInst &SI) {
446     // If the condition being selected on is a constant or the same value is
447     // being selected between, fold the select. Yes this does (rarely) happen
448     // early on.
449     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(SI.getCondition()))
450       return SI.getOperand(1+CI->isZero());
451     if (SI.getOperand(1) == SI.getOperand(2)) {
452       assert(*U == SI.getOperand(1));
453       return SI.getOperand(1);
454     }
455     return 0;
456   }
457 };
458
459 /// \brief Builder for the alloca partitioning.
460 ///
461 /// This class builds an alloca partitioning by recursively visiting the uses
462 /// of an alloca and splitting the partitions for each load and store at each
463 /// offset.
464 class AllocaPartitioning::PartitionBuilder
465     : public BuilderBase<PartitionBuilder, bool> {
466   friend class InstVisitor<PartitionBuilder, bool>;
467
468   SmallDenseMap<Instruction *, unsigned> MemTransferPartitionMap;
469
470 public:
471   PartitionBuilder(const TargetData &TD, AllocaInst &AI, AllocaPartitioning &P)
472       : BuilderBase<PartitionBuilder, bool>(TD, AI, P) {}
473
474   /// \brief Run the builder over the allocation.
475   bool operator()() {
476     // Note that we have to re-evaluate size on each trip through the loop as
477     // the queue grows at the tail.
478     for (unsigned Idx = 0; Idx < Queue.size(); ++Idx) {
479       U = Queue[Idx].U;
480       Offset = Queue[Idx].Offset;
481       if (!visit(cast<Instruction>(U->getUser())))
482         return false;
483     }
484     return true;
485   }
486
487 private:
488   bool markAsEscaping(Instruction &I) {
489     P.PointerEscapingInstr = &I;
490     return false;
491   }
492
493   void insertUse(Instruction &I, uint64_t Size, bool IsSplittable = false) {
494     uint64_t BeginOffset = Offset, EndOffset = Offset + Size;
495
496     // Completely skip uses which start outside of the allocation.
497     if (BeginOffset >= AllocSize) {
498       DEBUG(dbgs() << "WARNING: Ignoring " << Size << " byte use @" << Offset
499                    << " which starts past the end of the " << AllocSize
500                    << " byte alloca:\n"
501                    << "    alloca: " << P.AI << "\n"
502                    << "       use: " << I << "\n");
503       return;
504     }
505
506     // Clamp the size to the allocation.
507     if (EndOffset > AllocSize) {
508       DEBUG(dbgs() << "WARNING: Clamping a " << Size << " byte use @" << Offset
509                    << " to remain within the " << AllocSize << " byte alloca:\n"
510                    << "    alloca: " << P.AI << "\n"
511                    << "       use: " << I << "\n");
512       EndOffset = AllocSize;
513     }
514
515     // See if we can just add a user onto the last slot currently occupied.
516     if (!P.Partitions.empty() &&
517         P.Partitions.back().BeginOffset == BeginOffset &&
518         P.Partitions.back().EndOffset == EndOffset) {
519       P.Partitions.back().IsSplittable &= IsSplittable;
520       return;
521     }
522
523     Partition New(BeginOffset, EndOffset, IsSplittable);
524     P.Partitions.push_back(New);
525   }
526
527   bool handleLoadOrStore(Type *Ty, Instruction &I) {
528     uint64_t Size = TD.getTypeStoreSize(Ty);
529
530     // If this memory access can be shown to *statically* extend outside the
531     // bounds of of the allocation, it's behavior is undefined, so simply
532     // ignore it. Note that this is more strict than the generic clamping
533     // behavior of insertUse. We also try to handle cases which might run the
534     // risk of overflow.
535     // FIXME: We should instead consider the pointer to have escaped if this
536     // function is being instrumented for addressing bugs or race conditions.
537     if (Offset >= AllocSize || Size > AllocSize || Offset + Size > AllocSize) {
538       DEBUG(dbgs() << "WARNING: Ignoring " << Size << " byte "
539                    << (isa<LoadInst>(I) ? "load" : "store") << " @" << Offset
540                    << " which extends past the end of the " << AllocSize
541                    << " byte alloca:\n"
542                    << "    alloca: " << P.AI << "\n"
543                    << "       use: " << I << "\n");
544       return true;
545     }
546
547     insertUse(I, Size);
548     return true;
549   }
550
551   bool visitBitCastInst(BitCastInst &BC) {
552     enqueueUsers(BC, Offset);
553     return true;
554   }
555
556   bool visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEPI) {
557     uint64_t GEPOffset;
558     if (!computeConstantGEPOffset(GEPI, GEPOffset))
559       return markAsEscaping(GEPI);
560
561     enqueueUsers(GEPI, GEPOffset);
562     return true;
563   }
564
565   bool visitLoadInst(LoadInst &LI) {
566     return handleLoadOrStore(LI.getType(), LI);
567   }
568
569   bool visitStoreInst(StoreInst &SI) {
570     if (SI.getOperand(0) == *U)
571       return markAsEscaping(SI);
572
573     return handleLoadOrStore(SI.getOperand(0)->getType(), SI);
574   }
575
576
577   bool visitMemSetInst(MemSetInst &II) {
578     assert(II.getRawDest() == *U && "Pointer use is not the destination?");
579     ConstantInt *Length = dyn_cast<ConstantInt>(II.getLength());
580     insertUse(II, Length ? Length->getZExtValue() : AllocSize - Offset, Length);
581     return true;
582   }
583
584   bool visitMemTransferInst(MemTransferInst &II) {
585     ConstantInt *Length = dyn_cast<ConstantInt>(II.getLength());
586     uint64_t Size = Length ? Length->getZExtValue() : AllocSize - Offset;
587     if (!Size)
588       // Zero-length mem transfer intrinsics can be ignored entirely.
589       return true;
590
591     MemTransferOffsets &Offsets = P.MemTransferInstData[&II];
592
593     // Only intrinsics with a constant length can be split.
594     Offsets.IsSplittable = Length;
595
596     if (*U != II.getRawDest()) {
597       assert(*U == II.getRawSource());
598       Offsets.SourceBegin = Offset;
599       Offsets.SourceEnd = Offset + Size;
600     } else {
601       Offsets.DestBegin = Offset;
602       Offsets.DestEnd = Offset + Size;
603     }
604
605     insertUse(II, Size, Offsets.IsSplittable);
606     unsigned NewIdx = P.Partitions.size() - 1;
607
608     SmallDenseMap<Instruction *, unsigned>::const_iterator PMI;
609     bool Inserted = false;
610     llvm::tie(PMI, Inserted)
611       = MemTransferPartitionMap.insert(std::make_pair(&II, NewIdx));
612     if (!Inserted && Offsets.IsSplittable) {
613       // We've found a memory transfer intrinsic which refers to the alloca as
614       // both a source and dest. We refuse to split these to simplify splitting
615       // logic. If possible, SROA will still split them into separate allocas
616       // and then re-analyze.
617       Offsets.IsSplittable = false;
618       P.Partitions[PMI->second].IsSplittable = false;
619       P.Partitions[NewIdx].IsSplittable = false;
620     }
621
622     return true;
623   }
624
625   // Disable SRoA for any intrinsics except for lifetime invariants.
626   // FIXME: What about debug instrinsics? This matches old behavior, but
627   // doesn't make sense.
628   bool visitIntrinsicInst(IntrinsicInst &II) {
629     if (II.getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start ||
630         II.getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_end) {
631       ConstantInt *Length = cast<ConstantInt>(II.getArgOperand(0));
632       uint64_t Size = std::min(AllocSize - Offset, Length->getLimitedValue());
633       insertUse(II, Size, true);
634       return true;
635     }
636
637     return markAsEscaping(II);
638   }
639
640   Instruction *hasUnsafePHIOrSelectUse(Instruction *Root, uint64_t &Size) {
641     // We consider any PHI or select that results in a direct load or store of
642     // the same offset to be a viable use for partitioning purposes. These uses
643     // are considered unsplittable and the size is the maximum loaded or stored
644     // size.
645     SmallPtrSet<Instruction *, 4> Visited;
646     SmallVector<std::pair<Instruction *, Instruction *>, 4> Uses;
647     Visited.insert(Root);
648     Uses.push_back(std::make_pair(cast<Instruction>(*U), Root));
649     do {
650       Instruction *I, *UsedI;
651       llvm::tie(UsedI, I) = Uses.pop_back_val();
652
653       if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
654         Size = std::max(Size, TD.getTypeStoreSize(LI->getType()));
655         continue;
656       }
657       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
658         Value *Op = SI->getOperand(0);
659         if (Op == UsedI)
660           return SI;
661         Size = std::max(Size, TD.getTypeStoreSize(Op->getType()));
662         continue;
663       }
664
665       if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I)) {
666         if (!GEP->hasAllZeroIndices())
667           return GEP;
668       } else if (!isa<BitCastInst>(I) && !isa<PHINode>(I) &&
669                  !isa<SelectInst>(I)) {
670         return I;
671       }
672
673       for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), UE = I->use_end(); UI != UE;
674            ++UI)
675         if (Visited.insert(cast<Instruction>(*UI)))
676           Uses.push_back(std::make_pair(I, cast<Instruction>(*UI)));
677     } while (!Uses.empty());
678
679     return 0;
680   }
681
682   bool visitPHINode(PHINode &PN) {
683     // See if we already have computed info on this node.
684     std::pair<uint64_t, bool> &PHIInfo = P.PHIOrSelectSizes[&PN];
685     if (PHIInfo.first) {
686       PHIInfo.second = true;
687       insertUse(PN, PHIInfo.first);
688       return true;
689     }
690
691     // Check for an unsafe use of the PHI node.
692     if (Instruction *EscapingI = hasUnsafePHIOrSelectUse(&PN, PHIInfo.first))
693       return markAsEscaping(*EscapingI);
694
695     insertUse(PN, PHIInfo.first);
696     return true;
697   }
698
699   bool visitSelectInst(SelectInst &SI) {
700     if (Value *Result = foldSelectInst(SI)) {
701       if (Result == *U)
702         // If the result of the constant fold will be the pointer, recurse
703         // through the select as if we had RAUW'ed it.
704         enqueueUsers(SI, Offset);
705
706       return true;
707     }
708
709     // See if we already have computed info on this node.
710     std::pair<uint64_t, bool> &SelectInfo = P.PHIOrSelectSizes[&SI];
711     if (SelectInfo.first) {
712       SelectInfo.second = true;
713       insertUse(SI, SelectInfo.first);
714       return true;
715     }
716
717     // Check for an unsafe use of the PHI node.
718     if (Instruction *EscapingI = hasUnsafePHIOrSelectUse(&SI, SelectInfo.first))
719       return markAsEscaping(*EscapingI);
720
721     insertUse(SI, SelectInfo.first);
722     return true;
723   }
724
725   /// \brief Disable SROA entirely if there are unhandled users of the alloca.
726   bool visitInstruction(Instruction &I) { return markAsEscaping(I); }
727 };
728
729
730 /// \brief Use adder for the alloca partitioning.
731 ///
732 /// This class adds the uses of an alloca to all of the partitions which they
733 /// use. For splittable partitions, this can end up doing essentially a linear
734 /// walk of the partitions, but the number of steps remains bounded by the
735 /// total result instruction size:
736 /// - The number of partitions is a result of the number unsplittable
737 ///   instructions using the alloca.
738 /// - The number of users of each partition is at worst the total number of
739 ///   splittable instructions using the alloca.
740 /// Thus we will produce N * M instructions in the end, where N are the number
741 /// of unsplittable uses and M are the number of splittable. This visitor does
742 /// the exact same number of updates to the partitioning.
743 ///
744 /// In the more common case, this visitor will leverage the fact that the
745 /// partition space is pre-sorted, and do a logarithmic search for the
746 /// partition needed, making the total visit a classical ((N + M) * log(N))
747 /// complexity operation.
748 class AllocaPartitioning::UseBuilder : public BuilderBase<UseBuilder> {
749   friend class InstVisitor<UseBuilder>;
750
751   /// \brief Set to de-duplicate dead instructions found in the use walk.
752   SmallPtrSet<Instruction *, 4> VisitedDeadInsts;
753
754 public:
755   UseBuilder(const TargetData &TD, AllocaInst &AI, AllocaPartitioning &P)
756       : BuilderBase<UseBuilder>(TD, AI, P) {}
757
758   /// \brief Run the builder over the allocation.
759   void operator()() {
760     // Note that we have to re-evaluate size on each trip through the loop as
761     // the queue grows at the tail.
762     for (unsigned Idx = 0; Idx < Queue.size(); ++Idx) {
763       U = Queue[Idx].U;
764       Offset = Queue[Idx].Offset;
765       this->visit(cast<Instruction>(U->getUser()));
766     }
767   }
768
769 private:
770   void markAsDead(Instruction &I) {
771     if (VisitedDeadInsts.insert(&I))
772       P.DeadUsers.push_back(&I);
773   }
774
775   void insertUse(uint64_t Size, Instruction &User) {
776     uint64_t BeginOffset = Offset, EndOffset = Offset + Size;
777
778     // If the use extends outside of the allocation, record it as a dead use
779     // for elimination later.
780     if (BeginOffset >= AllocSize || Size == 0)
781       return markAsDead(User);
782
783     // Bound the use by the size of the allocation.
784     if (EndOffset > AllocSize)
785       EndOffset = AllocSize;
786
787     // NB: This only works if we have zero overlapping partitions.
788     iterator B = std::lower_bound(P.begin(), P.end(), BeginOffset);
789     if (B != P.begin() && llvm::prior(B)->EndOffset > BeginOffset)
790       B = llvm::prior(B);
791     for (iterator I = B, E = P.end(); I != E && I->BeginOffset < EndOffset;
792          ++I) {
793       PartitionUse NewUse(std::max(I->BeginOffset, BeginOffset),
794                           std::min(I->EndOffset, EndOffset),
795                           &User, cast<Instruction>(*U));
796       P.Uses[I - P.begin()].push_back(NewUse);
797       if (isa<PHINode>(U->getUser()) || isa<SelectInst>(U->getUser()))
798         P.PHIOrSelectOpMap[std::make_pair(&User, U->get())]
799           = std::make_pair(I - P.begin(), P.Uses[I - P.begin()].size() - 1);
800     }
801   }
802
803   void handleLoadOrStore(Type *Ty, Instruction &I) {
804     uint64_t Size = TD.getTypeStoreSize(Ty);
805
806     // If this memory access can be shown to *statically* extend outside the
807     // bounds of of the allocation, it's behavior is undefined, so simply
808     // ignore it. Note that this is more strict than the generic clamping
809     // behavior of insertUse.
810     if (Offset >= AllocSize || Size > AllocSize || Offset + Size > AllocSize)
811       return markAsDead(I);
812
813     insertUse(Size, I);
814   }
815
816   void visitBitCastInst(BitCastInst &BC) {
817     if (BC.use_empty())
818       return markAsDead(BC);
819
820     enqueueUsers(BC, Offset);
821   }
822
823   void visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEPI) {
824     if (GEPI.use_empty())
825       return markAsDead(GEPI);
826
827     uint64_t GEPOffset;
828     if (!computeConstantGEPOffset(GEPI, GEPOffset))
829       llvm_unreachable("Unable to compute constant offset for use");
830
831     enqueueUsers(GEPI, GEPOffset);
832   }
833
834   void visitLoadInst(LoadInst &LI) {
835     handleLoadOrStore(LI.getType(), LI);
836   }
837
838   void visitStoreInst(StoreInst &SI) {
839     handleLoadOrStore(SI.getOperand(0)->getType(), SI);
840   }
841
842   void visitMemSetInst(MemSetInst &II) {
843     ConstantInt *Length = dyn_cast<ConstantInt>(II.getLength());
844     insertUse(Length ? Length->getZExtValue() : AllocSize - Offset, II);
845   }
846
847   void visitMemTransferInst(MemTransferInst &II) {
848     ConstantInt *Length = dyn_cast<ConstantInt>(II.getLength());
849     insertUse(Length ? Length->getZExtValue() : AllocSize - Offset, II);
850   }
851
852   void visitIntrinsicInst(IntrinsicInst &II) {
853     assert(II.getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start ||
854            II.getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_end);
855
856     ConstantInt *Length = cast<ConstantInt>(II.getArgOperand(0));
857     insertUse(std::min(AllocSize - Offset, Length->getLimitedValue()), II);
858   }
859
860   void insertPHIOrSelect(Instruction &User) {
861     uint64_t Size = P.PHIOrSelectSizes.lookup(&User).first;
862
863     // For PHI and select operands outside the alloca, we can't nuke the entire
864     // phi or select -- the other side might still be relevant, so we special
865     // case them here and use a separate structure to track the operands
866     // themselves which should be replaced with undef.
867     if (Offset >= AllocSize) {
868       P.DeadOperands.push_back(U);
869       return;
870     }
871
872     insertUse(Size, User);
873   }
874   void visitPHINode(PHINode &PN) {
875     if (PN.use_empty())
876       return markAsDead(PN);
877
878     insertPHIOrSelect(PN);
879   }
880   void visitSelectInst(SelectInst &SI) {
881     if (SI.use_empty())
882       return markAsDead(SI);
883
884     if (Value *Result = foldSelectInst(SI)) {
885       if (Result == *U)
886         // If the result of the constant fold will be the pointer, recurse
887         // through the select as if we had RAUW'ed it.
888         enqueueUsers(SI, Offset);
889
890       return;
891     }
892
893     insertPHIOrSelect(SI);
894   }
895
896   /// \brief Unreachable, we've already visited the alloca once.
897   void visitInstruction(Instruction &I) {
898     llvm_unreachable("Unhandled instruction in use builder.");
899   }
900 };
901
902 void AllocaPartitioning::splitAndMergePartitions() {
903   size_t NumDeadPartitions = 0;
904
905   // Track the range of splittable partitions that we pass when accumulating
906   // overlapping unsplittable partitions.
907   uint64_t SplitEndOffset = 0ull;
908
909   Partition New(0ull, 0ull, false);
910
911   for (unsigned i = 0, j = i, e = Partitions.size(); i != e; i = j) {
912     ++j;
913
914     if (!Partitions[i].IsSplittable || New.BeginOffset == New.EndOffset) {
915       assert(New.BeginOffset == New.EndOffset);
916       New = Partitions[i];
917     } else {
918       assert(New.IsSplittable);
919       New.EndOffset = std::max(New.EndOffset, Partitions[i].EndOffset);
920     }
921     assert(New.BeginOffset != New.EndOffset);
922
923     // Scan the overlapping partitions.
924     while (j != e && New.EndOffset > Partitions[j].BeginOffset) {
925       // If the new partition we are forming is splittable, stop at the first
926       // unsplittable partition.
927       if (New.IsSplittable && !Partitions[j].IsSplittable)
928         break;
929
930       // Grow the new partition to include any equally splittable range. 'j' is
931       // always equally splittable when New is splittable, but when New is not
932       // splittable, we may subsume some (or part of some) splitable partition
933       // without growing the new one.
934       if (New.IsSplittable == Partitions[j].IsSplittable) {
935         New.EndOffset = std::max(New.EndOffset, Partitions[j].EndOffset);
936       } else {
937         assert(!New.IsSplittable);
938         assert(Partitions[j].IsSplittable);
939         SplitEndOffset = std::max(SplitEndOffset, Partitions[j].EndOffset);
940       }
941
942       Partitions[j].BeginOffset = Partitions[j].EndOffset = UINT64_MAX;
943       ++NumDeadPartitions;
944       ++j;
945     }
946
947     // If the new partition is splittable, chop off the end as soon as the
948     // unsplittable subsequent partition starts and ensure we eventually cover
949     // the splittable area.
950     if (j != e && New.IsSplittable) {
951       SplitEndOffset = std::max(SplitEndOffset, New.EndOffset);
952       New.EndOffset = std::min(New.EndOffset, Partitions[j].BeginOffset);
953     }
954
955     // Add the new partition if it differs from the original one and is
956     // non-empty. We can end up with an empty partition here if it was
957     // splittable but there is an unsplittable one that starts at the same
958     // offset.
959     if (New != Partitions[i]) {
960       if (New.BeginOffset != New.EndOffset)
961         Partitions.push_back(New);
962       // Mark the old one for removal.
963       Partitions[i].BeginOffset = Partitions[i].EndOffset = UINT64_MAX;
964       ++NumDeadPartitions;
965     }
966
967     New.BeginOffset = New.EndOffset;
968     if (!New.IsSplittable) {
969       New.EndOffset = std::max(New.EndOffset, SplitEndOffset);
970       if (j != e && !Partitions[j].IsSplittable)
971         New.EndOffset = std::min(New.EndOffset, Partitions[j].BeginOffset);
972       New.IsSplittable = true;
973       // If there is a trailing splittable partition which won't be fused into
974       // the next splittable partition go ahead and add it onto the partitions
975       // list.
976       if (New.BeginOffset < New.EndOffset &&
977           (j == e || !Partitions[j].IsSplittable ||
978            New.EndOffset < Partitions[j].BeginOffset)) {
979         Partitions.push_back(New);
980         New.BeginOffset = New.EndOffset = 0ull;
981       }
982     }
983   }
984
985   // Re-sort the partitions now that they have been split and merged into
986   // disjoint set of partitions. Also remove any of the dead partitions we've
987   // replaced in the process.
988   std::sort(Partitions.begin(), Partitions.end());
989   if (NumDeadPartitions) {
990     assert(Partitions.back().BeginOffset == UINT64_MAX);
991     assert(Partitions.back().EndOffset == UINT64_MAX);
992     assert((ptrdiff_t)NumDeadPartitions ==
993            std::count(Partitions.begin(), Partitions.end(), Partitions.back()));
994   }
995   Partitions.erase(Partitions.end() - NumDeadPartitions, Partitions.end());
996 }
997
998 AllocaPartitioning::AllocaPartitioning(const TargetData &TD, AllocaInst &AI)
999     :
1000 #ifndef NDEBUG
1001       AI(AI),
1002 #endif
1003       PointerEscapingInstr(0) {
1004   PartitionBuilder PB(TD, AI, *this);
1005   if (!PB())
1006     return;
1007
1008   if (Partitions.size() > 1) {
1009     // Sort the uses. This arranges for the offsets to be in ascending order,
1010     // and the sizes to be in descending order.
1011     std::sort(Partitions.begin(), Partitions.end());
1012
1013     // Intersect splittability for all partitions with equal offsets and sizes.
1014     // Then remove all but the first so that we have a sequence of non-equal but
1015     // potentially overlapping partitions.
1016     for (iterator I = Partitions.begin(), J = I, E = Partitions.end(); I != E;
1017          I = J) {
1018       ++J;
1019       while (J != E && *I == *J) {
1020         I->IsSplittable &= J->IsSplittable;
1021         ++J;
1022       }
1023     }
1024     Partitions.erase(std::unique(Partitions.begin(), Partitions.end()),
1025                      Partitions.end());
1026
1027     // Split splittable and merge unsplittable partitions into a disjoint set
1028     // of partitions over the used space of the allocation.
1029     splitAndMergePartitions();
1030   }
1031
1032   // Now build up the user lists for each of these disjoint partitions by
1033   // re-walking the recursive users of the alloca.
1034   Uses.resize(Partitions.size());
1035   UseBuilder UB(TD, AI, *this);
1036   UB();
1037   for (iterator I = Partitions.begin(), E = Partitions.end(); I != E; ++I)
1038     std::stable_sort(use_begin(I), use_end(I));
1039 }
1040
1041 Type *AllocaPartitioning::getCommonType(iterator I) const {
1042   Type *Ty = 0;
1043   for (const_use_iterator UI = use_begin(I), UE = use_end(I); UI != UE; ++UI) {
1044     if (isa<MemIntrinsic>(*UI->User))
1045       continue;
1046     if (UI->BeginOffset != I->BeginOffset || UI->EndOffset != I->EndOffset)
1047       break;
1048
1049     Type *UserTy = 0;
1050     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(&*UI->User)) {
1051       UserTy = LI->getType();
1052     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(&*UI->User)) {
1053       UserTy = SI->getValueOperand()->getType();
1054     } else if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(&*UI->User)) {
1055       if (PointerType *PtrTy = dyn_cast<PointerType>(SI->getType()))
1056         UserTy = PtrTy->getElementType();
1057     } else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&*UI->User)) {
1058       if (PointerType *PtrTy = dyn_cast<PointerType>(PN->getType()))
1059         UserTy = PtrTy->getElementType();
1060     }
1061
1062     if (Ty && Ty != UserTy)
1063       return 0;
1064
1065     Ty = UserTy;
1066   }
1067   return Ty;
1068 }
1069
1070 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
1071
1072 void AllocaPartitioning::print(raw_ostream &OS, const_iterator I,
1073                                StringRef Indent) const {
1074   OS << Indent << "partition #" << (I - begin())
1075      << " [" << I->BeginOffset << "," << I->EndOffset << ")"
1076      << (I->IsSplittable ? " (splittable)" : "")
1077      << (Uses[I - begin()].empty() ? " (zero uses)" : "")
1078      << "\n";
1079 }
1080
1081 void AllocaPartitioning::printUsers(raw_ostream &OS, const_iterator I,
1082                                     StringRef Indent) const {
1083   for (const_use_iterator UI = use_begin(I), UE = use_end(I);
1084        UI != UE; ++UI) {
1085     OS << Indent << "  [" << UI->BeginOffset << "," << UI->EndOffset << ") "
1086        << "used by: " << *UI->User << "\n";
1087     if (MemTransferInst *II = dyn_cast<MemTransferInst>(&*UI->User)) {
1088       const MemTransferOffsets &MTO = MemTransferInstData.lookup(II);
1089       bool IsDest;
1090       if (!MTO.IsSplittable)
1091         IsDest = UI->BeginOffset == MTO.DestBegin;
1092       else
1093         IsDest = MTO.DestBegin != 0u;
1094       OS << Indent << "    (original " << (IsDest ? "dest" : "source") << ": "
1095          << "[" << (IsDest ? MTO.DestBegin : MTO.SourceBegin)
1096          << "," << (IsDest ? MTO.DestEnd : MTO.SourceEnd) << ")\n";
1097     }
1098   }
1099 }
1100
1101 void AllocaPartitioning::print(raw_ostream &OS) const {
1102   if (PointerEscapingInstr) {
1103     OS << "No partitioning for alloca: " << AI << "\n"
1104        << "  A pointer to this alloca escaped by:\n"
1105        << "  " << *PointerEscapingInstr << "\n";
1106     return;
1107   }
1108
1109   OS << "Partitioning of alloca: " << AI << "\n";
1110   unsigned Num = 0;
1111   for (const_iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I, ++Num) {
1112     print(OS, I);
1113     printUsers(OS, I);
1114   }
1115 }
1116
1117 void AllocaPartitioning::dump(const_iterator I) const { print(dbgs(), I); }
1118 void AllocaPartitioning::dump() const { print(dbgs()); }
1119
1120 #endif // !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
1121
1122
1123 namespace {
1124 /// \brief Implementation of LoadAndStorePromoter for promoting allocas.
1125 ///
1126 /// This subclass of LoadAndStorePromoter adds overrides to handle promoting
1127 /// the loads and stores of an alloca instruction, as well as updating its
1128 /// debug information. This is used when a domtree is unavailable and thus
1129 /// mem2reg in its full form can't be used to handle promotion of allocas to
1130 /// scalar values.
1131 class AllocaPromoter : public LoadAndStorePromoter {
1132   AllocaInst &AI;
1133   DIBuilder &DIB;
1134
1135   SmallVector<DbgDeclareInst *, 4> DDIs;
1136   SmallVector<DbgValueInst *, 4> DVIs;
1137
1138 public:
1139   AllocaPromoter(const SmallVectorImpl<Instruction*> &Insts, SSAUpdater &S,
1140                  AllocaInst &AI, DIBuilder &DIB)
1141     : LoadAndStorePromoter(Insts, S), AI(AI), DIB(DIB) {}
1142
1143   void run(const SmallVectorImpl<Instruction*> &Insts) {
1144     // Remember which alloca we're promoting (for isInstInList).
1145     if (MDNode *DebugNode = MDNode::getIfExists(AI.getContext(), &AI)) {
1146       for (Value::use_iterator UI = DebugNode->use_begin(),
1147                                UE = DebugNode->use_end();
1148            UI != UE; ++UI)
1149         if (DbgDeclareInst *DDI = dyn_cast<DbgDeclareInst>(*UI))
1150           DDIs.push_back(DDI);
1151         else if (DbgValueInst *DVI = dyn_cast<DbgValueInst>(*UI))
1152           DVIs.push_back(DVI);
1153     }
1154
1155     LoadAndStorePromoter::run(Insts);
1156     AI.eraseFromParent();
1157     while (!DDIs.empty())
1158       DDIs.pop_back_val()->eraseFromParent();
1159     while (!DVIs.empty())
1160       DVIs.pop_back_val()->eraseFromParent();
1161   }
1162
1163   virtual bool isInstInList(Instruction *I,
1164                             const SmallVectorImpl<Instruction*> &Insts) const {
1165     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I))
1166       return LI->getOperand(0) == &AI;
1167     return cast<StoreInst>(I)->getPointerOperand() == &AI;
1168   }
1169
1170   virtual void updateDebugInfo(Instruction *Inst) const {
1171     for (SmallVector<DbgDeclareInst *, 4>::const_iterator I = DDIs.begin(),
1172            E = DDIs.end(); I != E; ++I) {
1173       DbgDeclareInst *DDI = *I;
1174       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst))
1175         ConvertDebugDeclareToDebugValue(DDI, SI, DIB);
1176       else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Inst))
1177         ConvertDebugDeclareToDebugValue(DDI, LI, DIB);
1178     }
1179     for (SmallVector<DbgValueInst *, 4>::const_iterator I = DVIs.begin(),
1180            E = DVIs.end(); I != E; ++I) {
1181       DbgValueInst *DVI = *I;
1182       Value *Arg = NULL;
1183       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
1184         // If an argument is zero extended then use argument directly. The ZExt
1185         // may be zapped by an optimization pass in future.
1186         if (ZExtInst *ZExt = dyn_cast<ZExtInst>(SI->getOperand(0)))
1187           Arg = dyn_cast<Argument>(ZExt->getOperand(0));
1188         if (SExtInst *SExt = dyn_cast<SExtInst>(SI->getOperand(0)))
1189           Arg = dyn_cast<Argument>(SExt->getOperand(0));
1190         if (!Arg)
1191           Arg = SI->getOperand(0);
1192       } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Inst)) {
1193         Arg = LI->getOperand(0);
1194       } else {
1195         continue;
1196       }
1197       Instruction *DbgVal =
1198         DIB.insertDbgValueIntrinsic(Arg, 0, DIVariable(DVI->getVariable()),
1199                                      Inst);
1200       DbgVal->setDebugLoc(DVI->getDebugLoc());
1201     }
1202   }
1203 };
1204 } // end anon namespace
1205
1206
1207 namespace {
1208 /// \brief An optimization pass providing Scalar Replacement of Aggregates.
1209 ///
1210 /// This pass takes allocations which can be completely analyzed (that is, they
1211 /// don't escape) and tries to turn them into scalar SSA values. There are
1212 /// a few steps to this process.
1213 ///
1214 /// 1) It takes allocations of aggregates and analyzes the ways in which they
1215 ///    are used to try to split them into smaller allocations, ideally of
1216 ///    a single scalar data type. It will split up memcpy and memset accesses
1217 ///    as necessary and try to isolate invidual scalar accesses.
1218 /// 2) It will transform accesses into forms which are suitable for SSA value
1219 ///    promotion. This can be replacing a memset with a scalar store of an
1220 ///    integer value, or it can involve speculating operations on a PHI or
1221 ///    select to be a PHI or select of the results.
1222 /// 3) Finally, this will try to detect a pattern of accesses which map cleanly
1223 ///    onto insert and extract operations on a vector value, and convert them to
1224 ///    this form. By doing so, it will enable promotion of vector aggregates to
1225 ///    SSA vector values.
1226 class SROA : public FunctionPass {
1227   const bool RequiresDomTree;
1228
1229   LLVMContext *C;
1230   const TargetData *TD;
1231   DominatorTree *DT;
1232
1233   /// \brief Worklist of alloca instructions to simplify.
1234   ///
1235   /// Each alloca in the function is added to this. Each new alloca formed gets
1236   /// added to it as well to recursively simplify unless that alloca can be
1237   /// directly promoted. Finally, each time we rewrite a use of an alloca other
1238   /// the one being actively rewritten, we add it back onto the list if not
1239   /// already present to ensure it is re-visited.
1240   SetVector<AllocaInst *, SmallVector<AllocaInst *, 16> > Worklist;
1241
1242   /// \brief A collection of instructions to delete.
1243   /// We try to batch deletions to simplify code and make things a bit more
1244   /// efficient.
1245   SmallVector<Instruction *, 8> DeadInsts;
1246
1247   /// \brief A set to prevent repeatedly marking an instruction split into many
1248   /// uses as dead. Only used to guard insertion into DeadInsts.
1249   SmallPtrSet<Instruction *, 4> DeadSplitInsts;
1250
1251   /// \brief A collection of alloca instructions we can directly promote.
1252   std::vector<AllocaInst *> PromotableAllocas;
1253
1254 public:
1255   SROA(bool RequiresDomTree = true)
1256       : FunctionPass(ID), RequiresDomTree(RequiresDomTree),
1257         C(0), TD(0), DT(0) {
1258     initializeSROAPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
1259   }
1260   bool runOnFunction(Function &F);
1261   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
1262
1263   const char *getPassName() const { return "SROA"; }
1264   static char ID;
1265
1266 private:
1267   friend class AllocaPartitionRewriter;
1268   friend class AllocaPartitionVectorRewriter;
1269
1270   bool rewriteAllocaPartition(AllocaInst &AI,
1271                               AllocaPartitioning &P,
1272                               AllocaPartitioning::iterator PI);
1273   bool splitAlloca(AllocaInst &AI, AllocaPartitioning &P);
1274   bool runOnAlloca(AllocaInst &AI);
1275   void deleteDeadInstructions(SmallPtrSet<AllocaInst *, 4> &DeletedAllocas);
1276   bool promoteAllocas(Function &F);
1277 };
1278 }
1279
1280 char SROA::ID = 0;
1281
1282 FunctionPass *llvm::createSROAPass(bool RequiresDomTree) {
1283   return new SROA(RequiresDomTree);
1284 }
1285
1286 INITIALIZE_PASS_BEGIN(SROA, "sroa", "Scalar Replacement Of Aggregates",
1287                       false, false)
1288 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTree)
1289 INITIALIZE_PASS_END(SROA, "sroa", "Scalar Replacement Of Aggregates",
1290                     false, false)
1291
1292 /// \brief Accumulate the constant offsets in a GEP into a single APInt offset.
1293 ///
1294 /// If the provided GEP is all-constant, the total byte offset formed by the
1295 /// GEP is computed and Offset is set to it. If the GEP has any non-constant
1296 /// operands, the function returns false and the value of Offset is unmodified.
1297 static bool accumulateGEPOffsets(const TargetData &TD, GEPOperator &GEP,
1298                                  APInt &Offset) {
1299   APInt GEPOffset(Offset.getBitWidth(), 0);
1300   for (gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP), GTE = gep_type_end(GEP);
1301        GTI != GTE; ++GTI) {
1302     ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(GTI.getOperand());
1303     if (!OpC)
1304       return false;
1305     if (OpC->isZero()) continue;
1306
1307     // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
1308     if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
1309       unsigned ElementIdx = OpC->getZExtValue();
1310       const StructLayout *SL = TD.getStructLayout(STy);
1311       GEPOffset += APInt(Offset.getBitWidth(),
1312                          SL->getElementOffset(ElementIdx));
1313       continue;
1314     }
1315
1316     APInt TypeSize(Offset.getBitWidth(),
1317                    TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType()));
1318     if (VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(*GTI)) {
1319       assert((VTy->getScalarSizeInBits() % 8) == 0 &&
1320              "vector element size is not a multiple of 8, cannot GEP over it");
1321       TypeSize = VTy->getScalarSizeInBits() / 8;
1322     }
1323
1324     GEPOffset += OpC->getValue().sextOrTrunc(Offset.getBitWidth()) * TypeSize;
1325   }
1326   Offset = GEPOffset;
1327   return true;
1328 }
1329
1330 /// \brief Build a GEP out of a base pointer and indices.
1331 ///
1332 /// This will return the BasePtr if that is valid, or build a new GEP
1333 /// instruction using the IRBuilder if GEP-ing is needed.
1334 static Value *buildGEP(IRBuilder<> &IRB, Value *BasePtr,
1335                        SmallVectorImpl<Value *> &Indices,
1336                        const Twine &Prefix) {
1337   if (Indices.empty())
1338     return BasePtr;
1339
1340   // A single zero index is a no-op, so check for this and avoid building a GEP
1341   // in that case.
1342   if (Indices.size() == 1 && cast<ConstantInt>(Indices.back())->isZero())
1343     return BasePtr;
1344
1345   return IRB.CreateInBoundsGEP(BasePtr, Indices, Prefix + ".idx");
1346 }
1347
1348 /// \brief Get a natural GEP off of the BasePtr walking through Ty toward
1349 /// TargetTy without changing the offset of the pointer.
1350 ///
1351 /// This routine assumes we've already established a properly offset GEP with
1352 /// Indices, and arrived at the Ty type. The goal is to continue to GEP with
1353 /// zero-indices down through type layers until we find one the same as
1354 /// TargetTy. If we can't find one with the same type, we at least try to use
1355 /// one with the same size. If none of that works, we just produce the GEP as
1356 /// indicated by Indices to have the correct offset.
1357 static Value *getNaturalGEPWithType(IRBuilder<> &IRB, const TargetData &TD,
1358                                     Value *BasePtr, Type *Ty, Type *TargetTy,
1359                                     SmallVectorImpl<Value *> &Indices,
1360                                     const Twine &Prefix) {
1361   if (Ty == TargetTy)
1362     return buildGEP(IRB, BasePtr, Indices, Prefix);
1363
1364   // See if we can descend into a struct and locate a field with the correct
1365   // type.
1366   unsigned NumLayers = 0;
1367   Type *ElementTy = Ty;
1368   do {
1369     if (ElementTy->isPointerTy())
1370       break;
1371     if (SequentialType *SeqTy = dyn_cast<SequentialType>(ElementTy)) {
1372       ElementTy = SeqTy->getElementType();
1373       Indices.push_back(IRB.getInt(APInt(TD.getPointerSizeInBits(), 0)));
1374     } else if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(ElementTy)) {
1375       ElementTy = *STy->element_begin();
1376       Indices.push_back(IRB.getInt32(0));
1377     } else {
1378       break;
1379     }
1380     ++NumLayers;
1381   } while (ElementTy != TargetTy);
1382   if (ElementTy != TargetTy)
1383     Indices.erase(Indices.end() - NumLayers, Indices.end());
1384
1385   return buildGEP(IRB, BasePtr, Indices, Prefix);
1386 }
1387
1388 /// \brief Recursively compute indices for a natural GEP.
1389 ///
1390 /// This is the recursive step for getNaturalGEPWithOffset that walks down the
1391 /// element types adding appropriate indices for the GEP.
1392 static Value *getNaturalGEPRecursively(IRBuilder<> &IRB, const TargetData &TD,
1393                                        Value *Ptr, Type *Ty, APInt &Offset,
1394                                        Type *TargetTy,
1395                                        SmallVectorImpl<Value *> &Indices,
1396                                        const Twine &Prefix) {
1397   if (Offset == 0)
1398     return getNaturalGEPWithType(IRB, TD, Ptr, Ty, TargetTy, Indices, Prefix);
1399
1400   // We can't recurse through pointer types.
1401   if (Ty->isPointerTy())
1402     return 0;
1403
1404   // We try to analyze GEPs over vectors here, but note that these GEPs are
1405   // extremely poorly defined currently. The long-term goal is to remove GEPing
1406   // over a vector from the IR completely.
1407   if (VectorType *VecTy = dyn_cast<VectorType>(Ty)) {
1408     unsigned ElementSizeInBits = VecTy->getScalarSizeInBits();
1409     if (ElementSizeInBits % 8)
1410       return 0; // GEPs over non-multiple of 8 size vector elements are invalid.
1411     APInt ElementSize(Offset.getBitWidth(), ElementSizeInBits / 8);
1412     APInt NumSkippedElements = Offset.udiv(ElementSize);
1413     if (NumSkippedElements.ugt(VecTy->getNumElements()))
1414       return 0;
1415     Offset -= NumSkippedElements * ElementSize;
1416     Indices.push_back(IRB.getInt(NumSkippedElements));
1417     return getNaturalGEPRecursively(IRB, TD, Ptr, VecTy->getElementType(),
1418                                     Offset, TargetTy, Indices, Prefix);
1419   }
1420
1421   if (ArrayType *ArrTy = dyn_cast<ArrayType>(Ty)) {
1422     Type *ElementTy = ArrTy->getElementType();
1423     APInt ElementSize(Offset.getBitWidth(), TD.getTypeAllocSize(ElementTy));
1424     APInt NumSkippedElements = Offset.udiv(ElementSize);
1425     if (NumSkippedElements.ugt(ArrTy->getNumElements()))
1426       return 0;
1427
1428     Offset -= NumSkippedElements * ElementSize;
1429     Indices.push_back(IRB.getInt(NumSkippedElements));
1430     return getNaturalGEPRecursively(IRB, TD, Ptr, ElementTy, Offset, TargetTy,
1431                                     Indices, Prefix);
1432   }
1433
1434   StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty);
1435   if (!STy)
1436     return 0;
1437
1438   const StructLayout *SL = TD.getStructLayout(STy);
1439   uint64_t StructOffset = Offset.getZExtValue();
1440   if (StructOffset >= SL->getSizeInBytes())
1441     return 0;
1442   unsigned Index = SL->getElementContainingOffset(StructOffset);
1443   Offset -= APInt(Offset.getBitWidth(), SL->getElementOffset(Index));
1444   Type *ElementTy = STy->getElementType(Index);
1445   if (Offset.uge(TD.getTypeAllocSize(ElementTy)))
1446     return 0; // The offset points into alignment padding.
1447
1448   Indices.push_back(IRB.getInt32(Index));
1449   return getNaturalGEPRecursively(IRB, TD, Ptr, ElementTy, Offset, TargetTy,
1450                                   Indices, Prefix);
1451 }
1452
1453 /// \brief Get a natural GEP from a base pointer to a particular offset and
1454 /// resulting in a particular type.
1455 ///
1456 /// The goal is to produce a "natural" looking GEP that works with the existing
1457 /// composite types to arrive at the appropriate offset and element type for
1458 /// a pointer. TargetTy is the element type the returned GEP should point-to if
1459 /// possible. We recurse by decreasing Offset, adding the appropriate index to
1460 /// Indices, and setting Ty to the result subtype.
1461 ///
1462 /// If no natural GEP can be constructed, this function returns null.
1463 static Value *getNaturalGEPWithOffset(IRBuilder<> &IRB, const TargetData &TD,
1464                                       Value *Ptr, APInt Offset, Type *TargetTy,
1465                                       SmallVectorImpl<Value *> &Indices,
1466                                       const Twine &Prefix) {
1467   PointerType *Ty = cast<PointerType>(Ptr->getType());
1468
1469   // Don't consider any GEPs through an i8* as natural unless the TargetTy is
1470   // an i8.
1471   if (Ty == IRB.getInt8PtrTy() && TargetTy->isIntegerTy(8))
1472     return 0;
1473
1474   Type *ElementTy = Ty->getElementType();
1475   APInt ElementSize(Offset.getBitWidth(), TD.getTypeAllocSize(ElementTy));
1476   if (ElementSize == 0)
1477     return 0; // Zero-length arrays can't help us build a natural GEP.
1478   APInt NumSkippedElements = Offset.udiv(ElementSize);
1479
1480   Offset -= NumSkippedElements * ElementSize;
1481   Indices.push_back(IRB.getInt(NumSkippedElements));
1482   return getNaturalGEPRecursively(IRB, TD, Ptr, ElementTy, Offset, TargetTy,
1483                                   Indices, Prefix);
1484 }
1485
1486 /// \brief Compute an adjusted pointer from Ptr by Offset bytes where the
1487 /// resulting pointer has PointerTy.
1488 ///
1489 /// This tries very hard to compute a "natural" GEP which arrives at the offset
1490 /// and produces the pointer type desired. Where it cannot, it will try to use
1491 /// the natural GEP to arrive at the offset and bitcast to the type. Where that
1492 /// fails, it will try to use an existing i8* and GEP to the byte offset and
1493 /// bitcast to the type.
1494 ///
1495 /// The strategy for finding the more natural GEPs is to peel off layers of the
1496 /// pointer, walking back through bit casts and GEPs, searching for a base
1497 /// pointer from which we can compute a natural GEP with the desired
1498 /// properities. The algorithm tries to fold as many constant indices into
1499 /// a single GEP as possible, thus making each GEP more independent of the
1500 /// surrounding code.
1501 static Value *getAdjustedPtr(IRBuilder<> &IRB, const TargetData &TD,
1502                              Value *Ptr, APInt Offset, Type *PointerTy,
1503                              const Twine &Prefix) {
1504   // Even though we don't look through PHI nodes, we could be called on an
1505   // instruction in an unreachable block, which may be on a cycle.
1506   SmallPtrSet<Value *, 4> Visited;
1507   Visited.insert(Ptr);
1508   SmallVector<Value *, 4> Indices;
1509
1510   // We may end up computing an offset pointer that has the wrong type. If we
1511   // never are able to compute one directly that has the correct type, we'll
1512   // fall back to it, so keep it around here.
1513   Value *OffsetPtr = 0;
1514
1515   // Remember any i8 pointer we come across to re-use if we need to do a raw
1516   // byte offset.
1517   Value *Int8Ptr = 0;
1518   APInt Int8PtrOffset(Offset.getBitWidth(), 0);
1519
1520   Type *TargetTy = PointerTy->getPointerElementType();
1521
1522   do {
1523     // First fold any existing GEPs into the offset.
1524     while (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(Ptr)) {
1525       APInt GEPOffset(Offset.getBitWidth(), 0);
1526       if (!accumulateGEPOffsets(TD, *GEP, GEPOffset))
1527         break;
1528       Offset += GEPOffset;
1529       Ptr = GEP->getPointerOperand();
1530       if (!Visited.insert(Ptr))
1531         break;
1532     }
1533
1534     // See if we can perform a natural GEP here.
1535     Indices.clear();
1536     if (Value *P = getNaturalGEPWithOffset(IRB, TD, Ptr, Offset, TargetTy,
1537                                            Indices, Prefix)) {
1538       if (P->getType() == PointerTy) {
1539         // Zap any offset pointer that we ended up computing in previous rounds.
1540         if (OffsetPtr && OffsetPtr->use_empty())
1541           if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(OffsetPtr))
1542             I->eraseFromParent();
1543         return P;
1544       }
1545       if (!OffsetPtr) {
1546         OffsetPtr = P;
1547       }
1548     }
1549
1550     // Stash this pointer if we've found an i8*.
1551     if (Ptr->getType()->isIntegerTy(8)) {
1552       Int8Ptr = Ptr;
1553       Int8PtrOffset = Offset;
1554     }
1555
1556     // Peel off a layer of the pointer and update the offset appropriately.
1557     if (Operator::getOpcode(Ptr) == Instruction::BitCast) {
1558       Ptr = cast<Operator>(Ptr)->getOperand(0);
1559     } else if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(Ptr)) {
1560       if (GA->mayBeOverridden())
1561         break;
1562       Ptr = GA->getAliasee();
1563     } else {
1564       break;
1565     }
1566     assert(Ptr->getType()->isPointerTy() && "Unexpected operand type!");
1567   } while (Visited.insert(Ptr));
1568
1569   if (!OffsetPtr) {
1570     if (!Int8Ptr) {
1571       Int8Ptr = IRB.CreateBitCast(Ptr, IRB.getInt8PtrTy(),
1572                                   Prefix + ".raw_cast");
1573       Int8PtrOffset = Offset;
1574     }
1575
1576     OffsetPtr = Int8PtrOffset == 0 ? Int8Ptr :
1577       IRB.CreateInBoundsGEP(Int8Ptr, IRB.getInt(Int8PtrOffset),
1578                             Prefix + ".raw_idx");
1579   }
1580   Ptr = OffsetPtr;
1581
1582   // On the off chance we were targeting i8*, guard the bitcast here.
1583   if (Ptr->getType() != PointerTy)
1584     Ptr = IRB.CreateBitCast(Ptr, PointerTy, Prefix + ".cast");
1585
1586   return Ptr;
1587 }
1588
1589 /// \brief Test whether the given alloca partition can be promoted to a vector.
1590 ///
1591 /// This is a quick test to check whether we can rewrite a particular alloca
1592 /// partition (and its newly formed alloca) into a vector alloca with only
1593 /// whole-vector loads and stores such that it could be promoted to a vector
1594 /// SSA value. We only can ensure this for a limited set of operations, and we
1595 /// don't want to do the rewrites unless we are confident that the result will
1596 /// be promotable, so we have an early test here.
1597 static bool isVectorPromotionViable(const TargetData &TD,
1598                                     Type *AllocaTy,
1599                                     AllocaPartitioning &P,
1600                                     uint64_t PartitionBeginOffset,
1601                                     uint64_t PartitionEndOffset,
1602                                     AllocaPartitioning::const_use_iterator I,
1603                                     AllocaPartitioning::const_use_iterator E) {
1604   VectorType *Ty = dyn_cast<VectorType>(AllocaTy);
1605   if (!Ty)
1606     return false;
1607
1608   uint64_t VecSize = TD.getTypeSizeInBits(Ty);
1609   uint64_t ElementSize = Ty->getScalarSizeInBits();
1610
1611   // While the definition of LLVM vectors is bitpacked, we don't support sizes
1612   // that aren't byte sized.
1613   if (ElementSize % 8)
1614     return false;
1615   assert((VecSize % 8) == 0 && "vector size not a multiple of element size?");
1616   VecSize /= 8;
1617   ElementSize /= 8;
1618
1619   for (; I != E; ++I) {
1620     uint64_t BeginOffset = I->BeginOffset - PartitionBeginOffset;
1621     uint64_t BeginIndex = BeginOffset / ElementSize;
1622     if (BeginIndex * ElementSize != BeginOffset ||
1623         BeginIndex >= Ty->getNumElements())
1624       return false;
1625     uint64_t EndOffset = I->EndOffset - PartitionBeginOffset;
1626     uint64_t EndIndex = EndOffset / ElementSize;
1627     if (EndIndex * ElementSize != EndOffset ||
1628         EndIndex > Ty->getNumElements())
1629       return false;
1630
1631     // FIXME: We should build shuffle vector instructions to handle
1632     // non-element-sized accesses.
1633     if ((EndOffset - BeginOffset) != ElementSize &&
1634         (EndOffset - BeginOffset) != VecSize)
1635       return false;
1636
1637     if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(&*I->User)) {
1638       if (MI->isVolatile())
1639         return false;
1640       if (MemTransferInst *MTI = dyn_cast<MemTransferInst>(&*I->User)) {
1641         const AllocaPartitioning::MemTransferOffsets &MTO
1642           = P.getMemTransferOffsets(*MTI);
1643         if (!MTO.IsSplittable)
1644           return false;
1645       }
1646     } else if (I->Ptr->getType()->getPointerElementType()->isStructTy()) {
1647       // Disable vector promotion when there are loads or stores of an FCA.
1648       return false;
1649     } else if (!isa<LoadInst>(*I->User) && !isa<StoreInst>(*I->User)) {
1650       return false;
1651     }
1652   }
1653   return true;
1654 }
1655
1656 namespace {
1657 /// \brief Visitor to rewrite instructions using a partition of an alloca to
1658 /// use a new alloca.
1659 ///
1660 /// Also implements the rewriting to vector-based accesses when the partition
1661 /// passes the isVectorPromotionViable predicate. Most of the rewriting logic
1662 /// lives here.
1663 class AllocaPartitionRewriter : public InstVisitor<AllocaPartitionRewriter,
1664                                                    bool> {
1665   // Befriend the base class so it can delegate to private visit methods.
1666   friend class llvm::InstVisitor<AllocaPartitionRewriter, bool>;
1667
1668   const TargetData &TD;
1669   AllocaPartitioning &P;
1670   SROA &Pass;
1671   AllocaInst &OldAI, &NewAI;
1672   const uint64_t NewAllocaBeginOffset, NewAllocaEndOffset;
1673
1674   // If we are rewriting an alloca partition which can be written as pure
1675   // vector operations, we stash extra information here. When VecTy is
1676   // non-null, we have some strict guarantees about the rewriten alloca:
1677   //   - The new alloca is exactly the size of the vector type here.
1678   //   - The accesses all either map to the entire vector or to a single
1679   //     element.
1680   //   - The set of accessing instructions is only one of those handled above
1681   //     in isVectorPromotionViable. Generally these are the same access kinds
1682   //     which are promotable via mem2reg.
1683   VectorType *VecTy;
1684   Type *ElementTy;
1685   uint64_t ElementSize;
1686
1687   // The offset of the partition user currently being rewritten.
1688   uint64_t BeginOffset, EndOffset;
1689   Instruction *OldPtr;
1690
1691   // The name prefix to use when rewriting instructions for this alloca.
1692   std::string NamePrefix;
1693
1694 public:
1695   AllocaPartitionRewriter(const TargetData &TD, AllocaPartitioning &P,
1696                           AllocaPartitioning::iterator PI,
1697                           SROA &Pass, AllocaInst &OldAI, AllocaInst &NewAI,
1698                           uint64_t NewBeginOffset, uint64_t NewEndOffset)
1699     : TD(TD), P(P), Pass(Pass),
1700       OldAI(OldAI), NewAI(NewAI),
1701       NewAllocaBeginOffset(NewBeginOffset),
1702       NewAllocaEndOffset(NewEndOffset),
1703       VecTy(), ElementTy(), ElementSize(),
1704       BeginOffset(), EndOffset() {
1705   }
1706
1707   /// \brief Visit the users of the alloca partition and rewrite them.
1708   bool visitUsers(AllocaPartitioning::const_use_iterator I,
1709                   AllocaPartitioning::const_use_iterator E) {
1710     if (isVectorPromotionViable(TD, NewAI.getAllocatedType(), P,
1711                                 NewAllocaBeginOffset, NewAllocaEndOffset,
1712                                 I, E)) {
1713       ++NumVectorized;
1714       VecTy = cast<VectorType>(NewAI.getAllocatedType());
1715       ElementTy = VecTy->getElementType();
1716       assert((VecTy->getScalarSizeInBits() % 8) == 0 &&
1717              "Only multiple-of-8 sized vector elements are viable");
1718       ElementSize = VecTy->getScalarSizeInBits() / 8;
1719     }
1720     bool CanSROA = true;
1721     for (; I != E; ++I) {
1722       BeginOffset = I->BeginOffset;
1723       EndOffset = I->EndOffset;
1724       OldPtr = I->Ptr;
1725       NamePrefix = (Twine(NewAI.getName()) + "." + Twine(BeginOffset)).str();
1726       CanSROA &= visit(I->User);
1727     }
1728     if (VecTy) {
1729       assert(CanSROA);
1730       VecTy = 0;
1731       ElementTy = 0;
1732       ElementSize = 0;
1733     }
1734     return CanSROA;
1735   }
1736
1737 private:
1738   // Every instruction which can end up as a user must have a rewrite rule.
1739   bool visitInstruction(Instruction &I) {
1740     DEBUG(dbgs() << "    !!!! Cannot rewrite: " << I << "\n");
1741     llvm_unreachable("No rewrite rule for this instruction!");
1742   }
1743
1744   Twine getName(const Twine &Suffix) {
1745     return NamePrefix + Suffix;
1746   }
1747
1748   Value *getAdjustedAllocaPtr(IRBuilder<> &IRB, Type *PointerTy) {
1749     assert(BeginOffset >= NewAllocaBeginOffset);
1750     APInt Offset(TD.getPointerSizeInBits(), BeginOffset - NewAllocaBeginOffset);
1751     return getAdjustedPtr(IRB, TD, &NewAI, Offset, PointerTy, getName(""));
1752   }
1753
1754   ConstantInt *getIndex(IRBuilder<> &IRB, uint64_t Offset) {
1755     assert(VecTy && "Can only call getIndex when rewriting a vector");
1756     uint64_t RelOffset = Offset - NewAllocaBeginOffset;
1757     assert(RelOffset / ElementSize < UINT32_MAX && "Index out of bounds");
1758     uint32_t Index = RelOffset / ElementSize;
1759     assert(Index * ElementSize == RelOffset);
1760     return IRB.getInt32(Index);
1761   }
1762
1763   void deleteIfTriviallyDead(Value *V) {
1764     Instruction *I = cast<Instruction>(V);
1765     if (isInstructionTriviallyDead(I))
1766       Pass.DeadInsts.push_back(I);
1767   }
1768
1769   Value *getValueCast(IRBuilder<> &IRB, Value *V, Type *Ty) {
1770     if (V->getType()->isIntegerTy() && Ty->isPointerTy())
1771       return IRB.CreateIntToPtr(V, Ty);
1772     if (V->getType()->isPointerTy() && Ty->isIntegerTy())
1773       return IRB.CreatePtrToInt(V, Ty);
1774
1775     return IRB.CreateBitCast(V, Ty);
1776   }
1777
1778   bool rewriteVectorizedLoadInst(IRBuilder<> &IRB, LoadInst &LI, Value *OldOp) {
1779     Value *Result;
1780     if (LI.getType() == VecTy->getElementType() ||
1781         BeginOffset > NewAllocaBeginOffset || EndOffset < NewAllocaEndOffset) {
1782       Result
1783         = IRB.CreateExtractElement(IRB.CreateLoad(&NewAI, getName(".load")),
1784                                    getIndex(IRB, BeginOffset),
1785                                    getName(".extract"));
1786     } else {
1787       Result = IRB.CreateLoad(&NewAI, getName(".load"));
1788     }
1789     if (Result->getType() != LI.getType())
1790       Result = getValueCast(IRB, Result, LI.getType());
1791     LI.replaceAllUsesWith(Result);
1792     Pass.DeadInsts.push_back(&LI);
1793
1794     DEBUG(dbgs() << "          to: " << *Result << "\n");
1795     return true;
1796   }
1797
1798   bool visitLoadInst(LoadInst &LI) {
1799     DEBUG(dbgs() << "    original: " << LI << "\n");
1800     Value *OldOp = LI.getOperand(0);
1801     assert(OldOp == OldPtr);
1802     IRBuilder<> IRB(&LI);
1803
1804     if (VecTy)
1805       return rewriteVectorizedLoadInst(IRB, LI, OldOp);
1806
1807     Value *NewPtr = getAdjustedAllocaPtr(IRB,
1808                                          LI.getPointerOperand()->getType());
1809     LI.setOperand(0, NewPtr);
1810     DEBUG(dbgs() << "          to: " << LI << "\n");
1811
1812     deleteIfTriviallyDead(OldOp);
1813     return NewPtr == &NewAI && !LI.isVolatile();
1814   }
1815
1816   bool rewriteVectorizedStoreInst(IRBuilder<> &IRB, StoreInst &SI,
1817                                   Value *OldOp) {
1818     Value *V = SI.getValueOperand();
1819     if (V->getType() == ElementTy ||
1820         BeginOffset > NewAllocaBeginOffset || EndOffset < NewAllocaEndOffset) {
1821       if (V->getType() != ElementTy)
1822         V = getValueCast(IRB, V, ElementTy);
1823       V = IRB.CreateInsertElement(IRB.CreateLoad(&NewAI, getName(".load")), V,
1824                                   getIndex(IRB, BeginOffset),
1825                                   getName(".insert"));
1826     } else if (V->getType() != VecTy) {
1827       V = getValueCast(IRB, V, VecTy);
1828     }
1829     StoreInst *Store = IRB.CreateStore(V, &NewAI);
1830     Pass.DeadInsts.push_back(&SI);
1831
1832     (void)Store;
1833     DEBUG(dbgs() << "          to: " << *Store << "\n");
1834     return true;
1835   }
1836
1837   bool visitStoreInst(StoreInst &SI) {
1838     DEBUG(dbgs() << "    original: " << SI << "\n");
1839     Value *OldOp = SI.getOperand(1);
1840     assert(OldOp == OldPtr);
1841     IRBuilder<> IRB(&SI);
1842
1843     if (VecTy)
1844       return rewriteVectorizedStoreInst(IRB, SI, OldOp);
1845
1846     Value *NewPtr = getAdjustedAllocaPtr(IRB,
1847                                          SI.getPointerOperand()->getType());
1848     SI.setOperand(1, NewPtr);
1849     DEBUG(dbgs() << "          to: " << SI << "\n");
1850
1851     deleteIfTriviallyDead(OldOp);
1852     return NewPtr == &NewAI && !SI.isVolatile();
1853   }
1854
1855   bool visitMemSetInst(MemSetInst &II) {
1856     DEBUG(dbgs() << "    original: " << II << "\n");
1857     IRBuilder<> IRB(&II);
1858     assert(II.getRawDest() == OldPtr);
1859
1860     // If the memset has a variable size, it cannot be split, just adjust the
1861     // pointer to the new alloca.
1862     if (!isa<Constant>(II.getLength())) {
1863       II.setDest(getAdjustedAllocaPtr(IRB, II.getRawDest()->getType()));
1864       deleteIfTriviallyDead(OldPtr);
1865       return false;
1866     }
1867
1868     // Record this instruction for deletion.
1869     if (Pass.DeadSplitInsts.insert(&II))
1870       Pass.DeadInsts.push_back(&II);
1871
1872     Type *AllocaTy = NewAI.getAllocatedType();
1873     Type *ScalarTy = AllocaTy->getScalarType();
1874
1875     // If this doesn't map cleanly onto the alloca type, and that type isn't
1876     // a single value type, just emit a memset.
1877     if (!VecTy && (BeginOffset != NewAllocaBeginOffset ||
1878                    EndOffset != NewAllocaEndOffset ||
1879                    !AllocaTy->isSingleValueType() ||
1880                    !TD.isLegalInteger(TD.getTypeSizeInBits(ScalarTy)))) {
1881       Type *SizeTy = II.getLength()->getType();
1882       Constant *Size = ConstantInt::get(SizeTy, EndOffset - BeginOffset);
1883
1884       CallInst *New
1885         = IRB.CreateMemSet(getAdjustedAllocaPtr(IRB,
1886                                                 II.getRawDest()->getType()),
1887                            II.getValue(), Size, II.getAlignment(),
1888                            II.isVolatile());
1889       (void)New;
1890       DEBUG(dbgs() << "          to: " << *New << "\n");
1891       return false;
1892     }
1893
1894     // If we can represent this as a simple value, we have to build the actual
1895     // value to store, which requires expanding the byte present in memset to
1896     // a sensible representation for the alloca type. This is essentially
1897     // splatting the byte to a sufficiently wide integer, bitcasting to the
1898     // desired scalar type, and splatting it across any desired vector type.
1899     Value *V = II.getValue();
1900     IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
1901     Type *IntTy = Type::getIntNTy(VTy->getContext(),
1902                                   TD.getTypeSizeInBits(ScalarTy));
1903     if (TD.getTypeSizeInBits(ScalarTy) > VTy->getBitWidth())
1904       V = IRB.CreateMul(IRB.CreateZExt(V, IntTy, getName(".zext")),
1905                         ConstantExpr::getUDiv(
1906                           Constant::getAllOnesValue(IntTy),
1907                           ConstantExpr::getZExt(
1908                             Constant::getAllOnesValue(V->getType()),
1909                             IntTy)),
1910                         getName(".isplat"));
1911     if (V->getType() != ScalarTy) {
1912       if (ScalarTy->isPointerTy())
1913         V = IRB.CreateIntToPtr(V, ScalarTy);
1914       else if (ScalarTy->isPrimitiveType() || ScalarTy->isVectorTy())
1915         V = IRB.CreateBitCast(V, ScalarTy);
1916       else if (ScalarTy->isIntegerTy())
1917         llvm_unreachable("Computed different integer types with equal widths");
1918       else
1919         llvm_unreachable("Invalid scalar type");
1920     }
1921
1922     // If this is an element-wide memset of a vectorizable alloca, insert it.
1923     if (VecTy && (BeginOffset > NewAllocaBeginOffset ||
1924                   EndOffset < NewAllocaEndOffset)) {
1925       StoreInst *Store = IRB.CreateStore(
1926         IRB.CreateInsertElement(IRB.CreateLoad(&NewAI, getName(".load")), V,
1927                                 getIndex(IRB, BeginOffset),
1928                                 getName(".insert")),
1929         &NewAI);
1930       (void)Store;
1931       DEBUG(dbgs() << "          to: " << *Store << "\n");
1932       return true;
1933     }
1934
1935     // Splat to a vector if needed.
1936     if (VectorType *VecTy = dyn_cast<VectorType>(AllocaTy)) {
1937       VectorType *SplatSourceTy = VectorType::get(V->getType(), 1);
1938       V = IRB.CreateShuffleVector(
1939         IRB.CreateInsertElement(UndefValue::get(SplatSourceTy), V,
1940                                 IRB.getInt32(0), getName(".vsplat.insert")),
1941         UndefValue::get(SplatSourceTy),
1942         ConstantVector::getSplat(VecTy->getNumElements(), IRB.getInt32(0)),
1943         getName(".vsplat.shuffle"));
1944       assert(V->getType() == VecTy);
1945     }
1946
1947     Value *New = IRB.CreateStore(V, &NewAI, II.isVolatile());
1948     (void)New;
1949     DEBUG(dbgs() << "          to: " << *New << "\n");
1950     return !II.isVolatile();
1951   }
1952
1953   bool visitMemTransferInst(MemTransferInst &II) {
1954     // Rewriting of memory transfer instructions can be a bit tricky. We break
1955     // them into two categories: split intrinsics and unsplit intrinsics.
1956
1957     DEBUG(dbgs() << "    original: " << II << "\n");
1958     IRBuilder<> IRB(&II);
1959
1960     assert(II.getRawSource() == OldPtr || II.getRawDest() == OldPtr);
1961     bool IsDest = II.getRawDest() == OldPtr;
1962
1963     const AllocaPartitioning::MemTransferOffsets &MTO
1964       = P.getMemTransferOffsets(II);
1965
1966     // For unsplit intrinsics, we simply modify the source and destination
1967     // pointers in place. This isn't just an optimization, it is a matter of
1968     // correctness. With unsplit intrinsics we may be dealing with transfers
1969     // within a single alloca before SROA ran, or with transfers that have
1970     // a variable length. We may also be dealing with memmove instead of
1971     // memcpy, and so simply updating the pointers is the necessary for us to
1972     // update both source and dest of a single call.
1973     if (!MTO.IsSplittable) {
1974       Value *OldOp = IsDest ? II.getRawDest() : II.getRawSource();
1975       if (IsDest)
1976         II.setDest(getAdjustedAllocaPtr(IRB, II.getRawDest()->getType()));
1977       else
1978         II.setSource(getAdjustedAllocaPtr(IRB, II.getRawSource()->getType()));
1979
1980       DEBUG(dbgs() << "          to: " << II << "\n");
1981       deleteIfTriviallyDead(OldOp);
1982       return false;
1983     }
1984     // For split transfer intrinsics we have an incredibly useful assurance:
1985     // the source and destination do not reside within the same alloca, and at
1986     // least one of them does not escape. This means that we can replace
1987     // memmove with memcpy, and we don't need to worry about all manner of
1988     // downsides to splitting and transforming the operations.
1989
1990     // Compute the relative offset within the transfer.
1991     unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
1992     APInt RelOffset(IntPtrWidth, BeginOffset - (IsDest ? MTO.DestBegin
1993                                                        : MTO.SourceBegin));
1994
1995     // If this doesn't map cleanly onto the alloca type, and that type isn't
1996     // a single value type, just emit a memcpy.
1997     bool EmitMemCpy
1998       = !VecTy && (BeginOffset != NewAllocaBeginOffset ||
1999                    EndOffset != NewAllocaEndOffset ||
2000                    !NewAI.getAllocatedType()->isSingleValueType());
2001
2002     // If we're just going to emit a memcpy, the alloca hasn't changed, and the
2003     // size hasn't been shrunk based on analysis of the viable range, this is
2004     // a no-op.
2005     if (EmitMemCpy && &OldAI == &NewAI) {
2006       uint64_t OrigBegin = IsDest ? MTO.DestBegin : MTO.SourceBegin;
2007       uint64_t OrigEnd = IsDest ? MTO.DestEnd : MTO.SourceEnd;
2008       // Ensure the start lines up.
2009       assert(BeginOffset == OrigBegin);
2010       (void)OrigBegin;
2011
2012       // Rewrite the size as needed.
2013       if (EndOffset != OrigEnd)
2014         II.setLength(ConstantInt::get(II.getLength()->getType(),
2015                                       EndOffset - BeginOffset));
2016       return false;
2017     }
2018     // Record this instruction for deletion.
2019     if (Pass.DeadSplitInsts.insert(&II))
2020       Pass.DeadInsts.push_back(&II);
2021
2022     bool IsVectorElement = VecTy && (BeginOffset > NewAllocaBeginOffset ||
2023                                      EndOffset < NewAllocaEndOffset);
2024
2025     Type *OtherPtrTy = IsDest ? II.getRawSource()->getType()
2026                               : II.getRawDest()->getType();
2027     if (!EmitMemCpy)
2028       OtherPtrTy = IsVectorElement ? VecTy->getElementType()->getPointerTo()
2029                                    : NewAI.getType();
2030
2031     // Compute the other pointer, folding as much as possible to produce
2032     // a single, simple GEP in most cases.
2033     Value *OtherPtr = IsDest ? II.getRawSource() : II.getRawDest();
2034     OtherPtr = getAdjustedPtr(IRB, TD, OtherPtr, RelOffset, OtherPtrTy,
2035                               getName("." + OtherPtr->getName()));
2036
2037     // Strip all inbounds GEPs and pointer casts to try to dig out any root
2038     // alloca that should be re-examined after rewriting this instruction.
2039     if (AllocaInst *AI
2040           = dyn_cast<AllocaInst>(OtherPtr->stripInBoundsOffsets()))
2041       Pass.Worklist.insert(AI);
2042
2043     if (EmitMemCpy) {
2044       Value *OurPtr
2045         = getAdjustedAllocaPtr(IRB, IsDest ? II.getRawDest()->getType()
2046                                            : II.getRawSource()->getType());
2047       Type *SizeTy = II.getLength()->getType();
2048       Constant *Size = ConstantInt::get(SizeTy, EndOffset - BeginOffset);
2049
2050       CallInst *New = IRB.CreateMemCpy(IsDest ? OurPtr : OtherPtr,
2051                                        IsDest ? OtherPtr : OurPtr,
2052                                        Size, II.getAlignment(),
2053                                        II.isVolatile());
2054       (void)New;
2055       DEBUG(dbgs() << "          to: " << *New << "\n");
2056       return false;
2057     }
2058
2059     Value *SrcPtr = OtherPtr;
2060     Value *DstPtr = &NewAI;
2061     if (!IsDest)
2062       std::swap(SrcPtr, DstPtr);
2063
2064     Value *Src;
2065     if (IsVectorElement && !IsDest) {
2066       // We have to extract rather than load.
2067       Src = IRB.CreateExtractElement(IRB.CreateLoad(SrcPtr,
2068                                                     getName(".copyload")),
2069                                      getIndex(IRB, BeginOffset),
2070                                      getName(".copyextract"));
2071     } else {
2072       Src = IRB.CreateLoad(SrcPtr, II.isVolatile(), getName(".copyload"));
2073     }
2074
2075     if (IsVectorElement && IsDest) {
2076       // We have to insert into a loaded copy before storing.
2077       Src = IRB.CreateInsertElement(IRB.CreateLoad(&NewAI, getName(".load")),
2078                                     Src, getIndex(IRB, BeginOffset),
2079                                     getName(".insert"));
2080     }
2081
2082     Value *Store = IRB.CreateStore(Src, DstPtr, II.isVolatile());
2083     (void)Store;
2084     DEBUG(dbgs() << "          to: " << *Store << "\n");
2085     return !II.isVolatile();
2086   }
2087
2088   bool visitIntrinsicInst(IntrinsicInst &II) {
2089     assert(II.getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start ||
2090            II.getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_end);
2091     DEBUG(dbgs() << "    original: " << II << "\n");
2092     IRBuilder<> IRB(&II);
2093     assert(II.getArgOperand(1) == OldPtr);
2094
2095     // Record this instruction for deletion.
2096     if (Pass.DeadSplitInsts.insert(&II))
2097       Pass.DeadInsts.push_back(&II);
2098
2099     ConstantInt *Size
2100       = ConstantInt::get(cast<IntegerType>(II.getArgOperand(0)->getType()),
2101                          EndOffset - BeginOffset);
2102     Value *Ptr = getAdjustedAllocaPtr(IRB, II.getArgOperand(1)->getType());
2103     Value *New;
2104     if (II.getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start)
2105       New = IRB.CreateLifetimeStart(Ptr, Size);
2106     else
2107       New = IRB.CreateLifetimeEnd(Ptr, Size);
2108
2109     DEBUG(dbgs() << "          to: " << *New << "\n");
2110     return true;
2111   }
2112
2113   /// PHI instructions that use an alloca and are subsequently loaded can be
2114   /// rewritten to load both input pointers in the pred blocks and then PHI the
2115   /// results, allowing the load of the alloca to be promoted.
2116   /// From this:
2117   ///   %P2 = phi [i32* %Alloca, i32* %Other]
2118   ///   %V = load i32* %P2
2119   /// to:
2120   ///   %V1 = load i32* %Alloca      -> will be mem2reg'd
2121   ///   ...
2122   ///   %V2 = load i32* %Other
2123   ///   ...
2124   ///   %V = phi [i32 %V1, i32 %V2]
2125   ///
2126   /// We can do this to a select if its only uses are loads and if the operand
2127   /// to the select can be loaded unconditionally.
2128   ///
2129   /// FIXME: This should be hoisted into a generic utility, likely in
2130   /// Transforms/Util/Local.h
2131   bool isSafePHIToSpeculate(PHINode &PN, SmallVectorImpl<LoadInst *> &Loads) {
2132     // For now, we can only do this promotion if the load is in the same block
2133     // as the PHI, and if there are no stores between the phi and load.
2134     // TODO: Allow recursive phi users.
2135     // TODO: Allow stores.
2136     BasicBlock *BB = PN.getParent();
2137     unsigned MaxAlign = 0;
2138     for (Value::use_iterator UI = PN.use_begin(), UE = PN.use_end();
2139          UI != UE; ++UI) {
2140       LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*UI);
2141       if (LI == 0 || !LI->isSimple()) return false;
2142
2143       // For now we only allow loads in the same block as the PHI.  This is
2144       // a common case that happens when instcombine merges two loads through
2145       // a PHI.
2146       if (LI->getParent() != BB) return false;
2147
2148       // Ensure that there are no instructions between the PHI and the load that
2149       // could store.
2150       for (BasicBlock::iterator BBI = &PN; &*BBI != LI; ++BBI)
2151         if (BBI->mayWriteToMemory())
2152           return false;
2153
2154       MaxAlign = std::max(MaxAlign, LI->getAlignment());
2155       Loads.push_back(LI);
2156     }
2157
2158     // We can only transform this if it is safe to push the loads into the
2159     // predecessor blocks. The only thing to watch out for is that we can't put
2160     // a possibly trapping load in the predecessor if it is a critical edge.
2161     for (unsigned Idx = 0, Num = PN.getNumIncomingValues(); Idx != Num;
2162          ++Idx) {
2163       TerminatorInst *TI = PN.getIncomingBlock(Idx)->getTerminator();
2164       Value *InVal = PN.getIncomingValue(Idx);
2165
2166       // If the value is produced by the terminator of the predecessor (an
2167       // invoke) or it has side-effects, there is no valid place to put a load
2168       // in the predecessor.
2169       if (TI == InVal || TI->mayHaveSideEffects())
2170         return false;
2171
2172       // If the predecessor has a single successor, then the edge isn't
2173       // critical.
2174       if (TI->getNumSuccessors() == 1)
2175         continue;
2176
2177       // If this pointer is always safe to load, or if we can prove that there
2178       // is already a load in the block, then we can move the load to the pred
2179       // block.
2180       if (InVal->isDereferenceablePointer() ||
2181           isSafeToLoadUnconditionally(InVal, TI, MaxAlign, &TD))
2182         continue;
2183
2184       return false;
2185     }
2186
2187     return true;
2188   }
2189
2190   bool visitPHINode(PHINode &PN) {
2191     DEBUG(dbgs() << "    original: " << PN << "\n");
2192     // We would like to compute a new pointer in only one place, but have it be
2193     // as local as possible to the PHI. To do that, we re-use the location of
2194     // the old pointer, which necessarily must be in the right position to
2195     // dominate the PHI.
2196     IRBuilder<> PtrBuilder(cast<Instruction>(OldPtr));
2197
2198     SmallVector<LoadInst *, 4> Loads;
2199     if (!isSafePHIToSpeculate(PN, Loads)) {
2200       Value *NewPtr = getAdjustedAllocaPtr(PtrBuilder, OldPtr->getType());
2201       // Replace the operands which were using the old pointer.
2202       User::op_iterator OI = PN.op_begin(), OE = PN.op_end();
2203       for (; OI != OE; ++OI)
2204         if (*OI == OldPtr)
2205           *OI = NewPtr;
2206
2207       DEBUG(dbgs() << "          to: " << PN << "\n");
2208       deleteIfTriviallyDead(OldPtr);
2209       return false;
2210     }
2211     assert(!Loads.empty());
2212
2213     Type *LoadTy = cast<PointerType>(PN.getType())->getElementType();
2214     IRBuilder<> PHIBuilder(&PN);
2215     PHINode *NewPN = PHIBuilder.CreatePHI(LoadTy, PN.getNumIncomingValues());
2216     NewPN->takeName(&PN);
2217
2218     // Get the TBAA tag and alignment to use from one of the loads.  It doesn't
2219     // matter which one we get and if any differ, it doesn't matter.
2220     LoadInst *SomeLoad = cast<LoadInst>(Loads.back());
2221     MDNode *TBAATag = SomeLoad->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa);
2222     unsigned Align = SomeLoad->getAlignment();
2223     Value *NewPtr = getAdjustedAllocaPtr(PtrBuilder, OldPtr->getType());
2224
2225     // Rewrite all loads of the PN to use the new PHI.
2226     do {
2227       LoadInst *LI = Loads.pop_back_val();
2228       LI->replaceAllUsesWith(NewPN);
2229       Pass.DeadInsts.push_back(LI);
2230     } while (!Loads.empty());
2231
2232     // Inject loads into all of the pred blocks.
2233     for (unsigned Idx = 0, Num = PN.getNumIncomingValues(); Idx != Num; ++Idx) {
2234       BasicBlock *Pred = PN.getIncomingBlock(Idx);
2235       TerminatorInst *TI = Pred->getTerminator();
2236       Value *InVal = PN.getIncomingValue(Idx);
2237       IRBuilder<> PredBuilder(TI);
2238
2239       // Map the value to the new alloca pointer if this was the old alloca
2240       // pointer.
2241       bool ThisOperand = InVal == OldPtr;
2242       if (ThisOperand)
2243         InVal = NewPtr;
2244
2245       LoadInst *Load
2246         = PredBuilder.CreateLoad(InVal, getName(".sroa.speculate." +
2247                                                 Pred->getName()));
2248       ++NumLoadsSpeculated;
2249       Load->setAlignment(Align);
2250       if (TBAATag)
2251         Load->setMetadata(LLVMContext::MD_tbaa, TBAATag);
2252       NewPN->addIncoming(Load, Pred);
2253
2254       if (ThisOperand)
2255         continue;
2256       Instruction *OtherPtr = dyn_cast<Instruction>(InVal);
2257       if (!OtherPtr)
2258         // No uses to rewrite.
2259         continue;
2260
2261       // Try to lookup and rewrite any partition uses corresponding to this phi
2262       // input.
2263       AllocaPartitioning::iterator PI
2264         = P.findPartitionForPHIOrSelectOperand(PN, OtherPtr);
2265       if (PI != P.end()) {
2266         // If the other pointer is within the partitioning, replace the PHI in
2267         // its uses with the load we just speculated, or add another load for
2268         // it to rewrite if we've already replaced the PHI.
2269         AllocaPartitioning::use_iterator UI
2270           = P.findPartitionUseForPHIOrSelectOperand(PN, OtherPtr);
2271         if (isa<PHINode>(*UI->User))
2272           UI->User = Load;
2273         else {
2274           AllocaPartitioning::PartitionUse OtherUse = *UI;
2275           OtherUse.User = Load;
2276           P.use_insert(PI, std::upper_bound(UI, P.use_end(PI), OtherUse),
2277                        OtherUse);
2278         }
2279       }
2280     }
2281     DEBUG(dbgs() << "          speculated to: " << *NewPN << "\n");
2282     return NewPtr == &NewAI;
2283   }
2284
2285   /// Select instructions that use an alloca and are subsequently loaded can be
2286   /// rewritten to load both input pointers and then select between the result,
2287   /// allowing the load of the alloca to be promoted.
2288   /// From this:
2289   ///   %P2 = select i1 %cond, i32* %Alloca, i32* %Other
2290   ///   %V = load i32* %P2
2291   /// to:
2292   ///   %V1 = load i32* %Alloca      -> will be mem2reg'd
2293   ///   %V2 = load i32* %Other
2294   ///   %V = select i1 %cond, i32 %V1, i32 %V2
2295   ///
2296   /// We can do this to a select if its only uses are loads and if the operand
2297   /// to the select can be loaded unconditionally.
2298   bool isSafeSelectToSpeculate(SelectInst &SI,
2299                                SmallVectorImpl<LoadInst *> &Loads) {
2300     Value *TValue = SI.getTrueValue();
2301     Value *FValue = SI.getFalseValue();
2302     bool TDerefable = TValue->isDereferenceablePointer();
2303     bool FDerefable = FValue->isDereferenceablePointer();
2304
2305     for (Value::use_iterator UI = SI.use_begin(), UE = SI.use_end();
2306          UI != UE; ++UI) {
2307       LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*UI);
2308       if (LI == 0 || !LI->isSimple()) return false;
2309
2310       // Both operands to the select need to be dereferencable, either
2311       // absolutely (e.g. allocas) or at this point because we can see other
2312       // accesses to it.
2313       if (!TDerefable && !isSafeToLoadUnconditionally(TValue, LI,
2314                                                       LI->getAlignment(), &TD))
2315         return false;
2316       if (!FDerefable && !isSafeToLoadUnconditionally(FValue, LI,
2317                                                       LI->getAlignment(), &TD))
2318         return false;
2319       Loads.push_back(LI);
2320     }
2321
2322     return true;
2323   }
2324
2325   bool visitSelectInst(SelectInst &SI) {
2326     DEBUG(dbgs() << "    original: " << SI << "\n");
2327     IRBuilder<> IRB(&SI);
2328
2329     // Find the operand we need to rewrite here.
2330     bool IsTrueVal = SI.getTrueValue() == OldPtr;
2331     if (IsTrueVal)
2332       assert(SI.getFalseValue() != OldPtr && "Pointer is both operands!");
2333     else
2334       assert(SI.getFalseValue() == OldPtr && "Pointer isn't an operand!");
2335     Value *NewPtr = getAdjustedAllocaPtr(IRB, OldPtr->getType());
2336
2337     // If the select isn't safe to speculate, just use simple logic to emit it.
2338     SmallVector<LoadInst *, 4> Loads;
2339     if (!isSafeSelectToSpeculate(SI, Loads)) {
2340       SI.setOperand(IsTrueVal ? 1 : 2, NewPtr);
2341       DEBUG(dbgs() << "          to: " << SI << "\n");
2342       deleteIfTriviallyDead(OldPtr);
2343       return false;
2344     }
2345
2346     Value *OtherPtr = IsTrueVal ? SI.getFalseValue() : SI.getTrueValue();
2347     AllocaPartitioning::iterator PI
2348       = P.findPartitionForPHIOrSelectOperand(SI, OtherPtr);
2349     AllocaPartitioning::PartitionUse OtherUse;
2350     if (PI != P.end()) {
2351       // If the other pointer is within the partitioning, remove the select
2352       // from its uses. We'll add in the new loads below.
2353       AllocaPartitioning::use_iterator UI
2354         = P.findPartitionUseForPHIOrSelectOperand(SI, OtherPtr);
2355       OtherUse = *UI;
2356       P.use_erase(PI, UI);
2357     }
2358
2359     Value *TV = IsTrueVal ? NewPtr : SI.getTrueValue();
2360     Value *FV = IsTrueVal ? SI.getFalseValue() : NewPtr;
2361     // Replace the loads of the select with a select of two loads.
2362     while (!Loads.empty()) {
2363       LoadInst *LI = Loads.pop_back_val();
2364
2365       IRB.SetInsertPoint(LI);
2366       LoadInst *TL =
2367         IRB.CreateLoad(TV, getName("." + LI->getName() + ".true"));
2368       LoadInst *FL =
2369         IRB.CreateLoad(FV, getName("." + LI->getName() + ".false"));
2370       NumLoadsSpeculated += 2;
2371       if (PI != P.end()) {
2372         LoadInst *OtherLoad = IsTrueVal ? FL : TL;
2373         assert(OtherUse.Ptr == OtherLoad->getOperand(0));
2374         OtherUse.User = OtherLoad;
2375         P.use_insert(PI, P.use_end(PI), OtherUse);
2376       }
2377
2378       // Transfer alignment and TBAA info if present.
2379       TL->setAlignment(LI->getAlignment());
2380       FL->setAlignment(LI->getAlignment());
2381       if (MDNode *Tag = LI->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa)) {
2382         TL->setMetadata(LLVMContext::MD_tbaa, Tag);
2383         FL->setMetadata(LLVMContext::MD_tbaa, Tag);
2384       }
2385
2386       Value *V = IRB.CreateSelect(SI.getCondition(), TL, FL);
2387       V->takeName(LI);
2388       DEBUG(dbgs() << "          speculated to: " << *V << "\n");
2389       LI->replaceAllUsesWith(V);
2390       Pass.DeadInsts.push_back(LI);
2391     }
2392     if (PI != P.end())
2393       std::stable_sort(P.use_begin(PI), P.use_end(PI));
2394
2395     deleteIfTriviallyDead(OldPtr);
2396     return NewPtr == &NewAI;
2397   }
2398
2399 };
2400 }
2401
2402 /// \brief Try to find a partition of the aggregate type passed in for a given
2403 /// offset and size.
2404 ///
2405 /// This recurses through the aggregate type and tries to compute a subtype
2406 /// based on the offset and size. When the offset and size span a sub-section
2407 /// of an array, it will even compute a new array type for that sub-section,
2408 /// and the same for structs.
2409 ///
2410 /// Note that this routine is very strict and tries to find a partition of the
2411 /// type which produces the *exact* right offset and size. It is not forgiving
2412 /// when the size or offset cause either end of type-based partition to be off.
2413 /// Also, this is a best-effort routine. It is reasonable to give up and not
2414 /// return a type if necessary.
2415 static Type *getTypePartition(const TargetData &TD, Type *Ty,
2416                               uint64_t Offset, uint64_t Size) {
2417   if (Offset == 0 && TD.getTypeAllocSize(Ty) == Size)
2418     return Ty;
2419
2420   if (SequentialType *SeqTy = dyn_cast<SequentialType>(Ty)) {
2421     // We can't partition pointers...
2422     if (SeqTy->isPointerTy())
2423       return 0;
2424
2425     Type *ElementTy = SeqTy->getElementType();
2426     uint64_t ElementSize = TD.getTypeAllocSize(ElementTy);
2427     uint64_t NumSkippedElements = Offset / ElementSize;
2428     if (ArrayType *ArrTy = dyn_cast<ArrayType>(SeqTy))
2429       if (NumSkippedElements >= ArrTy->getNumElements())
2430         return 0;
2431     if (VectorType *VecTy = dyn_cast<VectorType>(SeqTy))
2432       if (NumSkippedElements >= VecTy->getNumElements())
2433         return 0;
2434     Offset -= NumSkippedElements * ElementSize;
2435
2436     // First check if we need to recurse.
2437     if (Offset > 0 || Size < ElementSize) {
2438       // Bail if the partition ends in a different array element.
2439       if ((Offset + Size) > ElementSize)
2440         return 0;
2441       // Recurse through the element type trying to peel off offset bytes.
2442       return getTypePartition(TD, ElementTy, Offset, Size);
2443     }
2444     assert(Offset == 0);
2445
2446     if (Size == ElementSize)
2447       return ElementTy;
2448     assert(Size > ElementSize);
2449     uint64_t NumElements = Size / ElementSize;
2450     if (NumElements * ElementSize != Size)
2451       return 0;
2452     return ArrayType::get(ElementTy, NumElements);
2453   }
2454
2455   StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty);
2456   if (!STy)
2457     return 0;
2458
2459   const StructLayout *SL = TD.getStructLayout(STy);
2460   if (Offset >= SL->getSizeInBytes())
2461     return 0;
2462   uint64_t EndOffset = Offset + Size;
2463   if (EndOffset > SL->getSizeInBytes())
2464     return 0;
2465
2466   unsigned Index = SL->getElementContainingOffset(Offset);
2467   Offset -= SL->getElementOffset(Index);
2468
2469   Type *ElementTy = STy->getElementType(Index);
2470   uint64_t ElementSize = TD.getTypeAllocSize(ElementTy);
2471   if (Offset >= ElementSize)
2472     return 0; // The offset points into alignment padding.
2473
2474   // See if any partition must be contained by the element.
2475   if (Offset > 0 || Size < ElementSize) {
2476     if ((Offset + Size) > ElementSize)
2477       return 0;
2478     return getTypePartition(TD, ElementTy, Offset, Size);
2479   }
2480   assert(Offset == 0);
2481
2482   if (Size == ElementSize)
2483     return ElementTy;
2484
2485   StructType::element_iterator EI = STy->element_begin() + Index,
2486                                EE = STy->element_end();
2487   if (EndOffset < SL->getSizeInBytes()) {
2488     unsigned EndIndex = SL->getElementContainingOffset(EndOffset);
2489     if (Index == EndIndex)
2490       return 0; // Within a single element and its padding.
2491
2492     // Don't try to form "natural" types if the elements don't line up with the
2493     // expected size.
2494     // FIXME: We could potentially recurse down through the last element in the
2495     // sub-struct to find a natural end point.
2496     if (SL->getElementOffset(EndIndex) != EndOffset)
2497       return 0;
2498
2499     assert(Index < EndIndex);
2500     EE = STy->element_begin() + EndIndex;
2501   }
2502
2503   // Try to build up a sub-structure.
2504   SmallVector<Type *, 4> ElementTys;
2505   do {
2506     ElementTys.push_back(*EI++);
2507   } while (EI != EE);
2508   StructType *SubTy = StructType::get(STy->getContext(), ElementTys,
2509                                       STy->isPacked());
2510   const StructLayout *SubSL = TD.getStructLayout(SubTy);
2511   if (Size != SubSL->getSizeInBytes())
2512     return 0; // The sub-struct doesn't have quite the size needed.
2513
2514   return SubTy;
2515 }
2516
2517 /// \brief Rewrite an alloca partition's users.
2518 ///
2519 /// This routine drives both of the rewriting goals of the SROA pass. It tries
2520 /// to rewrite uses of an alloca partition to be conducive for SSA value
2521 /// promotion. If the partition needs a new, more refined alloca, this will
2522 /// build that new alloca, preserving as much type information as possible, and
2523 /// rewrite the uses of the old alloca to point at the new one and have the
2524 /// appropriate new offsets. It also evaluates how successful the rewrite was
2525 /// at enabling promotion and if it was successful queues the alloca to be
2526 /// promoted.
2527 bool SROA::rewriteAllocaPartition(AllocaInst &AI,
2528                                   AllocaPartitioning &P,
2529                                   AllocaPartitioning::iterator PI) {
2530   uint64_t AllocaSize = PI->EndOffset - PI->BeginOffset;
2531   if (P.use_begin(PI) == P.use_end(PI))
2532     return false; // No live uses left of this partition.
2533
2534   // Try to compute a friendly type for this partition of the alloca. This
2535   // won't always succeed, in which case we fall back to a legal integer type
2536   // or an i8 array of an appropriate size.
2537   Type *AllocaTy = 0;
2538   if (Type *PartitionTy = P.getCommonType(PI))
2539     if (TD->getTypeAllocSize(PartitionTy) >= AllocaSize)
2540       AllocaTy = PartitionTy;
2541   if (!AllocaTy)
2542     if (Type *PartitionTy = getTypePartition(*TD, AI.getAllocatedType(),
2543                                              PI->BeginOffset, AllocaSize))
2544       AllocaTy = PartitionTy;
2545   if ((!AllocaTy ||
2546        (AllocaTy->isArrayTy() &&
2547         AllocaTy->getArrayElementType()->isIntegerTy())) &&
2548       TD->isLegalInteger(AllocaSize * 8))
2549     AllocaTy = Type::getIntNTy(*C, AllocaSize * 8);
2550   if (!AllocaTy)
2551     AllocaTy = ArrayType::get(Type::getInt8Ty(*C), AllocaSize);
2552   assert(TD->getTypeAllocSize(AllocaTy) >= AllocaSize);
2553
2554   // Check for the case where we're going to rewrite to a new alloca of the
2555   // exact same type as the original, and with the same access offsets. In that
2556   // case, re-use the existing alloca, but still run through the rewriter to
2557   // performe phi and select speculation.
2558   AllocaInst *NewAI;
2559   if (AllocaTy == AI.getAllocatedType()) {
2560     assert(PI->BeginOffset == 0 &&
2561            "Non-zero begin offset but same alloca type");
2562     assert(PI == P.begin() && "Begin offset is zero on later partition");
2563     NewAI = &AI;
2564   } else {
2565     // FIXME: The alignment here is overly conservative -- we could in many
2566     // cases get away with much weaker alignment constraints.
2567     NewAI = new AllocaInst(AllocaTy, 0, AI.getAlignment(),
2568                            AI.getName() + ".sroa." + Twine(PI - P.begin()),
2569                            &AI);
2570     ++NumNewAllocas;
2571   }
2572
2573   DEBUG(dbgs() << "Rewriting alloca partition "
2574                << "[" << PI->BeginOffset << "," << PI->EndOffset << ") to: "
2575                << *NewAI << "\n");
2576
2577   AllocaPartitionRewriter Rewriter(*TD, P, PI, *this, AI, *NewAI,
2578                                    PI->BeginOffset, PI->EndOffset);
2579   DEBUG(dbgs() << "  rewriting ");
2580   DEBUG(P.print(dbgs(), PI, ""));
2581   if (Rewriter.visitUsers(P.use_begin(PI), P.use_end(PI))) {
2582     DEBUG(dbgs() << "  and queuing for promotion\n");
2583     PromotableAllocas.push_back(NewAI);
2584   } else if (NewAI != &AI) {
2585     // If we can't promote the alloca, iterate on it to check for new
2586     // refinements exposed by splitting the current alloca. Don't iterate on an
2587     // alloca which didn't actually change and didn't get promoted.
2588     Worklist.insert(NewAI);
2589   }
2590   return true;
2591 }
2592
2593 /// \brief Walks the partitioning of an alloca rewriting uses of each partition.
2594 bool SROA::splitAlloca(AllocaInst &AI, AllocaPartitioning &P) {
2595   bool Changed = false;
2596   for (AllocaPartitioning::iterator PI = P.begin(), PE = P.end(); PI != PE;
2597        ++PI)
2598     Changed |= rewriteAllocaPartition(AI, P, PI);
2599
2600   return Changed;
2601 }
2602
2603 /// \brief Analyze an alloca for SROA.
2604 ///
2605 /// This analyzes the alloca to ensure we can reason about it, builds
2606 /// a partitioning of the alloca, and then hands it off to be split and
2607 /// rewritten as needed.
2608 bool SROA::runOnAlloca(AllocaInst &AI) {
2609   DEBUG(dbgs() << "SROA alloca: " << AI << "\n");
2610   ++NumAllocasAnalyzed;
2611
2612   // Special case dead allocas, as they're trivial.
2613   if (AI.use_empty()) {
2614     AI.eraseFromParent();
2615     return true;
2616   }
2617
2618   // Skip alloca forms that this analysis can't handle.
2619   if (AI.isArrayAllocation() || !AI.getAllocatedType()->isSized() ||
2620       TD->getTypeAllocSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
2621     return false;
2622
2623   // First check if this is a non-aggregate type that we should simply promote.
2624   if (!AI.getAllocatedType()->isAggregateType() && isAllocaPromotable(&AI)) {
2625     DEBUG(dbgs() << "  Trivially scalar type, queuing for promotion...\n");
2626     PromotableAllocas.push_back(&AI);
2627     return false;
2628   }
2629
2630   // Build the partition set using a recursive instruction-visiting builder.
2631   AllocaPartitioning P(*TD, AI);
2632   DEBUG(P.print(dbgs()));
2633   if (P.isEscaped())
2634     return false;
2635
2636   // No partitions to split. Leave the dead alloca for a later pass to clean up.
2637   if (P.begin() == P.end())
2638     return false;
2639
2640   // Delete all the dead users of this alloca before splitting and rewriting it.
2641   bool Changed = false;
2642   for (AllocaPartitioning::dead_user_iterator DI = P.dead_user_begin(),
2643                                               DE = P.dead_user_end();
2644        DI != DE; ++DI) {
2645     Changed = true;
2646     (*DI)->replaceAllUsesWith(UndefValue::get((*DI)->getType()));
2647     DeadInsts.push_back(*DI);
2648   }
2649   for (AllocaPartitioning::dead_op_iterator DO = P.dead_op_begin(),
2650                                             DE = P.dead_op_end();
2651        DO != DE; ++DO) {
2652     Value *OldV = **DO;
2653     // Clobber the use with an undef value.
2654     **DO = UndefValue::get(OldV->getType());
2655     if (Instruction *OldI = dyn_cast<Instruction>(OldV))
2656       if (isInstructionTriviallyDead(OldI)) {
2657         Changed = true;
2658         DeadInsts.push_back(OldI);
2659       }
2660   }
2661
2662   return splitAlloca(AI, P) || Changed;
2663 }
2664
2665 /// \brief Delete the dead instructions accumulated in this run.
2666 ///
2667 /// Recursively deletes the dead instructions we've accumulated. This is done
2668 /// at the very end to maximize locality of the recursive delete and to
2669 /// minimize the problems of invalidated instruction pointers as such pointers
2670 /// are used heavily in the intermediate stages of the algorithm.
2671 ///
2672 /// We also record the alloca instructions deleted here so that they aren't
2673 /// subsequently handed to mem2reg to promote.
2674 void SROA::deleteDeadInstructions(SmallPtrSet<AllocaInst*, 4> &DeletedAllocas) {
2675   DeadSplitInsts.clear();
2676   while (!DeadInsts.empty()) {
2677     Instruction *I = DeadInsts.pop_back_val();
2678     DEBUG(dbgs() << "Deleting dead instruction: " << *I << "\n");
2679
2680     for (User::op_iterator OI = I->op_begin(), E = I->op_end(); OI != E; ++OI)
2681       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(*OI)) {
2682         // Zero out the operand and see if it becomes trivially dead.
2683         *OI = 0;
2684         if (isInstructionTriviallyDead(U))
2685           DeadInsts.push_back(U);
2686       }
2687
2688     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(I))
2689       DeletedAllocas.insert(AI);
2690
2691     ++NumDeleted;
2692     I->eraseFromParent();
2693   }
2694 }
2695
2696 /// \brief Promote the allocas, using the best available technique.
2697 ///
2698 /// This attempts to promote whatever allocas have been identified as viable in
2699 /// the PromotableAllocas list. If that list is empty, there is nothing to do.
2700 /// If there is a domtree available, we attempt to promote using the full power
2701 /// of mem2reg. Otherwise, we build and use the AllocaPromoter above which is
2702 /// based on the SSAUpdater utilities. This function returns whether any
2703 /// promotion occured.
2704 bool SROA::promoteAllocas(Function &F) {
2705   if (PromotableAllocas.empty())
2706     return false;
2707
2708   NumPromoted += PromotableAllocas.size();
2709
2710   if (DT && !ForceSSAUpdater) {
2711     DEBUG(dbgs() << "Promoting allocas with mem2reg...\n");
2712     PromoteMemToReg(PromotableAllocas, *DT);
2713     PromotableAllocas.clear();
2714     return true;
2715   }
2716
2717   DEBUG(dbgs() << "Promoting allocas with SSAUpdater...\n");
2718   SSAUpdater SSA;
2719   DIBuilder DIB(*F.getParent());
2720   SmallVector<Instruction*, 64> Insts;
2721
2722   for (unsigned Idx = 0, Size = PromotableAllocas.size(); Idx != Size; ++Idx) {
2723     AllocaInst *AI = PromotableAllocas[Idx];
2724     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), UE = AI->use_end();
2725          UI != UE;) {
2726       Instruction *I = cast<Instruction>(*UI++);
2727       // FIXME: Currently the SSAUpdater infrastructure doesn't reason about
2728       // lifetime intrinsics and so we strip them (and the bitcasts+GEPs
2729       // leading to them) here. Eventually it should use them to optimize the
2730       // scalar values produced.
2731       if (isa<BitCastInst>(I) || isa<GetElementPtrInst>(I)) {
2732         assert(onlyUsedByLifetimeMarkers(I) &&
2733                "Found a bitcast used outside of a lifetime marker.");
2734         while (!I->use_empty())
2735           cast<Instruction>(*I->use_begin())->eraseFromParent();
2736         I->eraseFromParent();
2737         continue;
2738       }
2739       if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
2740         assert(II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start ||
2741                II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_end);
2742         II->eraseFromParent();
2743         continue;
2744       }
2745
2746       Insts.push_back(I);
2747     }
2748     AllocaPromoter(Insts, SSA, *AI, DIB).run(Insts);
2749     Insts.clear();
2750   }
2751
2752   PromotableAllocas.clear();
2753   return true;
2754 }
2755
2756 namespace {
2757   /// \brief A predicate to test whether an alloca belongs to a set.
2758   class IsAllocaInSet {
2759     typedef SmallPtrSet<AllocaInst *, 4> SetType;
2760     const SetType &Set;
2761
2762   public:
2763     IsAllocaInSet(const SetType &Set) : Set(Set) {}
2764     bool operator()(AllocaInst *AI) { return Set.count(AI); }
2765   };
2766 }
2767
2768 bool SROA::runOnFunction(Function &F) {
2769   DEBUG(dbgs() << "SROA function: " << F.getName() << "\n");
2770   C = &F.getContext();
2771   TD = getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
2772   if (!TD) {
2773     DEBUG(dbgs() << "  Skipping SROA -- no target data!\n");
2774     return false;
2775   }
2776   DT = getAnalysisIfAvailable<DominatorTree>();
2777
2778   BasicBlock &EntryBB = F.getEntryBlock();
2779   for (BasicBlock::iterator I = EntryBB.begin(), E = llvm::prior(EntryBB.end());
2780        I != E; ++I)
2781     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(I))
2782       Worklist.insert(AI);
2783
2784   bool Changed = false;
2785   // A set of deleted alloca instruction pointers which should be removed from
2786   // the list of promotable allocas.
2787   SmallPtrSet<AllocaInst *, 4> DeletedAllocas;
2788
2789   while (!Worklist.empty()) {
2790     Changed |= runOnAlloca(*Worklist.pop_back_val());
2791     deleteDeadInstructions(DeletedAllocas);
2792     if (!DeletedAllocas.empty()) {
2793       PromotableAllocas.erase(std::remove_if(PromotableAllocas.begin(),
2794                                              PromotableAllocas.end(),
2795                                              IsAllocaInSet(DeletedAllocas)),
2796                               PromotableAllocas.end());
2797       DeletedAllocas.clear();
2798     }
2799   }
2800
2801   Changed |= promoteAllocas(F);
2802
2803   return Changed;
2804 }
2805
2806 void SROA::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
2807   if (RequiresDomTree)
2808     AU.addRequired<DominatorTree>();
2809   AU.setPreservesCFG();
2810 }