Refactor the PartitionUse structure to actually use the Use* instead of
[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     friend bool operator<(const ByteRange &LHS, uint64_t RHSOffset) {
114       return LHS.BeginOffset < RHSOffset;
115     }
116
117     friend LLVM_ATTRIBUTE_UNUSED bool operator<(uint64_t LHSOffset,
118                                                 const ByteRange &RHS) {
119       return LHSOffset < RHS.BeginOffset;
120     }
121
122     bool operator==(const ByteRange &RHS) const {
123       return BeginOffset == RHS.BeginOffset && EndOffset == RHS.EndOffset;
124     }
125     bool operator!=(const ByteRange &RHS) const { return !operator==(RHS); }
126   };
127
128   /// \brief A partition of an alloca.
129   ///
130   /// This structure represents a contiguous partition of the alloca. These are
131   /// formed by examining the uses of the alloca. During formation, they may
132   /// overlap but once an AllocaPartitioning is built, the Partitions within it
133   /// are all disjoint.
134   struct Partition : public ByteRange {
135     /// \brief Whether this partition is splittable into smaller partitions.
136     ///
137     /// We flag partitions as splittable when they are formed entirely due to
138     /// accesses by trivially splittable operations such as memset and memcpy.
139     ///
140     /// FIXME: At some point we should consider loads and stores of FCAs to be
141     /// splittable and eagerly split them into scalar values.
142     bool IsSplittable;
143
144     Partition() : ByteRange(), IsSplittable() {}
145     Partition(uint64_t BeginOffset, uint64_t EndOffset, bool IsSplittable)
146         : ByteRange(BeginOffset, EndOffset), IsSplittable(IsSplittable) {}
147   };
148
149   /// \brief A particular use of a partition of the alloca.
150   ///
151   /// This structure is used to associate uses of a partition with it. They
152   /// mark the range of bytes which are referenced by a particular instruction,
153   /// and includes a handle to the user itself and the pointer value in use.
154   /// The bounds of these uses are determined by intersecting the bounds of the
155   /// memory use itself with a particular partition. As a consequence there is
156   /// intentionally overlap between various uses of the same partition.
157   struct PartitionUse : public ByteRange {
158     /// \brief The use in question. Provides access to both user and used value.
159     Use* U;
160
161     PartitionUse() : ByteRange(), U() {}
162     PartitionUse(uint64_t BeginOffset, uint64_t EndOffset, Use *U)
163         : ByteRange(BeginOffset, EndOffset), U(U) {}
164   };
165
166   /// \brief Construct a partitioning of a particular alloca.
167   ///
168   /// Construction does most of the work for partitioning the alloca. This
169   /// performs the necessary walks of users and builds a partitioning from it.
170   AllocaPartitioning(const TargetData &TD, AllocaInst &AI);
171
172   /// \brief Test whether a pointer to the allocation escapes our analysis.
173   ///
174   /// If this is true, the partitioning is never fully built and should be
175   /// ignored.
176   bool isEscaped() const { return PointerEscapingInstr; }
177
178   /// \brief Support for iterating over the partitions.
179   /// @{
180   typedef SmallVectorImpl<Partition>::iterator iterator;
181   iterator begin() { return Partitions.begin(); }
182   iterator end() { return Partitions.end(); }
183
184   typedef SmallVectorImpl<Partition>::const_iterator const_iterator;
185   const_iterator begin() const { return Partitions.begin(); }
186   const_iterator end() const { return Partitions.end(); }
187   /// @}
188
189   /// \brief Support for iterating over and manipulating a particular
190   /// partition's uses.
191   ///
192   /// The iteration support provided for uses is more limited, but also
193   /// includes some manipulation routines to support rewriting the uses of
194   /// partitions during SROA.
195   /// @{
196   typedef SmallVectorImpl<PartitionUse>::iterator use_iterator;
197   use_iterator use_begin(unsigned Idx) { return Uses[Idx].begin(); }
198   use_iterator use_begin(const_iterator I) { return Uses[I - begin()].begin(); }
199   use_iterator use_end(unsigned Idx) { return Uses[Idx].end(); }
200   use_iterator use_end(const_iterator I) { return Uses[I - begin()].end(); }
201   void use_push_back(unsigned Idx, const PartitionUse &PU) {
202     Uses[Idx].push_back(PU);
203   }
204   void use_push_back(const_iterator I, const PartitionUse &PU) {
205     Uses[I - begin()].push_back(PU);
206   }
207   void use_erase(unsigned Idx, use_iterator UI) { Uses[Idx].erase(UI); }
208   void use_erase(const_iterator I, use_iterator UI) {
209     Uses[I - begin()].erase(UI);
210   }
211
212   typedef SmallVectorImpl<PartitionUse>::const_iterator const_use_iterator;
213   const_use_iterator use_begin(unsigned Idx) const { return Uses[Idx].begin(); }
214   const_use_iterator use_begin(const_iterator I) const {
215     return Uses[I - begin()].begin();
216   }
217   const_use_iterator use_end(unsigned Idx) const { return Uses[Idx].end(); }
218   const_use_iterator use_end(const_iterator I) const {
219     return Uses[I - begin()].end();
220   }
221   /// @}
222
223   /// \brief Allow iterating the dead users for this alloca.
224   ///
225   /// These are instructions which will never actually use the alloca as they
226   /// are outside the allocated range. They are safe to replace with undef and
227   /// delete.
228   /// @{
229   typedef SmallVectorImpl<Instruction *>::const_iterator dead_user_iterator;
230   dead_user_iterator dead_user_begin() const { return DeadUsers.begin(); }
231   dead_user_iterator dead_user_end() const { return DeadUsers.end(); }
232   /// @}
233
234   /// \brief Allow iterating the dead expressions referring to this alloca.
235   ///
236   /// These are operands which have cannot actually be used to refer to the
237   /// alloca as they are outside its range and the user doesn't correct for
238   /// that. These mostly consist of PHI node inputs and the like which we just
239   /// need to replace with undef.
240   /// @{
241   typedef SmallVectorImpl<Use *>::const_iterator dead_op_iterator;
242   dead_op_iterator dead_op_begin() const { return DeadOperands.begin(); }
243   dead_op_iterator dead_op_end() const { return DeadOperands.end(); }
244   /// @}
245
246   /// \brief MemTransferInst auxiliary data.
247   /// This struct provides some auxiliary data about memory transfer
248   /// intrinsics such as memcpy and memmove. These intrinsics can use two
249   /// different ranges within the same alloca, and provide other challenges to
250   /// correctly represent. We stash extra data to help us untangle this
251   /// after the partitioning is complete.
252   struct MemTransferOffsets {
253     uint64_t DestBegin, DestEnd;
254     uint64_t SourceBegin, SourceEnd;
255     bool IsSplittable;
256   };
257   MemTransferOffsets getMemTransferOffsets(MemTransferInst &II) const {
258     return MemTransferInstData.lookup(&II);
259   }
260
261   /// \brief Map from a PHI or select operand back to a partition.
262   ///
263   /// When manipulating PHI nodes or selects, they can use more than one
264   /// partition of an alloca. We store a special mapping to allow finding the
265   /// partition referenced by each of these operands, if any.
266   iterator findPartitionForPHIOrSelectOperand(Use *U) {
267     SmallDenseMap<Use *, std::pair<unsigned, unsigned> >::const_iterator MapIt
268       = PHIOrSelectOpMap.find(U);
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(Use *U) {
281     SmallDenseMap<Use *, std::pair<unsigned, unsigned> >::const_iterator MapIt
282       = PHIOrSelectOpMap.find(U);
283     assert(MapIt != PHIOrSelectOpMap.end());
284     return Uses[MapIt->second.first].begin() + MapIt->second.second;
285   }
286
287   /// \brief Compute a common type among the uses of a particular partition.
288   ///
289   /// This routines walks all of the uses of a particular partition and tries
290   /// to find a common type between them. Untyped operations such as memset and
291   /// memcpy are ignored.
292   Type *getCommonType(iterator I) const;
293
294 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
295   void print(raw_ostream &OS, const_iterator I, StringRef Indent = "  ") const;
296   void printUsers(raw_ostream &OS, const_iterator I,
297                   StringRef Indent = "  ") const;
298   void print(raw_ostream &OS) const;
299   void LLVM_ATTRIBUTE_NOINLINE LLVM_ATTRIBUTE_USED dump(const_iterator I) const;
300   void LLVM_ATTRIBUTE_NOINLINE LLVM_ATTRIBUTE_USED dump() const;
301 #endif
302
303 private:
304   template <typename DerivedT, typename RetT = void> class BuilderBase;
305   class PartitionBuilder;
306   friend class AllocaPartitioning::PartitionBuilder;
307   class UseBuilder;
308   friend class AllocaPartitioning::UseBuilder;
309
310 #ifndef NDEBUG
311   /// \brief Handle to alloca instruction to simplify method interfaces.
312   AllocaInst &AI;
313 #endif
314
315   /// \brief The instruction responsible for this alloca having no partitioning.
316   ///
317   /// When an instruction (potentially) escapes the pointer to the alloca, we
318   /// store a pointer to that here and abort trying to partition the alloca.
319   /// This will be null if the alloca is partitioned successfully.
320   Instruction *PointerEscapingInstr;
321
322   /// \brief The partitions of the alloca.
323   ///
324   /// We store a vector of the partitions over the alloca here. This vector is
325   /// sorted by increasing begin offset, and then by decreasing end offset. See
326   /// the Partition inner class for more details. Initially (during
327   /// construction) there are overlaps, but we form a disjoint sequence of
328   /// partitions while finishing construction and a fully constructed object is
329   /// expected to always have this as a disjoint space.
330   SmallVector<Partition, 8> Partitions;
331
332   /// \brief The uses of the partitions.
333   ///
334   /// This is essentially a mapping from each partition to a list of uses of
335   /// that partition. The mapping is done with a Uses vector that has the exact
336   /// same number of entries as the partition vector. Each entry is itself
337   /// a vector of the uses.
338   SmallVector<SmallVector<PartitionUse, 2>, 8> Uses;
339
340   /// \brief Instructions which will become dead if we rewrite the alloca.
341   ///
342   /// Note that these are not separated by partition. This is because we expect
343   /// a partitioned alloca to be completely rewritten or not rewritten at all.
344   /// If rewritten, all these instructions can simply be removed and replaced
345   /// with undef as they come from outside of the allocated space.
346   SmallVector<Instruction *, 8> DeadUsers;
347
348   /// \brief Operands which will become dead if we rewrite the alloca.
349   ///
350   /// These are operands that in their particular use can be replaced with
351   /// undef when we rewrite the alloca. These show up in out-of-bounds inputs
352   /// to PHI nodes and the like. They aren't entirely dead (there might be
353   /// a GEP back into the bounds using it elsewhere) and nor is the PHI, but we
354   /// want to swap this particular input for undef to simplify the use lists of
355   /// the alloca.
356   SmallVector<Use *, 8> DeadOperands;
357
358   /// \brief The underlying storage for auxiliary memcpy and memset info.
359   SmallDenseMap<MemTransferInst *, MemTransferOffsets, 4> MemTransferInstData;
360
361   /// \brief A side datastructure used when building up the partitions and uses.
362   ///
363   /// This mapping is only really used during the initial building of the
364   /// partitioning so that we can retain information about PHI and select nodes
365   /// processed.
366   SmallDenseMap<Instruction *, std::pair<uint64_t, bool> > PHIOrSelectSizes;
367
368   /// \brief Auxiliary information for particular PHI or select operands.
369   SmallDenseMap<Use *, std::pair<unsigned, unsigned>, 4> PHIOrSelectOpMap;
370
371   /// \brief A utility routine called from the constructor.
372   ///
373   /// This does what it says on the tin. It is the key of the alloca partition
374   /// splitting and merging. After it is called we have the desired disjoint
375   /// collection of partitions.
376   void splitAndMergePartitions();
377 };
378 }
379
380 template <typename DerivedT, typename RetT>
381 class AllocaPartitioning::BuilderBase
382     : public InstVisitor<DerivedT, RetT> {
383 public:
384   BuilderBase(const TargetData &TD, AllocaInst &AI, AllocaPartitioning &P)
385       : TD(TD),
386         AllocSize(TD.getTypeAllocSize(AI.getAllocatedType())),
387         P(P) {
388     enqueueUsers(AI, 0);
389   }
390
391 protected:
392   const TargetData &TD;
393   const uint64_t AllocSize;
394   AllocaPartitioning &P;
395
396   SmallPtrSet<Use *, 8> VisitedUses;
397
398   struct OffsetUse {
399     Use *U;
400     int64_t Offset;
401   };
402   SmallVector<OffsetUse, 8> Queue;
403
404   // The active offset and use while visiting.
405   Use *U;
406   int64_t Offset;
407
408   void enqueueUsers(Instruction &I, int64_t UserOffset) {
409     for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
410          UI != UE; ++UI) {
411       if (VisitedUses.insert(&UI.getUse())) {
412         OffsetUse OU = { &UI.getUse(), UserOffset };
413         Queue.push_back(OU);
414       }
415     }
416   }
417
418   bool computeConstantGEPOffset(GetElementPtrInst &GEPI, int64_t &GEPOffset) {
419     GEPOffset = Offset;
420     for (gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEPI), GTE = gep_type_end(GEPI);
421          GTI != GTE; ++GTI) {
422       ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(GTI.getOperand());
423       if (!OpC)
424         return false;
425       if (OpC->isZero())
426         continue;
427
428       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
429       if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
430         unsigned ElementIdx = OpC->getZExtValue();
431         const StructLayout *SL = TD.getStructLayout(STy);
432         uint64_t ElementOffset = SL->getElementOffset(ElementIdx);
433         // Check that we can continue to model this GEP in a signed 64-bit offset.
434         if (ElementOffset > INT64_MAX ||
435             (GEPOffset >= 0 &&
436              ((uint64_t)GEPOffset + ElementOffset) > INT64_MAX)) {
437           DEBUG(dbgs() << "WARNING: Encountered a cumulative offset exceeding "
438                        << "what can be represented in an int64_t!\n"
439                        << "  alloca: " << P.AI << "\n");
440           return false;
441         }
442         if (GEPOffset < 0)
443           GEPOffset = ElementOffset + (uint64_t)-GEPOffset;
444         else
445           GEPOffset += ElementOffset;
446         continue;
447       }
448
449       APInt Index = OpC->getValue().sextOrTrunc(TD.getPointerSizeInBits());
450       Index *= APInt(Index.getBitWidth(),
451                      TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType()));
452       Index += APInt(Index.getBitWidth(), (uint64_t)GEPOffset,
453                      /*isSigned*/true);
454       // Check if the result can be stored in our int64_t offset.
455       if (!Index.isSignedIntN(sizeof(GEPOffset) * 8)) {
456         DEBUG(dbgs() << "WARNING: Encountered a cumulative offset exceeding "
457                      << "what can be represented in an int64_t!\n"
458                      << "  alloca: " << P.AI << "\n");
459         return false;
460       }
461
462       GEPOffset = Index.getSExtValue();
463     }
464     return true;
465   }
466
467   Value *foldSelectInst(SelectInst &SI) {
468     // If the condition being selected on is a constant or the same value is
469     // being selected between, fold the select. Yes this does (rarely) happen
470     // early on.
471     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(SI.getCondition()))
472       return SI.getOperand(1+CI->isZero());
473     if (SI.getOperand(1) == SI.getOperand(2)) {
474       assert(*U == SI.getOperand(1));
475       return SI.getOperand(1);
476     }
477     return 0;
478   }
479 };
480
481 /// \brief Builder for the alloca partitioning.
482 ///
483 /// This class builds an alloca partitioning by recursively visiting the uses
484 /// of an alloca and splitting the partitions for each load and store at each
485 /// offset.
486 class AllocaPartitioning::PartitionBuilder
487     : public BuilderBase<PartitionBuilder, bool> {
488   friend class InstVisitor<PartitionBuilder, bool>;
489
490   SmallDenseMap<Instruction *, unsigned> MemTransferPartitionMap;
491
492 public:
493   PartitionBuilder(const TargetData &TD, AllocaInst &AI, AllocaPartitioning &P)
494       : BuilderBase<PartitionBuilder, bool>(TD, AI, P) {}
495
496   /// \brief Run the builder over the allocation.
497   bool operator()() {
498     // Note that we have to re-evaluate size on each trip through the loop as
499     // the queue grows at the tail.
500     for (unsigned Idx = 0; Idx < Queue.size(); ++Idx) {
501       U = Queue[Idx].U;
502       Offset = Queue[Idx].Offset;
503       if (!visit(cast<Instruction>(U->getUser())))
504         return false;
505     }
506     return true;
507   }
508
509 private:
510   bool markAsEscaping(Instruction &I) {
511     P.PointerEscapingInstr = &I;
512     return false;
513   }
514
515   void insertUse(Instruction &I, int64_t Offset, uint64_t Size,
516                  bool IsSplittable = false) {
517     // Completely skip uses which have a zero size or don't overlap the
518     // allocation.
519     if (Size == 0 ||
520         (Offset >= 0 && (uint64_t)Offset >= AllocSize) ||
521         (Offset < 0 && (uint64_t)-Offset >= Size)) {
522       DEBUG(dbgs() << "WARNING: Ignoring " << Size << " byte use @" << Offset
523                    << " which starts past the end of the " << AllocSize
524                    << " byte alloca:\n"
525                    << "    alloca: " << P.AI << "\n"
526                    << "       use: " << I << "\n");
527       return;
528     }
529
530     // Clamp the start to the beginning of the allocation.
531     if (Offset < 0) {
532       DEBUG(dbgs() << "WARNING: Clamping a " << Size << " byte use @" << Offset
533                    << " to start at the beginning of the alloca:\n"
534                    << "    alloca: " << P.AI << "\n"
535                    << "       use: " << I << "\n");
536       Size -= (uint64_t)-Offset;
537       Offset = 0;
538     }
539
540     uint64_t BeginOffset = Offset, EndOffset = BeginOffset + Size;
541
542     // Clamp the end offset to the end of the allocation. Note that this is
543     // formulated to handle even the case where "BeginOffset + Size" overflows.
544     assert(AllocSize >= BeginOffset); // Established above.
545     if (Size > AllocSize - BeginOffset) {
546       DEBUG(dbgs() << "WARNING: Clamping a " << Size << " byte use @" << Offset
547                    << " to remain within the " << AllocSize << " byte alloca:\n"
548                    << "    alloca: " << P.AI << "\n"
549                    << "       use: " << I << "\n");
550       EndOffset = AllocSize;
551     }
552
553     // See if we can just add a user onto the last slot currently occupied.
554     if (!P.Partitions.empty() &&
555         P.Partitions.back().BeginOffset == BeginOffset &&
556         P.Partitions.back().EndOffset == EndOffset) {
557       P.Partitions.back().IsSplittable &= IsSplittable;
558       return;
559     }
560
561     Partition New(BeginOffset, EndOffset, IsSplittable);
562     P.Partitions.push_back(New);
563   }
564
565   bool handleLoadOrStore(Type *Ty, Instruction &I, int64_t Offset) {
566     uint64_t Size = TD.getTypeStoreSize(Ty);
567
568     // If this memory access can be shown to *statically* extend outside the
569     // bounds of of the allocation, it's behavior is undefined, so simply
570     // ignore it. Note that this is more strict than the generic clamping
571     // behavior of insertUse. We also try to handle cases which might run the
572     // risk of overflow.
573     // FIXME: We should instead consider the pointer to have escaped if this
574     // function is being instrumented for addressing bugs or race conditions.
575     if (Offset < 0 || (uint64_t)Offset >= AllocSize ||
576         Size > (AllocSize - (uint64_t)Offset)) {
577       DEBUG(dbgs() << "WARNING: Ignoring " << Size << " byte "
578                    << (isa<LoadInst>(I) ? "load" : "store") << " @" << Offset
579                    << " which extends past the end of the " << AllocSize
580                    << " byte alloca:\n"
581                    << "    alloca: " << P.AI << "\n"
582                    << "       use: " << I << "\n");
583       return true;
584     }
585
586     insertUse(I, Offset, Size);
587     return true;
588   }
589
590   bool visitBitCastInst(BitCastInst &BC) {
591     enqueueUsers(BC, Offset);
592     return true;
593   }
594
595   bool visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEPI) {
596     int64_t GEPOffset;
597     if (!computeConstantGEPOffset(GEPI, GEPOffset))
598       return markAsEscaping(GEPI);
599
600     enqueueUsers(GEPI, GEPOffset);
601     return true;
602   }
603
604   bool visitLoadInst(LoadInst &LI) {
605     assert((!LI.isSimple() || LI.getType()->isSingleValueType()) &&
606            "All simple FCA loads should have been pre-split");
607     return handleLoadOrStore(LI.getType(), LI, Offset);
608   }
609
610   bool visitStoreInst(StoreInst &SI) {
611     Value *ValOp = SI.getValueOperand();
612     if (ValOp == *U)
613       return markAsEscaping(SI);
614
615     assert((!SI.isSimple() || ValOp->getType()->isSingleValueType()) &&
616            "All simple FCA stores should have been pre-split");
617     return handleLoadOrStore(ValOp->getType(), SI, Offset);
618   }
619
620
621   bool visitMemSetInst(MemSetInst &II) {
622     assert(II.getRawDest() == *U && "Pointer use is not the destination?");
623     ConstantInt *Length = dyn_cast<ConstantInt>(II.getLength());
624     uint64_t Size = Length ? Length->getZExtValue() : AllocSize - Offset;
625     insertUse(II, Offset, Size, Length);
626     return true;
627   }
628
629   bool visitMemTransferInst(MemTransferInst &II) {
630     ConstantInt *Length = dyn_cast<ConstantInt>(II.getLength());
631     uint64_t Size = Length ? Length->getZExtValue() : AllocSize - Offset;
632     if (!Size)
633       // Zero-length mem transfer intrinsics can be ignored entirely.
634       return true;
635
636     MemTransferOffsets &Offsets = P.MemTransferInstData[&II];
637
638     // Only intrinsics with a constant length can be split.
639     Offsets.IsSplittable = Length;
640
641     if (*U != II.getRawDest()) {
642       assert(*U == II.getRawSource());
643       Offsets.SourceBegin = Offset;
644       Offsets.SourceEnd = Offset + Size;
645     } else {
646       Offsets.DestBegin = Offset;
647       Offsets.DestEnd = Offset + Size;
648     }
649
650     insertUse(II, Offset, Size, Offsets.IsSplittable);
651     unsigned NewIdx = P.Partitions.size() - 1;
652
653     SmallDenseMap<Instruction *, unsigned>::const_iterator PMI;
654     bool Inserted = false;
655     llvm::tie(PMI, Inserted)
656       = MemTransferPartitionMap.insert(std::make_pair(&II, NewIdx));
657     if (Offsets.IsSplittable &&
658         (!Inserted || II.getRawSource() == II.getRawDest())) {
659       // We've found a memory transfer intrinsic which refers to the alloca as
660       // both a source and dest. This is detected either by direct equality of
661       // the operand values, or when we visit the intrinsic twice due to two
662       // different chains of values leading to it. We refuse to split these to
663       // simplify splitting logic. If possible, SROA will still split them into
664       // separate allocas and then re-analyze.
665       Offsets.IsSplittable = false;
666       P.Partitions[PMI->second].IsSplittable = false;
667       P.Partitions[NewIdx].IsSplittable = false;
668     }
669
670     return true;
671   }
672
673   // Disable SRoA for any intrinsics except for lifetime invariants.
674   // FIXME: What about debug instrinsics? This matches old behavior, but
675   // doesn't make sense.
676   bool visitIntrinsicInst(IntrinsicInst &II) {
677     if (II.getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start ||
678         II.getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_end) {
679       ConstantInt *Length = cast<ConstantInt>(II.getArgOperand(0));
680       uint64_t Size = std::min(AllocSize - Offset, Length->getLimitedValue());
681       insertUse(II, Offset, Size, true);
682       return true;
683     }
684
685     return markAsEscaping(II);
686   }
687
688   Instruction *hasUnsafePHIOrSelectUse(Instruction *Root, uint64_t &Size) {
689     // We consider any PHI or select that results in a direct load or store of
690     // the same offset to be a viable use for partitioning purposes. These uses
691     // are considered unsplittable and the size is the maximum loaded or stored
692     // size.
693     SmallPtrSet<Instruction *, 4> Visited;
694     SmallVector<std::pair<Instruction *, Instruction *>, 4> Uses;
695     Visited.insert(Root);
696     Uses.push_back(std::make_pair(cast<Instruction>(*U), Root));
697     // If there are no loads or stores, the access is dead. We mark that as
698     // a size zero access.
699     Size = 0;
700     do {
701       Instruction *I, *UsedI;
702       llvm::tie(UsedI, I) = Uses.pop_back_val();
703
704       if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
705         Size = std::max(Size, TD.getTypeStoreSize(LI->getType()));
706         continue;
707       }
708       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
709         Value *Op = SI->getOperand(0);
710         if (Op == UsedI)
711           return SI;
712         Size = std::max(Size, TD.getTypeStoreSize(Op->getType()));
713         continue;
714       }
715
716       if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I)) {
717         if (!GEP->hasAllZeroIndices())
718           return GEP;
719       } else if (!isa<BitCastInst>(I) && !isa<PHINode>(I) &&
720                  !isa<SelectInst>(I)) {
721         return I;
722       }
723
724       for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), UE = I->use_end(); UI != UE;
725            ++UI)
726         if (Visited.insert(cast<Instruction>(*UI)))
727           Uses.push_back(std::make_pair(I, cast<Instruction>(*UI)));
728     } while (!Uses.empty());
729
730     return 0;
731   }
732
733   bool visitPHINode(PHINode &PN) {
734     // See if we already have computed info on this node.
735     std::pair<uint64_t, bool> &PHIInfo = P.PHIOrSelectSizes[&PN];
736     if (PHIInfo.first) {
737       PHIInfo.second = true;
738       insertUse(PN, Offset, PHIInfo.first);
739       return true;
740     }
741
742     // Check for an unsafe use of the PHI node.
743     if (Instruction *EscapingI = hasUnsafePHIOrSelectUse(&PN, PHIInfo.first))
744       return markAsEscaping(*EscapingI);
745
746     insertUse(PN, Offset, PHIInfo.first);
747     return true;
748   }
749
750   bool visitSelectInst(SelectInst &SI) {
751     if (Value *Result = foldSelectInst(SI)) {
752       if (Result == *U)
753         // If the result of the constant fold will be the pointer, recurse
754         // through the select as if we had RAUW'ed it.
755         enqueueUsers(SI, Offset);
756
757       return true;
758     }
759
760     // See if we already have computed info on this node.
761     std::pair<uint64_t, bool> &SelectInfo = P.PHIOrSelectSizes[&SI];
762     if (SelectInfo.first) {
763       SelectInfo.second = true;
764       insertUse(SI, Offset, SelectInfo.first);
765       return true;
766     }
767
768     // Check for an unsafe use of the PHI node.
769     if (Instruction *EscapingI = hasUnsafePHIOrSelectUse(&SI, SelectInfo.first))
770       return markAsEscaping(*EscapingI);
771
772     insertUse(SI, Offset, SelectInfo.first);
773     return true;
774   }
775
776   /// \brief Disable SROA entirely if there are unhandled users of the alloca.
777   bool visitInstruction(Instruction &I) { return markAsEscaping(I); }
778 };
779
780
781 /// \brief Use adder for the alloca partitioning.
782 ///
783 /// This class adds the uses of an alloca to all of the partitions which they
784 /// use. For splittable partitions, this can end up doing essentially a linear
785 /// walk of the partitions, but the number of steps remains bounded by the
786 /// total result instruction size:
787 /// - The number of partitions is a result of the number unsplittable
788 ///   instructions using the alloca.
789 /// - The number of users of each partition is at worst the total number of
790 ///   splittable instructions using the alloca.
791 /// Thus we will produce N * M instructions in the end, where N are the number
792 /// of unsplittable uses and M are the number of splittable. This visitor does
793 /// the exact same number of updates to the partitioning.
794 ///
795 /// In the more common case, this visitor will leverage the fact that the
796 /// partition space is pre-sorted, and do a logarithmic search for the
797 /// partition needed, making the total visit a classical ((N + M) * log(N))
798 /// complexity operation.
799 class AllocaPartitioning::UseBuilder : public BuilderBase<UseBuilder> {
800   friend class InstVisitor<UseBuilder>;
801
802   /// \brief Set to de-duplicate dead instructions found in the use walk.
803   SmallPtrSet<Instruction *, 4> VisitedDeadInsts;
804
805 public:
806   UseBuilder(const TargetData &TD, AllocaInst &AI, AllocaPartitioning &P)
807       : BuilderBase<UseBuilder>(TD, AI, P) {}
808
809   /// \brief Run the builder over the allocation.
810   void operator()() {
811     // Note that we have to re-evaluate size on each trip through the loop as
812     // the queue grows at the tail.
813     for (unsigned Idx = 0; Idx < Queue.size(); ++Idx) {
814       U = Queue[Idx].U;
815       Offset = Queue[Idx].Offset;
816       this->visit(cast<Instruction>(U->getUser()));
817     }
818   }
819
820 private:
821   void markAsDead(Instruction &I) {
822     if (VisitedDeadInsts.insert(&I))
823       P.DeadUsers.push_back(&I);
824   }
825
826   void insertUse(Instruction &User, int64_t Offset, uint64_t Size) {
827     // If the use has a zero size or extends outside of the allocation, record
828     // it as a dead use for elimination later.
829     if (Size == 0 || (uint64_t)Offset >= AllocSize ||
830         (Offset < 0 && (uint64_t)-Offset >= Size))
831       return markAsDead(User);
832
833     // Clamp the start to the beginning of the allocation.
834     if (Offset < 0) {
835       Size -= (uint64_t)-Offset;
836       Offset = 0;
837     }
838
839     uint64_t BeginOffset = Offset, EndOffset = BeginOffset + Size;
840
841     // Clamp the end offset to the end of the allocation. Note that this is
842     // formulated to handle even the case where "BeginOffset + Size" overflows.
843     assert(AllocSize >= BeginOffset); // Established above.
844     if (Size > AllocSize - BeginOffset)
845       EndOffset = AllocSize;
846
847     // NB: This only works if we have zero overlapping partitions.
848     iterator B = std::lower_bound(P.begin(), P.end(), BeginOffset);
849     if (B != P.begin() && llvm::prior(B)->EndOffset > BeginOffset)
850       B = llvm::prior(B);
851     for (iterator I = B, E = P.end(); I != E && I->BeginOffset < EndOffset;
852          ++I) {
853       PartitionUse NewPU(std::max(I->BeginOffset, BeginOffset),
854                          std::min(I->EndOffset, EndOffset), U);
855       P.use_push_back(I, NewPU);
856       if (isa<PHINode>(U->getUser()) || isa<SelectInst>(U->getUser()))
857         P.PHIOrSelectOpMap[U]
858           = std::make_pair(I - P.begin(), P.Uses[I - P.begin()].size() - 1);
859     }
860   }
861
862   void handleLoadOrStore(Type *Ty, Instruction &I, int64_t Offset) {
863     uint64_t Size = TD.getTypeStoreSize(Ty);
864
865     // If this memory access can be shown to *statically* extend outside the
866     // bounds of of the allocation, it's behavior is undefined, so simply
867     // ignore it. Note that this is more strict than the generic clamping
868     // behavior of insertUse.
869     if (Offset < 0 || (uint64_t)Offset >= AllocSize ||
870         Size > (AllocSize - (uint64_t)Offset))
871       return markAsDead(I);
872
873     insertUse(I, Offset, Size);
874   }
875
876   void visitBitCastInst(BitCastInst &BC) {
877     if (BC.use_empty())
878       return markAsDead(BC);
879
880     enqueueUsers(BC, Offset);
881   }
882
883   void visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEPI) {
884     if (GEPI.use_empty())
885       return markAsDead(GEPI);
886
887     int64_t GEPOffset;
888     if (!computeConstantGEPOffset(GEPI, GEPOffset))
889       llvm_unreachable("Unable to compute constant offset for use");
890
891     enqueueUsers(GEPI, GEPOffset);
892   }
893
894   void visitLoadInst(LoadInst &LI) {
895     handleLoadOrStore(LI.getType(), LI, Offset);
896   }
897
898   void visitStoreInst(StoreInst &SI) {
899     handleLoadOrStore(SI.getOperand(0)->getType(), SI, Offset);
900   }
901
902   void visitMemSetInst(MemSetInst &II) {
903     ConstantInt *Length = dyn_cast<ConstantInt>(II.getLength());
904     uint64_t Size = Length ? Length->getZExtValue() : AllocSize - Offset;
905     insertUse(II, Offset, Size);
906   }
907
908   void visitMemTransferInst(MemTransferInst &II) {
909     ConstantInt *Length = dyn_cast<ConstantInt>(II.getLength());
910     uint64_t Size = Length ? Length->getZExtValue() : AllocSize - Offset;
911     insertUse(II, Offset, Size);
912   }
913
914   void visitIntrinsicInst(IntrinsicInst &II) {
915     assert(II.getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start ||
916            II.getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_end);
917
918     ConstantInt *Length = cast<ConstantInt>(II.getArgOperand(0));
919     insertUse(II, Offset,
920               std::min(AllocSize - Offset, Length->getLimitedValue()));
921   }
922
923   void insertPHIOrSelect(Instruction &User, uint64_t Offset) {
924     uint64_t Size = P.PHIOrSelectSizes.lookup(&User).first;
925
926     // For PHI and select operands outside the alloca, we can't nuke the entire
927     // phi or select -- the other side might still be relevant, so we special
928     // case them here and use a separate structure to track the operands
929     // themselves which should be replaced with undef.
930     if (Offset >= AllocSize) {
931       P.DeadOperands.push_back(U);
932       return;
933     }
934
935     insertUse(User, Offset, Size);
936   }
937   void visitPHINode(PHINode &PN) {
938     if (PN.use_empty())
939       return markAsDead(PN);
940
941     insertPHIOrSelect(PN, Offset);
942   }
943   void visitSelectInst(SelectInst &SI) {
944     if (SI.use_empty())
945       return markAsDead(SI);
946
947     if (Value *Result = foldSelectInst(SI)) {
948       if (Result == *U)
949         // If the result of the constant fold will be the pointer, recurse
950         // through the select as if we had RAUW'ed it.
951         enqueueUsers(SI, Offset);
952       else
953         // Otherwise the operand to the select is dead, and we can replace it
954         // with undef.
955         P.DeadOperands.push_back(U);
956
957       return;
958     }
959
960     insertPHIOrSelect(SI, Offset);
961   }
962
963   /// \brief Unreachable, we've already visited the alloca once.
964   void visitInstruction(Instruction &I) {
965     llvm_unreachable("Unhandled instruction in use builder.");
966   }
967 };
968
969 void AllocaPartitioning::splitAndMergePartitions() {
970   size_t NumDeadPartitions = 0;
971
972   // Track the range of splittable partitions that we pass when accumulating
973   // overlapping unsplittable partitions.
974   uint64_t SplitEndOffset = 0ull;
975
976   Partition New(0ull, 0ull, false);
977
978   for (unsigned i = 0, j = i, e = Partitions.size(); i != e; i = j) {
979     ++j;
980
981     if (!Partitions[i].IsSplittable || New.BeginOffset == New.EndOffset) {
982       assert(New.BeginOffset == New.EndOffset);
983       New = Partitions[i];
984     } else {
985       assert(New.IsSplittable);
986       New.EndOffset = std::max(New.EndOffset, Partitions[i].EndOffset);
987     }
988     assert(New.BeginOffset != New.EndOffset);
989
990     // Scan the overlapping partitions.
991     while (j != e && New.EndOffset > Partitions[j].BeginOffset) {
992       // If the new partition we are forming is splittable, stop at the first
993       // unsplittable partition.
994       if (New.IsSplittable && !Partitions[j].IsSplittable)
995         break;
996
997       // Grow the new partition to include any equally splittable range. 'j' is
998       // always equally splittable when New is splittable, but when New is not
999       // splittable, we may subsume some (or part of some) splitable partition
1000       // without growing the new one.
1001       if (New.IsSplittable == Partitions[j].IsSplittable) {
1002         New.EndOffset = std::max(New.EndOffset, Partitions[j].EndOffset);
1003       } else {
1004         assert(!New.IsSplittable);
1005         assert(Partitions[j].IsSplittable);
1006         SplitEndOffset = std::max(SplitEndOffset, Partitions[j].EndOffset);
1007       }
1008
1009       Partitions[j].BeginOffset = Partitions[j].EndOffset = UINT64_MAX;
1010       ++NumDeadPartitions;
1011       ++j;
1012     }
1013
1014     // If the new partition is splittable, chop off the end as soon as the
1015     // unsplittable subsequent partition starts and ensure we eventually cover
1016     // the splittable area.
1017     if (j != e && New.IsSplittable) {
1018       SplitEndOffset = std::max(SplitEndOffset, New.EndOffset);
1019       New.EndOffset = std::min(New.EndOffset, Partitions[j].BeginOffset);
1020     }
1021
1022     // Add the new partition if it differs from the original one and is
1023     // non-empty. We can end up with an empty partition here if it was
1024     // splittable but there is an unsplittable one that starts at the same
1025     // offset.
1026     if (New != Partitions[i]) {
1027       if (New.BeginOffset != New.EndOffset)
1028         Partitions.push_back(New);
1029       // Mark the old one for removal.
1030       Partitions[i].BeginOffset = Partitions[i].EndOffset = UINT64_MAX;
1031       ++NumDeadPartitions;
1032     }
1033
1034     New.BeginOffset = New.EndOffset;
1035     if (!New.IsSplittable) {
1036       New.EndOffset = std::max(New.EndOffset, SplitEndOffset);
1037       if (j != e && !Partitions[j].IsSplittable)
1038         New.EndOffset = std::min(New.EndOffset, Partitions[j].BeginOffset);
1039       New.IsSplittable = true;
1040       // If there is a trailing splittable partition which won't be fused into
1041       // the next splittable partition go ahead and add it onto the partitions
1042       // list.
1043       if (New.BeginOffset < New.EndOffset &&
1044           (j == e || !Partitions[j].IsSplittable ||
1045            New.EndOffset < Partitions[j].BeginOffset)) {
1046         Partitions.push_back(New);
1047         New.BeginOffset = New.EndOffset = 0ull;
1048       }
1049     }
1050   }
1051
1052   // Re-sort the partitions now that they have been split and merged into
1053   // disjoint set of partitions. Also remove any of the dead partitions we've
1054   // replaced in the process.
1055   std::sort(Partitions.begin(), Partitions.end());
1056   if (NumDeadPartitions) {
1057     assert(Partitions.back().BeginOffset == UINT64_MAX);
1058     assert(Partitions.back().EndOffset == UINT64_MAX);
1059     assert((ptrdiff_t)NumDeadPartitions ==
1060            std::count(Partitions.begin(), Partitions.end(), Partitions.back()));
1061   }
1062   Partitions.erase(Partitions.end() - NumDeadPartitions, Partitions.end());
1063 }
1064
1065 AllocaPartitioning::AllocaPartitioning(const TargetData &TD, AllocaInst &AI)
1066     :
1067 #ifndef NDEBUG
1068       AI(AI),
1069 #endif
1070       PointerEscapingInstr(0) {
1071   PartitionBuilder PB(TD, AI, *this);
1072   if (!PB())
1073     return;
1074
1075   if (Partitions.size() > 1) {
1076     // Sort the uses. This arranges for the offsets to be in ascending order,
1077     // and the sizes to be in descending order.
1078     std::sort(Partitions.begin(), Partitions.end());
1079
1080     // Intersect splittability for all partitions with equal offsets and sizes.
1081     // Then remove all but the first so that we have a sequence of non-equal but
1082     // potentially overlapping partitions.
1083     for (iterator I = Partitions.begin(), J = I, E = Partitions.end(); I != E;
1084          I = J) {
1085       ++J;
1086       while (J != E && *I == *J) {
1087         I->IsSplittable &= J->IsSplittable;
1088         ++J;
1089       }
1090     }
1091     Partitions.erase(std::unique(Partitions.begin(), Partitions.end()),
1092                      Partitions.end());
1093
1094     // Split splittable and merge unsplittable partitions into a disjoint set
1095     // of partitions over the used space of the allocation.
1096     splitAndMergePartitions();
1097   }
1098
1099   // Now build up the user lists for each of these disjoint partitions by
1100   // re-walking the recursive users of the alloca.
1101   Uses.resize(Partitions.size());
1102   UseBuilder UB(TD, AI, *this);
1103   UB();
1104 }
1105
1106 Type *AllocaPartitioning::getCommonType(iterator I) const {
1107   Type *Ty = 0;
1108   for (const_use_iterator UI = use_begin(I), UE = use_end(I); UI != UE; ++UI) {
1109     if (isa<IntrinsicInst>(*UI->U->getUser()))
1110       continue;
1111     if (UI->BeginOffset != I->BeginOffset || UI->EndOffset != I->EndOffset)
1112       continue;
1113
1114     Type *UserTy = 0;
1115     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(UI->U->getUser())) {
1116       UserTy = LI->getType();
1117     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(UI->U->getUser())) {
1118       UserTy = SI->getValueOperand()->getType();
1119     } else if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(UI->U->getUser())) {
1120       if (PointerType *PtrTy = dyn_cast<PointerType>(SI->getType()))
1121         UserTy = PtrTy->getElementType();
1122     } else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(UI->U->getUser())) {
1123       if (PointerType *PtrTy = dyn_cast<PointerType>(PN->getType()))
1124         UserTy = PtrTy->getElementType();
1125     }
1126
1127     if (Ty && Ty != UserTy)
1128       return 0;
1129
1130     Ty = UserTy;
1131   }
1132   return Ty;
1133 }
1134
1135 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
1136
1137 void AllocaPartitioning::print(raw_ostream &OS, const_iterator I,
1138                                StringRef Indent) const {
1139   OS << Indent << "partition #" << (I - begin())
1140      << " [" << I->BeginOffset << "," << I->EndOffset << ")"
1141      << (I->IsSplittable ? " (splittable)" : "")
1142      << (Uses[I - begin()].empty() ? " (zero uses)" : "")
1143      << "\n";
1144 }
1145
1146 void AllocaPartitioning::printUsers(raw_ostream &OS, const_iterator I,
1147                                     StringRef Indent) const {
1148   for (const_use_iterator UI = use_begin(I), UE = use_end(I);
1149        UI != UE; ++UI) {
1150     OS << Indent << "  [" << UI->BeginOffset << "," << UI->EndOffset << ") "
1151        << "used by: " << *UI->U->getUser() << "\n";
1152     if (MemTransferInst *II = dyn_cast<MemTransferInst>(UI->U->getUser())) {
1153       const MemTransferOffsets &MTO = MemTransferInstData.lookup(II);
1154       bool IsDest;
1155       if (!MTO.IsSplittable)
1156         IsDest = UI->BeginOffset == MTO.DestBegin;
1157       else
1158         IsDest = MTO.DestBegin != 0u;
1159       OS << Indent << "    (original " << (IsDest ? "dest" : "source") << ": "
1160          << "[" << (IsDest ? MTO.DestBegin : MTO.SourceBegin)
1161          << "," << (IsDest ? MTO.DestEnd : MTO.SourceEnd) << ")\n";
1162     }
1163   }
1164 }
1165
1166 void AllocaPartitioning::print(raw_ostream &OS) const {
1167   if (PointerEscapingInstr) {
1168     OS << "No partitioning for alloca: " << AI << "\n"
1169        << "  A pointer to this alloca escaped by:\n"
1170        << "  " << *PointerEscapingInstr << "\n";
1171     return;
1172   }
1173
1174   OS << "Partitioning of alloca: " << AI << "\n";
1175   unsigned Num = 0;
1176   for (const_iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I, ++Num) {
1177     print(OS, I);
1178     printUsers(OS, I);
1179   }
1180 }
1181
1182 void AllocaPartitioning::dump(const_iterator I) const { print(dbgs(), I); }
1183 void AllocaPartitioning::dump() const { print(dbgs()); }
1184
1185 #endif // !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
1186
1187
1188 namespace {
1189 /// \brief Implementation of LoadAndStorePromoter for promoting allocas.
1190 ///
1191 /// This subclass of LoadAndStorePromoter adds overrides to handle promoting
1192 /// the loads and stores of an alloca instruction, as well as updating its
1193 /// debug information. This is used when a domtree is unavailable and thus
1194 /// mem2reg in its full form can't be used to handle promotion of allocas to
1195 /// scalar values.
1196 class AllocaPromoter : public LoadAndStorePromoter {
1197   AllocaInst &AI;
1198   DIBuilder &DIB;
1199
1200   SmallVector<DbgDeclareInst *, 4> DDIs;
1201   SmallVector<DbgValueInst *, 4> DVIs;
1202
1203 public:
1204   AllocaPromoter(const SmallVectorImpl<Instruction*> &Insts, SSAUpdater &S,
1205                  AllocaInst &AI, DIBuilder &DIB)
1206     : LoadAndStorePromoter(Insts, S), AI(AI), DIB(DIB) {}
1207
1208   void run(const SmallVectorImpl<Instruction*> &Insts) {
1209     // Remember which alloca we're promoting (for isInstInList).
1210     if (MDNode *DebugNode = MDNode::getIfExists(AI.getContext(), &AI)) {
1211       for (Value::use_iterator UI = DebugNode->use_begin(),
1212                                UE = DebugNode->use_end();
1213            UI != UE; ++UI)
1214         if (DbgDeclareInst *DDI = dyn_cast<DbgDeclareInst>(*UI))
1215           DDIs.push_back(DDI);
1216         else if (DbgValueInst *DVI = dyn_cast<DbgValueInst>(*UI))
1217           DVIs.push_back(DVI);
1218     }
1219
1220     LoadAndStorePromoter::run(Insts);
1221     AI.eraseFromParent();
1222     while (!DDIs.empty())
1223       DDIs.pop_back_val()->eraseFromParent();
1224     while (!DVIs.empty())
1225       DVIs.pop_back_val()->eraseFromParent();
1226   }
1227
1228   virtual bool isInstInList(Instruction *I,
1229                             const SmallVectorImpl<Instruction*> &Insts) const {
1230     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I))
1231       return LI->getOperand(0) == &AI;
1232     return cast<StoreInst>(I)->getPointerOperand() == &AI;
1233   }
1234
1235   virtual void updateDebugInfo(Instruction *Inst) const {
1236     for (SmallVector<DbgDeclareInst *, 4>::const_iterator I = DDIs.begin(),
1237            E = DDIs.end(); I != E; ++I) {
1238       DbgDeclareInst *DDI = *I;
1239       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst))
1240         ConvertDebugDeclareToDebugValue(DDI, SI, DIB);
1241       else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Inst))
1242         ConvertDebugDeclareToDebugValue(DDI, LI, DIB);
1243     }
1244     for (SmallVector<DbgValueInst *, 4>::const_iterator I = DVIs.begin(),
1245            E = DVIs.end(); I != E; ++I) {
1246       DbgValueInst *DVI = *I;
1247       Value *Arg = NULL;
1248       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
1249         // If an argument is zero extended then use argument directly. The ZExt
1250         // may be zapped by an optimization pass in future.
1251         if (ZExtInst *ZExt = dyn_cast<ZExtInst>(SI->getOperand(0)))
1252           Arg = dyn_cast<Argument>(ZExt->getOperand(0));
1253         if (SExtInst *SExt = dyn_cast<SExtInst>(SI->getOperand(0)))
1254           Arg = dyn_cast<Argument>(SExt->getOperand(0));
1255         if (!Arg)
1256           Arg = SI->getOperand(0);
1257       } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Inst)) {
1258         Arg = LI->getOperand(0);
1259       } else {
1260         continue;
1261       }
1262       Instruction *DbgVal =
1263         DIB.insertDbgValueIntrinsic(Arg, 0, DIVariable(DVI->getVariable()),
1264                                      Inst);
1265       DbgVal->setDebugLoc(DVI->getDebugLoc());
1266     }
1267   }
1268 };
1269 } // end anon namespace
1270
1271
1272 namespace {
1273 /// \brief An optimization pass providing Scalar Replacement of Aggregates.
1274 ///
1275 /// This pass takes allocations which can be completely analyzed (that is, they
1276 /// don't escape) and tries to turn them into scalar SSA values. There are
1277 /// a few steps to this process.
1278 ///
1279 /// 1) It takes allocations of aggregates and analyzes the ways in which they
1280 ///    are used to try to split them into smaller allocations, ideally of
1281 ///    a single scalar data type. It will split up memcpy and memset accesses
1282 ///    as necessary and try to isolate invidual scalar accesses.
1283 /// 2) It will transform accesses into forms which are suitable for SSA value
1284 ///    promotion. This can be replacing a memset with a scalar store of an
1285 ///    integer value, or it can involve speculating operations on a PHI or
1286 ///    select to be a PHI or select of the results.
1287 /// 3) Finally, this will try to detect a pattern of accesses which map cleanly
1288 ///    onto insert and extract operations on a vector value, and convert them to
1289 ///    this form. By doing so, it will enable promotion of vector aggregates to
1290 ///    SSA vector values.
1291 class SROA : public FunctionPass {
1292   const bool RequiresDomTree;
1293
1294   LLVMContext *C;
1295   const TargetData *TD;
1296   DominatorTree *DT;
1297
1298   /// \brief Worklist of alloca instructions to simplify.
1299   ///
1300   /// Each alloca in the function is added to this. Each new alloca formed gets
1301   /// added to it as well to recursively simplify unless that alloca can be
1302   /// directly promoted. Finally, each time we rewrite a use of an alloca other
1303   /// the one being actively rewritten, we add it back onto the list if not
1304   /// already present to ensure it is re-visited.
1305   SetVector<AllocaInst *, SmallVector<AllocaInst *, 16> > Worklist;
1306
1307   /// \brief A collection of instructions to delete.
1308   /// We try to batch deletions to simplify code and make things a bit more
1309   /// efficient.
1310   SmallVector<Instruction *, 8> DeadInsts;
1311
1312   /// \brief A set to prevent repeatedly marking an instruction split into many
1313   /// uses as dead. Only used to guard insertion into DeadInsts.
1314   SmallPtrSet<Instruction *, 4> DeadSplitInsts;
1315
1316   /// \brief A collection of alloca instructions we can directly promote.
1317   std::vector<AllocaInst *> PromotableAllocas;
1318
1319 public:
1320   SROA(bool RequiresDomTree = true)
1321       : FunctionPass(ID), RequiresDomTree(RequiresDomTree),
1322         C(0), TD(0), DT(0) {
1323     initializeSROAPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
1324   }
1325   bool runOnFunction(Function &F);
1326   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
1327
1328   const char *getPassName() const { return "SROA"; }
1329   static char ID;
1330
1331 private:
1332   friend class AllocaPartitionRewriter;
1333   friend class AllocaPartitionVectorRewriter;
1334
1335   bool rewriteAllocaPartition(AllocaInst &AI,
1336                               AllocaPartitioning &P,
1337                               AllocaPartitioning::iterator PI);
1338   bool splitAlloca(AllocaInst &AI, AllocaPartitioning &P);
1339   bool runOnAlloca(AllocaInst &AI);
1340   void deleteDeadInstructions(SmallPtrSet<AllocaInst *, 4> &DeletedAllocas);
1341   bool promoteAllocas(Function &F);
1342 };
1343 }
1344
1345 char SROA::ID = 0;
1346
1347 FunctionPass *llvm::createSROAPass(bool RequiresDomTree) {
1348   return new SROA(RequiresDomTree);
1349 }
1350
1351 INITIALIZE_PASS_BEGIN(SROA, "sroa", "Scalar Replacement Of Aggregates",
1352                       false, false)
1353 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTree)
1354 INITIALIZE_PASS_END(SROA, "sroa", "Scalar Replacement Of Aggregates",
1355                     false, false)
1356
1357 /// \brief Accumulate the constant offsets in a GEP into a single APInt offset.
1358 ///
1359 /// If the provided GEP is all-constant, the total byte offset formed by the
1360 /// GEP is computed and Offset is set to it. If the GEP has any non-constant
1361 /// operands, the function returns false and the value of Offset is unmodified.
1362 static bool accumulateGEPOffsets(const TargetData &TD, GEPOperator &GEP,
1363                                  APInt &Offset) {
1364   APInt GEPOffset(Offset.getBitWidth(), 0);
1365   for (gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP), GTE = gep_type_end(GEP);
1366        GTI != GTE; ++GTI) {
1367     ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(GTI.getOperand());
1368     if (!OpC)
1369       return false;
1370     if (OpC->isZero()) continue;
1371
1372     // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
1373     if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
1374       unsigned ElementIdx = OpC->getZExtValue();
1375       const StructLayout *SL = TD.getStructLayout(STy);
1376       GEPOffset += APInt(Offset.getBitWidth(),
1377                          SL->getElementOffset(ElementIdx));
1378       continue;
1379     }
1380
1381     APInt TypeSize(Offset.getBitWidth(),
1382                    TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType()));
1383     if (VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(*GTI)) {
1384       assert((VTy->getScalarSizeInBits() % 8) == 0 &&
1385              "vector element size is not a multiple of 8, cannot GEP over it");
1386       TypeSize = VTy->getScalarSizeInBits() / 8;
1387     }
1388
1389     GEPOffset += OpC->getValue().sextOrTrunc(Offset.getBitWidth()) * TypeSize;
1390   }
1391   Offset = GEPOffset;
1392   return true;
1393 }
1394
1395 /// \brief Build a GEP out of a base pointer and indices.
1396 ///
1397 /// This will return the BasePtr if that is valid, or build a new GEP
1398 /// instruction using the IRBuilder if GEP-ing is needed.
1399 static Value *buildGEP(IRBuilder<> &IRB, Value *BasePtr,
1400                        SmallVectorImpl<Value *> &Indices,
1401                        const Twine &Prefix) {
1402   if (Indices.empty())
1403     return BasePtr;
1404
1405   // A single zero index is a no-op, so check for this and avoid building a GEP
1406   // in that case.
1407   if (Indices.size() == 1 && cast<ConstantInt>(Indices.back())->isZero())
1408     return BasePtr;
1409
1410   return IRB.CreateInBoundsGEP(BasePtr, Indices, Prefix + ".idx");
1411 }
1412
1413 /// \brief Get a natural GEP off of the BasePtr walking through Ty toward
1414 /// TargetTy without changing the offset of the pointer.
1415 ///
1416 /// This routine assumes we've already established a properly offset GEP with
1417 /// Indices, and arrived at the Ty type. The goal is to continue to GEP with
1418 /// zero-indices down through type layers until we find one the same as
1419 /// TargetTy. If we can't find one with the same type, we at least try to use
1420 /// one with the same size. If none of that works, we just produce the GEP as
1421 /// indicated by Indices to have the correct offset.
1422 static Value *getNaturalGEPWithType(IRBuilder<> &IRB, const TargetData &TD,
1423                                     Value *BasePtr, Type *Ty, Type *TargetTy,
1424                                     SmallVectorImpl<Value *> &Indices,
1425                                     const Twine &Prefix) {
1426   if (Ty == TargetTy)
1427     return buildGEP(IRB, BasePtr, Indices, Prefix);
1428
1429   // See if we can descend into a struct and locate a field with the correct
1430   // type.
1431   unsigned NumLayers = 0;
1432   Type *ElementTy = Ty;
1433   do {
1434     if (ElementTy->isPointerTy())
1435       break;
1436     if (SequentialType *SeqTy = dyn_cast<SequentialType>(ElementTy)) {
1437       ElementTy = SeqTy->getElementType();
1438       Indices.push_back(IRB.getInt(APInt(TD.getPointerSizeInBits(), 0)));
1439     } else if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(ElementTy)) {
1440       ElementTy = *STy->element_begin();
1441       Indices.push_back(IRB.getInt32(0));
1442     } else {
1443       break;
1444     }
1445     ++NumLayers;
1446   } while (ElementTy != TargetTy);
1447   if (ElementTy != TargetTy)
1448     Indices.erase(Indices.end() - NumLayers, Indices.end());
1449
1450   return buildGEP(IRB, BasePtr, Indices, Prefix);
1451 }
1452
1453 /// \brief Recursively compute indices for a natural GEP.
1454 ///
1455 /// This is the recursive step for getNaturalGEPWithOffset that walks down the
1456 /// element types adding appropriate indices for the GEP.
1457 static Value *getNaturalGEPRecursively(IRBuilder<> &IRB, const TargetData &TD,
1458                                        Value *Ptr, Type *Ty, APInt &Offset,
1459                                        Type *TargetTy,
1460                                        SmallVectorImpl<Value *> &Indices,
1461                                        const Twine &Prefix) {
1462   if (Offset == 0)
1463     return getNaturalGEPWithType(IRB, TD, Ptr, Ty, TargetTy, Indices, Prefix);
1464
1465   // We can't recurse through pointer types.
1466   if (Ty->isPointerTy())
1467     return 0;
1468
1469   // We try to analyze GEPs over vectors here, but note that these GEPs are
1470   // extremely poorly defined currently. The long-term goal is to remove GEPing
1471   // over a vector from the IR completely.
1472   if (VectorType *VecTy = dyn_cast<VectorType>(Ty)) {
1473     unsigned ElementSizeInBits = VecTy->getScalarSizeInBits();
1474     if (ElementSizeInBits % 8)
1475       return 0; // GEPs over non-multiple of 8 size vector elements are invalid.
1476     APInt ElementSize(Offset.getBitWidth(), ElementSizeInBits / 8);
1477     APInt NumSkippedElements = Offset.udiv(ElementSize);
1478     if (NumSkippedElements.ugt(VecTy->getNumElements()))
1479       return 0;
1480     Offset -= NumSkippedElements * ElementSize;
1481     Indices.push_back(IRB.getInt(NumSkippedElements));
1482     return getNaturalGEPRecursively(IRB, TD, Ptr, VecTy->getElementType(),
1483                                     Offset, TargetTy, Indices, Prefix);
1484   }
1485
1486   if (ArrayType *ArrTy = dyn_cast<ArrayType>(Ty)) {
1487     Type *ElementTy = ArrTy->getElementType();
1488     APInt ElementSize(Offset.getBitWidth(), TD.getTypeAllocSize(ElementTy));
1489     APInt NumSkippedElements = Offset.udiv(ElementSize);
1490     if (NumSkippedElements.ugt(ArrTy->getNumElements()))
1491       return 0;
1492
1493     Offset -= NumSkippedElements * ElementSize;
1494     Indices.push_back(IRB.getInt(NumSkippedElements));
1495     return getNaturalGEPRecursively(IRB, TD, Ptr, ElementTy, Offset, TargetTy,
1496                                     Indices, Prefix);
1497   }
1498
1499   StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty);
1500   if (!STy)
1501     return 0;
1502
1503   const StructLayout *SL = TD.getStructLayout(STy);
1504   uint64_t StructOffset = Offset.getZExtValue();
1505   if (StructOffset >= SL->getSizeInBytes())
1506     return 0;
1507   unsigned Index = SL->getElementContainingOffset(StructOffset);
1508   Offset -= APInt(Offset.getBitWidth(), SL->getElementOffset(Index));
1509   Type *ElementTy = STy->getElementType(Index);
1510   if (Offset.uge(TD.getTypeAllocSize(ElementTy)))
1511     return 0; // The offset points into alignment padding.
1512
1513   Indices.push_back(IRB.getInt32(Index));
1514   return getNaturalGEPRecursively(IRB, TD, Ptr, ElementTy, Offset, TargetTy,
1515                                   Indices, Prefix);
1516 }
1517
1518 /// \brief Get a natural GEP from a base pointer to a particular offset and
1519 /// resulting in a particular type.
1520 ///
1521 /// The goal is to produce a "natural" looking GEP that works with the existing
1522 /// composite types to arrive at the appropriate offset and element type for
1523 /// a pointer. TargetTy is the element type the returned GEP should point-to if
1524 /// possible. We recurse by decreasing Offset, adding the appropriate index to
1525 /// Indices, and setting Ty to the result subtype.
1526 ///
1527 /// If no natural GEP can be constructed, this function returns null.
1528 static Value *getNaturalGEPWithOffset(IRBuilder<> &IRB, const TargetData &TD,
1529                                       Value *Ptr, APInt Offset, Type *TargetTy,
1530                                       SmallVectorImpl<Value *> &Indices,
1531                                       const Twine &Prefix) {
1532   PointerType *Ty = cast<PointerType>(Ptr->getType());
1533
1534   // Don't consider any GEPs through an i8* as natural unless the TargetTy is
1535   // an i8.
1536   if (Ty == IRB.getInt8PtrTy() && TargetTy->isIntegerTy(8))
1537     return 0;
1538
1539   Type *ElementTy = Ty->getElementType();
1540   if (!ElementTy->isSized())
1541     return 0; // We can't GEP through an unsized element.
1542   APInt ElementSize(Offset.getBitWidth(), TD.getTypeAllocSize(ElementTy));
1543   if (ElementSize == 0)
1544     return 0; // Zero-length arrays can't help us build a natural GEP.
1545   APInt NumSkippedElements = Offset.udiv(ElementSize);
1546
1547   Offset -= NumSkippedElements * ElementSize;
1548   Indices.push_back(IRB.getInt(NumSkippedElements));
1549   return getNaturalGEPRecursively(IRB, TD, Ptr, ElementTy, Offset, TargetTy,
1550                                   Indices, Prefix);
1551 }
1552
1553 /// \brief Compute an adjusted pointer from Ptr by Offset bytes where the
1554 /// resulting pointer has PointerTy.
1555 ///
1556 /// This tries very hard to compute a "natural" GEP which arrives at the offset
1557 /// and produces the pointer type desired. Where it cannot, it will try to use
1558 /// the natural GEP to arrive at the offset and bitcast to the type. Where that
1559 /// fails, it will try to use an existing i8* and GEP to the byte offset and
1560 /// bitcast to the type.
1561 ///
1562 /// The strategy for finding the more natural GEPs is to peel off layers of the
1563 /// pointer, walking back through bit casts and GEPs, searching for a base
1564 /// pointer from which we can compute a natural GEP with the desired
1565 /// properities. The algorithm tries to fold as many constant indices into
1566 /// a single GEP as possible, thus making each GEP more independent of the
1567 /// surrounding code.
1568 static Value *getAdjustedPtr(IRBuilder<> &IRB, const TargetData &TD,
1569                              Value *Ptr, APInt Offset, Type *PointerTy,
1570                              const Twine &Prefix) {
1571   // Even though we don't look through PHI nodes, we could be called on an
1572   // instruction in an unreachable block, which may be on a cycle.
1573   SmallPtrSet<Value *, 4> Visited;
1574   Visited.insert(Ptr);
1575   SmallVector<Value *, 4> Indices;
1576
1577   // We may end up computing an offset pointer that has the wrong type. If we
1578   // never are able to compute one directly that has the correct type, we'll
1579   // fall back to it, so keep it around here.
1580   Value *OffsetPtr = 0;
1581
1582   // Remember any i8 pointer we come across to re-use if we need to do a raw
1583   // byte offset.
1584   Value *Int8Ptr = 0;
1585   APInt Int8PtrOffset(Offset.getBitWidth(), 0);
1586
1587   Type *TargetTy = PointerTy->getPointerElementType();
1588
1589   do {
1590     // First fold any existing GEPs into the offset.
1591     while (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(Ptr)) {
1592       APInt GEPOffset(Offset.getBitWidth(), 0);
1593       if (!accumulateGEPOffsets(TD, *GEP, GEPOffset))
1594         break;
1595       Offset += GEPOffset;
1596       Ptr = GEP->getPointerOperand();
1597       if (!Visited.insert(Ptr))
1598         break;
1599     }
1600
1601     // See if we can perform a natural GEP here.
1602     Indices.clear();
1603     if (Value *P = getNaturalGEPWithOffset(IRB, TD, Ptr, Offset, TargetTy,
1604                                            Indices, Prefix)) {
1605       if (P->getType() == PointerTy) {
1606         // Zap any offset pointer that we ended up computing in previous rounds.
1607         if (OffsetPtr && OffsetPtr->use_empty())
1608           if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(OffsetPtr))
1609             I->eraseFromParent();
1610         return P;
1611       }
1612       if (!OffsetPtr) {
1613         OffsetPtr = P;
1614       }
1615     }
1616
1617     // Stash this pointer if we've found an i8*.
1618     if (Ptr->getType()->isIntegerTy(8)) {
1619       Int8Ptr = Ptr;
1620       Int8PtrOffset = Offset;
1621     }
1622
1623     // Peel off a layer of the pointer and update the offset appropriately.
1624     if (Operator::getOpcode(Ptr) == Instruction::BitCast) {
1625       Ptr = cast<Operator>(Ptr)->getOperand(0);
1626     } else if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(Ptr)) {
1627       if (GA->mayBeOverridden())
1628         break;
1629       Ptr = GA->getAliasee();
1630     } else {
1631       break;
1632     }
1633     assert(Ptr->getType()->isPointerTy() && "Unexpected operand type!");
1634   } while (Visited.insert(Ptr));
1635
1636   if (!OffsetPtr) {
1637     if (!Int8Ptr) {
1638       Int8Ptr = IRB.CreateBitCast(Ptr, IRB.getInt8PtrTy(),
1639                                   Prefix + ".raw_cast");
1640       Int8PtrOffset = Offset;
1641     }
1642
1643     OffsetPtr = Int8PtrOffset == 0 ? Int8Ptr :
1644       IRB.CreateInBoundsGEP(Int8Ptr, IRB.getInt(Int8PtrOffset),
1645                             Prefix + ".raw_idx");
1646   }
1647   Ptr = OffsetPtr;
1648
1649   // On the off chance we were targeting i8*, guard the bitcast here.
1650   if (Ptr->getType() != PointerTy)
1651     Ptr = IRB.CreateBitCast(Ptr, PointerTy, Prefix + ".cast");
1652
1653   return Ptr;
1654 }
1655
1656 /// \brief Test whether the given alloca partition can be promoted to a vector.
1657 ///
1658 /// This is a quick test to check whether we can rewrite a particular alloca
1659 /// partition (and its newly formed alloca) into a vector alloca with only
1660 /// whole-vector loads and stores such that it could be promoted to a vector
1661 /// SSA value. We only can ensure this for a limited set of operations, and we
1662 /// don't want to do the rewrites unless we are confident that the result will
1663 /// be promotable, so we have an early test here.
1664 static bool isVectorPromotionViable(const TargetData &TD,
1665                                     Type *AllocaTy,
1666                                     AllocaPartitioning &P,
1667                                     uint64_t PartitionBeginOffset,
1668                                     uint64_t PartitionEndOffset,
1669                                     AllocaPartitioning::const_use_iterator I,
1670                                     AllocaPartitioning::const_use_iterator E) {
1671   VectorType *Ty = dyn_cast<VectorType>(AllocaTy);
1672   if (!Ty)
1673     return false;
1674
1675   uint64_t VecSize = TD.getTypeSizeInBits(Ty);
1676   uint64_t ElementSize = Ty->getScalarSizeInBits();
1677
1678   // While the definition of LLVM vectors is bitpacked, we don't support sizes
1679   // that aren't byte sized.
1680   if (ElementSize % 8)
1681     return false;
1682   assert((VecSize % 8) == 0 && "vector size not a multiple of element size?");
1683   VecSize /= 8;
1684   ElementSize /= 8;
1685
1686   for (; I != E; ++I) {
1687     uint64_t BeginOffset = I->BeginOffset - PartitionBeginOffset;
1688     uint64_t BeginIndex = BeginOffset / ElementSize;
1689     if (BeginIndex * ElementSize != BeginOffset ||
1690         BeginIndex >= Ty->getNumElements())
1691       return false;
1692     uint64_t EndOffset = I->EndOffset - PartitionBeginOffset;
1693     uint64_t EndIndex = EndOffset / ElementSize;
1694     if (EndIndex * ElementSize != EndOffset ||
1695         EndIndex > Ty->getNumElements())
1696       return false;
1697
1698     // FIXME: We should build shuffle vector instructions to handle
1699     // non-element-sized accesses.
1700     if ((EndOffset - BeginOffset) != ElementSize &&
1701         (EndOffset - BeginOffset) != VecSize)
1702       return false;
1703
1704     if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(I->U->getUser())) {
1705       if (MI->isVolatile())
1706         return false;
1707       if (MemTransferInst *MTI = dyn_cast<MemTransferInst>(I->U->getUser())) {
1708         const AllocaPartitioning::MemTransferOffsets &MTO
1709           = P.getMemTransferOffsets(*MTI);
1710         if (!MTO.IsSplittable)
1711           return false;
1712       }
1713     } else if (I->U->get()->getType()->getPointerElementType()->isStructTy()) {
1714       // Disable vector promotion when there are loads or stores of an FCA.
1715       return false;
1716     } else if (!isa<LoadInst>(I->U->getUser()) &&
1717                !isa<StoreInst>(I->U->getUser())) {
1718       return false;
1719     }
1720   }
1721   return true;
1722 }
1723
1724 /// \brief Test whether the given alloca partition can be promoted to an int.
1725 ///
1726 /// This is a quick test to check whether we can rewrite a particular alloca
1727 /// partition (and its newly formed alloca) into an integer alloca suitable for
1728 /// promotion to an SSA value. We only can ensure this for a limited set of
1729 /// operations, and we don't want to do the rewrites unless we are confident
1730 /// that the result will be promotable, so we have an early test here.
1731 static bool isIntegerPromotionViable(const TargetData &TD,
1732                                      Type *AllocaTy,
1733                                      AllocaPartitioning &P,
1734                                      AllocaPartitioning::const_use_iterator I,
1735                                      AllocaPartitioning::const_use_iterator E) {
1736   IntegerType *Ty = dyn_cast<IntegerType>(AllocaTy);
1737   if (!Ty)
1738     return false;
1739
1740   // Check the uses to ensure the uses are (likely) promoteable integer uses.
1741   // Also ensure that the alloca has a covering load or store. We don't want
1742   // promote because of some other unsplittable entry (which we may make
1743   // splittable later) and lose the ability to promote each element access.
1744   bool WholeAllocaOp = false;
1745   for (; I != E; ++I) {
1746     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I->U->getUser())) {
1747       if (LI->isVolatile() || !LI->getType()->isIntegerTy())
1748         return false;
1749       if (LI->getType() == Ty)
1750         WholeAllocaOp = true;
1751     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I->U->getUser())) {
1752       if (SI->isVolatile() || !SI->getValueOperand()->getType()->isIntegerTy())
1753         return false;
1754       if (SI->getValueOperand()->getType() == Ty)
1755         WholeAllocaOp = true;
1756     } else if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(I->U->getUser())) {
1757       if (MI->isVolatile())
1758         return false;
1759       if (MemTransferInst *MTI = dyn_cast<MemTransferInst>(I->U->getUser())) {
1760         const AllocaPartitioning::MemTransferOffsets &MTO
1761           = P.getMemTransferOffsets(*MTI);
1762         if (!MTO.IsSplittable)
1763           return false;
1764       }
1765     } else {
1766       return false;
1767     }
1768   }
1769   return WholeAllocaOp;
1770 }
1771
1772 namespace {
1773 /// \brief Visitor to rewrite instructions using a partition of an alloca to
1774 /// use a new alloca.
1775 ///
1776 /// Also implements the rewriting to vector-based accesses when the partition
1777 /// passes the isVectorPromotionViable predicate. Most of the rewriting logic
1778 /// lives here.
1779 class AllocaPartitionRewriter : public InstVisitor<AllocaPartitionRewriter,
1780                                                    bool> {
1781   // Befriend the base class so it can delegate to private visit methods.
1782   friend class llvm::InstVisitor<AllocaPartitionRewriter, bool>;
1783
1784   const TargetData &TD;
1785   AllocaPartitioning &P;
1786   SROA &Pass;
1787   AllocaInst &OldAI, &NewAI;
1788   const uint64_t NewAllocaBeginOffset, NewAllocaEndOffset;
1789
1790   // If we are rewriting an alloca partition which can be written as pure
1791   // vector operations, we stash extra information here. When VecTy is
1792   // non-null, we have some strict guarantees about the rewriten alloca:
1793   //   - The new alloca is exactly the size of the vector type here.
1794   //   - The accesses all either map to the entire vector or to a single
1795   //     element.
1796   //   - The set of accessing instructions is only one of those handled above
1797   //     in isVectorPromotionViable. Generally these are the same access kinds
1798   //     which are promotable via mem2reg.
1799   VectorType *VecTy;
1800   Type *ElementTy;
1801   uint64_t ElementSize;
1802
1803   // This is a convenience and flag variable that will be null unless the new
1804   // alloca has a promotion-targeted integer type due to passing
1805   // isIntegerPromotionViable above. If it is non-null does, the desired
1806   // integer type will be stored here for easy access during rewriting.
1807   IntegerType *IntPromotionTy;
1808
1809   // The offset of the partition user currently being rewritten.
1810   uint64_t BeginOffset, EndOffset;
1811   Use *OldUse;
1812   Instruction *OldPtr;
1813
1814   // The name prefix to use when rewriting instructions for this alloca.
1815   std::string NamePrefix;
1816
1817 public:
1818   AllocaPartitionRewriter(const TargetData &TD, AllocaPartitioning &P,
1819                           AllocaPartitioning::iterator PI,
1820                           SROA &Pass, AllocaInst &OldAI, AllocaInst &NewAI,
1821                           uint64_t NewBeginOffset, uint64_t NewEndOffset)
1822     : TD(TD), P(P), Pass(Pass),
1823       OldAI(OldAI), NewAI(NewAI),
1824       NewAllocaBeginOffset(NewBeginOffset),
1825       NewAllocaEndOffset(NewEndOffset),
1826       VecTy(), ElementTy(), ElementSize(), IntPromotionTy(),
1827       BeginOffset(), EndOffset() {
1828   }
1829
1830   /// \brief Visit the users of the alloca partition and rewrite them.
1831   bool visitUsers(AllocaPartitioning::const_use_iterator I,
1832                   AllocaPartitioning::const_use_iterator E) {
1833     if (isVectorPromotionViable(TD, NewAI.getAllocatedType(), P,
1834                                 NewAllocaBeginOffset, NewAllocaEndOffset,
1835                                 I, E)) {
1836       ++NumVectorized;
1837       VecTy = cast<VectorType>(NewAI.getAllocatedType());
1838       ElementTy = VecTy->getElementType();
1839       assert((VecTy->getScalarSizeInBits() % 8) == 0 &&
1840              "Only multiple-of-8 sized vector elements are viable");
1841       ElementSize = VecTy->getScalarSizeInBits() / 8;
1842     } else if (isIntegerPromotionViable(TD, NewAI.getAllocatedType(),
1843                                         P, I, E)) {
1844       IntPromotionTy = cast<IntegerType>(NewAI.getAllocatedType());
1845     }
1846     bool CanSROA = true;
1847     for (; I != E; ++I) {
1848       BeginOffset = I->BeginOffset;
1849       EndOffset = I->EndOffset;
1850       OldUse = I->U;
1851       OldPtr = cast<Instruction>(I->U->get());
1852       NamePrefix = (Twine(NewAI.getName()) + "." + Twine(BeginOffset)).str();
1853       CanSROA &= visit(cast<Instruction>(I->U->getUser()));
1854     }
1855     if (VecTy) {
1856       assert(CanSROA);
1857       VecTy = 0;
1858       ElementTy = 0;
1859       ElementSize = 0;
1860     }
1861     return CanSROA;
1862   }
1863
1864 private:
1865   // Every instruction which can end up as a user must have a rewrite rule.
1866   bool visitInstruction(Instruction &I) {
1867     DEBUG(dbgs() << "    !!!! Cannot rewrite: " << I << "\n");
1868     llvm_unreachable("No rewrite rule for this instruction!");
1869   }
1870
1871   Twine getName(const Twine &Suffix) {
1872     return NamePrefix + Suffix;
1873   }
1874
1875   Value *getAdjustedAllocaPtr(IRBuilder<> &IRB, Type *PointerTy) {
1876     assert(BeginOffset >= NewAllocaBeginOffset);
1877     APInt Offset(TD.getPointerSizeInBits(), BeginOffset - NewAllocaBeginOffset);
1878     return getAdjustedPtr(IRB, TD, &NewAI, Offset, PointerTy, getName(""));
1879   }
1880
1881   ConstantInt *getIndex(IRBuilder<> &IRB, uint64_t Offset) {
1882     assert(VecTy && "Can only call getIndex when rewriting a vector");
1883     uint64_t RelOffset = Offset - NewAllocaBeginOffset;
1884     assert(RelOffset / ElementSize < UINT32_MAX && "Index out of bounds");
1885     uint32_t Index = RelOffset / ElementSize;
1886     assert(Index * ElementSize == RelOffset);
1887     return IRB.getInt32(Index);
1888   }
1889
1890   Value *extractInteger(IRBuilder<> &IRB, IntegerType *TargetTy,
1891                         uint64_t Offset) {
1892     assert(IntPromotionTy && "Alloca is not an integer we can extract from");
1893     Value *V = IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(),
1894                                      getName(".load"));
1895     assert(Offset >= NewAllocaBeginOffset && "Out of bounds offset");
1896     uint64_t RelOffset = Offset - NewAllocaBeginOffset;
1897     if (RelOffset)
1898       V = IRB.CreateLShr(V, RelOffset*8, getName(".shift"));
1899     if (TargetTy != IntPromotionTy) {
1900       assert(TargetTy->getBitWidth() < IntPromotionTy->getBitWidth() &&
1901              "Cannot extract to a larger integer!");
1902       V = IRB.CreateTrunc(V, TargetTy, getName(".trunc"));
1903     }
1904     return V;
1905   }
1906
1907   StoreInst *insertInteger(IRBuilder<> &IRB, Value *V, uint64_t Offset) {
1908     IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(V->getType());
1909     if (Ty == IntPromotionTy)
1910       return IRB.CreateAlignedStore(V, &NewAI, NewAI.getAlignment());
1911
1912     assert(Ty->getBitWidth() < IntPromotionTy->getBitWidth() &&
1913            "Cannot insert a larger integer!");
1914     V = IRB.CreateZExt(V, IntPromotionTy, getName(".ext"));
1915     assert(Offset >= NewAllocaBeginOffset && "Out of bounds offset");
1916     uint64_t RelOffset = Offset - NewAllocaBeginOffset;
1917     if (RelOffset)
1918       V = IRB.CreateShl(V, RelOffset*8, getName(".shift"));
1919
1920     APInt Mask = ~Ty->getMask().zext(IntPromotionTy->getBitWidth())
1921                                .shl(RelOffset*8);
1922     Value *Old = IRB.CreateAnd(IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI,
1923                                                      NewAI.getAlignment(),
1924                                                      getName(".oldload")),
1925                                Mask, getName(".mask"));
1926     return IRB.CreateAlignedStore(IRB.CreateOr(Old, V, getName(".insert")),
1927                                   &NewAI, NewAI.getAlignment());
1928   }
1929
1930   void deleteIfTriviallyDead(Value *V) {
1931     Instruction *I = cast<Instruction>(V);
1932     if (isInstructionTriviallyDead(I))
1933       Pass.DeadInsts.push_back(I);
1934   }
1935
1936   Value *getValueCast(IRBuilder<> &IRB, Value *V, Type *Ty) {
1937     if (V->getType()->isIntegerTy() && Ty->isPointerTy())
1938       return IRB.CreateIntToPtr(V, Ty);
1939     if (V->getType()->isPointerTy() && Ty->isIntegerTy())
1940       return IRB.CreatePtrToInt(V, Ty);
1941
1942     return IRB.CreateBitCast(V, Ty);
1943   }
1944
1945   bool rewriteVectorizedLoadInst(IRBuilder<> &IRB, LoadInst &LI, Value *OldOp) {
1946     Value *Result;
1947     if (LI.getType() == VecTy->getElementType() ||
1948         BeginOffset > NewAllocaBeginOffset || EndOffset < NewAllocaEndOffset) {
1949       Result = IRB.CreateExtractElement(
1950         IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(), getName(".load")),
1951         getIndex(IRB, BeginOffset), getName(".extract"));
1952     } else {
1953       Result = IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(),
1954                                      getName(".load"));
1955     }
1956     if (Result->getType() != LI.getType())
1957       Result = getValueCast(IRB, Result, LI.getType());
1958     LI.replaceAllUsesWith(Result);
1959     Pass.DeadInsts.push_back(&LI);
1960
1961     DEBUG(dbgs() << "          to: " << *Result << "\n");
1962     return true;
1963   }
1964
1965   bool rewriteIntegerLoad(IRBuilder<> &IRB, LoadInst &LI) {
1966     assert(!LI.isVolatile());
1967     Value *Result = extractInteger(IRB, cast<IntegerType>(LI.getType()),
1968                                    BeginOffset);
1969     LI.replaceAllUsesWith(Result);
1970     Pass.DeadInsts.push_back(&LI);
1971     DEBUG(dbgs() << "          to: " << *Result << "\n");
1972     return true;
1973   }
1974
1975   bool visitLoadInst(LoadInst &LI) {
1976     DEBUG(dbgs() << "    original: " << LI << "\n");
1977     Value *OldOp = LI.getOperand(0);
1978     assert(OldOp == OldPtr);
1979     IRBuilder<> IRB(&LI);
1980
1981     if (VecTy)
1982       return rewriteVectorizedLoadInst(IRB, LI, OldOp);
1983     if (IntPromotionTy)
1984       return rewriteIntegerLoad(IRB, LI);
1985
1986     Value *NewPtr = getAdjustedAllocaPtr(IRB,
1987                                          LI.getPointerOperand()->getType());
1988     LI.setOperand(0, NewPtr);
1989     if (LI.getAlignment())
1990       LI.setAlignment(MinAlign(NewAI.getAlignment(),
1991                                BeginOffset - NewAllocaBeginOffset));
1992     DEBUG(dbgs() << "          to: " << LI << "\n");
1993
1994     deleteIfTriviallyDead(OldOp);
1995     return NewPtr == &NewAI && !LI.isVolatile();
1996   }
1997
1998   bool rewriteVectorizedStoreInst(IRBuilder<> &IRB, StoreInst &SI,
1999                                   Value *OldOp) {
2000     Value *V = SI.getValueOperand();
2001     if (V->getType() == ElementTy ||
2002         BeginOffset > NewAllocaBeginOffset || EndOffset < NewAllocaEndOffset) {
2003       if (V->getType() != ElementTy)
2004         V = getValueCast(IRB, V, ElementTy);
2005       LoadInst *LI = IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(),
2006                                            getName(".load"));
2007       V = IRB.CreateInsertElement(LI, V, getIndex(IRB, BeginOffset),
2008                                   getName(".insert"));
2009     } else if (V->getType() != VecTy) {
2010       V = getValueCast(IRB, V, VecTy);
2011     }
2012     StoreInst *Store = IRB.CreateAlignedStore(V, &NewAI, NewAI.getAlignment());
2013     Pass.DeadInsts.push_back(&SI);
2014
2015     (void)Store;
2016     DEBUG(dbgs() << "          to: " << *Store << "\n");
2017     return true;
2018   }
2019
2020   bool rewriteIntegerStore(IRBuilder<> &IRB, StoreInst &SI) {
2021     assert(!SI.isVolatile());
2022     StoreInst *Store = insertInteger(IRB, SI.getValueOperand(), BeginOffset);
2023     Pass.DeadInsts.push_back(&SI);
2024     (void)Store;
2025     DEBUG(dbgs() << "          to: " << *Store << "\n");
2026     return true;
2027   }
2028
2029   bool visitStoreInst(StoreInst &SI) {
2030     DEBUG(dbgs() << "    original: " << SI << "\n");
2031     Value *OldOp = SI.getOperand(1);
2032     assert(OldOp == OldPtr);
2033     IRBuilder<> IRB(&SI);
2034
2035     if (VecTy)
2036       return rewriteVectorizedStoreInst(IRB, SI, OldOp);
2037     if (IntPromotionTy)
2038       return rewriteIntegerStore(IRB, SI);
2039
2040     Value *NewPtr = getAdjustedAllocaPtr(IRB,
2041                                          SI.getPointerOperand()->getType());
2042     SI.setOperand(1, NewPtr);
2043     if (SI.getAlignment())
2044       SI.setAlignment(MinAlign(NewAI.getAlignment(),
2045                                BeginOffset - NewAllocaBeginOffset));
2046     DEBUG(dbgs() << "          to: " << SI << "\n");
2047
2048     deleteIfTriviallyDead(OldOp);
2049     return NewPtr == &NewAI && !SI.isVolatile();
2050   }
2051
2052   bool visitMemSetInst(MemSetInst &II) {
2053     DEBUG(dbgs() << "    original: " << II << "\n");
2054     IRBuilder<> IRB(&II);
2055     assert(II.getRawDest() == OldPtr);
2056
2057     // If the memset has a variable size, it cannot be split, just adjust the
2058     // pointer to the new alloca.
2059     if (!isa<Constant>(II.getLength())) {
2060       II.setDest(getAdjustedAllocaPtr(IRB, II.getRawDest()->getType()));
2061
2062       Type *CstTy = II.getAlignmentCst()->getType();
2063       if (!NewAI.getAlignment())
2064         II.setAlignment(ConstantInt::get(CstTy, 0));
2065       else
2066         II.setAlignment(
2067           ConstantInt::get(CstTy, MinAlign(NewAI.getAlignment(),
2068                                            BeginOffset - NewAllocaBeginOffset)));
2069
2070       deleteIfTriviallyDead(OldPtr);
2071       return false;
2072     }
2073
2074     // Record this instruction for deletion.
2075     if (Pass.DeadSplitInsts.insert(&II))
2076       Pass.DeadInsts.push_back(&II);
2077
2078     Type *AllocaTy = NewAI.getAllocatedType();
2079     Type *ScalarTy = AllocaTy->getScalarType();
2080
2081     // If this doesn't map cleanly onto the alloca type, and that type isn't
2082     // a single value type, just emit a memset.
2083     if (!VecTy && (BeginOffset != NewAllocaBeginOffset ||
2084                    EndOffset != NewAllocaEndOffset ||
2085                    !AllocaTy->isSingleValueType() ||
2086                    !TD.isLegalInteger(TD.getTypeSizeInBits(ScalarTy)))) {
2087       Type *SizeTy = II.getLength()->getType();
2088       Constant *Size = ConstantInt::get(SizeTy, EndOffset - BeginOffset);
2089       unsigned Align = 1;
2090       if (NewAI.getAlignment())
2091         Align = MinAlign(NewAI.getAlignment(),
2092                          BeginOffset - NewAllocaBeginOffset);
2093
2094       CallInst *New
2095         = IRB.CreateMemSet(getAdjustedAllocaPtr(IRB,
2096                                                 II.getRawDest()->getType()),
2097                            II.getValue(), Size, Align,
2098                            II.isVolatile());
2099       (void)New;
2100       DEBUG(dbgs() << "          to: " << *New << "\n");
2101       return false;
2102     }
2103
2104     // If we can represent this as a simple value, we have to build the actual
2105     // value to store, which requires expanding the byte present in memset to
2106     // a sensible representation for the alloca type. This is essentially
2107     // splatting the byte to a sufficiently wide integer, bitcasting to the
2108     // desired scalar type, and splatting it across any desired vector type.
2109     Value *V = II.getValue();
2110     IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
2111     Type *IntTy = Type::getIntNTy(VTy->getContext(),
2112                                   TD.getTypeSizeInBits(ScalarTy));
2113     if (TD.getTypeSizeInBits(ScalarTy) > VTy->getBitWidth())
2114       V = IRB.CreateMul(IRB.CreateZExt(V, IntTy, getName(".zext")),
2115                         ConstantExpr::getUDiv(
2116                           Constant::getAllOnesValue(IntTy),
2117                           ConstantExpr::getZExt(
2118                             Constant::getAllOnesValue(V->getType()),
2119                             IntTy)),
2120                         getName(".isplat"));
2121     if (V->getType() != ScalarTy) {
2122       if (ScalarTy->isPointerTy())
2123         V = IRB.CreateIntToPtr(V, ScalarTy);
2124       else if (ScalarTy->isPrimitiveType() || ScalarTy->isVectorTy())
2125         V = IRB.CreateBitCast(V, ScalarTy);
2126       else if (ScalarTy->isIntegerTy())
2127         llvm_unreachable("Computed different integer types with equal widths");
2128       else
2129         llvm_unreachable("Invalid scalar type");
2130     }
2131
2132     // If this is an element-wide memset of a vectorizable alloca, insert it.
2133     if (VecTy && (BeginOffset > NewAllocaBeginOffset ||
2134                   EndOffset < NewAllocaEndOffset)) {
2135       StoreInst *Store = IRB.CreateAlignedStore(
2136         IRB.CreateInsertElement(IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI,
2137                                                       NewAI.getAlignment(),
2138                                                       getName(".load")),
2139                                 V, getIndex(IRB, BeginOffset),
2140                                 getName(".insert")),
2141         &NewAI, NewAI.getAlignment());
2142       (void)Store;
2143       DEBUG(dbgs() << "          to: " << *Store << "\n");
2144       return true;
2145     }
2146
2147     // Splat to a vector if needed.
2148     if (VectorType *VecTy = dyn_cast<VectorType>(AllocaTy)) {
2149       VectorType *SplatSourceTy = VectorType::get(V->getType(), 1);
2150       V = IRB.CreateShuffleVector(
2151         IRB.CreateInsertElement(UndefValue::get(SplatSourceTy), V,
2152                                 IRB.getInt32(0), getName(".vsplat.insert")),
2153         UndefValue::get(SplatSourceTy),
2154         ConstantVector::getSplat(VecTy->getNumElements(), IRB.getInt32(0)),
2155         getName(".vsplat.shuffle"));
2156       assert(V->getType() == VecTy);
2157     }
2158
2159     Value *New = IRB.CreateAlignedStore(V, &NewAI, NewAI.getAlignment(),
2160                                         II.isVolatile());
2161     (void)New;
2162     DEBUG(dbgs() << "          to: " << *New << "\n");
2163     return !II.isVolatile();
2164   }
2165
2166   bool visitMemTransferInst(MemTransferInst &II) {
2167     // Rewriting of memory transfer instructions can be a bit tricky. We break
2168     // them into two categories: split intrinsics and unsplit intrinsics.
2169
2170     DEBUG(dbgs() << "    original: " << II << "\n");
2171     IRBuilder<> IRB(&II);
2172
2173     assert(II.getRawSource() == OldPtr || II.getRawDest() == OldPtr);
2174     bool IsDest = II.getRawDest() == OldPtr;
2175
2176     const AllocaPartitioning::MemTransferOffsets &MTO
2177       = P.getMemTransferOffsets(II);
2178
2179     // For unsplit intrinsics, we simply modify the source and destination
2180     // pointers in place. This isn't just an optimization, it is a matter of
2181     // correctness. With unsplit intrinsics we may be dealing with transfers
2182     // within a single alloca before SROA ran, or with transfers that have
2183     // a variable length. We may also be dealing with memmove instead of
2184     // memcpy, and so simply updating the pointers is the necessary for us to
2185     // update both source and dest of a single call.
2186     if (!MTO.IsSplittable) {
2187       Value *OldOp = IsDest ? II.getRawDest() : II.getRawSource();
2188       if (IsDest)
2189         II.setDest(getAdjustedAllocaPtr(IRB, II.getRawDest()->getType()));
2190       else
2191         II.setSource(getAdjustedAllocaPtr(IRB, II.getRawSource()->getType()));
2192
2193       Type *CstTy = II.getAlignmentCst()->getType();
2194       if (II.getAlignment() > 1)
2195         II.setAlignment(ConstantInt::get(
2196             CstTy, MinAlign(II.getAlignment(),
2197                             MinAlign(NewAI.getAlignment(),
2198                                      BeginOffset - NewAllocaBeginOffset))));
2199
2200       DEBUG(dbgs() << "          to: " << II << "\n");
2201       deleteIfTriviallyDead(OldOp);
2202       return false;
2203     }
2204     // For split transfer intrinsics we have an incredibly useful assurance:
2205     // the source and destination do not reside within the same alloca, and at
2206     // least one of them does not escape. This means that we can replace
2207     // memmove with memcpy, and we don't need to worry about all manner of
2208     // downsides to splitting and transforming the operations.
2209
2210     // Compute the relative offset within the transfer.
2211     unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
2212     APInt RelOffset(IntPtrWidth, BeginOffset - (IsDest ? MTO.DestBegin
2213                                                        : MTO.SourceBegin));
2214
2215     // If this doesn't map cleanly onto the alloca type, and that type isn't
2216     // a single value type, just emit a memcpy.
2217     bool EmitMemCpy
2218       = !VecTy && (BeginOffset != NewAllocaBeginOffset ||
2219                    EndOffset != NewAllocaEndOffset ||
2220                    !NewAI.getAllocatedType()->isSingleValueType());
2221
2222     // If we're just going to emit a memcpy, the alloca hasn't changed, and the
2223     // size hasn't been shrunk based on analysis of the viable range, this is
2224     // a no-op.
2225     if (EmitMemCpy && &OldAI == &NewAI) {
2226       uint64_t OrigBegin = IsDest ? MTO.DestBegin : MTO.SourceBegin;
2227       uint64_t OrigEnd = IsDest ? MTO.DestEnd : MTO.SourceEnd;
2228       // Ensure the start lines up.
2229       assert(BeginOffset == OrigBegin);
2230       (void)OrigBegin;
2231
2232       // Rewrite the size as needed.
2233       if (EndOffset != OrigEnd)
2234         II.setLength(ConstantInt::get(II.getLength()->getType(),
2235                                       EndOffset - BeginOffset));
2236       return false;
2237     }
2238     // Record this instruction for deletion.
2239     if (Pass.DeadSplitInsts.insert(&II))
2240       Pass.DeadInsts.push_back(&II);
2241
2242     bool IsVectorElement = VecTy && (BeginOffset > NewAllocaBeginOffset ||
2243                                      EndOffset < NewAllocaEndOffset);
2244
2245     Type *OtherPtrTy = IsDest ? II.getRawSource()->getType()
2246                               : II.getRawDest()->getType();
2247     if (!EmitMemCpy)
2248       OtherPtrTy = IsVectorElement ? VecTy->getElementType()->getPointerTo()
2249                                    : NewAI.getType();
2250
2251     // Compute the other pointer, folding as much as possible to produce
2252     // a single, simple GEP in most cases.
2253     Value *OtherPtr = IsDest ? II.getRawSource() : II.getRawDest();
2254     OtherPtr = getAdjustedPtr(IRB, TD, OtherPtr, RelOffset, OtherPtrTy,
2255                               getName("." + OtherPtr->getName()));
2256
2257     unsigned Align = II.getAlignment();
2258     if (Align > 1)
2259       Align = MinAlign(RelOffset.zextOrTrunc(64).getZExtValue(),
2260                        MinAlign(II.getAlignment(), NewAI.getAlignment()));
2261
2262     // Strip all inbounds GEPs and pointer casts to try to dig out any root
2263     // alloca that should be re-examined after rewriting this instruction.
2264     if (AllocaInst *AI
2265           = dyn_cast<AllocaInst>(OtherPtr->stripInBoundsOffsets()))
2266       Pass.Worklist.insert(AI);
2267
2268     if (EmitMemCpy) {
2269       Value *OurPtr
2270         = getAdjustedAllocaPtr(IRB, IsDest ? II.getRawDest()->getType()
2271                                            : II.getRawSource()->getType());
2272       Type *SizeTy = II.getLength()->getType();
2273       Constant *Size = ConstantInt::get(SizeTy, EndOffset - BeginOffset);
2274
2275       CallInst *New = IRB.CreateMemCpy(IsDest ? OurPtr : OtherPtr,
2276                                        IsDest ? OtherPtr : OurPtr,
2277                                        Size, Align, II.isVolatile());
2278       (void)New;
2279       DEBUG(dbgs() << "          to: " << *New << "\n");
2280       return false;
2281     }
2282
2283     Value *SrcPtr = OtherPtr;
2284     Value *DstPtr = &NewAI;
2285     if (!IsDest)
2286       std::swap(SrcPtr, DstPtr);
2287
2288     Value *Src;
2289     if (IsVectorElement && !IsDest) {
2290       // We have to extract rather than load.
2291       Src = IRB.CreateExtractElement(
2292         IRB.CreateAlignedLoad(SrcPtr, Align, getName(".copyload")),
2293         getIndex(IRB, BeginOffset),
2294         getName(".copyextract"));
2295     } else {
2296       Src = IRB.CreateAlignedLoad(SrcPtr, Align, II.isVolatile(),
2297                                   getName(".copyload"));
2298     }
2299
2300     if (IsVectorElement && IsDest) {
2301       // We have to insert into a loaded copy before storing.
2302       Src = IRB.CreateInsertElement(
2303         IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(), getName(".load")),
2304         Src, getIndex(IRB, BeginOffset),
2305         getName(".insert"));
2306     }
2307
2308     StoreInst *Store = cast<StoreInst>(
2309       IRB.CreateAlignedStore(Src, DstPtr, Align, II.isVolatile()));
2310     (void)Store;
2311     DEBUG(dbgs() << "          to: " << *Store << "\n");
2312     return !II.isVolatile();
2313   }
2314
2315   bool visitIntrinsicInst(IntrinsicInst &II) {
2316     assert(II.getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start ||
2317            II.getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_end);
2318     DEBUG(dbgs() << "    original: " << II << "\n");
2319     IRBuilder<> IRB(&II);
2320     assert(II.getArgOperand(1) == OldPtr);
2321
2322     // Record this instruction for deletion.
2323     if (Pass.DeadSplitInsts.insert(&II))
2324       Pass.DeadInsts.push_back(&II);
2325
2326     ConstantInt *Size
2327       = ConstantInt::get(cast<IntegerType>(II.getArgOperand(0)->getType()),
2328                          EndOffset - BeginOffset);
2329     Value *Ptr = getAdjustedAllocaPtr(IRB, II.getArgOperand(1)->getType());
2330     Value *New;
2331     if (II.getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start)
2332       New = IRB.CreateLifetimeStart(Ptr, Size);
2333     else
2334       New = IRB.CreateLifetimeEnd(Ptr, Size);
2335
2336     DEBUG(dbgs() << "          to: " << *New << "\n");
2337     return true;
2338   }
2339
2340   /// PHI instructions that use an alloca and are subsequently loaded can be
2341   /// rewritten to load both input pointers in the pred blocks and then PHI the
2342   /// results, allowing the load of the alloca to be promoted.
2343   /// From this:
2344   ///   %P2 = phi [i32* %Alloca, i32* %Other]
2345   ///   %V = load i32* %P2
2346   /// to:
2347   ///   %V1 = load i32* %Alloca      -> will be mem2reg'd
2348   ///   ...
2349   ///   %V2 = load i32* %Other
2350   ///   ...
2351   ///   %V = phi [i32 %V1, i32 %V2]
2352   ///
2353   /// We can do this to a select if its only uses are loads and if the operand
2354   /// to the select can be loaded unconditionally.
2355   ///
2356   /// FIXME: This should be hoisted into a generic utility, likely in
2357   /// Transforms/Util/Local.h
2358   bool isSafePHIToSpeculate(PHINode &PN, SmallVectorImpl<LoadInst *> &Loads) {
2359     // For now, we can only do this promotion if the load is in the same block
2360     // as the PHI, and if there are no stores between the phi and load.
2361     // TODO: Allow recursive phi users.
2362     // TODO: Allow stores.
2363     BasicBlock *BB = PN.getParent();
2364     unsigned MaxAlign = 0;
2365     for (Value::use_iterator UI = PN.use_begin(), UE = PN.use_end();
2366          UI != UE; ++UI) {
2367       LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*UI);
2368       if (LI == 0 || !LI->isSimple()) return false;
2369
2370       // For now we only allow loads in the same block as the PHI.  This is
2371       // a common case that happens when instcombine merges two loads through
2372       // a PHI.
2373       if (LI->getParent() != BB) return false;
2374
2375       // Ensure that there are no instructions between the PHI and the load that
2376       // could store.
2377       for (BasicBlock::iterator BBI = &PN; &*BBI != LI; ++BBI)
2378         if (BBI->mayWriteToMemory())
2379           return false;
2380
2381       MaxAlign = std::max(MaxAlign, LI->getAlignment());
2382       Loads.push_back(LI);
2383     }
2384
2385     // We can only transform this if it is safe to push the loads into the
2386     // predecessor blocks. The only thing to watch out for is that we can't put
2387     // a possibly trapping load in the predecessor if it is a critical edge.
2388     for (unsigned Idx = 0, Num = PN.getNumIncomingValues(); Idx != Num;
2389          ++Idx) {
2390       TerminatorInst *TI = PN.getIncomingBlock(Idx)->getTerminator();
2391       Value *InVal = PN.getIncomingValue(Idx);
2392
2393       // If the value is produced by the terminator of the predecessor (an
2394       // invoke) or it has side-effects, there is no valid place to put a load
2395       // in the predecessor.
2396       if (TI == InVal || TI->mayHaveSideEffects())
2397         return false;
2398
2399       // If the predecessor has a single successor, then the edge isn't
2400       // critical.
2401       if (TI->getNumSuccessors() == 1)
2402         continue;
2403
2404       // If this pointer is always safe to load, or if we can prove that there
2405       // is already a load in the block, then we can move the load to the pred
2406       // block.
2407       if (InVal->isDereferenceablePointer() ||
2408           isSafeToLoadUnconditionally(InVal, TI, MaxAlign, &TD))
2409         continue;
2410
2411       return false;
2412     }
2413
2414     return true;
2415   }
2416
2417   bool visitPHINode(PHINode &PN) {
2418     DEBUG(dbgs() << "    original: " << PN << "\n");
2419     // We would like to compute a new pointer in only one place, but have it be
2420     // as local as possible to the PHI. To do that, we re-use the location of
2421     // the old pointer, which necessarily must be in the right position to
2422     // dominate the PHI.
2423     IRBuilder<> PtrBuilder(cast<Instruction>(OldPtr));
2424
2425     SmallVector<LoadInst *, 4> Loads;
2426     if (!isSafePHIToSpeculate(PN, Loads)) {
2427       Value *NewPtr = getAdjustedAllocaPtr(PtrBuilder, OldPtr->getType());
2428       // Replace the operands which were using the old pointer.
2429       User::op_iterator OI = PN.op_begin(), OE = PN.op_end();
2430       for (; OI != OE; ++OI)
2431         if (*OI == OldPtr)
2432           *OI = NewPtr;
2433
2434       DEBUG(dbgs() << "          to: " << PN << "\n");
2435       deleteIfTriviallyDead(OldPtr);
2436       return false;
2437     }
2438     assert(!Loads.empty());
2439
2440     Type *LoadTy = cast<PointerType>(PN.getType())->getElementType();
2441     IRBuilder<> PHIBuilder(&PN);
2442     PHINode *NewPN = PHIBuilder.CreatePHI(LoadTy, PN.getNumIncomingValues());
2443     NewPN->takeName(&PN);
2444
2445     // Get the TBAA tag and alignment to use from one of the loads.  It doesn't
2446     // matter which one we get and if any differ, it doesn't matter.
2447     LoadInst *SomeLoad = cast<LoadInst>(Loads.back());
2448     MDNode *TBAATag = SomeLoad->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa);
2449     unsigned Align = SomeLoad->getAlignment();
2450     Value *NewPtr = getAdjustedAllocaPtr(PtrBuilder, OldPtr->getType());
2451
2452     // Rewrite all loads of the PN to use the new PHI.
2453     do {
2454       LoadInst *LI = Loads.pop_back_val();
2455       LI->replaceAllUsesWith(NewPN);
2456       Pass.DeadInsts.push_back(LI);
2457     } while (!Loads.empty());
2458
2459     // Inject loads into all of the pred blocks.
2460     for (unsigned Idx = 0, Num = PN.getNumIncomingValues(); Idx != Num; ++Idx) {
2461       BasicBlock *Pred = PN.getIncomingBlock(Idx);
2462       TerminatorInst *TI = Pred->getTerminator();
2463       Value *InVal = PN.getIncomingValue(Idx);
2464       IRBuilder<> PredBuilder(TI);
2465
2466       // Map the value to the new alloca pointer if this was the old alloca
2467       // pointer.
2468       Use *InUse = &PN.getOperandUse(PN.getOperandNumForIncomingValue(Idx));
2469       bool ThisOperand = InUse == OldUse;
2470       if (ThisOperand)
2471         InVal = NewPtr;
2472
2473       LoadInst *Load
2474         = PredBuilder.CreateLoad(InVal, getName(".sroa.speculate." +
2475                                                 Pred->getName()));
2476       ++NumLoadsSpeculated;
2477       Load->setAlignment(Align);
2478       if (TBAATag)
2479         Load->setMetadata(LLVMContext::MD_tbaa, TBAATag);
2480       NewPN->addIncoming(Load, Pred);
2481
2482       Instruction *Ptr = dyn_cast<Instruction>(InVal);
2483       if (!Ptr)
2484         // No uses to rewrite.
2485         continue;
2486
2487       // Try to lookup and rewrite any partition uses corresponding to this phi
2488       // input.
2489       AllocaPartitioning::iterator PI
2490         = P.findPartitionForPHIOrSelectOperand(InUse);
2491       if (PI == P.end())
2492         continue;
2493
2494       // Replace the Use in the PartitionUse for this operand with the Use
2495       // inside the load. This will already have been re-written for the
2496       // partition use currently being processed.
2497       // FIXME: This is really gross. We should do PHI and select speculation
2498       // as a pre-processing pass first, and then use the existing
2499       // load-rewriting logic.
2500       AllocaPartitioning::use_iterator UI
2501         = P.findPartitionUseForPHIOrSelectOperand(InUse);
2502       assert(isa<PHINode>(*UI->U->getUser()));
2503       UI->U = &Load->getOperandUse(Load->getPointerOperandIndex());
2504     }
2505     DEBUG(dbgs() << "          speculated to: " << *NewPN << "\n");
2506     return NewPtr == &NewAI;
2507   }
2508
2509   /// Select instructions that use an alloca and are subsequently loaded can be
2510   /// rewritten to load both input pointers and then select between the result,
2511   /// allowing the load of the alloca to be promoted.
2512   /// From this:
2513   ///   %P2 = select i1 %cond, i32* %Alloca, i32* %Other
2514   ///   %V = load i32* %P2
2515   /// to:
2516   ///   %V1 = load i32* %Alloca      -> will be mem2reg'd
2517   ///   %V2 = load i32* %Other
2518   ///   %V = select i1 %cond, i32 %V1, i32 %V2
2519   ///
2520   /// We can do this to a select if its only uses are loads and if the operand
2521   /// to the select can be loaded unconditionally.
2522   bool isSafeSelectToSpeculate(SelectInst &SI,
2523                                SmallVectorImpl<LoadInst *> &Loads) {
2524     Value *TValue = SI.getTrueValue();
2525     Value *FValue = SI.getFalseValue();
2526     bool TDerefable = TValue->isDereferenceablePointer();
2527     bool FDerefable = FValue->isDereferenceablePointer();
2528
2529     for (Value::use_iterator UI = SI.use_begin(), UE = SI.use_end();
2530          UI != UE; ++UI) {
2531       LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*UI);
2532       if (LI == 0 || !LI->isSimple()) return false;
2533
2534       // Both operands to the select need to be dereferencable, either
2535       // absolutely (e.g. allocas) or at this point because we can see other
2536       // accesses to it.
2537       if (!TDerefable && !isSafeToLoadUnconditionally(TValue, LI,
2538                                                       LI->getAlignment(), &TD))
2539         return false;
2540       if (!FDerefable && !isSafeToLoadUnconditionally(FValue, LI,
2541                                                       LI->getAlignment(), &TD))
2542         return false;
2543       Loads.push_back(LI);
2544     }
2545
2546     return true;
2547   }
2548
2549   bool visitSelectInst(SelectInst &SI) {
2550     DEBUG(dbgs() << "    original: " << SI << "\n");
2551     IRBuilder<> IRB(&SI);
2552
2553     // Find the operand we need to rewrite here.
2554     bool IsTrueVal = SI.getTrueValue() == OldPtr;
2555     if (IsTrueVal)
2556       assert(SI.getFalseValue() != OldPtr && "Pointer is both operands!");
2557     else
2558       assert(SI.getFalseValue() == OldPtr && "Pointer isn't an operand!");
2559     Value *NewPtr = getAdjustedAllocaPtr(IRB, OldPtr->getType());
2560
2561     // If the select isn't safe to speculate, just use simple logic to emit it.
2562     SmallVector<LoadInst *, 4> Loads;
2563     if (!isSafeSelectToSpeculate(SI, Loads)) {
2564       SI.setOperand(IsTrueVal ? 1 : 2, NewPtr);
2565       DEBUG(dbgs() << "          to: " << SI << "\n");
2566       deleteIfTriviallyDead(OldPtr);
2567       return false;
2568     }
2569
2570     Use *OtherOp = &SI.getOperandUse(IsTrueVal ? 2 : 1);
2571     AllocaPartitioning::iterator PI
2572       = P.findPartitionForPHIOrSelectOperand(OtherOp);
2573     AllocaPartitioning::PartitionUse OtherUse;
2574     if (PI != P.end()) {
2575       // If the other pointer is within the partitioning, remove the select
2576       // from its uses. We'll add in the new loads below.
2577       AllocaPartitioning::use_iterator UI
2578         = P.findPartitionUseForPHIOrSelectOperand(OtherOp);
2579       OtherUse = *UI;
2580       P.use_erase(PI, UI);
2581     }
2582
2583     Value *TV = IsTrueVal ? NewPtr : SI.getTrueValue();
2584     Value *FV = IsTrueVal ? SI.getFalseValue() : NewPtr;
2585     // Replace the loads of the select with a select of two loads.
2586     while (!Loads.empty()) {
2587       LoadInst *LI = Loads.pop_back_val();
2588
2589       IRB.SetInsertPoint(LI);
2590       LoadInst *TL =
2591         IRB.CreateLoad(TV, getName("." + LI->getName() + ".true"));
2592       LoadInst *FL =
2593         IRB.CreateLoad(FV, getName("." + LI->getName() + ".false"));
2594       NumLoadsSpeculated += 2;
2595
2596       // Transfer alignment and TBAA info if present.
2597       TL->setAlignment(LI->getAlignment());
2598       FL->setAlignment(LI->getAlignment());
2599       if (MDNode *Tag = LI->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa)) {
2600         TL->setMetadata(LLVMContext::MD_tbaa, Tag);
2601         FL->setMetadata(LLVMContext::MD_tbaa, Tag);
2602       }
2603
2604       SelectInst *NewSI
2605         = cast<SelectInst>(IRB.CreateSelect(SI.getCondition(), TL, FL));
2606       NewSI->takeName(LI);
2607       if (PI != P.end()) {
2608         LoadInst *OtherLoad = IsTrueVal ? FL : TL;
2609         Use *OtherLoadUse = &OtherLoad->getOperandUse(0);
2610         assert(OtherUse.U->get() == OtherLoadUse->get());
2611         OtherUse.U = OtherLoadUse;
2612         P.use_push_back(PI, OtherUse);
2613       }
2614       DEBUG(dbgs() << "          speculated to: " << *NewSI << "\n");
2615       LI->replaceAllUsesWith(NewSI);
2616       Pass.DeadInsts.push_back(LI);
2617     }
2618
2619     deleteIfTriviallyDead(OldPtr);
2620     return NewPtr == &NewAI;
2621   }
2622
2623 };
2624 }
2625
2626 namespace {
2627 /// \brief Visitor to rewrite aggregate loads and stores as scalar.
2628 ///
2629 /// This pass aggressively rewrites all aggregate loads and stores on
2630 /// a particular pointer (or any pointer derived from it which we can identify)
2631 /// with scalar loads and stores.
2632 class AggLoadStoreRewriter : public InstVisitor<AggLoadStoreRewriter, bool> {
2633   // Befriend the base class so it can delegate to private visit methods.
2634   friend class llvm::InstVisitor<AggLoadStoreRewriter, bool>;
2635
2636   const TargetData &TD;
2637
2638   /// Queue of pointer uses to analyze and potentially rewrite.
2639   SmallVector<Use *, 8> Queue;
2640
2641   /// Set to prevent us from cycling with phi nodes and loops.
2642   SmallPtrSet<User *, 8> Visited;
2643
2644   /// The current pointer use being rewritten. This is used to dig up the used
2645   /// value (as opposed to the user).
2646   Use *U;
2647
2648 public:
2649   AggLoadStoreRewriter(const TargetData &TD) : TD(TD) {}
2650
2651   /// Rewrite loads and stores through a pointer and all pointers derived from
2652   /// it.
2653   bool rewrite(Instruction &I) {
2654     DEBUG(dbgs() << "  Rewriting FCA loads and stores...\n");
2655     enqueueUsers(I);
2656     bool Changed = false;
2657     while (!Queue.empty()) {
2658       U = Queue.pop_back_val();
2659       Changed |= visit(cast<Instruction>(U->getUser()));
2660     }
2661     return Changed;
2662   }
2663
2664 private:
2665   /// Enqueue all the users of the given instruction for further processing.
2666   /// This uses a set to de-duplicate users.
2667   void enqueueUsers(Instruction &I) {
2668     for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end(); UI != UE;
2669          ++UI)
2670       if (Visited.insert(*UI))
2671         Queue.push_back(&UI.getUse());
2672   }
2673
2674   // Conservative default is to not rewrite anything.
2675   bool visitInstruction(Instruction &I) { return false; }
2676
2677   /// \brief Generic recursive split emission class.
2678   template <typename Derived>
2679   class OpSplitter {
2680   protected:
2681     /// The builder used to form new instructions.
2682     IRBuilder<> IRB;
2683     /// The indices which to be used with insert- or extractvalue to select the
2684     /// appropriate value within the aggregate.
2685     SmallVector<unsigned, 4> Indices;
2686     /// The indices to a GEP instruction which will move Ptr to the correct slot
2687     /// within the aggregate.
2688     SmallVector<Value *, 4> GEPIndices;
2689     /// The base pointer of the original op, used as a base for GEPing the
2690     /// split operations.
2691     Value *Ptr;
2692
2693     /// Initialize the splitter with an insertion point, Ptr and start with a
2694     /// single zero GEP index.
2695     OpSplitter(Instruction *InsertionPoint, Value *Ptr)
2696       : IRB(InsertionPoint), GEPIndices(1, IRB.getInt32(0)), Ptr(Ptr) {}
2697
2698   public:
2699     /// \brief Generic recursive split emission routine.
2700     ///
2701     /// This method recursively splits an aggregate op (load or store) into
2702     /// scalar or vector ops. It splits recursively until it hits a single value
2703     /// and emits that single value operation via the template argument.
2704     ///
2705     /// The logic of this routine relies on GEPs and insertvalue and
2706     /// extractvalue all operating with the same fundamental index list, merely
2707     /// formatted differently (GEPs need actual values).
2708     ///
2709     /// \param Ty  The type being split recursively into smaller ops.
2710     /// \param Agg The aggregate value being built up or stored, depending on
2711     /// whether this is splitting a load or a store respectively.
2712     void emitSplitOps(Type *Ty, Value *&Agg, const Twine &Name) {
2713       if (Ty->isSingleValueType())
2714         return static_cast<Derived *>(this)->emitFunc(Ty, Agg, Name);
2715
2716       if (ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(Ty)) {
2717         unsigned OldSize = Indices.size();
2718         (void)OldSize;
2719         for (unsigned Idx = 0, Size = ATy->getNumElements(); Idx != Size;
2720              ++Idx) {
2721           assert(Indices.size() == OldSize && "Did not return to the old size");
2722           Indices.push_back(Idx);
2723           GEPIndices.push_back(IRB.getInt32(Idx));
2724           emitSplitOps(ATy->getElementType(), Agg, Name + "." + Twine(Idx));
2725           GEPIndices.pop_back();
2726           Indices.pop_back();
2727         }
2728         return;
2729       }
2730
2731       if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
2732         unsigned OldSize = Indices.size();
2733         (void)OldSize;
2734         for (unsigned Idx = 0, Size = STy->getNumElements(); Idx != Size;
2735              ++Idx) {
2736           assert(Indices.size() == OldSize && "Did not return to the old size");
2737           Indices.push_back(Idx);
2738           GEPIndices.push_back(IRB.getInt32(Idx));
2739           emitSplitOps(STy->getElementType(Idx), Agg, Name + "." + Twine(Idx));
2740           GEPIndices.pop_back();
2741           Indices.pop_back();
2742         }
2743         return;
2744       }
2745
2746       llvm_unreachable("Only arrays and structs are aggregate loadable types");
2747     }
2748   };
2749
2750   struct LoadOpSplitter : public OpSplitter<LoadOpSplitter> {
2751     LoadOpSplitter(Instruction *InsertionPoint, Value *Ptr)
2752       : OpSplitter<LoadOpSplitter>(InsertionPoint, Ptr) {}
2753
2754     /// Emit a leaf load of a single value. This is called at the leaves of the
2755     /// recursive emission to actually load values.
2756     void emitFunc(Type *Ty, Value *&Agg, const Twine &Name) {
2757       assert(Ty->isSingleValueType());
2758       // Load the single value and insert it using the indices.
2759       Value *Load = IRB.CreateLoad(IRB.CreateInBoundsGEP(Ptr, GEPIndices,
2760                                                          Name + ".gep"),
2761                                    Name + ".load");
2762       Agg = IRB.CreateInsertValue(Agg, Load, Indices, Name + ".insert");
2763       DEBUG(dbgs() << "          to: " << *Load << "\n");
2764     }
2765   };
2766
2767   bool visitLoadInst(LoadInst &LI) {
2768     assert(LI.getPointerOperand() == *U);
2769     if (!LI.isSimple() || LI.getType()->isSingleValueType())
2770       return false;
2771
2772     // We have an aggregate being loaded, split it apart.
2773     DEBUG(dbgs() << "    original: " << LI << "\n");
2774     LoadOpSplitter Splitter(&LI, *U);
2775     Value *V = UndefValue::get(LI.getType());
2776     Splitter.emitSplitOps(LI.getType(), V, LI.getName() + ".fca");
2777     LI.replaceAllUsesWith(V);
2778     LI.eraseFromParent();
2779     return true;
2780   }
2781
2782   struct StoreOpSplitter : public OpSplitter<StoreOpSplitter> {
2783     StoreOpSplitter(Instruction *InsertionPoint, Value *Ptr)
2784       : OpSplitter<StoreOpSplitter>(InsertionPoint, Ptr) {}
2785
2786     /// Emit a leaf store of a single value. This is called at the leaves of the
2787     /// recursive emission to actually produce stores.
2788     void emitFunc(Type *Ty, Value *&Agg, const Twine &Name) {
2789       assert(Ty->isSingleValueType());
2790       // Extract the single value and store it using the indices.
2791       Value *Store = IRB.CreateStore(
2792         IRB.CreateExtractValue(Agg, Indices, Name + ".extract"),
2793         IRB.CreateInBoundsGEP(Ptr, GEPIndices, Name + ".gep"));
2794       (void)Store;
2795       DEBUG(dbgs() << "          to: " << *Store << "\n");
2796     }
2797   };
2798
2799   bool visitStoreInst(StoreInst &SI) {
2800     if (!SI.isSimple() || SI.getPointerOperand() != *U)
2801       return false;
2802     Value *V = SI.getValueOperand();
2803     if (V->getType()->isSingleValueType())
2804       return false;
2805
2806     // We have an aggregate being stored, split it apart.
2807     DEBUG(dbgs() << "    original: " << SI << "\n");
2808     StoreOpSplitter Splitter(&SI, *U);
2809     Splitter.emitSplitOps(V->getType(), V, V->getName() + ".fca");
2810     SI.eraseFromParent();
2811     return true;
2812   }
2813
2814   bool visitBitCastInst(BitCastInst &BC) {
2815     enqueueUsers(BC);
2816     return false;
2817   }
2818
2819   bool visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEPI) {
2820     enqueueUsers(GEPI);
2821     return false;
2822   }
2823
2824   bool visitPHINode(PHINode &PN) {
2825     enqueueUsers(PN);
2826     return false;
2827   }
2828
2829   bool visitSelectInst(SelectInst &SI) {
2830     enqueueUsers(SI);
2831     return false;
2832   }
2833 };
2834 }
2835
2836 /// \brief Try to find a partition of the aggregate type passed in for a given
2837 /// offset and size.
2838 ///
2839 /// This recurses through the aggregate type and tries to compute a subtype
2840 /// based on the offset and size. When the offset and size span a sub-section
2841 /// of an array, it will even compute a new array type for that sub-section,
2842 /// and the same for structs.
2843 ///
2844 /// Note that this routine is very strict and tries to find a partition of the
2845 /// type which produces the *exact* right offset and size. It is not forgiving
2846 /// when the size or offset cause either end of type-based partition to be off.
2847 /// Also, this is a best-effort routine. It is reasonable to give up and not
2848 /// return a type if necessary.
2849 static Type *getTypePartition(const TargetData &TD, Type *Ty,
2850                               uint64_t Offset, uint64_t Size) {
2851   if (Offset == 0 && TD.getTypeAllocSize(Ty) == Size)
2852     return Ty;
2853
2854   if (SequentialType *SeqTy = dyn_cast<SequentialType>(Ty)) {
2855     // We can't partition pointers...
2856     if (SeqTy->isPointerTy())
2857       return 0;
2858
2859     Type *ElementTy = SeqTy->getElementType();
2860     uint64_t ElementSize = TD.getTypeAllocSize(ElementTy);
2861     uint64_t NumSkippedElements = Offset / ElementSize;
2862     if (ArrayType *ArrTy = dyn_cast<ArrayType>(SeqTy))
2863       if (NumSkippedElements >= ArrTy->getNumElements())
2864         return 0;
2865     if (VectorType *VecTy = dyn_cast<VectorType>(SeqTy))
2866       if (NumSkippedElements >= VecTy->getNumElements())
2867         return 0;
2868     Offset -= NumSkippedElements * ElementSize;
2869
2870     // First check if we need to recurse.
2871     if (Offset > 0 || Size < ElementSize) {
2872       // Bail if the partition ends in a different array element.
2873       if ((Offset + Size) > ElementSize)
2874         return 0;
2875       // Recurse through the element type trying to peel off offset bytes.
2876       return getTypePartition(TD, ElementTy, Offset, Size);
2877     }
2878     assert(Offset == 0);
2879
2880     if (Size == ElementSize)
2881       return ElementTy;
2882     assert(Size > ElementSize);
2883     uint64_t NumElements = Size / ElementSize;
2884     if (NumElements * ElementSize != Size)
2885       return 0;
2886     return ArrayType::get(ElementTy, NumElements);
2887   }
2888
2889   StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty);
2890   if (!STy)
2891     return 0;
2892
2893   const StructLayout *SL = TD.getStructLayout(STy);
2894   if (Offset >= SL->getSizeInBytes())
2895     return 0;
2896   uint64_t EndOffset = Offset + Size;
2897   if (EndOffset > SL->getSizeInBytes())
2898     return 0;
2899
2900   unsigned Index = SL->getElementContainingOffset(Offset);
2901   Offset -= SL->getElementOffset(Index);
2902
2903   Type *ElementTy = STy->getElementType(Index);
2904   uint64_t ElementSize = TD.getTypeAllocSize(ElementTy);
2905   if (Offset >= ElementSize)
2906     return 0; // The offset points into alignment padding.
2907
2908   // See if any partition must be contained by the element.
2909   if (Offset > 0 || Size < ElementSize) {
2910     if ((Offset + Size) > ElementSize)
2911       return 0;
2912     return getTypePartition(TD, ElementTy, Offset, Size);
2913   }
2914   assert(Offset == 0);
2915
2916   if (Size == ElementSize)
2917     return ElementTy;
2918
2919   StructType::element_iterator EI = STy->element_begin() + Index,
2920                                EE = STy->element_end();
2921   if (EndOffset < SL->getSizeInBytes()) {
2922     unsigned EndIndex = SL->getElementContainingOffset(EndOffset);
2923     if (Index == EndIndex)
2924       return 0; // Within a single element and its padding.
2925
2926     // Don't try to form "natural" types if the elements don't line up with the
2927     // expected size.
2928     // FIXME: We could potentially recurse down through the last element in the
2929     // sub-struct to find a natural end point.
2930     if (SL->getElementOffset(EndIndex) != EndOffset)
2931       return 0;
2932
2933     assert(Index < EndIndex);
2934     EE = STy->element_begin() + EndIndex;
2935   }
2936
2937   // Try to build up a sub-structure.
2938   SmallVector<Type *, 4> ElementTys;
2939   do {
2940     ElementTys.push_back(*EI++);
2941   } while (EI != EE);
2942   StructType *SubTy = StructType::get(STy->getContext(), ElementTys,
2943                                       STy->isPacked());
2944   const StructLayout *SubSL = TD.getStructLayout(SubTy);
2945   if (Size != SubSL->getSizeInBytes())
2946     return 0; // The sub-struct doesn't have quite the size needed.
2947
2948   return SubTy;
2949 }
2950
2951 /// \brief Rewrite an alloca partition's users.
2952 ///
2953 /// This routine drives both of the rewriting goals of the SROA pass. It tries
2954 /// to rewrite uses of an alloca partition to be conducive for SSA value
2955 /// promotion. If the partition needs a new, more refined alloca, this will
2956 /// build that new alloca, preserving as much type information as possible, and
2957 /// rewrite the uses of the old alloca to point at the new one and have the
2958 /// appropriate new offsets. It also evaluates how successful the rewrite was
2959 /// at enabling promotion and if it was successful queues the alloca to be
2960 /// promoted.
2961 bool SROA::rewriteAllocaPartition(AllocaInst &AI,
2962                                   AllocaPartitioning &P,
2963                                   AllocaPartitioning::iterator PI) {
2964   uint64_t AllocaSize = PI->EndOffset - PI->BeginOffset;
2965   if (P.use_begin(PI) == P.use_end(PI))
2966     return false; // No live uses left of this partition.
2967
2968   // Try to compute a friendly type for this partition of the alloca. This
2969   // won't always succeed, in which case we fall back to a legal integer type
2970   // or an i8 array of an appropriate size.
2971   Type *AllocaTy = 0;
2972   if (Type *PartitionTy = P.getCommonType(PI))
2973     if (TD->getTypeAllocSize(PartitionTy) >= AllocaSize)
2974       AllocaTy = PartitionTy;
2975   if (!AllocaTy)
2976     if (Type *PartitionTy = getTypePartition(*TD, AI.getAllocatedType(),
2977                                              PI->BeginOffset, AllocaSize))
2978       AllocaTy = PartitionTy;
2979   if ((!AllocaTy ||
2980        (AllocaTy->isArrayTy() &&
2981         AllocaTy->getArrayElementType()->isIntegerTy())) &&
2982       TD->isLegalInteger(AllocaSize * 8))
2983     AllocaTy = Type::getIntNTy(*C, AllocaSize * 8);
2984   if (!AllocaTy)
2985     AllocaTy = ArrayType::get(Type::getInt8Ty(*C), AllocaSize);
2986   assert(TD->getTypeAllocSize(AllocaTy) >= AllocaSize);
2987
2988   // Check for the case where we're going to rewrite to a new alloca of the
2989   // exact same type as the original, and with the same access offsets. In that
2990   // case, re-use the existing alloca, but still run through the rewriter to
2991   // performe phi and select speculation.
2992   AllocaInst *NewAI;
2993   if (AllocaTy == AI.getAllocatedType()) {
2994     assert(PI->BeginOffset == 0 &&
2995            "Non-zero begin offset but same alloca type");
2996     assert(PI == P.begin() && "Begin offset is zero on later partition");
2997     NewAI = &AI;
2998   } else {
2999     unsigned Alignment = AI.getAlignment();
3000     if (!Alignment) {
3001       // The minimum alignment which users can rely on when the explicit
3002       // alignment is omitted or zero is that required by the ABI for this
3003       // type.
3004       Alignment = TD->getABITypeAlignment(AI.getAllocatedType());
3005     }
3006     Alignment = MinAlign(Alignment, PI->BeginOffset);
3007     // If we will get at least this much alignment from the type alone, leave
3008     // the alloca's alignment unconstrained.
3009     if (Alignment <= TD->getABITypeAlignment(AllocaTy))
3010       Alignment = 0;
3011     NewAI = new AllocaInst(AllocaTy, 0, Alignment,
3012                            AI.getName() + ".sroa." + Twine(PI - P.begin()),
3013                            &AI);
3014     ++NumNewAllocas;
3015   }
3016
3017   DEBUG(dbgs() << "Rewriting alloca partition "
3018                << "[" << PI->BeginOffset << "," << PI->EndOffset << ") to: "
3019                << *NewAI << "\n");
3020
3021   AllocaPartitionRewriter Rewriter(*TD, P, PI, *this, AI, *NewAI,
3022                                    PI->BeginOffset, PI->EndOffset);
3023   DEBUG(dbgs() << "  rewriting ");
3024   DEBUG(P.print(dbgs(), PI, ""));
3025   if (Rewriter.visitUsers(P.use_begin(PI), P.use_end(PI))) {
3026     DEBUG(dbgs() << "  and queuing for promotion\n");
3027     PromotableAllocas.push_back(NewAI);
3028   } else if (NewAI != &AI) {
3029     // If we can't promote the alloca, iterate on it to check for new
3030     // refinements exposed by splitting the current alloca. Don't iterate on an
3031     // alloca which didn't actually change and didn't get promoted.
3032     Worklist.insert(NewAI);
3033   }
3034   return true;
3035 }
3036
3037 /// \brief Walks the partitioning of an alloca rewriting uses of each partition.
3038 bool SROA::splitAlloca(AllocaInst &AI, AllocaPartitioning &P) {
3039   bool Changed = false;
3040   for (AllocaPartitioning::iterator PI = P.begin(), PE = P.end(); PI != PE;
3041        ++PI)
3042     Changed |= rewriteAllocaPartition(AI, P, PI);
3043
3044   return Changed;
3045 }
3046
3047 /// \brief Analyze an alloca for SROA.
3048 ///
3049 /// This analyzes the alloca to ensure we can reason about it, builds
3050 /// a partitioning of the alloca, and then hands it off to be split and
3051 /// rewritten as needed.
3052 bool SROA::runOnAlloca(AllocaInst &AI) {
3053   DEBUG(dbgs() << "SROA alloca: " << AI << "\n");
3054   ++NumAllocasAnalyzed;
3055
3056   // Special case dead allocas, as they're trivial.
3057   if (AI.use_empty()) {
3058     AI.eraseFromParent();
3059     return true;
3060   }
3061
3062   // Skip alloca forms that this analysis can't handle.
3063   if (AI.isArrayAllocation() || !AI.getAllocatedType()->isSized() ||
3064       TD->getTypeAllocSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
3065     return false;
3066
3067   // First check if this is a non-aggregate type that we should simply promote.
3068   if (!AI.getAllocatedType()->isAggregateType() && isAllocaPromotable(&AI)) {
3069     DEBUG(dbgs() << "  Trivially scalar type, queuing for promotion...\n");
3070     PromotableAllocas.push_back(&AI);
3071     return false;
3072   }
3073
3074   bool Changed = false;
3075
3076   // First, split any FCA loads and stores touching this alloca to promote
3077   // better splitting and promotion opportunities.
3078   AggLoadStoreRewriter AggRewriter(*TD);
3079   Changed |= AggRewriter.rewrite(AI);
3080
3081   // Build the partition set using a recursive instruction-visiting builder.
3082   AllocaPartitioning P(*TD, AI);
3083   DEBUG(P.print(dbgs()));
3084   if (P.isEscaped())
3085     return Changed;
3086
3087   // No partitions to split. Leave the dead alloca for a later pass to clean up.
3088   if (P.begin() == P.end())
3089     return Changed;
3090
3091   // Delete all the dead users of this alloca before splitting and rewriting it.
3092   for (AllocaPartitioning::dead_user_iterator DI = P.dead_user_begin(),
3093                                               DE = P.dead_user_end();
3094        DI != DE; ++DI) {
3095     Changed = true;
3096     (*DI)->replaceAllUsesWith(UndefValue::get((*DI)->getType()));
3097     DeadInsts.push_back(*DI);
3098   }
3099   for (AllocaPartitioning::dead_op_iterator DO = P.dead_op_begin(),
3100                                             DE = P.dead_op_end();
3101        DO != DE; ++DO) {
3102     Value *OldV = **DO;
3103     // Clobber the use with an undef value.
3104     **DO = UndefValue::get(OldV->getType());
3105     if (Instruction *OldI = dyn_cast<Instruction>(OldV))
3106       if (isInstructionTriviallyDead(OldI)) {
3107         Changed = true;
3108         DeadInsts.push_back(OldI);
3109       }
3110   }
3111
3112   return splitAlloca(AI, P) || Changed;
3113 }
3114
3115 /// \brief Delete the dead instructions accumulated in this run.
3116 ///
3117 /// Recursively deletes the dead instructions we've accumulated. This is done
3118 /// at the very end to maximize locality of the recursive delete and to
3119 /// minimize the problems of invalidated instruction pointers as such pointers
3120 /// are used heavily in the intermediate stages of the algorithm.
3121 ///
3122 /// We also record the alloca instructions deleted here so that they aren't
3123 /// subsequently handed to mem2reg to promote.
3124 void SROA::deleteDeadInstructions(SmallPtrSet<AllocaInst*, 4> &DeletedAllocas) {
3125   DeadSplitInsts.clear();
3126   while (!DeadInsts.empty()) {
3127     Instruction *I = DeadInsts.pop_back_val();
3128     DEBUG(dbgs() << "Deleting dead instruction: " << *I << "\n");
3129
3130     for (User::op_iterator OI = I->op_begin(), E = I->op_end(); OI != E; ++OI)
3131       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(*OI)) {
3132         // Zero out the operand and see if it becomes trivially dead.
3133         *OI = 0;
3134         if (isInstructionTriviallyDead(U))
3135           DeadInsts.push_back(U);
3136       }
3137
3138     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(I))
3139       DeletedAllocas.insert(AI);
3140
3141     ++NumDeleted;
3142     I->eraseFromParent();
3143   }
3144 }
3145
3146 /// \brief Promote the allocas, using the best available technique.
3147 ///
3148 /// This attempts to promote whatever allocas have been identified as viable in
3149 /// the PromotableAllocas list. If that list is empty, there is nothing to do.
3150 /// If there is a domtree available, we attempt to promote using the full power
3151 /// of mem2reg. Otherwise, we build and use the AllocaPromoter above which is
3152 /// based on the SSAUpdater utilities. This function returns whether any
3153 /// promotion occured.
3154 bool SROA::promoteAllocas(Function &F) {
3155   if (PromotableAllocas.empty())
3156     return false;
3157
3158   NumPromoted += PromotableAllocas.size();
3159
3160   if (DT && !ForceSSAUpdater) {
3161     DEBUG(dbgs() << "Promoting allocas with mem2reg...\n");
3162     PromoteMemToReg(PromotableAllocas, *DT);
3163     PromotableAllocas.clear();
3164     return true;
3165   }
3166
3167   DEBUG(dbgs() << "Promoting allocas with SSAUpdater...\n");
3168   SSAUpdater SSA;
3169   DIBuilder DIB(*F.getParent());
3170   SmallVector<Instruction*, 64> Insts;
3171
3172   for (unsigned Idx = 0, Size = PromotableAllocas.size(); Idx != Size; ++Idx) {
3173     AllocaInst *AI = PromotableAllocas[Idx];
3174     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), UE = AI->use_end();
3175          UI != UE;) {
3176       Instruction *I = cast<Instruction>(*UI++);
3177       // FIXME: Currently the SSAUpdater infrastructure doesn't reason about
3178       // lifetime intrinsics and so we strip them (and the bitcasts+GEPs
3179       // leading to them) here. Eventually it should use them to optimize the
3180       // scalar values produced.
3181       if (isa<BitCastInst>(I) || isa<GetElementPtrInst>(I)) {
3182         assert(onlyUsedByLifetimeMarkers(I) &&
3183                "Found a bitcast used outside of a lifetime marker.");
3184         while (!I->use_empty())
3185           cast<Instruction>(*I->use_begin())->eraseFromParent();
3186         I->eraseFromParent();
3187         continue;
3188       }
3189       if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
3190         assert(II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start ||
3191                II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_end);
3192         II->eraseFromParent();
3193         continue;
3194       }
3195
3196       Insts.push_back(I);
3197     }
3198     AllocaPromoter(Insts, SSA, *AI, DIB).run(Insts);
3199     Insts.clear();
3200   }
3201
3202   PromotableAllocas.clear();
3203   return true;
3204 }
3205
3206 namespace {
3207   /// \brief A predicate to test whether an alloca belongs to a set.
3208   class IsAllocaInSet {
3209     typedef SmallPtrSet<AllocaInst *, 4> SetType;
3210     const SetType &Set;
3211
3212   public:
3213     IsAllocaInSet(const SetType &Set) : Set(Set) {}
3214     bool operator()(AllocaInst *AI) { return Set.count(AI); }
3215   };
3216 }
3217
3218 bool SROA::runOnFunction(Function &F) {
3219   DEBUG(dbgs() << "SROA function: " << F.getName() << "\n");
3220   C = &F.getContext();
3221   TD = getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
3222   if (!TD) {
3223     DEBUG(dbgs() << "  Skipping SROA -- no target data!\n");
3224     return false;
3225   }
3226   DT = getAnalysisIfAvailable<DominatorTree>();
3227
3228   BasicBlock &EntryBB = F.getEntryBlock();
3229   for (BasicBlock::iterator I = EntryBB.begin(), E = llvm::prior(EntryBB.end());
3230        I != E; ++I)
3231     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(I))
3232       Worklist.insert(AI);
3233
3234   bool Changed = false;
3235   // A set of deleted alloca instruction pointers which should be removed from
3236   // the list of promotable allocas.
3237   SmallPtrSet<AllocaInst *, 4> DeletedAllocas;
3238
3239   while (!Worklist.empty()) {
3240     Changed |= runOnAlloca(*Worklist.pop_back_val());
3241     deleteDeadInstructions(DeletedAllocas);
3242     if (!DeletedAllocas.empty()) {
3243       PromotableAllocas.erase(std::remove_if(PromotableAllocas.begin(),
3244                                              PromotableAllocas.end(),
3245                                              IsAllocaInSet(DeletedAllocas)),
3246                               PromotableAllocas.end());
3247       DeletedAllocas.clear();
3248     }
3249   }
3250
3251   Changed |= promoteAllocas(F);
3252
3253   return Changed;
3254 }
3255
3256 void SROA::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
3257   if (RequiresDomTree)
3258     AU.addRequired<DominatorTree>();
3259   AU.setPreservesCFG();
3260 }