Remove static global GCNames from Function.cpp and move it to the Context
[oota-llvm.git] / include / llvm / Analysis / BasicAliasAnalysis.h
index ebacb4a6be0d974b18e0fbf7c3e64246ba651f16..181a9327024c2b699fbbfd39ba14eef2ab11225a 100644 (file)
 #include "llvm/IR/Instruction.h"
 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
 #include "llvm/IR/Module.h"
-#include "llvm/Pass.h"
+#include "llvm/IR/PassManager.h"
 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
 
 namespace llvm {
-
-  /// BasicAliasAnalysis - This is the primary alias analysis implementation.
-  struct BasicAliasAnalysis : public ImmutablePass, public AliasAnalysis {
-    static char ID; // Class identification, replacement for typeinfo
-
-#ifndef NDEBUG
-    static const Function *getParent(const Value *V) {
-      if (const Instruction *inst = dyn_cast<Instruction>(V))
-        return inst->getParent()->getParent();
-
-      if (const Argument *arg = dyn_cast<Argument>(V))
-        return arg->getParent();
-
-      return nullptr;
+class AssumptionCache;
+class DominatorTree;
+class LoopInfo;
+
+/// This is the AA result object for the basic, local, and stateless alias
+/// analysis. It implements the AA query interface in an entirely stateless
+/// manner. As one consequence, it is never invalidated. While it does retain
+/// some storage, that is used as an optimization and not to preserve
+/// information from query to query.
+class BasicAAResult : public AAResultBase<BasicAAResult> {
+  friend AAResultBase<BasicAAResult>;
+
+  const DataLayout &DL;
+  AssumptionCache &AC;
+  DominatorTree *DT;
+  LoopInfo *LI;
+
+public:
+  BasicAAResult(const DataLayout &DL, const TargetLibraryInfo &TLI,
+                AssumptionCache &AC, DominatorTree *DT = nullptr,
+                LoopInfo *LI = nullptr)
+      : AAResultBase(TLI), DL(DL), AC(AC), DT(DT), LI(LI) {}
+
+  BasicAAResult(const BasicAAResult &Arg)
+      : AAResultBase(Arg), DL(Arg.DL), AC(Arg.AC), DT(Arg.DT), LI(Arg.LI) {}
+  BasicAAResult(BasicAAResult &&Arg)
+      : AAResultBase(std::move(Arg)), DL(Arg.DL), AC(Arg.AC), DT(Arg.DT),
+        LI(Arg.LI) {}
+
+  /// Handle invalidation events from the new pass manager.
+  ///
+  /// By definition, this result is stateless and so remains valid.
+  bool invalidate(Function &, const PreservedAnalyses &) { return false; }
+
+  AliasResult alias(const MemoryLocation &LocA, const MemoryLocation &LocB);
+
+  ModRefInfo getModRefInfo(ImmutableCallSite CS, const MemoryLocation &Loc);
+
+  ModRefInfo getModRefInfo(ImmutableCallSite CS1, ImmutableCallSite CS2);
+
+  /// Chases pointers until we find a (constant global) or not.
+  bool pointsToConstantMemory(const MemoryLocation &Loc, bool OrLocal);
+
+  /// Get the location associated with a pointer argument of a callsite.
+  ModRefInfo getArgModRefInfo(ImmutableCallSite CS, unsigned ArgIdx);
+
+  /// Returns the behavior when calling the given call site.
+  FunctionModRefBehavior getModRefBehavior(ImmutableCallSite CS);
+
+  /// Returns the behavior when calling the given function. For use when the
+  /// call site is not known.
+  FunctionModRefBehavior getModRefBehavior(const Function *F);
+
+private:
+  // A linear transformation of a Value; this class represents ZExt(SExt(V,
+  // SExtBits), ZExtBits) * Scale + Offset.
+  struct VariableGEPIndex {
+
+    // An opaque Value - we can't decompose this further.
+    const Value *V;
+
+    // We need to track what extensions we've done as we consider the same Value
+    // with different extensions as different variables in a GEP's linear
+    // expression;
+    // e.g.: if V == -1, then sext(x) != zext(x).
+    unsigned ZExtBits;
+    unsigned SExtBits;
+
+    int64_t Scale;
+
+    bool operator==(const VariableGEPIndex &Other) const {
+      return V == Other.V && ZExtBits == Other.ZExtBits &&
+             SExtBits == Other.SExtBits && Scale == Other.Scale;
     }
 
-    static bool notDifferentParent(const Value *O1, const Value *O2) {
-
-      const Function *F1 = getParent(O1);
-      const Function *F2 = getParent(O2);
-
-      return !F1 || !F2 || F1 == F2;
+    bool operator!=(const VariableGEPIndex &Other) const {
+      return !operator==(Other);
     }
-#endif
-
-    BasicAliasAnalysis() : ImmutablePass(ID) {
-      initializeBasicAliasAnalysisPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
-    }
-
-    bool doInitialization(Module &M) override;
-
-    void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
-      AU.addRequired<AliasAnalysis>();
-      AU.addRequired<AssumptionCacheTracker>();
-      AU.addRequired<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
-    }
-
-    AliasResult alias(const MemoryLocation &LocA,
-                      const MemoryLocation &LocB) override {
-      assert(AliasCache.empty() && "AliasCache must be cleared after use!");
-      assert(notDifferentParent(LocA.Ptr, LocB.Ptr) &&
-             "BasicAliasAnalysis doesn't support interprocedural queries.");
-      AliasResult Alias = aliasCheck(LocA.Ptr, LocA.Size, LocA.AATags,
-                                     LocB.Ptr, LocB.Size, LocB.AATags);
-      // AliasCache rarely has more than 1 or 2 elements, always use
-      // shrink_and_clear so it quickly returns to the inline capacity of the
-      // SmallDenseMap if it ever grows larger.
-      // FIXME: This should really be shrink_to_inline_capacity_and_clear().
-      AliasCache.shrink_and_clear();
-      VisitedPhiBBs.clear();
-      return Alias;
-    }
-
-    ModRefInfo getModRefInfo(ImmutableCallSite CS,
-                             const MemoryLocation &Loc) override;
-
-    ModRefInfo getModRefInfo(ImmutableCallSite CS1,
-                             ImmutableCallSite CS2) override;
-
-    /// pointsToConstantMemory - Chase pointers until we find a (constant
-    /// global) or not.
-    bool pointsToConstantMemory(const MemoryLocation &Loc,
-                                bool OrLocal) override;
-
-    /// Get the location associated with a pointer argument of a callsite.
-    ModRefInfo getArgModRefInfo(ImmutableCallSite CS, unsigned ArgIdx) override;
-
-    /// getModRefBehavior - Return the behavior when calling the given
-    /// call site.
-    FunctionModRefBehavior getModRefBehavior(ImmutableCallSite CS) override;
-
-    /// getModRefBehavior - Return the behavior when calling the given function.
-    /// For use when the call site is not known.
-    FunctionModRefBehavior getModRefBehavior(const Function *F) override;
-
-    /// getAdjustedAnalysisPointer - This method is used when a pass implements
-    /// an analysis interface through multiple inheritance.  If needed, it
-    /// should override this to adjust the this pointer as needed for the
-    /// specified pass info.
-    void *getAdjustedAnalysisPointer(const void *ID) override {
-      if (ID == &AliasAnalysis::ID)
-        return (AliasAnalysis*)this;
-      return this;
-    }
-
-  private:
-    enum ExtensionKind {
-      EK_NotExtended,
-      EK_SignExt,
-      EK_ZeroExt
-    };
-
-    struct VariableGEPIndex {
-      const Value *V;
-      ExtensionKind Extension;
-      int64_t Scale;
-
-      bool operator==(const VariableGEPIndex &Other) const {
-        return V == Other.V && Extension == Other.Extension &&
-          Scale == Other.Scale;
-      }
-
-      bool operator!=(const VariableGEPIndex &Other) const {
-        return !operator==(Other);
-      }
-    };
-
-    // AliasCache - Track alias queries to guard against recursion.
-    typedef std::pair<MemoryLocation, MemoryLocation> LocPair;
-    typedef SmallDenseMap<LocPair, AliasResult, 8> AliasCacheTy;
-    AliasCacheTy AliasCache;
-
-    /// \brief Track phi nodes we have visited. When interpret "Value" pointer
-    /// equality as value equality we need to make sure that the "Value" is not
-    /// part of a cycle. Otherwise, two uses could come from different
-    /// "iterations" of a cycle and see different values for the same "Value"
-    /// pointer.
-    /// The following example shows the problem:
-    ///   %p = phi(%alloca1, %addr2)
-    ///   %l = load %ptr
-    ///   %addr1 = gep, %alloca2, 0, %l
-    ///   %addr2 = gep  %alloca2, 0, (%l + 1)
-    ///      alias(%p, %addr1) -> MayAlias !
-    ///   store %l, ...
-    SmallPtrSet<const BasicBlock*, 8> VisitedPhiBBs;
-
-    // Visited - Track instructions visited by pointsToConstantMemory.
-    SmallPtrSet<const Value*, 16> Visited;
-
-    static Value *GetLinearExpression(Value *V, APInt &Scale, APInt &Offset,
-                                      ExtensionKind &Extension,
-                                      const DataLayout &DL, unsigned Depth,
-                                      AssumptionCache *AC, DominatorTree *DT);
-
-    static const Value *
-    DecomposeGEPExpression(const Value *V, int64_t &BaseOffs,
-                           SmallVectorImpl<VariableGEPIndex> &VarIndices,
-                           bool &MaxLookupReached, const DataLayout &DL,
-                           AssumptionCache *AC, DominatorTree *DT);
-
-    /// \brief Check whether two Values can be considered equivalent.
-    ///
-    /// In addition to pointer equivalence of \p V1 and \p V2 this checks
-    /// whether they can not be part of a cycle in the value graph by looking at
-    /// all visited phi nodes an making sure that the phis cannot reach the
-    /// value. We have to do this because we are looking through phi nodes (That
-    /// is we say noalias(V, phi(VA, VB)) if noalias(V, VA) and noalias(V, VB).
-    bool isValueEqualInPotentialCycles(const Value *V1, const Value *V2);
-
-    /// \brief Dest and Src are the variable indices from two decomposed
-    /// GetElementPtr instructions GEP1 and GEP2 which have common base
-    /// pointers.  Subtract the GEP2 indices from GEP1 to find the symbolic
-    /// difference between the two pointers.
-    void GetIndexDifference(SmallVectorImpl<VariableGEPIndex> &Dest,
-                            const SmallVectorImpl<VariableGEPIndex> &Src);
-
-    // aliasGEP - Provide a bunch of ad-hoc rules to disambiguate a GEP
-    // instruction against another.
-    AliasResult aliasGEP(const GEPOperator *V1, uint64_t V1Size,
-                         const AAMDNodes &V1AAInfo,
-                         const Value *V2, uint64_t V2Size,
-                         const AAMDNodes &V2AAInfo,
-                         const Value *UnderlyingV1, const Value *UnderlyingV2);
-
-    // aliasPHI - Provide a bunch of ad-hoc rules to disambiguate a PHI
-    // instruction against another.
-    AliasResult aliasPHI(const PHINode *PN, uint64_t PNSize,
-                         const AAMDNodes &PNAAInfo,
-                         const Value *V2, uint64_t V2Size,
-                         const AAMDNodes &V2AAInfo);
-
-    /// aliasSelect - Disambiguate a Select instruction against another value.
-    AliasResult aliasSelect(const SelectInst *SI, uint64_t SISize,
-                            const AAMDNodes &SIAAInfo,
-                            const Value *V2, uint64_t V2Size,
-                            const AAMDNodes &V2AAInfo);
-
-    AliasResult aliasCheck(const Value *V1, uint64_t V1Size,
-                           AAMDNodes V1AATag,
-                           const Value *V2, uint64_t V2Size,
-                           AAMDNodes V2AATag);
   };
 
-
-  //===--------------------------------------------------------------------===//
-  //
-  // createBasicAliasAnalysisPass - This pass implements the stateless alias
-  // analysis.
-  //
-  ImmutablePass *createBasicAliasAnalysisPass();
-
+  /// Track alias queries to guard against recursion.
+  typedef std::pair<MemoryLocation, MemoryLocation> LocPair;
+  typedef SmallDenseMap<LocPair, AliasResult, 8> AliasCacheTy;
+  AliasCacheTy AliasCache;
+
+  /// Tracks phi nodes we have visited.
+  ///
+  /// When interpret "Value" pointer equality as value equality we need to make
+  /// sure that the "Value" is not part of a cycle. Otherwise, two uses could
+  /// come from different "iterations" of a cycle and see different values for
+  /// the same "Value" pointer.
+  ///
+  /// The following example shows the problem:
+  ///   %p = phi(%alloca1, %addr2)
+  ///   %l = load %ptr
+  ///   %addr1 = gep, %alloca2, 0, %l
+  ///   %addr2 = gep  %alloca2, 0, (%l + 1)
+  ///      alias(%p, %addr1) -> MayAlias !
+  ///   store %l, ...
+  SmallPtrSet<const BasicBlock *, 8> VisitedPhiBBs;
+
+  /// Tracks instructions visited by pointsToConstantMemory.
+  SmallPtrSet<const Value *, 16> Visited;
+
+  static const Value *
+  GetLinearExpression(const Value *V, APInt &Scale, APInt &Offset,
+                      unsigned &ZExtBits, unsigned &SExtBits,
+                      const DataLayout &DL, unsigned Depth, AssumptionCache *AC,
+                      DominatorTree *DT, bool &NSW, bool &NUW);
+
+  static const Value *
+  DecomposeGEPExpression(const Value *V, int64_t &BaseOffs,
+                         SmallVectorImpl<VariableGEPIndex> &VarIndices,
+                         bool &MaxLookupReached, const DataLayout &DL,
+                         AssumptionCache *AC, DominatorTree *DT);
+  /// \brief A Heuristic for aliasGEP that searches for a constant offset
+  /// between the variables.
+  ///
+  /// GetLinearExpression has some limitations, as generally zext(%x + 1)
+  /// != zext(%x) + zext(1) if the arithmetic overflows. GetLinearExpression
+  /// will therefore conservatively refuse to decompose these expressions.
+  /// However, we know that, for all %x, zext(%x) != zext(%x + 1), even if
+  /// the addition overflows.
+  bool
+  constantOffsetHeuristic(const SmallVectorImpl<VariableGEPIndex> &VarIndices,
+                          uint64_t V1Size, uint64_t V2Size, int64_t BaseOffset,
+                          AssumptionCache *AC, DominatorTree *DT);
+
+  bool isValueEqualInPotentialCycles(const Value *V1, const Value *V2);
+
+  void GetIndexDifference(SmallVectorImpl<VariableGEPIndex> &Dest,
+                          const SmallVectorImpl<VariableGEPIndex> &Src);
+
+  AliasResult aliasGEP(const GEPOperator *V1, uint64_t V1Size,
+                       const AAMDNodes &V1AAInfo, const Value *V2,
+                       uint64_t V2Size, const AAMDNodes &V2AAInfo,
+                       const Value *UnderlyingV1, const Value *UnderlyingV2);
+
+  AliasResult aliasPHI(const PHINode *PN, uint64_t PNSize,
+                       const AAMDNodes &PNAAInfo, const Value *V2,
+                       uint64_t V2Size, const AAMDNodes &V2AAInfo);
+
+  AliasResult aliasSelect(const SelectInst *SI, uint64_t SISize,
+                          const AAMDNodes &SIAAInfo, const Value *V2,
+                          uint64_t V2Size, const AAMDNodes &V2AAInfo);
+
+  AliasResult aliasCheck(const Value *V1, uint64_t V1Size, AAMDNodes V1AATag,
+                         const Value *V2, uint64_t V2Size, AAMDNodes V2AATag);
+};
+
+/// Analysis pass providing a never-invalidated alias analysis result.
+class BasicAA {
+public:
+  typedef BasicAAResult Result;
+
+  /// \brief Opaque, unique identifier for this analysis pass.
+  static void *ID() { return (void *)&PassID; }
+
+  BasicAAResult run(Function &F, AnalysisManager<Function> *AM);
+
+  /// \brief Provide access to a name for this pass for debugging purposes.
+  static StringRef name() { return "BasicAliasAnalysis"; }
+
+private:
+  static char PassID;
+};
+
+/// Legacy wrapper pass to provide the BasicAAResult object.
+class BasicAAWrapperPass : public FunctionPass {
+  std::unique_ptr<BasicAAResult> Result;
+
+  virtual void anchor();
+
+public:
+  static char ID;
+
+  BasicAAWrapperPass();
+
+  BasicAAResult &getResult() { return *Result; }
+  const BasicAAResult &getResult() const { return *Result; }
+
+  bool runOnFunction(Function &F) override;
+  void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override;
+};
+
+FunctionPass *createBasicAAWrapperPass();
+
+/// A helper for the legacy pass manager to create a \c BasicAAResult object
+/// populated to the best of our ability for a particular function when inside
+/// of a \c ModulePass or a \c CallGraphSCCPass.
+BasicAAResult createLegacyPMBasicAAResult(Pass &P, Function &F);
 }
 
 #endif