Teach BasicAA::getModRefInfo(CallSite, CallSite) some
[oota-llvm.git] / include / llvm / Analysis / MemoryDependenceAnalysis.h
index 01a731730c54ac2b76ae9ce0acfd3c6c5a65cc97..ceed0ab54469d3ec8b343336db6867b1c99375a9 100644 (file)
@@ -18,6 +18,7 @@
 #include "llvm/Pass.h"
 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
+#include "llvm/ADT/OwningPtr.h"
 #include "llvm/ADT/PointerIntPair.h"
 
 namespace llvm {
@@ -25,17 +26,48 @@ namespace llvm {
   class FunctionPass;
   class Instruction;
   class CallSite;
+  class AliasAnalysis;
+  class TargetData;
+  class MemoryDependenceAnalysis;
+  class PredIteratorCache;
   
   /// MemDepResult - A memory dependence query can return one of three different
-  /// answers:
-  ///   Normal  : The query is dependent on a specific instruction.
-  ///   NonLocal: The query does not depend on anything inside this block, but
-  ///             we haven't scanned beyond the block to find out what.
-  ///   None    : The query does not depend on anything: we found the entry
-  ///             block or the allocation site of the memory.
+  /// answers, described below.
   class MemDepResult {
     enum DepType {
-      Invalid = 0, Normal, NonLocal, None
+      /// Invalid - Clients of MemDep never see this.
+      Invalid = 0,
+      
+      /// Clobber - This is a dependence on the specified instruction which
+      /// clobbers the desired value.  The pointer member of the MemDepResult
+      /// pair holds the instruction that clobbers the memory.  For example,
+      /// this occurs when we see a may-aliased store to the memory location we
+      /// care about.
+      Clobber,
+
+      /// Def - This is a dependence on the specified instruction which
+      /// defines/produces the desired memory location.  The pointer member of
+      /// the MemDepResult pair holds the instruction that defines the memory.
+      /// Cases of interest:
+      ///   1. This could be a load or store for dependence queries on
+      ///      load/store.  The value loaded or stored is the produced value.
+      ///      Note that the pointer operand may be different than that of the
+      ///      queried pointer due to must aliases and phi translation.  Note
+      ///      that the def may not be the same type as the query, the pointers
+      ///      may just be must aliases.
+      ///   2. For loads and stores, this could be an allocation instruction. In
+      ///      this case, the load is loading an undef value or a store is the
+      ///      first store to (that part of) the allocation.
+      ///   3. Dependence queries on calls return Def only when they are
+      ///      readonly calls with identical callees and no intervening
+      ///      clobbers.  No validation is done that the operands to the calls
+      ///      are the same.
+      Def,
+      
+      /// NonLocal - This marker indicates that the query has no dependency in
+      /// the specified block.  To find out more, the client should query other
+      /// predecessor blocks.
+      NonLocal
     };
     typedef PointerIntPair<Instruction*, 2, DepType> PairTy;
     PairTy Value;
@@ -45,35 +77,56 @@ namespace llvm {
     
     /// get methods: These are static ctor methods for creating various
     /// MemDepResult kinds.
-    static MemDepResult get(Instruction *Inst) {
-      return MemDepResult(PairTy(Inst, Normal));
+    static MemDepResult getDef(Instruction *Inst) {
+      return MemDepResult(PairTy(Inst, Def));
+    }
+    static MemDepResult getClobber(Instruction *Inst) {
+      return MemDepResult(PairTy(Inst, Clobber));
     }
     static MemDepResult getNonLocal() {
       return MemDepResult(PairTy(0, NonLocal));
     }
-    static MemDepResult getNone() {
-      return MemDepResult(PairTy(0, None));
-    }
 
-    /// isNormal - Return true if this MemDepResult represents a query that is
-    /// a normal instruction dependency.
-    bool isNormal() const { return Value.getInt() == Normal; }
+    /// isClobber - Return true if this MemDepResult represents a query that is
+    /// a instruction clobber dependency.
+    bool isClobber() const { return Value.getInt() == Clobber; }
+
+    /// isDef - Return true if this MemDepResult represents a query that is
+    /// a instruction definition dependency.
+    bool isDef() const { return Value.getInt() == Def; }
     
     /// isNonLocal - Return true if this MemDepResult represents an query that
     /// is transparent to the start of the block, but where a non-local hasn't
     /// been done.
     bool isNonLocal() const { return Value.getInt() == NonLocal; }
     
-    /// isNone - Return true if this MemDepResult represents a query that
-    /// doesn't depend on any instruction.
-    bool isNone() const { return Value.getInt() == None; }
-
     /// getInst() - If this is a normal dependency, return the instruction that
     /// is depended on.  Otherwise, return null.
-    Instruction *getInst() const { return isNormal() ? Value.getPointer() : 0; }
+    Instruction *getInst() const { return Value.getPointer(); }
     
-    bool operator==(const MemDepResult &M) { return M.Value == Value; }
-    bool operator!=(const MemDepResult &M) { return M.Value != Value; }
+    bool operator==(const MemDepResult &M) const { return M.Value == Value; }
+    bool operator!=(const MemDepResult &M) const { return M.Value != Value; }
+    bool operator<(const MemDepResult &M) const { return M.Value < Value; }
+    bool operator>(const MemDepResult &M) const { return M.Value > Value; }
+  private:
+    friend class MemoryDependenceAnalysis;
+    /// Dirty - Entries with this marker occur in a LocalDeps map or
+    /// NonLocalDeps map when the instruction they previously referenced was
+    /// removed from MemDep.  In either case, the entry may include an
+    /// instruction pointer.  If so, the pointer is an instruction in the
+    /// block where scanning can start from, saving some work.
+    ///
+    /// In a default-constructed MemDepResult object, the type will be Dirty
+    /// and the instruction pointer will be null.
+    ///
+         
+    /// isDirty - Return true if this is a MemDepResult in its dirty/invalid.
+    /// state.
+    bool isDirty() const { return Value.getInt() == Invalid; }
+    
+    static MemDepResult getDirty(Instruction *Inst) {
+      return MemDepResult(PairTy(Inst, Invalid));
+    }
   };
 
   /// MemoryDependenceAnalysis - This is an analysis that determines, for a
@@ -92,45 +145,40 @@ namespace llvm {
   /// internal caching mechanism.
   ///
   class MemoryDependenceAnalysis : public FunctionPass {
-    /// DepType - This enum is used to indicate what flavor of dependence this
-    /// is.  If the type is Normal, there is an associated instruction pointer.
-    enum DepType {
-      /// Dirty - Entries with this marker occur in a LocalDeps map or
-      /// NonLocalDeps map when the instruction they previously referenced was
-      /// removed from MemDep.  In either case, the entry may include an
-      /// instruction pointer.  If so, the pointer is an instruction in the
-      /// block where scanning can start from, saving some work.
-      ///
-      /// In a default-constructed DepResultTy object, the type will be Dirty
-      /// and the instruction pointer will be null.
-      ///
-      Dirty = 0,
-      
-      /// Normal - This is a normal instruction dependence.  The pointer member
-      /// of the DepResultTy pair holds the instruction.
-      Normal,
-
-      /// None - This dependence type indicates that the query does not depend
-      /// on any instructions, either because it is not a memory instruction or
-      /// because it scanned to the definition of the memory (alloca/malloc)
-      /// being accessed.
-      None,
-      
-      /// NonLocal - This marker indicates that the query has no dependency in
-      /// the specified block.  To find out more, the client should query other
-      /// predecessor blocks.
-      NonLocal
-    };
-    typedef PointerIntPair<Instruction*, 2, DepType> DepResultTy;
-
     // A map from instructions to their dependency.
-    typedef DenseMap<Instruction*, DepResultTy> LocalDepMapType;
+    typedef DenseMap<Instruction*, MemDepResult> LocalDepMapType;
     LocalDepMapType LocalDeps;
 
+  public:
+    typedef std::pair<BasicBlock*, MemDepResult> NonLocalDepEntry;
+    typedef std::vector<NonLocalDepEntry> NonLocalDepInfo;
+  private:
+    /// ValueIsLoadPair - This is a pair<Value*, bool> where the bool is true if
+    /// the dependence is a read only dependence, false if read/write.
+    typedef PointerIntPair<Value*, 1, bool> ValueIsLoadPair;
+    
+    /// CachedNonLocalPointerInfo - This map stores the cached results of doing
+    /// a pointer lookup at the bottom of a block.  The key of this map is the
+    /// pointer+isload bit, the value is a list of <bb->result> mappings.
+    typedef DenseMap<ValueIsLoadPair,
+      std::pair<BasicBlock*, NonLocalDepInfo> > CachedNonLocalPointerInfo;
+    CachedNonLocalPointerInfo NonLocalPointerDeps;
+
+    // A map from instructions to their non-local pointer dependencies.
+    // The elements of the SmallPtrSet are ValueIsLoadPair's.
+    typedef DenseMap<Instruction*, 
+                     SmallPtrSet<void*, 4> > ReverseNonLocalPtrDepTy;
+    ReverseNonLocalPtrDepTy ReverseNonLocalPtrDeps;
+
+    
+    /// PerInstNLInfo - This is the instruction we keep for each cached access
+    /// that we have for an instruction.  The pointer is an owning pointer and
+    /// the bool indicates whether we have any dirty bits in the set.
+    typedef std::pair<NonLocalDepInfo, bool> PerInstNLInfo;
+    
     // A map from instructions to their non-local dependencies.
-    typedef DenseMap<Instruction*,
-                     // This is an owning pointer.
-                     DenseMap<BasicBlock*, DepResultTy>*> NonLocalDepMapType;
+    typedef DenseMap<Instruction*, PerInstNLInfo> NonLocalDepMapType;
+      
     NonLocalDepMapType NonLocalDeps;
     
     // A reverse mapping from dependencies to the dependees.  This is
@@ -142,82 +190,83 @@ namespace llvm {
     // A reverse mapping form dependencies to the non-local dependees.
     ReverseDepMapType ReverseNonLocalDeps;
     
+    /// Current AA implementation, just a cache.
+    AliasAnalysis *AA;
+    TargetData *TD;
+    OwningPtr<PredIteratorCache> PredCache;
   public:
-    MemoryDependenceAnalysis() : FunctionPass(&ID) {}
+    MemoryDependenceAnalysis();
+    ~MemoryDependenceAnalysis();
     static char ID;
 
-    /// Pass Implementation stuff.  This doesn't do any analysis.
-    ///
-    bool runOnFunction(Function &) {return false; }
+    /// Pass Implementation stuff.  This doesn't do any analysis eagerly.
+    bool runOnFunction(Function &);
     
     /// Clean up memory in between runs
-    void releaseMemory() {
-      LocalDeps.clear();
-      for (NonLocalDepMapType::iterator I = NonLocalDeps.begin(),
-           E = NonLocalDeps.end(); I != E; ++I)
-        delete I->second;
-      NonLocalDeps.clear();
-      ReverseLocalDeps.clear();
-      ReverseNonLocalDeps.clear();
-    }
-
+    void releaseMemory();
+    
     /// getAnalysisUsage - Does not modify anything.  It uses Value Numbering
     /// and Alias Analysis.
     ///
     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
     
     /// getDependency - Return the instruction on which a memory operation
-    /// depends.  See the class comment for more details.
+    /// depends.  See the class comment for more details.  It is illegal to call
+    /// this on non-memory instructions.
     MemDepResult getDependency(Instruction *QueryInst);
 
-    /// getDependencyFrom - Return the instruction on which the memory operation
-    /// 'QueryInst' depends.  This starts scanning from the instruction before
-    /// the position indicated by ScanIt.
-    ///
-    /// Note that this method does no caching at all.  You should use
-    /// getDependency where possible.
-    MemDepResult getDependencyFrom(Instruction *QueryInst,
-                                   BasicBlock::iterator ScanIt, BasicBlock *BB){
-      return ConvToResult(getDependencyFromInternal(QueryInst, ScanIt, BB));
-    }
-
-    
-    /// getNonLocalDependency - Perform a full dependency query for the
-    /// specified instruction, returning the set of blocks that the value is
+    /// getNonLocalCallDependency - Perform a full dependency query for the
+    /// specified call, returning the set of blocks that the value is
     /// potentially live across.  The returned set of results will include a
     /// "NonLocal" result for all blocks where the value is live across.
     ///
-    /// This method assumes the instruction returns a "nonlocal" dependency
+    /// This method assumes the instruction returns a "NonLocal" dependency
     /// within its own block.
-    void getNonLocalDependency(Instruction *QueryInst,
-                               SmallVectorImpl<std::pair<BasicBlock*, 
-                                                       MemDepResult> > &Result);
+    ///
+    /// This returns a reference to an internal data structure that may be
+    /// invalidated on the next non-local query or when an instruction is
+    /// removed.  Clients must copy this data if they want it around longer than
+    /// that.
+    const NonLocalDepInfo &getNonLocalCallDependency(CallSite QueryCS);
+    
+    
+    /// getNonLocalPointerDependency - Perform a full dependency query for an
+    /// access to the specified (non-volatile) memory location, returning the
+    /// set of instructions that either define or clobber the value.
+    ///
+    /// This method assumes the pointer has a "NonLocal" dependency within BB.
+    void getNonLocalPointerDependency(Value *Pointer, bool isLoad,
+                                      BasicBlock *BB,
+                                     SmallVectorImpl<NonLocalDepEntry> &Result);
     
     /// removeInstruction - Remove an instruction from the dependence analysis,
     /// updating the dependence of instructions that previously depended on it.
     void removeInstruction(Instruction *InstToRemove);
     
   private:
-    MemDepResult ConvToResult(DepResultTy R) {
-      if (R.getInt() == Normal)
-        return MemDepResult::get(R.getPointer());
-      if (R.getInt() == NonLocal)
-        return MemDepResult::getNonLocal();
-      assert(R.getInt() == None && "Unknown MemDepResult!");
-      return MemDepResult::getNone();
-    }
+    MemDepResult getPointerDependencyFrom(Value *Pointer, uint64_t MemSize,
+                                          bool isLoad, 
+                                          BasicBlock::iterator ScanIt,
+                                          BasicBlock *BB);
+    MemDepResult getCallSiteDependencyFrom(CallSite C, bool isReadOnlyCall,
+                                           BasicBlock::iterator ScanIt,
+                                           BasicBlock *BB);
+    void getNonLocalPointerDepFromBB(Value *Pointer, uint64_t Size,
+                                     bool isLoad, BasicBlock *BB,
+                                     SmallVectorImpl<NonLocalDepEntry> &Result,
+                                     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited);
+    MemDepResult GetNonLocalInfoForBlock(Value *Pointer, uint64_t PointeeSize,
+                                         bool isLoad, BasicBlock *BB,
+                                         NonLocalDepInfo *Cache,
+                                         unsigned NumSortedEntries);
+
+    
+    void RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair P);
     
     /// verifyRemoved - Verify that the specified instruction does not occur
     /// in our internal data structures.
     void verifyRemoved(Instruction *Inst) const;
     
-    /// getDependencyFromInternal - Return the instruction on which the memory
-    /// operation 'QueryInst' depends.  This starts scanning from the
-    /// instruction before the position indicated by ScanIt.
-    DepResultTy getDependencyFromInternal(Instruction *QueryInst,
-                                   BasicBlock::iterator ScanIt, BasicBlock *BB);
-    DepResultTy getCallSiteDependency(CallSite C, BasicBlock::iterator ScanIt,
-                                      BasicBlock *BB);
   };
 
 } // End llvm namespace