Inherit CallGraphSCCPass directly from Pass.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / IPO / GlobalOpt.cpp
index 4e081dd20571ec3c9b9ba6148a26a1b7016e44df..d9ba12c7845df9b4371fc53f685c5e358b009c67 100644 (file)
 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
-#include <set>
 #include <algorithm>
+#include <set>
 using namespace llvm;
 
-namespace {
-  Statistic<> NumMarked   ("globalopt", "Number of globals marked constant");
-  Statistic<> NumSRA      ("globalopt", "Number of aggregate globals broken "
-                           "into scalars");
-  Statistic<> NumSubstitute("globalopt",
-                        "Number of globals with initializers stored into them");
-  Statistic<> NumDeleted  ("globalopt", "Number of globals deleted");
-  Statistic<> NumFnDeleted("globalopt", "Number of functions deleted");
-  Statistic<> NumGlobUses ("globalopt", "Number of global uses devirtualized");
-  Statistic<> NumLocalized("globalopt", "Number of globals localized");
-  Statistic<> NumShrunkToBool("globalopt",
-                              "Number of global vars shrunk to booleans");
-  Statistic<> NumFastCallFns("globalopt",
-                             "Number of functions converted to fastcc");
-  Statistic<> NumEmptyCtor  ("globalopt", "Number of empty ctors removed");
-  Statistic<> NumCtorsEvaluated("globalopt","Number of static ctors evaluated");
+STATISTIC(NumMarked    , "Number of globals marked constant");
+STATISTIC(NumSRA       , "Number of aggregate globals broken into scalars");
+STATISTIC(NumHeapSRA   , "Number of heap objects SRA'd");
+STATISTIC(NumSubstitute,"Number of globals with initializers stored into them");
+STATISTIC(NumDeleted   , "Number of globals deleted");
+STATISTIC(NumFnDeleted , "Number of functions deleted");
+STATISTIC(NumGlobUses  , "Number of global uses devirtualized");
+STATISTIC(NumLocalized , "Number of globals localized");
+STATISTIC(NumShrunkToBool  , "Number of global vars shrunk to booleans");
+STATISTIC(NumFastCallFns   , "Number of functions converted to fastcc");
+STATISTIC(NumCtorsEvaluated, "Number of static ctors evaluated");
 
+namespace {
   struct GlobalOpt : public ModulePass {
     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
       AU.addRequired<TargetData>();
@@ -60,10 +56,10 @@ namespace {
     bool OptimizeFunctions(Module &M);
     bool OptimizeGlobalVars(Module &M);
     bool OptimizeGlobalCtorsList(GlobalVariable *&GCL);
-    bool ProcessInternalGlobal(GlobalVariable *GV, Module::global_iterator &GVI);
+    bool ProcessInternalGlobal(GlobalVariable *GV,Module::global_iterator &GVI);
   };
 
-  RegisterOpt<GlobalOpt> X("globalopt", "Global Variable Optimizer");
+  RegisterPass<GlobalOpt> X("globalopt", "Global Variable Optimizer");
 }
 
 ModulePass *llvm::createGlobalOptimizerPass() { return new GlobalOpt(); }
@@ -103,17 +99,20 @@ struct GlobalStatus {
   /// ever stored to this global, keep track of what value it is.
   Value *StoredOnceValue;
 
-  // AccessingFunction/HasMultipleAccessingFunctions - These start out
-  // null/false.  When the first accessing function is noticed, it is recorded.
-  // When a second different accessing function is noticed,
-  // HasMultipleAccessingFunctions is set to true.
+  /// AccessingFunction/HasMultipleAccessingFunctions - These start out
+  /// null/false.  When the first accessing function is noticed, it is recorded.
+  /// When a second different accessing function is noticed,
+  /// HasMultipleAccessingFunctions is set to true.
   Function *AccessingFunction;
   bool HasMultipleAccessingFunctions;
 
-  // HasNonInstructionUser - Set to true if this global has a user that is not
-  // an instruction (e.g. a constant expr or GV initializer).
+  /// HasNonInstructionUser - Set to true if this global has a user that is not
+  /// an instruction (e.g. a constant expr or GV initializer).
   bool HasNonInstructionUser;
 
+  /// HasPHIUser - Set to true if this global has a user that is a PHI node.
+  bool HasPHIUser;
+  
   /// isNotSuitableForSRA - Keep track of whether any SRA preventing users of
   /// the global exist.  Such users include GEP instruction with variable
   /// indexes, and non-gep/load/store users like constant expr casts.
@@ -121,7 +120,8 @@ struct GlobalStatus {
 
   GlobalStatus() : isLoaded(false), StoredType(NotStored), StoredOnceValue(0),
                    AccessingFunction(0), HasMultipleAccessingFunctions(false),
-                   HasNonInstructionUser(false), isNotSuitableForSRA(false) {}
+                   HasNonInstructionUser(false), HasPHIUser(false),
+                   isNotSuitableForSRA(false) {}
 };
 
 
@@ -237,7 +237,8 @@ static bool AnalyzeGlobal(Value *V, GlobalStatus &GS,
         if (PHIUsers.insert(PN).second)  // Not already visited.
           if (AnalyzeGlobal(I, GS, PHIUsers)) return true;
         GS.isNotSuitableForSRA = true;
-      } else if (isa<SetCondInst>(I)) {
+        GS.HasPHIUser = true;
+      } else if (isa<CmpInst>(I)) {
         GS.isNotSuitableForSRA = true;
       } else if (isa<MemCpyInst>(I) || isa<MemMoveInst>(I)) {
         if (I->getOperand(1) == V)
@@ -269,7 +270,7 @@ static bool AnalyzeGlobal(Value *V, GlobalStatus &GS,
 static Constant *getAggregateConstantElement(Constant *Agg, Constant *Idx) {
   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Idx);
   if (!CI) return 0;
-  unsigned IdxV = (unsigned)CI->getRawValue();
+  unsigned IdxV = CI->getZExtValue();
 
   if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(Agg)) {
     if (IdxV < CS->getNumOperands()) return CS->getOperand(IdxV);
@@ -320,9 +321,11 @@ static bool CleanupConstantGlobalUsers(Value *V, Constant *Init) {
       Changed = true;
     } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(U)) {
       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
-        Constant *SubInit = ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(Init, CE);
+        Constant *SubInit = 0;
+        if (Init)
+          SubInit = ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(Init, CE);
         Changed |= CleanupConstantGlobalUsers(CE, SubInit);
-      } else if (CE->getOpcode() == Instruction::Cast &&
+      } else if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast && 
                  isa<PointerType>(CE->getType())) {
         // Pointer cast, delete any stores and memsets to the global.
         Changed |= CleanupConstantGlobalUsers(CE, 0);
@@ -334,8 +337,9 @@ static bool CleanupConstantGlobalUsers(Value *V, Constant *Init) {
       }
     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(U)) {
       Constant *SubInit = 0;
-      ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(ConstantFoldInstruction(GEP));
-      if (CE && CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
+      ConstantExpr *CE = 
+        dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(ConstantFoldInstruction(GEP));
+      if (Init && CE && CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
         SubInit = ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(Init, CE);
       Changed |= CleanupConstantGlobalUsers(GEP, SubInit);
 
@@ -380,7 +384,7 @@ static GlobalVariable *SRAGlobal(GlobalVariable *GV) {
     NewGlobals.reserve(STy->getNumElements());
     for (unsigned i = 0, e = STy->getNumElements(); i != e; ++i) {
       Constant *In = getAggregateConstantElement(Init,
-                                            ConstantUInt::get(Type::UIntTy, i));
+                                            ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
       assert(In && "Couldn't get element of initializer?");
       GlobalVariable *NGV = new GlobalVariable(STy->getElementType(i), false,
                                                GlobalVariable::InternalLinkage,
@@ -402,7 +406,7 @@ static GlobalVariable *SRAGlobal(GlobalVariable *GV) {
     NewGlobals.reserve(NumElements);
     for (unsigned i = 0, e = NumElements; i != e; ++i) {
       Constant *In = getAggregateConstantElement(Init,
-                                            ConstantUInt::get(Type::UIntTy, i));
+                                            ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
       assert(In && "Couldn't get element of initializer?");
 
       GlobalVariable *NGV = new GlobalVariable(STy->getElementType(), false,
@@ -416,9 +420,9 @@ static GlobalVariable *SRAGlobal(GlobalVariable *GV) {
   if (NewGlobals.empty())
     return 0;
 
-  DEBUG(std::cerr << "PERFORMING GLOBAL SRA ON: " << *GV);
+  DOUT << "PERFORMING GLOBAL SRA ON: " << *GV;
 
-  Constant *NullInt = Constant::getNullValue(Type::IntTy);
+  Constant *NullInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
 
   // Loop over all of the uses of the global, replacing the constantexpr geps,
   // with smaller constantexpr geps or direct references.
@@ -431,8 +435,7 @@ static GlobalVariable *SRAGlobal(GlobalVariable *GV) {
     // Ignore the 1th operand, which has to be zero or else the program is quite
     // broken (undefined).  Get the 2nd operand, which is the structure or array
     // index.
-    unsigned Val =
-       (unsigned)cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(2))->getRawValue();
+    unsigned Val = cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(2))->getZExtValue();
     if (Val >= NewGlobals.size()) Val = 0; // Out of bound array access.
 
     Value *NewPtr = NewGlobals[Val];
@@ -487,28 +490,28 @@ static bool AllUsesOfValueWillTrapIfNull(Value *V) {
       // Will trap.
     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
       if (SI->getOperand(0) == V) {
-        //std::cerr << "NONTRAPPING USE: " << **UI;
+        //cerr << "NONTRAPPING USE: " << **UI;
         return false;  // Storing the value.
       }
     } else if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(*UI)) {
       if (CI->getOperand(0) != V) {
-        //std::cerr << "NONTRAPPING USE: " << **UI;
+        //cerr << "NONTRAPPING USE: " << **UI;
         return false;  // Not calling the ptr
       }
     } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(*UI)) {
       if (II->getOperand(0) != V) {
-        //std::cerr << "NONTRAPPING USE: " << **UI;
+        //cerr << "NONTRAPPING USE: " << **UI;
         return false;  // Not calling the ptr
       }
     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*UI)) {
       if (!AllUsesOfValueWillTrapIfNull(CI)) return false;
     } else if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(*UI)) {
       if (!AllUsesOfValueWillTrapIfNull(GEPI)) return false;
-    } else if (isa<SetCondInst>(*UI) &&
+    } else if (isa<ICmpInst>(*UI) &&
                isa<ConstantPointerNull>(UI->getOperand(1))) {
       // Ignore setcc X, null
     } else {
-      //std::cerr << "NONTRAPPING USE: " << **UI;
+      //cerr << "NONTRAPPING USE: " << **UI;
       return false;
     }
   return true;
@@ -526,7 +529,7 @@ static bool AllUsesOfLoadedValueWillTrapIfNull(GlobalVariable *GV) {
       // Ignore stores to the global.
     } else {
       // We don't know or understand this user, bail out.
-      //std::cerr << "UNKNOWN USER OF GLOBAL!: " << **UI;
+      //cerr << "UNKNOWN USER OF GLOBAL!: " << **UI;
       return false;
     }
 
@@ -565,7 +568,8 @@ static bool OptimizeAwayTrappingUsesOfValue(Value *V, Constant *NewV) {
       }
     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
       Changed |= OptimizeAwayTrappingUsesOfValue(CI,
-                                    ConstantExpr::getCast(NewV, CI->getType()));
+                                ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(),
+                                                      NewV, CI->getType()));
       if (CI->use_empty()) {
         Changed = true;
         CI->eraseFromParent();
@@ -612,7 +616,7 @@ static bool OptimizeAwayTrappingUsesOfLoads(GlobalVariable *GV, Constant *LV) {
     }
 
   if (Changed) {
-    DEBUG(std::cerr << "OPTIMIZED LOADS FROM STORED ONCE POINTER: " << *GV);
+    DOUT << "OPTIMIZED LOADS FROM STORED ONCE POINTER: " << *GV;
     ++NumGlobUses;
   }
 
@@ -632,7 +636,7 @@ static bool OptimizeAwayTrappingUsesOfLoads(GlobalVariable *GV, Constant *LV) {
   // If we nuked all of the loads, then none of the stores are needed either,
   // nor is the global.
   if (AllLoadsGone) {
-    DEBUG(std::cerr << "  *** GLOBAL NOW DEAD!\n");
+    DOUT << "  *** GLOBAL NOW DEAD!\n";
     CleanupConstantGlobalUsers(GV, 0);
     if (GV->use_empty()) {
       GV->eraseFromParent();
@@ -663,22 +667,22 @@ static void ConstantPropUsersOf(Value *V) {
 /// variable, and transforms the program as if it always contained the result of
 /// the specified malloc.  Because it is always the result of the specified
 /// malloc, there is no reason to actually DO the malloc.  Instead, turn the
-/// malloc into a global, and any laods of GV as uses of the new global.
+/// malloc into a global, and any loads of GV as uses of the new global.
 static GlobalVariable *OptimizeGlobalAddressOfMalloc(GlobalVariable *GV,
                                                      MallocInst *MI) {
-  DEBUG(std::cerr << "PROMOTING MALLOC GLOBAL: " << *GV << "  MALLOC = " <<*MI);
+  DOUT << "PROMOTING MALLOC GLOBAL: " << *GV << "  MALLOC = " << *MI;
   ConstantInt *NElements = cast<ConstantInt>(MI->getArraySize());
 
-  if (NElements->getRawValue() != 1) {
+  if (NElements->getZExtValue() != 1) {
     // If we have an array allocation, transform it to a single element
     // allocation to make the code below simpler.
     Type *NewTy = ArrayType::get(MI->getAllocatedType(),
-                                 (unsigned)NElements->getRawValue());
+                                 NElements->getZExtValue());
     MallocInst *NewMI =
-      new MallocInst(NewTy, Constant::getNullValue(Type::UIntTy),
-                     MI->getName(), MI);
+      new MallocInst(NewTy, Constant::getNullValue(Type::Int32Ty),
+                     MI->getAlignment(), MI->getName(), MI);
     std::vector<Value*> Indices;
-    Indices.push_back(Constant::getNullValue(Type::IntTy));
+    Indices.push_back(Constant::getNullValue(Type::Int32Ty));
     Indices.push_back(Indices[0]);
     Value *NewGEP = new GetElementPtrInst(NewMI, Indices,
                                           NewMI->getName()+".el0", MI);
@@ -700,13 +704,14 @@ static GlobalVariable *OptimizeGlobalAddressOfMalloc(GlobalVariable *GV,
 
   Constant *RepValue = NewGV;
   if (NewGV->getType() != GV->getType()->getElementType())
-    RepValue = ConstantExpr::getCast(RepValue, GV->getType()->getElementType());
+    RepValue = ConstantExpr::getBitCast(RepValue, 
+                                        GV->getType()->getElementType());
 
   // If there is a comparison against null, we will insert a global bool to
   // keep track of whether the global was initialized yet or not.
   GlobalVariable *InitBool =
-    new GlobalVariable(Type::BoolTy, false, GlobalValue::InternalLinkage,
-                       ConstantBool::False, GV->getName()+".init");
+    new GlobalVariable(Type::Int1Ty, false, GlobalValue::InternalLinkage,
+                       ConstantInt::getFalse(), GV->getName()+".init");
   bool InitBoolUsed = false;
 
   // Loop over all uses of GV, processing them in turn.
@@ -715,36 +720,40 @@ static GlobalVariable *OptimizeGlobalAddressOfMalloc(GlobalVariable *GV,
     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(GV->use_back())) {
       while (!LI->use_empty()) {
         Use &LoadUse = LI->use_begin().getUse();
-        if (!isa<SetCondInst>(LoadUse.getUser()))
+        if (!isa<ICmpInst>(LoadUse.getUser()))
           LoadUse = RepValue;
         else {
-          // Replace the setcc X, 0 with a use of the bool value.
-          SetCondInst *SCI = cast<SetCondInst>(LoadUse.getUser());
-          Value *LV = new LoadInst(InitBool, InitBool->getName()+".val", SCI);
+          ICmpInst *CI = cast<ICmpInst>(LoadUse.getUser());
+          // Replace the cmp X, 0 with a use of the bool value.
+          Value *LV = new LoadInst(InitBool, InitBool->getName()+".val", CI);
           InitBoolUsed = true;
-          switch (SCI->getOpcode()) {
-          default: assert(0 && "Unknown opcode!");
-          case Instruction::SetLT:
-            LV = ConstantBool::False;   // X < null -> always false
+          switch (CI->getPredicate()) {
+          default: assert(0 && "Unknown ICmp Predicate!");
+          case ICmpInst::ICMP_ULT:
+          case ICmpInst::ICMP_SLT:
+            LV = ConstantInt::getFalse();   // X < null -> always false
             break;
-          case Instruction::SetEQ:
-          case Instruction::SetLE:
-            LV = BinaryOperator::createNot(LV, "notinit", SCI);
+          case ICmpInst::ICMP_ULE:
+          case ICmpInst::ICMP_SLE:
+          case ICmpInst::ICMP_EQ:
+            LV = BinaryOperator::createNot(LV, "notinit", CI);
             break;
-          case Instruction::SetNE:
-          case Instruction::SetGE:
-          case Instruction::SetGT:
+          case ICmpInst::ICMP_NE:
+          case ICmpInst::ICMP_UGE:
+          case ICmpInst::ICMP_SGE:
+          case ICmpInst::ICMP_UGT:
+          case ICmpInst::ICMP_SGT:
             break;  // no change.
           }
-          SCI->replaceAllUsesWith(LV);
-          SCI->eraseFromParent();
+          CI->replaceAllUsesWith(LV);
+          CI->eraseFromParent();
         }
       }
       LI->eraseFromParent();
     } else {
       StoreInst *SI = cast<StoreInst>(GV->use_back());
       // The global is initialized when the store to it occurs.
-      new StoreInst(ConstantBool::True, InitBool, SI);
+      new StoreInst(ConstantInt::getTrue(), InitBool, SI);
       SI->eraseFromParent();
     }
 
@@ -778,7 +787,7 @@ static GlobalVariable *OptimizeGlobalAddressOfMalloc(GlobalVariable *GV,
 static bool ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal(Instruction *V,
                                                       GlobalVariable *GV) {
   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E;++UI)
-    if (isa<LoadInst>(*UI) || isa<SetCondInst>(*UI)) {
+    if (isa<LoadInst>(*UI) || isa<CmpInst>(*UI)) {
       // Fine, ignore.
     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
       if (SI->getOperand(0) == V && SI->getOperand(1) != GV)
@@ -791,13 +800,256 @@ static bool ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal(Instruction *V,
       return false;
     }
   return true;
+}
 
+/// ReplaceUsesOfMallocWithGlobal - The Alloc pointer is stored into GV
+/// somewhere.  Transform all uses of the allocation into loads from the
+/// global and uses of the resultant pointer.  Further, delete the store into
+/// GV.  This assumes that these value pass the 
+/// 'ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal' predicate.
+static void ReplaceUsesOfMallocWithGlobal(Instruction *Alloc, 
+                                          GlobalVariable *GV) {
+  while (!Alloc->use_empty()) {
+    Instruction *U = Alloc->use_back();
+    if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(U)) {
+      // If this is the store of the allocation into the global, remove it.
+      if (SI->getOperand(1) == GV) {
+        SI->eraseFromParent();
+        continue;
+      }
+    }
+    
+    // Insert a load from the global, and use it instead of the malloc.
+    Value *NL = new LoadInst(GV, GV->getName()+".val", U);
+    U->replaceUsesOfWith(Alloc, NL);
+  }
 }
 
+/// GlobalLoadUsesSimpleEnoughForHeapSRA - If all users of values loaded from
+/// GV are simple enough to perform HeapSRA, return true.
+static bool GlobalLoadUsesSimpleEnoughForHeapSRA(GlobalVariable *GV) {
+  for (Value::use_iterator UI = GV->use_begin(), E = GV->use_end(); UI != E; 
+       ++UI)
+    if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*UI)) {
+      // We permit two users of the load: setcc comparing against the null
+      // pointer, and a getelementptr of a specific form.
+      for (Value::use_iterator UI = LI->use_begin(), E = LI->use_end(); UI != E; 
+           ++UI) {
+        // Comparison against null is ok.
+        if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(*UI)) {
+          if (!isa<ConstantPointerNull>(ICI->getOperand(1)))
+            return false;
+          continue;
+        }
+        
+        // getelementptr is also ok, but only a simple form.
+        GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(*UI);
+        if (!GEPI) return false;
+        
+        // Must index into the array and into the struct.
+        if (GEPI->getNumOperands() < 3)
+          return false;
+        
+        // Otherwise the GEP is ok.
+        continue;
+      }
+    }
+  return true;
+}
+
+/// RewriteUsesOfLoadForHeapSRoA - We are performing Heap SRoA on a global.  Ptr
+/// is a value loaded from the global.  Eliminate all uses of Ptr, making them
+/// use FieldGlobals instead.  All uses of loaded values satisfy
+/// GlobalLoadUsesSimpleEnoughForHeapSRA.
+static void RewriteUsesOfLoadForHeapSRoA(LoadInst *Ptr, 
+                             const std::vector<GlobalVariable*> &FieldGlobals) {
+  std::vector<Value *> InsertedLoadsForPtr;
+  //InsertedLoadsForPtr.resize(FieldGlobals.size());
+  while (!Ptr->use_empty()) {
+    Instruction *User = Ptr->use_back();
+    
+    // If this is a comparison against null, handle it.
+    if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(User)) {
+      assert(isa<ConstantPointerNull>(SCI->getOperand(1)));
+      // If we have a setcc of the loaded pointer, we can use a setcc of any
+      // field.
+      Value *NPtr;
+      if (InsertedLoadsForPtr.empty()) {
+        NPtr = new LoadInst(FieldGlobals[0], Ptr->getName()+".f0", Ptr);
+        InsertedLoadsForPtr.push_back(Ptr);
+      } else {
+        NPtr = InsertedLoadsForPtr.back();
+      }
+      
+      Value *New = new ICmpInst(SCI->getPredicate(), NPtr,
+                                Constant::getNullValue(NPtr->getType()),
+                                SCI->getName(), SCI);
+      SCI->replaceAllUsesWith(New);
+      SCI->eraseFromParent();
+      continue;
+    }
+    
+    // Otherwise, this should be: 'getelementptr Ptr, Idx, uint FieldNo ...'
+    GetElementPtrInst *GEPI = cast<GetElementPtrInst>(User);
+    assert(GEPI->getNumOperands() >= 3 && isa<ConstantInt>(GEPI->getOperand(2))
+           && "Unexpected GEPI!");
+    
+    // Load the pointer for this field.
+    unsigned FieldNo = cast<ConstantInt>(GEPI->getOperand(2))->getZExtValue();
+    if (InsertedLoadsForPtr.size() <= FieldNo)
+      InsertedLoadsForPtr.resize(FieldNo+1);
+    if (InsertedLoadsForPtr[FieldNo] == 0)
+      InsertedLoadsForPtr[FieldNo] = new LoadInst(FieldGlobals[FieldNo],
+                                                  Ptr->getName()+".f" + 
+                                                  utostr(FieldNo), Ptr);
+    Value *NewPtr = InsertedLoadsForPtr[FieldNo];
+
+    // Create the new GEP idx vector.
+    std::vector<Value*> GEPIdx;
+    GEPIdx.push_back(GEPI->getOperand(1));
+    GEPIdx.insert(GEPIdx.end(), GEPI->op_begin()+3, GEPI->op_end());
+
+    Value *NGEPI = new GetElementPtrInst(NewPtr, GEPIdx, GEPI->getName(), GEPI);
+    GEPI->replaceAllUsesWith(NGEPI);
+    GEPI->eraseFromParent();
+  }
+}
+
+/// PerformHeapAllocSRoA - MI is an allocation of an array of structures.  Break
+/// it up into multiple allocations of arrays of the fields.
+static GlobalVariable *PerformHeapAllocSRoA(GlobalVariable *GV, MallocInst *MI){
+  DOUT << "SROA HEAP ALLOC: " << *GV << "  MALLOC = " << *MI;
+  const StructType *STy = cast<StructType>(MI->getAllocatedType());
+
+  // There is guaranteed to be at least one use of the malloc (storing
+  // it into GV).  If there are other uses, change them to be uses of
+  // the global to simplify later code.  This also deletes the store
+  // into GV.
+  ReplaceUsesOfMallocWithGlobal(MI, GV);
+  
+  // Okay, at this point, there are no users of the malloc.  Insert N
+  // new mallocs at the same place as MI, and N globals.
+  std::vector<GlobalVariable*> FieldGlobals;
+  std::vector<MallocInst*> FieldMallocs;
+  
+  for (unsigned FieldNo = 0, e = STy->getNumElements(); FieldNo != e;++FieldNo){
+    const Type *FieldTy = STy->getElementType(FieldNo);
+    const Type *PFieldTy = PointerType::get(FieldTy);
+    
+    GlobalVariable *NGV =
+      new GlobalVariable(PFieldTy, false, GlobalValue::InternalLinkage,
+                         Constant::getNullValue(PFieldTy),
+                         GV->getName() + ".f" + utostr(FieldNo), GV);
+    FieldGlobals.push_back(NGV);
+    
+    MallocInst *NMI = new MallocInst(FieldTy, MI->getArraySize(),
+                                     MI->getName() + ".f" + utostr(FieldNo),MI);
+    FieldMallocs.push_back(NMI);
+    new StoreInst(NMI, NGV, MI);
+  }
+  
+  // The tricky aspect of this transformation is handling the case when malloc
+  // fails.  In the original code, malloc failing would set the result pointer
+  // of malloc to null.  In this case, some mallocs could succeed and others
+  // could fail.  As such, we emit code that looks like this:
+  //    F0 = malloc(field0)
+  //    F1 = malloc(field1)
+  //    F2 = malloc(field2)
+  //    if (F0 == 0 || F1 == 0 || F2 == 0) {
+  //      if (F0) { free(F0); F0 = 0; }
+  //      if (F1) { free(F1); F1 = 0; }
+  //      if (F2) { free(F2); F2 = 0; }
+  //    }
+  Value *RunningOr = 0;
+  for (unsigned i = 0, e = FieldMallocs.size(); i != e; ++i) {
+    Value *Cond = new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, FieldMallocs[i],
+                             Constant::getNullValue(FieldMallocs[i]->getType()),
+                                  "isnull", MI);
+    if (!RunningOr)
+      RunningOr = Cond;   // First seteq
+    else
+      RunningOr = BinaryOperator::createOr(RunningOr, Cond, "tmp", MI);
+  }
+
+  // Split the basic block at the old malloc.
+  BasicBlock *OrigBB = MI->getParent();
+  BasicBlock *ContBB = OrigBB->splitBasicBlock(MI, "malloc_cont");
+  
+  // Create the block to check the first condition.  Put all these blocks at the
+  // end of the function as they are unlikely to be executed.
+  BasicBlock *NullPtrBlock = new BasicBlock("malloc_ret_null",
+                                            OrigBB->getParent());
+  
+  // Remove the uncond branch from OrigBB to ContBB, turning it into a cond
+  // branch on RunningOr.
+  OrigBB->getTerminator()->eraseFromParent();
+  new BranchInst(NullPtrBlock, ContBB, RunningOr, OrigBB);
+  
+  // Within the NullPtrBlock, we need to emit a comparison and branch for each
+  // pointer, because some may be null while others are not.
+  for (unsigned i = 0, e = FieldGlobals.size(); i != e; ++i) {
+    Value *GVVal = new LoadInst(FieldGlobals[i], "tmp", NullPtrBlock);
+    Value *Cmp = new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, GVVal, 
+                              Constant::getNullValue(GVVal->getType()),
+                              "tmp", NullPtrBlock);
+    BasicBlock *FreeBlock = new BasicBlock("free_it", OrigBB->getParent());
+    BasicBlock *NextBlock = new BasicBlock("next", OrigBB->getParent());
+    new BranchInst(FreeBlock, NextBlock, Cmp, NullPtrBlock);
+
+    // Fill in FreeBlock.
+    new FreeInst(GVVal, FreeBlock);
+    new StoreInst(Constant::getNullValue(GVVal->getType()), FieldGlobals[i],
+                  FreeBlock);
+    new BranchInst(NextBlock, FreeBlock);
+    
+    NullPtrBlock = NextBlock;
+  }
+  
+  new BranchInst(ContBB, NullPtrBlock);
+  
+  
+  // MI is no longer needed, remove it.
+  MI->eraseFromParent();
+
+  
+  // Okay, the malloc site is completely handled.  All of the uses of GV are now
+  // loads, and all uses of those loads are simple.  Rewrite them to use loads
+  // of the per-field globals instead.
+  while (!GV->use_empty()) {
+    if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(GV->use_back())) {
+      RewriteUsesOfLoadForHeapSRoA(LI, FieldGlobals);
+      LI->eraseFromParent();
+    } else {
+      // Must be a store of null.
+      StoreInst *SI = cast<StoreInst>(GV->use_back());
+      assert(isa<Constant>(SI->getOperand(0)) &&
+             cast<Constant>(SI->getOperand(0))->isNullValue() &&
+             "Unexpected heap-sra user!");
+      
+      // Insert a store of null into each global.
+      for (unsigned i = 0, e = FieldGlobals.size(); i != e; ++i) {
+        Constant *Null = 
+          Constant::getNullValue(FieldGlobals[i]->getType()->getElementType());
+        new StoreInst(Null, FieldGlobals[i], SI);
+      }
+      // Erase the original store.
+      SI->eraseFromParent();
+    }
+  }
+
+  // The old global is now dead, remove it.
+  GV->eraseFromParent();
+
+  ++NumHeapSRA;
+  return FieldGlobals[0];
+}
+
+
 // OptimizeOnceStoredGlobal - Try to optimize globals based on the knowledge
 // that only one value (besides its initializer) is ever stored to the global.
 static bool OptimizeOnceStoredGlobal(GlobalVariable *GV, Value *StoredOnceVal,
-                                     Module::global_iterator &GVI, TargetData &TD) {
+                                     Module::global_iterator &GVI,
+                                     TargetData &TD) {
   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(StoredOnceVal))
     StoredOnceVal = CI->getOperand(0);
   else if (GetElementPtrInst *GEPI =dyn_cast<GetElementPtrInst>(StoredOnceVal)){
@@ -821,29 +1073,62 @@ static bool OptimizeOnceStoredGlobal(GlobalVariable *GV, Value *StoredOnceVal,
       GV->getInitializer()->isNullValue()) {
     if (Constant *SOVC = dyn_cast<Constant>(StoredOnceVal)) {
       if (GV->getInitializer()->getType() != SOVC->getType())
-        SOVC = ConstantExpr::getCast(SOVC, GV->getInitializer()->getType());
+        SOVC = ConstantExpr::getBitCast(SOVC, GV->getInitializer()->getType());
 
       // Optimize away any trapping uses of the loaded value.
       if (OptimizeAwayTrappingUsesOfLoads(GV, SOVC))
         return true;
     } else if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(StoredOnceVal)) {
+      // If this is a malloc of an abstract type, don't touch it.
+      if (!MI->getAllocatedType()->isSized())
+        return false;
+      
+      // We can't optimize this global unless all uses of it are *known* to be
+      // of the malloc value, not of the null initializer value (consider a use
+      // that compares the global's value against zero to see if the malloc has
+      // been reached).  To do this, we check to see if all uses of the global
+      // would trap if the global were null: this proves that they must all
+      // happen after the malloc.
+      if (!AllUsesOfLoadedValueWillTrapIfNull(GV))
+        return false;
+
+      // We can't optimize this if the malloc itself is used in a complex way,
+      // for example, being stored into multiple globals.  This allows the
+      // malloc to be stored into the specified global, loaded setcc'd, and
+      // GEP'd.  These are all things we could transform to using the global
+      // for.
+      if (!ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal(MI, GV))
+        return false;
+
+      
       // If we have a global that is only initialized with a fixed size malloc,
-      // and if all users of the malloc trap, and if the malloc'd address is not
-      // put anywhere else, transform the program to use global memory instead
-      // of malloc'd memory.  This eliminates dynamic allocation (good) and
-      // exposes the resultant global to further GlobalOpt (even better).  Note
-      // that we restrict this transformation to only working on small
-      // allocations (2048 bytes currently), as we don't want to introduce a 16M
-      // global or something.
-      if (ConstantInt *NElements = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getArraySize()))
-        if (MI->getAllocatedType()->isSized() &&
-            NElements->getRawValue()*
-                     TD.getTypeSize(MI->getAllocatedType()) < 2048 &&
-            AllUsesOfLoadedValueWillTrapIfNull(GV) &&
-            ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal(MI, GV)) {
+      // transform the program to use global memory instead of malloc'd memory.
+      // This eliminates dynamic allocation, avoids an indirection accessing the
+      // data, and exposes the resultant global to further GlobalOpt.
+      if (ConstantInt *NElements = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getArraySize())) {
+        // Restrict this transformation to only working on small allocations
+        // (2048 bytes currently), as we don't want to introduce a 16M global or
+        // something.
+        if (NElements->getZExtValue()*
+                     TD.getTypeSize(MI->getAllocatedType()) < 2048) {
           GVI = OptimizeGlobalAddressOfMalloc(GV, MI);
           return true;
         }
+      }
+
+      // If the allocation is an array of structures, consider transforming this
+      // into multiple malloc'd arrays, one for each field.  This is basically
+      // SRoA for malloc'd memory.
+      if (const StructType *AllocTy = 
+                  dyn_cast<StructType>(MI->getAllocatedType())) {
+        // This the structure has an unreasonable number of fields, leave it
+        // alone.
+        if (AllocTy->getNumElements() <= 16 && AllocTy->getNumElements() > 0 &&
+            GlobalLoadUsesSimpleEnoughForHeapSRA(GV)) {
+          GVI = PerformHeapAllocSRoA(GV, MI);
+          return true;
+        }
+      }
     }
   }
 
@@ -854,12 +1139,13 @@ static bool OptimizeOnceStoredGlobal(GlobalVariable *GV, Value *StoredOnceVal,
 /// values ever stored into GV are its initializer and OtherVal.
 static void ShrinkGlobalToBoolean(GlobalVariable *GV, Constant *OtherVal) {
   // Create the new global, initializing it to false.
-  GlobalVariable *NewGV = new GlobalVariable(Type::BoolTy, false,
-         GlobalValue::InternalLinkage, ConstantBool::False, GV->getName()+".b");
+  GlobalVariable *NewGV = new GlobalVariable(Type::Int1Ty, false,
+         GlobalValue::InternalLinkage, ConstantInt::getFalse(),
+                                             GV->getName()+".b");
   GV->getParent()->getGlobalList().insert(GV, NewGV);
 
   Constant *InitVal = GV->getInitializer();
-  assert(InitVal->getType() != Type::BoolTy && "No reason to shrink to bool!");
+  assert(InitVal->getType() != Type::Int1Ty && "No reason to shrink to bool!");
 
   // If initialized to zero and storing one into the global, we can use a cast
   // instead of a select to synthesize the desired value.
@@ -875,7 +1161,7 @@ static void ShrinkGlobalToBoolean(GlobalVariable *GV, Constant *OtherVal) {
       // Only do this if we weren't storing a loaded value.
       Value *StoreVal;
       if (StoringOther || SI->getOperand(0) == InitVal)
-        StoreVal = ConstantBool::get(StoringOther);
+        StoreVal = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, StoringOther);
       else {
         // Otherwise, we are storing a previously loaded copy.  To do this,
         // change the copy from copying the original value to just copying the
@@ -905,7 +1191,7 @@ static void ShrinkGlobalToBoolean(GlobalVariable *GV, Constant *OtherVal) {
       LoadInst *NLI = new LoadInst(NewGV, Name+".b", LI);
       Value *NSI;
       if (IsOneZero)
-        NSI = new CastInst(NLI, LI->getType(), Name, LI);
+        NSI = new ZExtInst(NLI, LI->getType(), Name, LI);
       else
         NSI = new SelectInst(NLI, OtherVal, InitVal, Name, LI);
       LI->replaceAllUsesWith(NSI);
@@ -923,17 +1209,38 @@ bool GlobalOpt::ProcessInternalGlobal(GlobalVariable *GV,
                                       Module::global_iterator &GVI) {
   std::set<PHINode*> PHIUsers;
   GlobalStatus GS;
-  PHIUsers.clear();
   GV->removeDeadConstantUsers();
 
   if (GV->use_empty()) {
-    DEBUG(std::cerr << "GLOBAL DEAD: " << *GV);
+    DOUT << "GLOBAL DEAD: " << *GV;
     GV->eraseFromParent();
     ++NumDeleted;
     return true;
   }
 
   if (!AnalyzeGlobal(GV, GS, PHIUsers)) {
+#if 0
+    cerr << "Global: " << *GV;
+    cerr << "  isLoaded = " << GS.isLoaded << "\n";
+    cerr << "  StoredType = ";
+    switch (GS.StoredType) {
+    case GlobalStatus::NotStored: cerr << "NEVER STORED\n"; break;
+    case GlobalStatus::isInitializerStored: cerr << "INIT STORED\n"; break;
+    case GlobalStatus::isStoredOnce: cerr << "STORED ONCE\n"; break;
+    case GlobalStatus::isStored: cerr << "stored\n"; break;
+    }
+    if (GS.StoredType == GlobalStatus::isStoredOnce && GS.StoredOnceValue)
+      cerr << "  StoredOnceValue = " << *GS.StoredOnceValue << "\n";
+    if (GS.AccessingFunction && !GS.HasMultipleAccessingFunctions)
+      cerr << "  AccessingFunction = " << GS.AccessingFunction->getName()
+                << "\n";
+    cerr << "  HasMultipleAccessingFunctions =  "
+              << GS.HasMultipleAccessingFunctions << "\n";
+    cerr << "  HasNonInstructionUser = " << GS.HasNonInstructionUser<<"\n";
+    cerr << "  isNotSuitableForSRA = " << GS.isNotSuitableForSRA << "\n";
+    cerr << "\n";
+#endif
+    
     // If this is a first class global and has only one accessing function
     // and this function is main (which we know is not recursive we can make
     // this global a local variable) we replace the global with a local alloca
@@ -946,9 +1253,10 @@ bool GlobalOpt::ProcessInternalGlobal(GlobalVariable *GV,
         GV->getType()->getElementType()->isFirstClassType() &&
         GS.AccessingFunction->getName() == "main" &&
         GS.AccessingFunction->hasExternalLinkage()) {
-      DEBUG(std::cerr << "LOCALIZING GLOBAL: " << *GV);
+      DOUT << "LOCALIZING GLOBAL: " << *GV;
       Instruction* FirstI = GS.AccessingFunction->getEntryBlock().begin();
       const Type* ElemTy = GV->getType()->getElementType();
+      // FIXME: Pass Global's alignment when globals have alignment
       AllocaInst* Alloca = new AllocaInst(ElemTy, NULL, GV->getName(), FirstI);
       if (!isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
         new StoreInst(GV->getInitializer(), Alloca, FirstI);
@@ -958,10 +1266,11 @@ bool GlobalOpt::ProcessInternalGlobal(GlobalVariable *GV,
       ++NumLocalized;
       return true;
     }
+    
     // If the global is never loaded (but may be stored to), it is dead.
     // Delete it now.
     if (!GS.isLoaded) {
-      DEBUG(std::cerr << "GLOBAL NEVER LOADED: " << *GV);
+      DOUT << "GLOBAL NEVER LOADED: " << *GV;
 
       // Delete any stores we can find to the global.  We may not be able to
       // make it completely dead though.
@@ -976,7 +1285,7 @@ bool GlobalOpt::ProcessInternalGlobal(GlobalVariable *GV,
       return Changed;
 
     } else if (GS.StoredType <= GlobalStatus::isInitializerStored) {
-      DEBUG(std::cerr << "MARKING CONSTANT: " << *GV);
+      DOUT << "MARKING CONSTANT: " << *GV;
       GV->setConstant(true);
 
       // Clean up any obviously simplifiable users now.
@@ -984,8 +1293,8 @@ bool GlobalOpt::ProcessInternalGlobal(GlobalVariable *GV,
 
       // If the global is dead now, just nuke it.
       if (GV->use_empty()) {
-        DEBUG(std::cerr << "   *** Marking constant allowed us to simplify "
-              "all users and delete global!\n");
+        DOUT << "   *** Marking constant allowed us to simplify "
+             << "all users and delete global!\n";
         GV->eraseFromParent();
         ++NumDeleted;
       }
@@ -1012,8 +1321,8 @@ bool GlobalOpt::ProcessInternalGlobal(GlobalVariable *GV,
           CleanupConstantGlobalUsers(GV, GV->getInitializer());
 
           if (GV->use_empty()) {
-            DEBUG(std::cerr << "   *** Substituting initializer allowed us to "
-                  "simplify all users and delete global!\n");
+            DOUT << "   *** Substituting initializer allowed us to "
+                 << "simplify all users and delete global!\n";
             GV->eraseFromParent();
             ++NumDeleted;
           } else {
@@ -1032,9 +1341,11 @@ bool GlobalOpt::ProcessInternalGlobal(GlobalVariable *GV,
       // Otherwise, if the global was not a boolean, we can shrink it to be a
       // boolean.
       if (Constant *SOVConstant = dyn_cast<Constant>(GS.StoredOnceValue))
-        if (GV->getType()->getElementType() != Type::BoolTy &&
-            !GV->getType()->getElementType()->isFloatingPoint()) {
-          DEBUG(std::cerr << "   *** SHRINKING TO BOOL: " << *GV);
+        if (GV->getType()->getElementType() != Type::Int1Ty &&
+            !GV->getType()->getElementType()->isFloatingPoint() &&
+            !isa<PackedType>(GV->getType()->getElementType()) &&
+            !GS.HasPHIUser) {
+          DOUT << "   *** SHRINKING TO BOOL: " << *GV;
           ShrinkGlobalToBoolean(GV, SOVConstant);
           ++NumShrunkToBool;
           return true;
@@ -1112,14 +1423,15 @@ bool GlobalOpt::OptimizeGlobalVars(Module &M) {
 /// FindGlobalCtors - Find the llvm.globalctors list, verifying that all
 /// initializers have an init priority of 65535.
 GlobalVariable *GlobalOpt::FindGlobalCtors(Module &M) {
-  for (Module::giterator I = M.global_begin(), E = M.global_end(); I != E; ++I)
+  for (Module::global_iterator I = M.global_begin(), E = M.global_end();
+       I != E; ++I)
     if (I->getName() == "llvm.global_ctors") {
       // Found it, verify it's an array of { int, void()* }.
       const ArrayType *ATy =dyn_cast<ArrayType>(I->getType()->getElementType());
       if (!ATy) return 0;
       const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(ATy->getElementType());
       if (!STy || STy->getNumElements() != 2 ||
-          STy->getElementType(0) != Type::IntTy) return 0;
+          STy->getElementType(0) != Type::Int32Ty) return 0;
       const PointerType *PFTy = dyn_cast<PointerType>(STy->getElementType(1));
       if (!PFTy) return 0;
       const FunctionType *FTy = dyn_cast<FunctionType>(PFTy->getElementType());
@@ -1142,7 +1454,7 @@ GlobalVariable *GlobalOpt::FindGlobalCtors(Module &M) {
           
           // Init priority must be standard.
           ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CS->getOperand(0));
-          if (!CI || CI->getRawValue() != 65535)
+          if (!CI || CI->getZExtValue() != 65535)
             return 0;
         } else {
           return 0;
@@ -1172,7 +1484,7 @@ static GlobalVariable *InstallGlobalCtors(GlobalVariable *GCL,
                                           const std::vector<Function*> &Ctors) {
   // If we made a change, reassemble the initializer list.
   std::vector<Constant*> CSVals;
-  CSVals.push_back(ConstantSInt::get(Type::IntTy, 65535));
+  CSVals.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 65535));
   CSVals.push_back(0);
   
   // Create the new init list.
@@ -1185,7 +1497,7 @@ static GlobalVariable *InstallGlobalCtors(GlobalVariable *GCL,
                                           std::vector<const Type*>(), false);
       const PointerType *PFTy = PointerType::get(FTy);
       CSVals[1] = Constant::getNullValue(PFTy);
-      CSVals[0] = ConstantSInt::get(Type::IntTy, 2147483647);
+      CSVals[0] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 2147483647);
     }
     CAList.push_back(ConstantStruct::get(CSVals));
   }
@@ -1213,7 +1525,7 @@ static GlobalVariable *InstallGlobalCtors(GlobalVariable *GCL,
   if (!GCL->use_empty()) {
     Constant *V = NGV;
     if (V->getType() != GCL->getType())
-      V = ConstantExpr::getCast(V, GCL->getType());
+      V = ConstantExpr::getBitCast(V, GCL->getType());
     GCL->replaceAllUsesWith(V);
   }
   GCL->eraseFromParent();
@@ -1238,17 +1550,103 @@ static Constant *getVal(std::map<Value*, Constant*> &ComputedValues,
 /// we punt.  We basically just support direct accesses to globals and GEP's of
 /// globals.  This should be kept up to date with CommitValueTo.
 static bool isSimpleEnoughPointerToCommit(Constant *C) {
-  if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(C))
+  if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(C)) {
+    if (!GV->hasExternalLinkage() && !GV->hasInternalLinkage())
+      return false;  // do not allow weak/linkonce/dllimport/dllexport linkage.
     return !GV->isExternal();  // reject external globals.
+  }
+  if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C))
+    // Handle a constantexpr gep.
+    if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr &&
+        isa<GlobalVariable>(CE->getOperand(0))) {
+      GlobalVariable *GV = cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0));
+      if (!GV->hasExternalLinkage() && !GV->hasInternalLinkage())
+        return false;  // do not allow weak/linkonce/dllimport/dllexport linkage.
+      return GV->hasInitializer() &&
+             ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE);
+    }
   return false;
 }
 
+/// EvaluateStoreInto - Evaluate a piece of a constantexpr store into a global
+/// initializer.  This returns 'Init' modified to reflect 'Val' stored into it.
+/// At this point, the GEP operands of Addr [0, OpNo) have been stepped into.
+static Constant *EvaluateStoreInto(Constant *Init, Constant *Val,
+                                   ConstantExpr *Addr, unsigned OpNo) {
+  // Base case of the recursion.
+  if (OpNo == Addr->getNumOperands()) {
+    assert(Val->getType() == Init->getType() && "Type mismatch!");
+    return Val;
+  }
+  
+  if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Init->getType())) {
+    std::vector<Constant*> Elts;
+
+    // Break up the constant into its elements.
+    if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(Init)) {
+      for (unsigned i = 0, e = CS->getNumOperands(); i != e; ++i)
+        Elts.push_back(CS->getOperand(i));
+    } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Init)) {
+      for (unsigned i = 0, e = STy->getNumElements(); i != e; ++i)
+        Elts.push_back(Constant::getNullValue(STy->getElementType(i)));
+    } else if (isa<UndefValue>(Init)) {
+      for (unsigned i = 0, e = STy->getNumElements(); i != e; ++i)
+        Elts.push_back(UndefValue::get(STy->getElementType(i)));
+    } else {
+      assert(0 && "This code is out of sync with "
+             " ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr");
+    }
+    
+    // Replace the element that we are supposed to.
+    ConstantInt *CU = cast<ConstantInt>(Addr->getOperand(OpNo));
+    unsigned Idx = CU->getZExtValue();
+    assert(Idx < STy->getNumElements() && "Struct index out of range!");
+    Elts[Idx] = EvaluateStoreInto(Elts[Idx], Val, Addr, OpNo+1);
+    
+    // Return the modified struct.
+    return ConstantStruct::get(Elts);
+  } else {
+    ConstantInt *CI = cast<ConstantInt>(Addr->getOperand(OpNo));
+    const ArrayType *ATy = cast<ArrayType>(Init->getType());
+
+    // Break up the array into elements.
+    std::vector<Constant*> Elts;
+    if (ConstantArray *CA = dyn_cast<ConstantArray>(Init)) {
+      for (unsigned i = 0, e = CA->getNumOperands(); i != e; ++i)
+        Elts.push_back(CA->getOperand(i));
+    } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Init)) {
+      Constant *Elt = Constant::getNullValue(ATy->getElementType());
+      Elts.assign(ATy->getNumElements(), Elt);
+    } else if (isa<UndefValue>(Init)) {
+      Constant *Elt = UndefValue::get(ATy->getElementType());
+      Elts.assign(ATy->getNumElements(), Elt);
+    } else {
+      assert(0 && "This code is out of sync with "
+             " ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr");
+    }
+    
+    assert(CI->getZExtValue() < ATy->getNumElements());
+    Elts[CI->getZExtValue()] =
+      EvaluateStoreInto(Elts[CI->getZExtValue()], Val, Addr, OpNo+1);
+    return ConstantArray::get(ATy, Elts);
+  }    
+}
+
 /// CommitValueTo - We have decided that Addr (which satisfies the predicate
 /// isSimpleEnoughPointerToCommit) should get Val as its value.  Make it happen.
 static void CommitValueTo(Constant *Val, Constant *Addr) {
-  GlobalVariable *GV = cast<GlobalVariable>(Addr);
-  assert(GV->hasInitializer());
-  GV->setInitializer(Val);
+  if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Addr)) {
+    assert(GV->hasInitializer());
+    GV->setInitializer(Val);
+    return;
+  }
+  
+  ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(Addr);
+  GlobalVariable *GV = cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0));
+  
+  Constant *Init = GV->getInitializer();
+  Init = EvaluateStoreInto(Init, Val, CE, 2);
+  GV->setInitializer(Init);
 }
 
 /// ComputeLoadResult - Return the value that would be computed by a load from
@@ -1266,30 +1664,51 @@ static Constant *ComputeLoadResult(Constant *P,
     if (GV->hasInitializer())
       return GV->getInitializer();
     return 0;
-  } else {
-    return 0;  // don't know how to evaluate.
   }
+  
+  // Handle a constantexpr getelementptr.
+  if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(P))
+    if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr &&
+        isa<GlobalVariable>(CE->getOperand(0))) {
+      GlobalVariable *GV = cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0));
+      if (GV->hasInitializer())
+        return ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE);
+    }
+
+  return 0;  // don't know how to evaluate.
 }
 
-/// EvaluateStaticConstructor - Evaluate static constructors in the function, if
-/// we can.  Return true if we can, false otherwise.
-static bool EvaluateStaticConstructor(Function *F) {
+/// EvaluateFunction - Evaluate a call to function F, returning true if
+/// successful, false if we can't evaluate it.  ActualArgs contains the formal
+/// arguments for the function.
+static bool EvaluateFunction(Function *F, Constant *&RetVal,
+                             const std::vector<Constant*> &ActualArgs,
+                             std::vector<Function*> &CallStack,
+                             std::map<Constant*, Constant*> &MutatedMemory,
+                             std::vector<GlobalVariable*> &AllocaTmps) {
+  // Check to see if this function is already executing (recursion).  If so,
+  // bail out.  TODO: we might want to accept limited recursion.
+  if (std::find(CallStack.begin(), CallStack.end(), F) != CallStack.end())
+    return false;
+  
+  CallStack.push_back(F);
+  
   /// Values - As we compute SSA register values, we store their contents here.
   std::map<Value*, Constant*> Values;
   
-  /// MutatedMemory - For each store we execute, we update this map.  Loads
-  /// check this to get the most up-to-date value.  If evaluation is successful,
-  /// this state is committed to the process.
-  std::map<Constant*, Constant*> MutatedMemory;
-  
+  // Initialize arguments to the incoming values specified.
+  unsigned ArgNo = 0;
+  for (Function::arg_iterator AI = F->arg_begin(), E = F->arg_end(); AI != E;
+       ++AI, ++ArgNo)
+    Values[AI] = ActualArgs[ArgNo];
+
   /// ExecutedBlocks - We only handle non-looping, non-recursive code.  As such,
   /// we can only evaluate any one basic block at most once.  This set keeps
   /// track of what we have executed so we can detect recursive cases etc.
   std::set<BasicBlock*> ExecutedBlocks;
-
+  
   // CurInst - The current instruction we're evaluating.
   BasicBlock::iterator CurInst = F->begin()->begin();
-  ExecutedBlocks.insert(F->begin());
   
   // This is the main evaluation loop.
   while (1) {
@@ -1311,8 +1730,13 @@ static bool EvaluateStaticConstructor(Function *F) {
       InstResult = ConstantExpr::get(SI->getOpcode(),
                                      getVal(Values, SI->getOperand(0)),
                                      getVal(Values, SI->getOperand(1)));
+    } else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(CurInst)) {
+      InstResult = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(),
+                                            getVal(Values, CI->getOperand(0)),
+                                            getVal(Values, CI->getOperand(1)));
     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(CurInst)) {
-      InstResult = ConstantExpr::getCast(getVal(Values, CI->getOperand(0)),
+      InstResult = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(),
+                                         getVal(Values, CI->getOperand(0)),
                                          CI->getType());
     } else if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(CurInst)) {
       InstResult = ConstantExpr::getSelect(getVal(Values, SI->getOperand(0)),
@@ -1329,16 +1753,56 @@ static bool EvaluateStaticConstructor(Function *F) {
       InstResult = ComputeLoadResult(getVal(Values, LI->getOperand(0)),
                                      MutatedMemory);
       if (InstResult == 0) return false; // Could not evaluate load.
-    } else if (TerminatorInst *TI = dyn_cast<TerminatorInst>(CurInst)) {
+    } else if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(CurInst)) {
+      if (AI->isArrayAllocation()) return false;  // Cannot handle array allocs.
+      const Type *Ty = AI->getType()->getElementType();
+      AllocaTmps.push_back(new GlobalVariable(Ty, false,
+                                              GlobalValue::InternalLinkage,
+                                              UndefValue::get(Ty),
+                                              AI->getName()));
+      InstResult = AllocaTmps.back();     
+    } else if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(CurInst)) {
+      // Cannot handle inline asm.
+      if (isa<InlineAsm>(CI->getOperand(0))) return false;
+
+      // Resolve function pointers.
+      Function *Callee = dyn_cast<Function>(getVal(Values, CI->getOperand(0)));
+      if (!Callee) return false;  // Cannot resolve.
+
+      std::vector<Constant*> Formals;
+      for (unsigned i = 1, e = CI->getNumOperands(); i != e; ++i)
+        Formals.push_back(getVal(Values, CI->getOperand(i)));
+      
+      if (Callee->isExternal()) {
+        // If this is a function we can constant fold, do it.
+        if (Constant *C = ConstantFoldCall(Callee, Formals)) {
+          InstResult = C;
+        } else {
+          return false;
+        }
+      } else {
+        if (Callee->getFunctionType()->isVarArg())
+          return false;
+        
+        Constant *RetVal;
+        
+        // Execute the call, if successful, use the return value.
+        if (!EvaluateFunction(Callee, RetVal, Formals, CallStack,
+                              MutatedMemory, AllocaTmps))
+          return false;
+        InstResult = RetVal;
+      }
+    } else if (isa<TerminatorInst>(CurInst)) {
       BasicBlock *NewBB = 0;
       if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CurInst)) {
         if (BI->isUnconditional()) {
           NewBB = BI->getSuccessor(0);
         } else {
-          ConstantBool *Cond =
-            dyn_cast<ConstantBool>(getVal(Values, BI->getCondition()));
+          ConstantInt *Cond =
+            dyn_cast<ConstantInt>(getVal(Values, BI->getCondition()));
           if (!Cond) return false;  // Cannot determine.
-          NewBB = BI->getSuccessor(!Cond->getValue());          
+
+          NewBB = BI->getSuccessor(!Cond->getZExtValue());          
         }
       } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(CurInst)) {
         ConstantInt *Val =
@@ -1346,18 +1810,21 @@ static bool EvaluateStaticConstructor(Function *F) {
         if (!Val) return false;  // Cannot determine.
         NewBB = SI->getSuccessor(SI->findCaseValue(Val));
       } else if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(CurInst)) {
-        assert(RI->getNumOperands() == 0);
-        break;  // We succeeded at evaluating this ctor!
+        if (RI->getNumOperands())
+          RetVal = getVal(Values, RI->getOperand(0));
+        
+        CallStack.pop_back();  // return from fn.
+        return true;  // We succeeded at evaluating this ctor!
       } else {
-        // unwind, unreachable.
+        // invoke, unwind, unreachable.
         return false;  // Cannot handle this terminator.
       }
       
       // Okay, we succeeded in evaluating this control flow.  See if we have
-      // executed the new block before.  If so, we have a looping or recursive
-      // function, which we cannot evaluate in reasonable time.
+      // executed the new block before.  If so, we have a looping function,
+      // which we cannot evaluate in reasonable time.
       if (!ExecutedBlocks.insert(NewBB).second)
-        return false;  // Recursed!
+        return false;  // looped!
       
       // Okay, we have never been in this block before.  Check to see if there
       // are any PHI nodes.  If so, evaluate them with information about where
@@ -1371,8 +1838,6 @@ static bool EvaluateStaticConstructor(Function *F) {
       // Do NOT increment CurInst.  We know that the terminator had no value.
       continue;
     } else {
-      // TODO: use ConstantFoldCall for function calls.
-      
       // Did not know how to evaluate this!
       return false;
     }
@@ -1383,16 +1848,59 @@ static bool EvaluateStaticConstructor(Function *F) {
     // Advance program counter.
     ++CurInst;
   }
+}
+
+/// EvaluateStaticConstructor - Evaluate static constructors in the function, if
+/// we can.  Return true if we can, false otherwise.
+static bool EvaluateStaticConstructor(Function *F) {
+  /// MutatedMemory - For each store we execute, we update this map.  Loads
+  /// check this to get the most up-to-date value.  If evaluation is successful,
+  /// this state is committed to the process.
+  std::map<Constant*, Constant*> MutatedMemory;
+
+  /// AllocaTmps - To 'execute' an alloca, we create a temporary global variable
+  /// to represent its body.  This vector is needed so we can delete the
+  /// temporary globals when we are done.
+  std::vector<GlobalVariable*> AllocaTmps;
+  
+  /// CallStack - This is used to detect recursion.  In pathological situations
+  /// we could hit exponential behavior, but at least there is nothing
+  /// unbounded.
+  std::vector<Function*> CallStack;
+
+  // Call the function.
+  Constant *RetValDummy;
+  bool EvalSuccess = EvaluateFunction(F, RetValDummy, std::vector<Constant*>(),
+                                       CallStack, MutatedMemory, AllocaTmps);
+  if (EvalSuccess) {
+    // We succeeded at evaluation: commit the result.
+    DOUT << "FULLY EVALUATED GLOBAL CTOR FUNCTION '"
+         << F->getName() << "' to " << MutatedMemory.size()
+         << " stores.\n";
+    for (std::map<Constant*, Constant*>::iterator I = MutatedMemory.begin(),
+         E = MutatedMemory.end(); I != E; ++I)
+      CommitValueTo(I->second, I->first);
+  }
   
-  // If we get here, we know that we succeeded at evaluation: commit the result.
-  //
-  for (std::map<Constant*, Constant*>::iterator I = MutatedMemory.begin(),
-       E = MutatedMemory.end(); I != E; ++I)
-    CommitValueTo(I->second, I->first);
-  return true;
+  // At this point, we are done interpreting.  If we created any 'alloca'
+  // temporaries, release them now.
+  while (!AllocaTmps.empty()) {
+    GlobalVariable *Tmp = AllocaTmps.back();
+    AllocaTmps.pop_back();
+    
+    // If there are still users of the alloca, the program is doing something
+    // silly, e.g. storing the address of the alloca somewhere and using it
+    // later.  Since this is undefined, we'll just make it be null.
+    if (!Tmp->use_empty())
+      Tmp->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(Tmp->getType()));
+    delete Tmp;
+  }
+  
+  return EvalSuccess;
 }
 
 
+
 /// OptimizeGlobalCtorsList - Simplify and evaluation global ctors if possible.
 /// Return true if anything changed.
 bool GlobalOpt::OptimizeGlobalCtorsList(GlobalVariable *&GCL) {
@@ -1424,16 +1932,6 @@ bool GlobalOpt::OptimizeGlobalCtorsList(GlobalVariable *&GCL) {
       ++NumCtorsEvaluated;
       continue;
     }
-    
-    // If the function is empty, just remove it from the ctor list.
-    if (isa<ReturnInst>(F->begin()->getTerminator()) &&
-        &F->begin()->front() == F->begin()->getTerminator()) {
-      Ctors.erase(Ctors.begin()+i);
-      MadeChange = true;
-      --i;
-      ++NumEmptyCtor;
-      continue;
-    }
   }
   
   if (!MadeChange) return false;