Remove PHINode::reserveOperandSpace(). Instead, add a parameter to
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / ScalarReplAggregates.cpp
index 26317ccafb6c02027d56603422604fc5bc2117cf..42246ff3216249572518494db3091b439d072170 100644 (file)
@@ -31,6 +31,7 @@
 #include "llvm/Module.h"
 #include "llvm/Pass.h"
 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
+#include "llvm/Analysis/Loads.h"
 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
 #include "llvm/Target/TargetData.h"
 #include "llvm/Transforms/Utils/PromoteMemToReg.h"
 #include "llvm/Support/IRBuilder.h"
 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
+#include "llvm/ADT/SetVector.h"
 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
 using namespace llvm;
 
 STATISTIC(NumReplaced,  "Number of allocas broken up");
 STATISTIC(NumPromoted,  "Number of allocas promoted");
+STATISTIC(NumAdjusted,  "Number of scalar allocas adjusted to allow promotion");
 STATISTIC(NumConverted, "Number of aggregates converted to scalar");
 STATISTIC(NumGlobals,   "Number of allocas copied from constant global");
 
@@ -82,6 +85,10 @@ namespace {
       /// The alloca to promote.
       AllocaInst *AI;
       
+      /// CheckedPHIs - This is a set of verified PHI nodes, to prevent infinite
+      /// looping and avoid redundant work.
+      SmallPtrSet<PHINode*, 8> CheckedPHIs;
+      
       /// isUnsafe - This is set to true if the alloca cannot be SROA'd.
       bool isUnsafe : 1;
 
@@ -116,10 +123,12 @@ namespace {
     bool isSafeAllocaToScalarRepl(AllocaInst *AI);
 
     void isSafeForScalarRepl(Instruction *I, uint64_t Offset, AllocaInfo &Info);
+    void isSafePHISelectUseForScalarRepl(Instruction *User, uint64_t Offset,
+                                         AllocaInfo &Info);
     void isSafeGEP(GetElementPtrInst *GEPI, uint64_t &Offset, AllocaInfo &Info);
     void isSafeMemAccess(uint64_t Offset, uint64_t MemSize,
                          const Type *MemOpType, bool isStore, AllocaInfo &Info,
-                         Instruction *TheAccess);
+                         Instruction *TheAccess, bool AllowWholeAccess);
     bool TypeHasComponent(const Type *T, uint64_t Offset, uint64_t Size);
     uint64_t FindElementAndOffset(const Type *&T, uint64_t &Offset,
                                   const Type *&IdxTy);
@@ -210,7 +219,7 @@ namespace {
 /// optimization, which scans the uses of an alloca and determines if it can
 /// rewrite it in terms of a single new alloca that can be mem2reg'd.
 class ConvertToScalarInfo {
-  /// AllocaSize - The size of the alloca being considered.
+  /// AllocaSize - The size of the alloca being considered in bytes.
   unsigned AllocaSize;
   const TargetData &TD;
 
@@ -229,19 +238,22 @@ class ConvertToScalarInfo {
   /// also declared as a vector, we do want to promote to a vector.
   bool HadAVector;
 
+  /// HadNonMemTransferAccess - True if there is at least one access to the 
+  /// alloca that is not a MemTransferInst.  We don't want to turn structs into
+  /// large integers unless there is some potential for optimization.
+  bool HadNonMemTransferAccess;
+
 public:
   explicit ConvertToScalarInfo(unsigned Size, const TargetData &td)
-    : AllocaSize(Size), TD(td) {
-    IsNotTrivial = false;
-    VectorTy = 0;
-    HadAVector = false;
-  }
+    : AllocaSize(Size), TD(td), IsNotTrivial(false), VectorTy(0),
+      HadAVector(false), HadNonMemTransferAccess(false) { }
 
   AllocaInst *TryConvert(AllocaInst *AI);
 
 private:
   bool CanConvertToScalar(Value *V, uint64_t Offset);
-  void MergeInType(const Type *In, uint64_t Offset);
+  void MergeInType(const Type *In, uint64_t Offset, bool IsLoadOrStore);
+  bool MergeInVectorType(const VectorType *VInTy, uint64_t Offset);
   void ConvertUsesToScalar(Value *Ptr, AllocaInst *NewAI, uint64_t Offset);
 
   Value *ConvertScalar_ExtractValue(Value *NV, const Type *ToType,
@@ -273,9 +285,14 @@ AllocaInst *ConvertToScalarInfo::TryConvert(AllocaInst *AI) {
           << *VectorTy << '\n');
     NewTy = VectorTy;  // Use the vector type.
   } else {
+    unsigned BitWidth = AllocaSize * 8;
+    if (!HadAVector && !HadNonMemTransferAccess &&
+        !TD.fitsInLegalInteger(BitWidth))
+      return 0;
+
     DEBUG(dbgs() << "CONVERT TO SCALAR INTEGER: " << *AI << "\n");
     // Create and insert the integer alloca.
-    NewTy = IntegerType::get(AI->getContext(), AllocaSize*8);
+    NewTy = IntegerType::get(AI->getContext(), BitWidth);
   }
   AllocaInst *NewAI = new AllocaInst(NewTy, 0, "", AI->getParent()->begin());
   ConvertUsesToScalar(AI, NewAI, 0);
@@ -285,16 +302,21 @@ AllocaInst *ConvertToScalarInfo::TryConvert(AllocaInst *AI) {
 /// MergeInType - Add the 'In' type to the accumulated vector type (VectorTy)
 /// so far at the offset specified by Offset (which is specified in bytes).
 ///
-/// There are two cases we handle here:
+/// There are three cases we handle here:
 ///   1) A union of vector types of the same size and potentially its elements.
 ///      Here we turn element accesses into insert/extract element operations.
 ///      This promotes a <4 x float> with a store of float to the third element
 ///      into a <4 x float> that uses insert element.
-///   2) A fully general blob of memory, which we turn into some (potentially
+///   2) A union of vector types with power-of-2 size differences, e.g. a float,
+///      <2 x float> and <4 x float>.  Here we turn element accesses into insert
+///      and extract element operations, and <2 x float> accesses into a cast to
+///      <2 x double>, an extract, and a cast back to <2 x float>.
+///   3) A fully general blob of memory, which we turn into some (potentially
 ///      large) integer type with extract and insert operations where the loads
 ///      and stores would mutate the memory.  We mark this by setting VectorTy
 ///      to VoidTy.
-void ConvertToScalarInfo::MergeInType(const Type *In, uint64_t Offset) {
+void ConvertToScalarInfo::MergeInType(const Type *In, uint64_t Offset,
+                                      bool IsLoadOrStore) {
   // If we already decided to turn this into a blob of integer memory, there is
   // nothing to be done.
   if (VectorTy && VectorTy->isVoidTy())
@@ -305,26 +327,19 @@ void ConvertToScalarInfo::MergeInType(const Type *In, uint64_t Offset) {
   // If the In type is a vector that is the same size as the alloca, see if it
   // matches the existing VecTy.
   if (const VectorType *VInTy = dyn_cast<VectorType>(In)) {
-    // Remember if we saw a vector type.
-    HadAVector = true;
-
-    if (VInTy->getBitWidth()/8 == AllocaSize && Offset == 0) {
-      // If we're storing/loading a vector of the right size, allow it as a
-      // vector.  If this the first vector we see, remember the type so that
-      // we know the element size.  If this is a subsequent access, ignore it
-      // even if it is a differing type but the same size.  Worst case we can
-      // bitcast the resultant vectors.
-      if (VectorTy == 0)
-        VectorTy = VInTy;
+    if (MergeInVectorType(VInTy, Offset))
       return;
-    }
   } else if (In->isFloatTy() || In->isDoubleTy() ||
              (In->isIntegerTy() && In->getPrimitiveSizeInBits() >= 8 &&
               isPowerOf2_32(In->getPrimitiveSizeInBits()))) {
+    // Full width accesses can be ignored, because they can always be turned
+    // into bitcasts.
+    unsigned EltSize = In->getPrimitiveSizeInBits()/8;
+    if (IsLoadOrStore && EltSize == AllocaSize)
+      return;
     // If we're accessing something that could be an element of a vector, see
     // if the implied vector agrees with what we already have and if Offset is
     // compatible with it.
-    unsigned EltSize = In->getPrimitiveSizeInBits()/8;
     if (Offset % EltSize == 0 && AllocaSize % EltSize == 0 &&
         (VectorTy == 0 ||
          cast<VectorType>(VectorTy)->getElementType()
@@ -340,6 +355,77 @@ void ConvertToScalarInfo::MergeInType(const Type *In, uint64_t Offset) {
   VectorTy = Type::getVoidTy(In->getContext());
 }
 
+/// MergeInVectorType - Handles the vector case of MergeInType, returning true
+/// if the type was successfully merged and false otherwise.
+bool ConvertToScalarInfo::MergeInVectorType(const VectorType *VInTy,
+                                            uint64_t Offset) {
+  // Remember if we saw a vector type.
+  HadAVector = true;
+
+  // TODO: Support nonzero offsets?
+  if (Offset != 0)
+    return false;
+
+  // Only allow vectors that are a power-of-2 away from the size of the alloca.
+  if (!isPowerOf2_64(AllocaSize / (VInTy->getBitWidth() / 8)))
+    return false;
+
+  // If this the first vector we see, remember the type so that we know the
+  // element size.
+  if (!VectorTy) {
+    VectorTy = VInTy;
+    return true;
+  }
+
+  unsigned BitWidth = cast<VectorType>(VectorTy)->getBitWidth();
+  unsigned InBitWidth = VInTy->getBitWidth();
+
+  // Vectors of the same size can be converted using a simple bitcast.
+  if (InBitWidth == BitWidth && AllocaSize == (InBitWidth / 8))
+    return true;
+
+  const Type *ElementTy = cast<VectorType>(VectorTy)->getElementType();
+  const Type *InElementTy = cast<VectorType>(VInTy)->getElementType();
+
+  // Do not allow mixed integer and floating-point accesses from vectors of
+  // different sizes.
+  if (ElementTy->isFloatingPointTy() != InElementTy->isFloatingPointTy())
+    return false;
+
+  if (ElementTy->isFloatingPointTy()) {
+    // Only allow floating-point vectors of different sizes if they have the
+    // same element type.
+    // TODO: This could be loosened a bit, but would anything benefit?
+    if (ElementTy != InElementTy)
+      return false;
+
+    // There are no arbitrary-precision floating-point types, which limits the
+    // number of legal vector types with larger element types that we can form
+    // to bitcast and extract a subvector.
+    // TODO: We could support some more cases with mixed fp128 and double here.
+    if (!(BitWidth == 64 || BitWidth == 128) ||
+        !(InBitWidth == 64 || InBitWidth == 128))
+      return false;
+  } else {
+    assert(ElementTy->isIntegerTy() && "Vector elements must be either integer "
+                                       "or floating-point.");
+    unsigned BitWidth = ElementTy->getPrimitiveSizeInBits();
+    unsigned InBitWidth = InElementTy->getPrimitiveSizeInBits();
+
+    // Do not allow integer types smaller than a byte or types whose widths are
+    // not a multiple of a byte.
+    if (BitWidth < 8 || InBitWidth < 8 ||
+        BitWidth % 8 != 0 || InBitWidth % 8 != 0)
+      return false;
+  }
+
+  // Pick the largest of the two vector types.
+  if (InBitWidth > BitWidth)
+    VectorTy = VInTy;
+
+  return true;
+}
+
 /// CanConvertToScalar - V is a pointer.  If we can convert the pointee and all
 /// its accesses to a single vector type, return true and set VecTy to
 /// the new type.  If we could convert the alloca into a single promotable
@@ -360,7 +446,8 @@ bool ConvertToScalarInfo::CanConvertToScalar(Value *V, uint64_t Offset) {
       // Don't touch MMX operations.
       if (LI->getType()->isX86_MMXTy())
         return false;
-      MergeInType(LI->getType(), Offset);
+      HadNonMemTransferAccess = true;
+      MergeInType(LI->getType(), Offset, true);
       continue;
     }
 
@@ -370,7 +457,8 @@ bool ConvertToScalarInfo::CanConvertToScalar(Value *V, uint64_t Offset) {
       // Don't touch MMX operations.
       if (SI->getOperand(0)->getType()->isX86_MMXTy())
         return false;
-      MergeInType(SI->getOperand(0)->getType(), Offset);
+      HadNonMemTransferAccess = true;
+      MergeInType(SI->getOperand(0)->getType(), Offset, true);
       continue;
     }
 
@@ -394,6 +482,7 @@ bool ConvertToScalarInfo::CanConvertToScalar(Value *V, uint64_t Offset) {
       if (!CanConvertToScalar(GEP, Offset+GEPOffset))
         return false;
       IsNotTrivial = true;  // Can't be mem2reg'd.
+      HadNonMemTransferAccess = true;
       continue;
     }
 
@@ -405,6 +494,7 @@ bool ConvertToScalarInfo::CanConvertToScalar(Value *V, uint64_t Offset) {
           !isa<ConstantInt>(MSI->getLength()))
         return false;
       IsNotTrivial = true;  // Can't be mem2reg'd.
+      HadNonMemTransferAccess = true;
       continue;
     }
 
@@ -520,9 +610,9 @@ void ConvertToScalarInfo::ConvertUsesToScalar(Value *Ptr, AllocaInst *NewAI,
       // If the source and destination are both to the same alloca, then this is
       // a noop copy-to-self, just delete it.  Otherwise, emit a load and store
       // as appropriate.
-      AllocaInst *OrigAI = cast<AllocaInst>(GetUnderlyingObject(Ptr, 0));
+      AllocaInst *OrigAI = cast<AllocaInst>(GetUnderlyingObject(Ptr, &TD, 0));
 
-      if (GetUnderlyingObject(MTI->getSource(), 0) != OrigAI) {
+      if (GetUnderlyingObject(MTI->getSource(), &TD, 0) != OrigAI) {
         // Dest must be OrigAI, change this to be a load from the original
         // pointer (bitcasted), then a store to our new alloca.
         assert(MTI->getRawDest() == Ptr && "Neither use is of pointer?");
@@ -538,7 +628,7 @@ void ConvertToScalarInfo::ConvertUsesToScalar(Value *Ptr, AllocaInst *NewAI,
         LoadInst *SrcVal = Builder.CreateLoad(SrcPtr, "srcval");
         SrcVal->setAlignment(MTI->getAlignment());
         Builder.CreateStore(SrcVal, NewAI);
-      } else if (GetUnderlyingObject(MTI->getDest(), 0) != OrigAI) {
+      } else if (GetUnderlyingObject(MTI->getDest(), &TD, 0) != OrigAI) {
         // Src must be OrigAI, change this to be a load from NewAI then a store
         // through the original dest pointer (bitcasted).
         assert(MTI->getRawSource() == Ptr && "Neither use is of pointer?");
@@ -566,6 +656,26 @@ void ConvertToScalarInfo::ConvertUsesToScalar(Value *Ptr, AllocaInst *NewAI,
   }
 }
 
+/// getScaledElementType - Gets a scaled element type for a partial vector
+/// access of an alloca. The input type must be an integer or float, and
+/// the resulting type must be an integer, float or double.
+static const Type *getScaledElementType(const Type *OldTy,
+                                        unsigned NewBitWidth) {
+  assert((OldTy->isIntegerTy() || OldTy->isFloatTy()) && "Partial vector "
+         "accesses must be scaled from integer or float elements.");
+
+  LLVMContext &Context = OldTy->getContext();
+
+  if (OldTy->isIntegerTy())
+    return Type::getIntNTy(Context, NewBitWidth);
+  if (NewBitWidth == 32)
+    return Type::getFloatTy(Context);
+  if (NewBitWidth == 64)
+    return Type::getDoubleTy(Context);
+
+  llvm_unreachable("Invalid type for a partial vector access of an alloca!");
+}
+
 /// ConvertScalar_ExtractValue - Extract a value of type ToType from an integer
 /// or vector value FromVal, extracting the bits from the offset specified by
 /// Offset.  This returns the value, which is of type ToType.
@@ -586,9 +696,31 @@ ConvertScalar_ExtractValue(Value *FromVal, const Type *ToType,
   // If the result alloca is a vector type, this is either an element
   // access or a bitcast to another vector type of the same size.
   if (const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(FromVal->getType())) {
-    if (ToType->isVectorTy())
+    unsigned ToTypeSize = TD.getTypeAllocSize(ToType);
+    if (ToTypeSize == AllocaSize)
       return Builder.CreateBitCast(FromVal, ToType, "tmp");
 
+    if (ToType->isVectorTy()) {
+      assert(isPowerOf2_64(AllocaSize / ToTypeSize) &&
+             "Partial vector access of an alloca must have a power-of-2 size "
+             "ratio.");
+      assert(Offset == 0 && "Can't extract a value of a smaller vector type "
+                            "from a nonzero offset.");
+
+      const Type *ToElementTy = cast<VectorType>(ToType)->getElementType();
+      const Type *CastElementTy = getScaledElementType(ToElementTy,
+                                                       ToTypeSize * 8);
+      unsigned NumCastVectorElements = AllocaSize / ToTypeSize;
+
+      LLVMContext &Context = FromVal->getContext();
+      const Type *CastTy = VectorType::get(CastElementTy,
+                                           NumCastVectorElements);
+      Value *Cast = Builder.CreateBitCast(FromVal, CastTy, "tmp");
+      Value *Extract = Builder.CreateExtractElement(Cast, ConstantInt::get(
+                                        Type::getInt32Ty(Context), 0), "tmp");
+      return Builder.CreateBitCast(Extract, ToType, "tmp");
+    }
+
     // Otherwise it must be an element access.
     unsigned Elt = 0;
     if (Offset) {
@@ -708,6 +840,27 @@ ConvertScalar_InsertValue(Value *SV, Value *Old,
     if (ValSize == VecSize)
       return Builder.CreateBitCast(SV, AllocaType, "tmp");
 
+    if (SV->getType()->isVectorTy() && isPowerOf2_64(VecSize / ValSize)) {
+      assert(Offset == 0 && "Can't insert a value of a smaller vector type at "
+                            "a nonzero offset.");
+
+      const Type *ToElementTy =
+        cast<VectorType>(SV->getType())->getElementType();
+      const Type *CastElementTy = getScaledElementType(ToElementTy, ValSize);
+      unsigned NumCastVectorElements = VecSize / ValSize;
+
+      LLVMContext &Context = SV->getContext();
+      const Type *OldCastTy = VectorType::get(CastElementTy,
+                                              NumCastVectorElements);
+      Value *OldCast = Builder.CreateBitCast(Old, OldCastTy, "tmp");
+
+      Value *SVCast = Builder.CreateBitCast(SV, CastElementTy, "tmp");
+      Value *Insert =
+        Builder.CreateInsertElement(OldCast, SVCast, ConstantInt::get(
+                                    Type::getInt32Ty(Context), 0), "tmp");
+      return Builder.CreateBitCast(Insert, AllocaType, "tmp");
+    }
+
     uint64_t EltSize = TD.getTypeAllocSizeInBits(VTy->getElementType());
 
     // Must be an element insertion.
@@ -856,6 +1009,266 @@ public:
 };
 } // end anon namespace
 
+/// isSafeSelectToSpeculate - Select instructions that use an alloca and are
+/// subsequently loaded can be rewritten to load both input pointers and then
+/// select between the result, allowing the load of the alloca to be promoted.
+/// From this:
+///   %P2 = select i1 %cond, i32* %Alloca, i32* %Other
+///   %V = load i32* %P2
+/// to:
+///   %V1 = load i32* %Alloca      -> will be mem2reg'd
+///   %V2 = load i32* %Other
+///   %V = select i1 %cond, i32 %V1, i32 %V2
+///
+/// We can do this to a select if its only uses are loads and if the operand to
+/// the select can be loaded unconditionally.
+static bool isSafeSelectToSpeculate(SelectInst *SI, const TargetData *TD) {
+  bool TDerefable = SI->getTrueValue()->isDereferenceablePointer();
+  bool FDerefable = SI->getFalseValue()->isDereferenceablePointer();
+  
+  for (Value::use_iterator UI = SI->use_begin(), UE = SI->use_end();
+       UI != UE; ++UI) {
+    LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*UI);
+    if (LI == 0 || LI->isVolatile()) return false;
+    
+    // Both operands to the select need to be dereferencable, either absolutely
+    // (e.g. allocas) or at this point because we can see other accesses to it.
+    if (!TDerefable && !isSafeToLoadUnconditionally(SI->getTrueValue(), LI,
+                                                    LI->getAlignment(), TD))
+      return false;
+    if (!FDerefable && !isSafeToLoadUnconditionally(SI->getFalseValue(), LI,
+                                                    LI->getAlignment(), TD))
+      return false;
+  }
+  
+  return true;
+}
+
+/// isSafePHIToSpeculate - PHI instructions that use an alloca and are
+/// subsequently loaded can be rewritten to load both input pointers in the pred
+/// blocks and then PHI the results, allowing the load of the alloca to be
+/// promoted.
+/// From this:
+///   %P2 = phi [i32* %Alloca, i32* %Other]
+///   %V = load i32* %P2
+/// to:
+///   %V1 = load i32* %Alloca      -> will be mem2reg'd
+///   ...
+///   %V2 = load i32* %Other
+///   ...
+///   %V = phi [i32 %V1, i32 %V2]
+///
+/// We can do this to a select if its only uses are loads and if the operand to
+/// the select can be loaded unconditionally.
+static bool isSafePHIToSpeculate(PHINode *PN, const TargetData *TD) {
+  // For now, we can only do this promotion if the load is in the same block as
+  // the PHI, and if there are no stores between the phi and load.
+  // TODO: Allow recursive phi users.
+  // TODO: Allow stores.
+  BasicBlock *BB = PN->getParent();
+  unsigned MaxAlign = 0;
+  for (Value::use_iterator UI = PN->use_begin(), UE = PN->use_end();
+       UI != UE; ++UI) {
+    LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*UI);
+    if (LI == 0 || LI->isVolatile()) return false;
+    
+    // For now we only allow loads in the same block as the PHI.  This is a
+    // common case that happens when instcombine merges two loads through a PHI.
+    if (LI->getParent() != BB) return false;
+    
+    // Ensure that there are no instructions between the PHI and the load that
+    // could store.
+    for (BasicBlock::iterator BBI = PN; &*BBI != LI; ++BBI)
+      if (BBI->mayWriteToMemory())
+        return false;
+    
+    MaxAlign = std::max(MaxAlign, LI->getAlignment());
+  }
+  
+  // Okay, we know that we have one or more loads in the same block as the PHI.
+  // We can transform this if it is safe to push the loads into the predecessor
+  // blocks.  The only thing to watch out for is that we can't put a possibly
+  // trapping load in the predecessor if it is a critical edge.
+  for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
+    BasicBlock *Pred = PN->getIncomingBlock(i);
+
+    // If the predecessor has a single successor, then the edge isn't critical.
+    if (Pred->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1)
+      continue;
+    
+    Value *InVal = PN->getIncomingValue(i);
+    
+    // If the InVal is an invoke in the pred, we can't put a load on the edge.
+    if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(InVal))
+      if (II->getParent() == Pred)
+        return false;
+
+    // If this pointer is always safe to load, or if we can prove that there is
+    // already a load in the block, then we can move the load to the pred block.
+    if (InVal->isDereferenceablePointer() ||
+        isSafeToLoadUnconditionally(InVal, Pred->getTerminator(), MaxAlign, TD))
+      continue;
+    
+    return false;
+  }
+    
+  return true;
+}
+
+
+/// tryToMakeAllocaBePromotable - This returns true if the alloca only has
+/// direct (non-volatile) loads and stores to it.  If the alloca is close but
+/// not quite there, this will transform the code to allow promotion.  As such,
+/// it is a non-pure predicate.
+static bool tryToMakeAllocaBePromotable(AllocaInst *AI, const TargetData *TD) {
+  SetVector<Instruction*, SmallVector<Instruction*, 4>,
+            SmallPtrSet<Instruction*, 4> > InstsToRewrite;
+  
+  for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), UE = AI->use_end();
+       UI != UE; ++UI) {
+    User *U = *UI;
+    if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(U)) {
+      if (LI->isVolatile())
+        return false;
+      continue;
+    }
+    
+    if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(U)) {
+      if (SI->getOperand(0) == AI || SI->isVolatile())
+        return false;   // Don't allow a store OF the AI, only INTO the AI.
+      continue;
+    }
+
+    if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(U)) {
+      // If the condition being selected on is a constant, fold the select, yes
+      // this does (rarely) happen early on.
+      if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
+        Value *Result = SI->getOperand(1+CI->isZero());
+        SI->replaceAllUsesWith(Result);
+        SI->eraseFromParent();
+        
+        // This is very rare and we just scrambled the use list of AI, start
+        // over completely.
+        return tryToMakeAllocaBePromotable(AI, TD);
+      }
+
+      // If it is safe to turn "load (select c, AI, ptr)" into a select of two
+      // loads, then we can transform this by rewriting the select.
+      if (!isSafeSelectToSpeculate(SI, TD))
+        return false;
+      
+      InstsToRewrite.insert(SI);
+      continue;
+    }
+    
+    if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(U)) {
+      if (PN->use_empty()) {  // Dead PHIs can be stripped.
+        InstsToRewrite.insert(PN);
+        continue;
+      }
+      
+      // If it is safe to turn "load (phi [AI, ptr, ...])" into a PHI of loads
+      // in the pred blocks, then we can transform this by rewriting the PHI.
+      if (!isSafePHIToSpeculate(PN, TD))
+        return false;
+      
+      InstsToRewrite.insert(PN);
+      continue;
+    }
+    
+    return false;
+  }
+
+  // If there are no instructions to rewrite, then all uses are load/stores and
+  // we're done!
+  if (InstsToRewrite.empty())
+    return true;
+  
+  // If we have instructions that need to be rewritten for this to be promotable
+  // take care of it now.
+  for (unsigned i = 0, e = InstsToRewrite.size(); i != e; ++i) {
+    if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(InstsToRewrite[i])) {
+      // Selects in InstsToRewrite only have load uses.  Rewrite each as two
+      // loads with a new select.
+      while (!SI->use_empty()) {
+        LoadInst *LI = cast<LoadInst>(SI->use_back());
+      
+        IRBuilder<> Builder(LI);
+        LoadInst *TrueLoad = 
+          Builder.CreateLoad(SI->getTrueValue(), LI->getName()+".t");
+        LoadInst *FalseLoad = 
+          Builder.CreateLoad(SI->getFalseValue(), LI->getName()+".t");
+        
+        // Transfer alignment and TBAA info if present.
+        TrueLoad->setAlignment(LI->getAlignment());
+        FalseLoad->setAlignment(LI->getAlignment());
+        if (MDNode *Tag = LI->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa)) {
+          TrueLoad->setMetadata(LLVMContext::MD_tbaa, Tag);
+          FalseLoad->setMetadata(LLVMContext::MD_tbaa, Tag);
+        }
+        
+        Value *V = Builder.CreateSelect(SI->getCondition(), TrueLoad, FalseLoad);
+        V->takeName(LI);
+        LI->replaceAllUsesWith(V);
+        LI->eraseFromParent();
+      }
+    
+      // Now that all the loads are gone, the select is gone too.
+      SI->eraseFromParent();
+      continue;
+    }
+    
+    // Otherwise, we have a PHI node which allows us to push the loads into the
+    // predecessors.
+    PHINode *PN = cast<PHINode>(InstsToRewrite[i]);
+    if (PN->use_empty()) {
+      PN->eraseFromParent();
+      continue;
+    }
+    
+    const Type *LoadTy = cast<PointerType>(PN->getType())->getElementType();
+    PHINode *NewPN = PHINode::Create(LoadTy, PN->getNumIncomingValues(),
+                                     PN->getName()+".ld", PN);
+
+    // Get the TBAA tag and alignment to use from one of the loads.  It doesn't
+    // matter which one we get and if any differ, it doesn't matter.
+    LoadInst *SomeLoad = cast<LoadInst>(PN->use_back());
+    MDNode *TBAATag = SomeLoad->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa);
+    unsigned Align = SomeLoad->getAlignment();
+    
+    // Rewrite all loads of the PN to use the new PHI.
+    while (!PN->use_empty()) {
+      LoadInst *LI = cast<LoadInst>(PN->use_back());
+      LI->replaceAllUsesWith(NewPN);
+      LI->eraseFromParent();
+    }
+    
+    // Inject loads into all of the pred blocks.  Keep track of which blocks we
+    // insert them into in case we have multiple edges from the same block.
+    DenseMap<BasicBlock*, LoadInst*> InsertedLoads;
+    
+    for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
+      BasicBlock *Pred = PN->getIncomingBlock(i);
+      LoadInst *&Load = InsertedLoads[Pred];
+      if (Load == 0) {
+        Load = new LoadInst(PN->getIncomingValue(i),
+                            PN->getName() + "." + Pred->getName(),
+                            Pred->getTerminator());
+        Load->setAlignment(Align);
+        if (TBAATag) Load->setMetadata(LLVMContext::MD_tbaa, TBAATag);
+      }
+      
+      NewPN->addIncoming(Load, Pred);
+    }
+    
+    PN->eraseFromParent();
+  }
+    
+  ++NumAdjusted;
+  return true;
+}
+
+
 bool SROA::performPromotion(Function &F) {
   std::vector<AllocaInst*> Allocas;
   DominatorTree *DT = 0;
@@ -873,7 +1286,7 @@ bool SROA::performPromotion(Function &F) {
     // the entry node
     for (BasicBlock::iterator I = BB.begin(), E = --BB.end(); I != E; ++I)
       if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(I))       // Is it an alloca?
-        if (isAllocaPromotable(AI))
+        if (tryToMakeAllocaBePromotable(AI, TD))
           Allocas.push_back(AI);
 
     if (Allocas.empty()) break;
@@ -1086,13 +1499,14 @@ void SROA::isSafeForScalarRepl(Instruction *I, uint64_t Offset,
       if (Length == 0)
         return MarkUnsafe(Info, User);
       isSafeMemAccess(Offset, Length->getZExtValue(), 0,
-                      UI.getOperandNo() == 0, Info, MI);
+                      UI.getOperandNo() == 0, Info, MI,
+                      true /*AllowWholeAccess*/);
     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(User)) {
       if (LI->isVolatile())
         return MarkUnsafe(Info, User);
       const Type *LIType = LI->getType();
       isSafeMemAccess(Offset, TD->getTypeAllocSize(LIType),
-                      LIType, false, Info, LI);
+                      LIType, false, Info, LI, true /*AllowWholeAccess*/);
       Info.hasALoadOrStore = true;
         
     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(User)) {
@@ -1102,8 +1516,65 @@ void SROA::isSafeForScalarRepl(Instruction *I, uint64_t Offset,
         
       const Type *SIType = SI->getOperand(0)->getType();
       isSafeMemAccess(Offset, TD->getTypeAllocSize(SIType),
-                      SIType, true, Info, SI);
+                      SIType, true, Info, SI, true /*AllowWholeAccess*/);
+      Info.hasALoadOrStore = true;
+    } else if (isa<PHINode>(User) || isa<SelectInst>(User)) {
+      isSafePHISelectUseForScalarRepl(User, Offset, Info);
+    } else {
+      return MarkUnsafe(Info, User);
+    }
+    if (Info.isUnsafe) return;
+  }
+}
+
+/// isSafePHIUseForScalarRepl - If we see a PHI node or select using a pointer
+/// derived from the alloca, we can often still split the alloca into elements.
+/// This is useful if we have a large alloca where one element is phi'd
+/// together somewhere: we can SRoA and promote all the other elements even if
+/// we end up not being able to promote this one.
+///
+/// All we require is that the uses of the PHI do not index into other parts of
+/// the alloca.  The most important use case for this is single load and stores
+/// that are PHI'd together, which can happen due to code sinking.
+void SROA::isSafePHISelectUseForScalarRepl(Instruction *I, uint64_t Offset,
+                                           AllocaInfo &Info) {
+  // If we've already checked this PHI, don't do it again.
+  if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I))
+    if (!Info.CheckedPHIs.insert(PN))
+      return;
+  
+  for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end(); UI!=E; ++UI) {
+    Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
+    
+    if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(User)) {
+      isSafePHISelectUseForScalarRepl(BC, Offset, Info);
+    } else if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(User)) {
+      // Only allow "bitcast" GEPs for simplicity.  We could generalize this,
+      // but would have to prove that we're staying inside of an element being
+      // promoted.
+      if (!GEPI->hasAllZeroIndices())
+        return MarkUnsafe(Info, User);
+      isSafePHISelectUseForScalarRepl(GEPI, Offset, Info);
+    } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(User)) {
+      if (LI->isVolatile())
+        return MarkUnsafe(Info, User);
+      const Type *LIType = LI->getType();
+      isSafeMemAccess(Offset, TD->getTypeAllocSize(LIType),
+                      LIType, false, Info, LI, false /*AllowWholeAccess*/);
+      Info.hasALoadOrStore = true;
+      
+    } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(User)) {
+      // Store is ok if storing INTO the pointer, not storing the pointer
+      if (SI->isVolatile() || SI->getOperand(0) == I)
+        return MarkUnsafe(Info, User);
+      
+      const Type *SIType = SI->getOperand(0)->getType();
+      isSafeMemAccess(Offset, TD->getTypeAllocSize(SIType),
+                      SIType, true, Info, SI, false /*AllowWholeAccess*/);
       Info.hasALoadOrStore = true;
+    } else if (isa<PHINode>(User) || isa<SelectInst>(User)) {
+      isSafePHISelectUseForScalarRepl(User, Offset, Info);
     } else {
       return MarkUnsafe(Info, User);
     }
@@ -1187,11 +1658,15 @@ static bool isCompatibleAggregate(const Type *T1, const Type *T2) {
 /// alloca or has an offset and size that corresponds to a component element
 /// within it.  The offset checked here may have been formed from a GEP with a
 /// pointer bitcasted to a different type.
+///
+/// If AllowWholeAccess is true, then this allows uses of the entire alloca as a
+/// unit.  If false, it only allows accesses known to be in a single element.
 void SROA::isSafeMemAccess(uint64_t Offset, uint64_t MemSize,
                            const Type *MemOpType, bool isStore,
-                           AllocaInfo &Info, Instruction *TheAccess) {
+                           AllocaInfo &Info, Instruction *TheAccess,
+                           bool AllowWholeAccess) {
   // Check if this is a load/store of the entire alloca.
-  if (Offset == 0 &&
+  if (Offset == 0 && AllowWholeAccess &&
       MemSize == TD->getTypeAllocSize(Info.AI->getAllocatedType())) {
     // This can be safe for MemIntrinsics (where MemOpType is 0) and integer
     // loads/stores (which are essentially the same as the MemIntrinsics with
@@ -1257,14 +1732,21 @@ bool SROA::TypeHasComponent(const Type *T, uint64_t Offset, uint64_t Size) {
 /// instruction.
 void SROA::RewriteForScalarRepl(Instruction *I, AllocaInst *AI, uint64_t Offset,
                                 SmallVector<AllocaInst*, 32> &NewElts) {
-  for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end(); UI!=E; ++UI) {
-    Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
+  for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end(); UI!=E;) {
+    Use &TheUse = UI.getUse();
+    Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
 
     if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(User)) {
       RewriteBitCast(BC, AI, Offset, NewElts);
-    } else if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(User)) {
+      continue;
+    }
+    
+    if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(User)) {
       RewriteGEP(GEPI, AI, Offset, NewElts);
-    } else if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(User)) {
+      continue;
+    }
+    
+    if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(User)) {
       ConstantInt *Length = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getLength());
       uint64_t MemSize = Length->getZExtValue();
       if (Offset == 0 &&
@@ -1272,7 +1754,10 @@ void SROA::RewriteForScalarRepl(Instruction *I, AllocaInst *AI, uint64_t Offset,
         RewriteMemIntrinUserOfAlloca(MI, I, AI, NewElts);
       // Otherwise the intrinsic can only touch a single element and the
       // address operand will be updated, so nothing else needs to be done.
-    } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(User)) {
+      continue;
+    }
+    
+    if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(User)) {
       const Type *LIType = LI->getType();
       
       if (isCompatibleAggregate(LIType, AI->getAllocatedType())) {
@@ -1297,7 +1782,10 @@ void SROA::RewriteForScalarRepl(Instruction *I, AllocaInst *AI, uint64_t Offset,
         // If this is a load of the entire alloca to an integer, rewrite it.
         RewriteLoadUserOfWholeAlloca(LI, AI, NewElts);
       }
-    } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(User)) {
+      continue;
+    }
+    
+    if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(User)) {
       Value *Val = SI->getOperand(0);
       const Type *SIType = Val->getType();
       if (isCompatibleAggregate(SIType, AI->getAllocatedType())) {
@@ -1320,6 +1808,26 @@ void SROA::RewriteForScalarRepl(Instruction *I, AllocaInst *AI, uint64_t Offset,
         // If this is a store of the entire alloca from an integer, rewrite it.
         RewriteStoreUserOfWholeAlloca(SI, AI, NewElts);
       }
+      continue;
+    }
+    
+    if (isa<SelectInst>(User) || isa<PHINode>(User)) {
+      // If we have a PHI user of the alloca itself (as opposed to a GEP or 
+      // bitcast) we have to rewrite it.  GEP and bitcast uses will be RAUW'd to
+      // the new pointer.
+      if (!isa<AllocaInst>(I)) continue;
+      
+      assert(Offset == 0 && NewElts[0] &&
+             "Direct alloca use should have a zero offset");
+      
+      // If we have a use of the alloca, we know the derived uses will be
+      // utilizing just the first element of the scalarized result.  Insert a
+      // bitcast of the first alloca before the user as required.
+      AllocaInst *NewAI = NewElts[0];
+      BitCastInst *BCI = new BitCastInst(NewAI, AI->getType(), "", NewAI);
+      NewAI->moveBefore(BCI);
+      TheUse = BCI;
+      continue;
     }
   }
 }
@@ -1553,7 +2061,7 @@ void SROA::RewriteMemIntrinUserOfAlloca(MemIntrinsic *MI, Instruction *Inst,
           if (EltTy != ValTy) {
             unsigned NumElts = cast<VectorType>(ValTy)->getNumElements();
             SmallVector<Constant*, 16> Elts(NumElts, StoreVal);
-            StoreVal = ConstantVector::get(&Elts[0], NumElts);
+            StoreVal = ConstantVector::get(Elts);
           }
         }
         new StoreInst(StoreVal, EltPtr, MI);
@@ -1859,6 +2367,7 @@ bool SROA::isSafeAllocaToScalarRepl(AllocaInst *AI) {
         return false;
     }
   }
+  
   return true;
 }