Move IDF Calculation to a separate file, expose an interface to it.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Utils / PromoteMemoryToRegister.cpp
index ef1b55a3487e51c6615c46c1330f3c6d328c85f1..623dbc9f42ce2b04ab5b9eee28a4e839b4713c00 100644 (file)
 // traversing the function in depth-first order to rewrite loads and stores as
 // appropriate.
 //
-// The algorithm used here is based on:
-//
-//   Sreedhar and Gao. A linear time algorithm for placing phi-nodes.
-//   In Proceedings of the 22nd ACM SIGPLAN-SIGACT Symposium on Principles of
-//   Programming Languages
-//   POPL '95. ACM, New York, NY, 62-73.
-//
-// It has been modified to not explicitly use the DJ graph data structure and to
-// directly compute pruned SSA using per-variable liveness information.
-//
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#define DEBUG_TYPE "mem2reg"
 #include "llvm/Transforms/Utils/PromoteMemToReg.h"
+#include "llvm/ADT/ArrayRef.h"
 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
-#include "llvm/ADT/Hashing.h"
 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
 #include "llvm/Analysis/AliasSetTracker.h"
-#include "llvm/Analysis/Dominators.h"
 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
+#include "llvm/Analysis/IteratedDominanceFrontier.h"
 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
-#include "llvm/DIBuilder.h"
-#include "llvm/DebugInfo.h"
+#include "llvm/IR/CFG.h"
 #include "llvm/IR/Constants.h"
+#include "llvm/IR/DIBuilder.h"
+#include "llvm/IR/DebugInfo.h"
 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
+#include "llvm/IR/Dominators.h"
 #include "llvm/IR/Function.h"
 #include "llvm/IR/Instructions.h"
 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
 #include "llvm/IR/Metadata.h"
-#include "llvm/Support/CFG.h"
+#include "llvm/IR/Module.h"
 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
 #include <algorithm>
-#include <queue>
 using namespace llvm;
 
+#define DEBUG_TYPE "mem2reg"
+
 STATISTIC(NumLocalPromoted, "Number of alloca's promoted within one block");
 STATISTIC(NumSingleStore,   "Number of alloca's promoted with a single store");
 STATISTIC(NumDeadAlloca,    "Number of dead alloca's removed");
@@ -59,11 +51,10 @@ STATISTIC(NumPHIInsert,     "Number of PHI nodes inserted");
 bool llvm::isAllocaPromotable(const AllocaInst *AI) {
   // FIXME: If the memory unit is of pointer or integer type, we can permit
   // assignments to subsections of the memory unit.
+  unsigned AS = AI->getType()->getAddressSpace();
 
   // Only allow direct and non-volatile loads and stores...
-  for (Value::const_use_iterator UI = AI->use_begin(), UE = AI->use_end();
-       UI != UE; ++UI) { // Loop over all of the uses of the alloca
-    const User *U = *UI;
+  for (const User *U : AI->users()) {
     if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(U)) {
       // Note that atomic loads can be transformed; atomic semantics do
       // not have any meaning for a local alloca.
@@ -81,12 +72,12 @@ bool llvm::isAllocaPromotable(const AllocaInst *AI) {
           II->getIntrinsicID() != Intrinsic::lifetime_end)
         return false;
     } else if (const BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(U)) {
-      if (BCI->getType() != Type::getInt8PtrTy(U->getContext()))
+      if (BCI->getType() != Type::getInt8PtrTy(U->getContext(), AS))
         return false;
       if (!onlyUsedByLifetimeMarkers(BCI))
         return false;
     } else if (const GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(U)) {
-      if (GEPI->getType() != Type::getInt8PtrTy(U->getContext()))
+      if (GEPI->getType() != Type::getInt8PtrTy(U->getContext(), AS))
         return false;
       if (!GEPI->hasAllZeroIndices())
         return false;
@@ -102,14 +93,69 @@ bool llvm::isAllocaPromotable(const AllocaInst *AI) {
 
 namespace {
 
-struct AllocaInfo;
+struct AllocaInfo {
+  SmallVector<BasicBlock *, 32> DefiningBlocks;
+  SmallVector<BasicBlock *, 32> UsingBlocks;
+
+  StoreInst *OnlyStore;
+  BasicBlock *OnlyBlock;
+  bool OnlyUsedInOneBlock;
+
+  Value *AllocaPointerVal;
+  DbgDeclareInst *DbgDeclare;
+
+  void clear() {
+    DefiningBlocks.clear();
+    UsingBlocks.clear();
+    OnlyStore = nullptr;
+    OnlyBlock = nullptr;
+    OnlyUsedInOneBlock = true;
+    AllocaPointerVal = nullptr;
+    DbgDeclare = nullptr;
+  }
+
+  /// Scan the uses of the specified alloca, filling in the AllocaInfo used
+  /// by the rest of the pass to reason about the uses of this alloca.
+  void AnalyzeAlloca(AllocaInst *AI) {
+    clear();
+
+    // As we scan the uses of the alloca instruction, keep track of stores,
+    // and decide whether all of the loads and stores to the alloca are within
+    // the same basic block.
+    for (auto UI = AI->user_begin(), E = AI->user_end(); UI != E;) {
+      Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
+
+      if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(User)) {
+        // Remember the basic blocks which define new values for the alloca
+        DefiningBlocks.push_back(SI->getParent());
+        AllocaPointerVal = SI->getOperand(0);
+        OnlyStore = SI;
+      } else {
+        LoadInst *LI = cast<LoadInst>(User);
+        // Otherwise it must be a load instruction, keep track of variable
+        // reads.
+        UsingBlocks.push_back(LI->getParent());
+        AllocaPointerVal = LI;
+      }
+
+      if (OnlyUsedInOneBlock) {
+        if (!OnlyBlock)
+          OnlyBlock = User->getParent();
+        else if (OnlyBlock != User->getParent())
+          OnlyUsedInOneBlock = false;
+      }
+    }
+
+    DbgDeclare = FindAllocaDbgDeclare(AI);
+  }
+};
 
 // Data package used by RenamePass()
 class RenamePassData {
 public:
   typedef std::vector<Value *> ValVector;
 
-  RenamePassData() : BB(NULL), Pred(NULL), Values() {}
+  RenamePassData() : BB(nullptr), Pred(nullptr), Values() {}
   RenamePassData(BasicBlock *B, BasicBlock *P, const ValVector &V)
       : BB(B), Pred(P), Values(V) {}
   BasicBlock *BB;
@@ -178,11 +224,14 @@ struct PromoteMem2Reg {
   /// The alloca instructions being promoted.
   std::vector<AllocaInst *> Allocas;
   DominatorTree &DT;
-  DIBuilder *DIB;
+  DIBuilder DIB;
 
   /// An AliasSetTracker object to update.  If null, don't update it.
   AliasSetTracker *AST;
 
+  /// A cache of @llvm.assume intrinsics used by SimplifyInstruction.
+  AssumptionCache *AC;
+
   /// Reverse mapping of Allocas.
   DenseMap<AllocaInst *, unsigned> AllocaLookup;
 
@@ -216,25 +265,18 @@ struct PromoteMem2Reg {
   /// behavior.
   DenseMap<BasicBlock *, unsigned> BBNumbers;
 
-  /// Maps DomTreeNodes to their level in the dominator tree.
-  DenseMap<DomTreeNode *, unsigned> DomLevels;
-
   /// Lazily compute the number of predecessors a block has.
   DenseMap<const BasicBlock *, unsigned> BBNumPreds;
 
 public:
-  PromoteMem2Reg(const std::vector<AllocaInst *> &Allocas, DominatorTree &DT,
-                 AliasSetTracker *AST)
-      : Allocas(Allocas), DT(DT), DIB(0), AST(AST) {}
-  ~PromoteMem2Reg() { delete DIB; }
+  PromoteMem2Reg(ArrayRef<AllocaInst *> Allocas, DominatorTree &DT,
+                 AliasSetTracker *AST, AssumptionCache *AC)
+      : Allocas(Allocas.begin(), Allocas.end()), DT(DT),
+        DIB(*DT.getRoot()->getParent()->getParent(), /*AllowUnresolved*/ false),
+        AST(AST), AC(AC) {}
 
   void run();
 
-  /// Return true if BB1 dominates BB2 using the DominatorTree.
-  bool dominates(BasicBlock *BB1, BasicBlock *BB2) const {
-    return DT.dominates(BB1, BB2);
-  }
-
 private:
   void RemoveFromAllocasList(unsigned &AllocaIdx) {
     Allocas[AllocaIdx] = Allocas.back();
@@ -249,115 +291,221 @@ private:
     return NP - 1;
   }
 
-  void DetermineInsertionPoint(AllocaInst *AI, unsigned AllocaNum,
-                               AllocaInfo &Info);
   void ComputeLiveInBlocks(AllocaInst *AI, AllocaInfo &Info,
-                           const SmallPtrSet<BasicBlock *, 32> &DefBlocks,
-                           SmallPtrSet<BasicBlock *, 32> &LiveInBlocks);
-
-  void RewriteSingleStoreAlloca(AllocaInst *AI, AllocaInfo &Info,
-                                LargeBlockInfo &LBI);
-  void PromoteSingleBlockAlloca(AllocaInst *AI, AllocaInfo &Info,
-                                LargeBlockInfo &LBI);
-
+                           const SmallPtrSetImpl<BasicBlock *> &DefBlocks,
+                           SmallPtrSetImpl<BasicBlock *> &LiveInBlocks);
   void RenamePass(BasicBlock *BB, BasicBlock *Pred,
                   RenamePassData::ValVector &IncVals,
                   std::vector<RenamePassData> &Worklist);
   bool QueuePhiNode(BasicBlock *BB, unsigned AllocaIdx, unsigned &Version);
 };
 
-struct AllocaInfo {
-  SmallVector<BasicBlock *, 32> DefiningBlocks;
-  SmallVector<BasicBlock *, 32> UsingBlocks;
+} // end of anonymous namespace
 
-  StoreInst *OnlyStore;
-  BasicBlock *OnlyBlock;
-  bool OnlyUsedInOneBlock;
+static void removeLifetimeIntrinsicUsers(AllocaInst *AI) {
+  // Knowing that this alloca is promotable, we know that it's safe to kill all
+  // instructions except for load and store.
 
-  Value *AllocaPointerVal;
-  DbgDeclareInst *DbgDeclare;
+  for (auto UI = AI->user_begin(), UE = AI->user_end(); UI != UE;) {
+    Instruction *I = cast<Instruction>(*UI);
+    ++UI;
+    if (isa<LoadInst>(I) || isa<StoreInst>(I))
+      continue;
 
-  void clear() {
-    DefiningBlocks.clear();
-    UsingBlocks.clear();
-    OnlyStore = 0;
-    OnlyBlock = 0;
-    OnlyUsedInOneBlock = true;
-    AllocaPointerVal = 0;
-    DbgDeclare = 0;
+    if (!I->getType()->isVoidTy()) {
+      // The only users of this bitcast/GEP instruction are lifetime intrinsics.
+      // Follow the use/def chain to erase them now instead of leaving it for
+      // dead code elimination later.
+      for (auto UUI = I->user_begin(), UUE = I->user_end(); UUI != UUE;) {
+        Instruction *Inst = cast<Instruction>(*UUI);
+        ++UUI;
+        Inst->eraseFromParent();
+      }
+    }
+    I->eraseFromParent();
   }
+}
 
-  /// Scan the uses of the specified alloca, filling in the AllocaInfo used
-  /// by the rest of the pass to reason about the uses of this alloca.
-  void AnalyzeAlloca(AllocaInst *AI) {
-    clear();
+/// \brief Rewrite as many loads as possible given a single store.
+///
+/// When there is only a single store, we can use the domtree to trivially
+/// replace all of the dominated loads with the stored value. Do so, and return
+/// true if this has successfully promoted the alloca entirely. If this returns
+/// false there were some loads which were not dominated by the single store
+/// and thus must be phi-ed with undef. We fall back to the standard alloca
+/// promotion algorithm in that case.
+static bool rewriteSingleStoreAlloca(AllocaInst *AI, AllocaInfo &Info,
+                                     LargeBlockInfo &LBI,
+                                     DominatorTree &DT,
+                                     AliasSetTracker *AST) {
+  StoreInst *OnlyStore = Info.OnlyStore;
+  bool StoringGlobalVal = !isa<Instruction>(OnlyStore->getOperand(0));
+  BasicBlock *StoreBB = OnlyStore->getParent();
+  int StoreIndex = -1;
 
-    // As we scan the uses of the alloca instruction, keep track of stores,
-    // and decide whether all of the loads and stores to the alloca are within
-    // the same basic block.
-    for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
-         UI != E;) {
-      Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
+  // Clear out UsingBlocks.  We will reconstruct it here if needed.
+  Info.UsingBlocks.clear();
 
-      if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(User)) {
-        // Remember the basic blocks which define new values for the alloca
-        DefiningBlocks.push_back(SI->getParent());
-        AllocaPointerVal = SI->getOperand(0);
-        OnlyStore = SI;
-      } else {
-        LoadInst *LI = cast<LoadInst>(User);
-        // Otherwise it must be a load instruction, keep track of variable
-        // reads.
-        UsingBlocks.push_back(LI->getParent());
-        AllocaPointerVal = LI;
-      }
+  for (auto UI = AI->user_begin(), E = AI->user_end(); UI != E;) {
+    Instruction *UserInst = cast<Instruction>(*UI++);
+    if (!isa<LoadInst>(UserInst)) {
+      assert(UserInst == OnlyStore && "Should only have load/stores");
+      continue;
+    }
+    LoadInst *LI = cast<LoadInst>(UserInst);
 
-      if (OnlyUsedInOneBlock) {
-        if (OnlyBlock == 0)
-          OnlyBlock = User->getParent();
-        else if (OnlyBlock != User->getParent())
-          OnlyUsedInOneBlock = false;
+    // Okay, if we have a load from the alloca, we want to replace it with the
+    // only value stored to the alloca.  We can do this if the value is
+    // dominated by the store.  If not, we use the rest of the mem2reg machinery
+    // to insert the phi nodes as needed.
+    if (!StoringGlobalVal) { // Non-instructions are always dominated.
+      if (LI->getParent() == StoreBB) {
+        // If we have a use that is in the same block as the store, compare the
+        // indices of the two instructions to see which one came first.  If the
+        // load came before the store, we can't handle it.
+        if (StoreIndex == -1)
+          StoreIndex = LBI.getInstructionIndex(OnlyStore);
+
+        if (unsigned(StoreIndex) > LBI.getInstructionIndex(LI)) {
+          // Can't handle this load, bail out.
+          Info.UsingBlocks.push_back(StoreBB);
+          continue;
+        }
+
+      } else if (LI->getParent() != StoreBB &&
+                 !DT.dominates(StoreBB, LI->getParent())) {
+        // If the load and store are in different blocks, use BB dominance to
+        // check their relationships.  If the store doesn't dom the use, bail
+        // out.
+        Info.UsingBlocks.push_back(LI->getParent());
+        continue;
       }
     }
 
-    DbgDeclare = FindAllocaDbgDeclare(AI);
+    // Otherwise, we *can* safely rewrite this load.
+    Value *ReplVal = OnlyStore->getOperand(0);
+    // If the replacement value is the load, this must occur in unreachable
+    // code.
+    if (ReplVal == LI)
+      ReplVal = UndefValue::get(LI->getType());
+    LI->replaceAllUsesWith(ReplVal);
+    if (AST && LI->getType()->isPointerTy())
+      AST->deleteValue(LI);
+    LI->eraseFromParent();
+    LBI.deleteValue(LI);
   }
-};
 
-typedef std::pair<DomTreeNode *, unsigned> DomTreeNodePair;
-
-struct DomTreeNodeCompare {
-  bool operator()(const DomTreeNodePair &LHS, const DomTreeNodePair &RHS) {
-    return LHS.second < RHS.second;
+  // Finally, after the scan, check to see if the store is all that is left.
+  if (!Info.UsingBlocks.empty())
+    return false; // If not, we'll have to fall back for the remainder.
+
+  // Record debuginfo for the store and remove the declaration's
+  // debuginfo.
+  if (DbgDeclareInst *DDI = Info.DbgDeclare) {
+    DIBuilder DIB(*AI->getParent()->getParent()->getParent(),
+                  /*AllowUnresolved*/ false);
+    ConvertDebugDeclareToDebugValue(DDI, Info.OnlyStore, DIB);
+    DDI->eraseFromParent();
+    LBI.deleteValue(DDI);
   }
-};
+  // Remove the (now dead) store and alloca.
+  Info.OnlyStore->eraseFromParent();
+  LBI.deleteValue(Info.OnlyStore);
 
-} // end of anonymous namespace
+  if (AST)
+    AST->deleteValue(AI);
+  AI->eraseFromParent();
+  LBI.deleteValue(AI);
+  return true;
+}
 
-static void removeLifetimeIntrinsicUsers(AllocaInst *AI) {
-  // Knowing that this alloca is promotable, we know that it's safe to kill all
-  // instructions except for load and store.
+/// Many allocas are only used within a single basic block.  If this is the
+/// case, avoid traversing the CFG and inserting a lot of potentially useless
+/// PHI nodes by just performing a single linear pass over the basic block
+/// using the Alloca.
+///
+/// If we cannot promote this alloca (because it is read before it is written),
+/// return true.  This is necessary in cases where, due to control flow, the
+/// alloca is potentially undefined on some control flow paths.  e.g. code like
+/// this is potentially correct:
+///
+///   for (...) { if (c) { A = undef; undef = B; } }
+///
+/// ... so long as A is not used before undef is set.
+static void promoteSingleBlockAlloca(AllocaInst *AI, const AllocaInfo &Info,
+                                     LargeBlockInfo &LBI,
+                                     AliasSetTracker *AST) {
+  // The trickiest case to handle is when we have large blocks. Because of this,
+  // this code is optimized assuming that large blocks happen.  This does not
+  // significantly pessimize the small block case.  This uses LargeBlockInfo to
+  // make it efficient to get the index of various operations in the block.
 
-  for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), UE = AI->use_end();
-       UI != UE;) {
-    Instruction *I = cast<Instruction>(*UI);
-    ++UI;
-    if (isa<LoadInst>(I) || isa<StoreInst>(I))
+  // Walk the use-def list of the alloca, getting the locations of all stores.
+  typedef SmallVector<std::pair<unsigned, StoreInst *>, 64> StoresByIndexTy;
+  StoresByIndexTy StoresByIndex;
+
+  for (User *U : AI->users())
+    if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(U))
+      StoresByIndex.push_back(std::make_pair(LBI.getInstructionIndex(SI), SI));
+
+  // Sort the stores by their index, making it efficient to do a lookup with a
+  // binary search.
+  std::sort(StoresByIndex.begin(), StoresByIndex.end(), less_first());
+
+  // Walk all of the loads from this alloca, replacing them with the nearest
+  // store above them, if any.
+  for (auto UI = AI->user_begin(), E = AI->user_end(); UI != E;) {
+    LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*UI++);
+    if (!LI)
       continue;
 
-    if (!I->getType()->isVoidTy()) {
-      // The only users of this bitcast/GEP instruction are lifetime intrinsics.
-      // Follow the use/def chain to erase them now instead of leaving it for
-      // dead code elimination later.
-      for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), UE = I->use_end();
-           UI != UE;) {
-        Instruction *Inst = cast<Instruction>(*UI);
-        ++UI;
-        Inst->eraseFromParent();
-      }
+    unsigned LoadIdx = LBI.getInstructionIndex(LI);
+
+    // Find the nearest store that has a lower index than this load.
+    StoresByIndexTy::iterator I =
+        std::lower_bound(StoresByIndex.begin(), StoresByIndex.end(),
+                         std::make_pair(LoadIdx,
+                                        static_cast<StoreInst *>(nullptr)),
+                         less_first());
+
+    if (I == StoresByIndex.begin())
+      // If there is no store before this load, the load takes the undef value.
+      LI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(LI->getType()));
+    else
+      // Otherwise, there was a store before this load, the load takes its value.
+      LI->replaceAllUsesWith(std::prev(I)->second->getOperand(0));
+
+    if (AST && LI->getType()->isPointerTy())
+      AST->deleteValue(LI);
+    LI->eraseFromParent();
+    LBI.deleteValue(LI);
+  }
+
+  // Remove the (now dead) stores and alloca.
+  while (!AI->use_empty()) {
+    StoreInst *SI = cast<StoreInst>(AI->user_back());
+    // Record debuginfo for the store before removing it.
+    if (DbgDeclareInst *DDI = Info.DbgDeclare) {
+      DIBuilder DIB(*AI->getParent()->getParent()->getParent(),
+                    /*AllowUnresolved*/ false);
+      ConvertDebugDeclareToDebugValue(DDI, SI, DIB);
     }
-    I->eraseFromParent();
+    SI->eraseFromParent();
+    LBI.deleteValue(SI);
+  }
+
+  if (AST)
+    AST->deleteValue(AI);
+  AI->eraseFromParent();
+  LBI.deleteValue(AI);
+
+  // The alloca's debuginfo can be removed as well.
+  if (DbgDeclareInst *DDI = Info.DbgDeclare) {
+    DDI->eraseFromParent();
+    LBI.deleteValue(DDI);
   }
+
+  ++NumLocalPromoted;
 }
 
 void PromoteMem2Reg::run() {
@@ -369,6 +517,7 @@ void PromoteMem2Reg::run() {
 
   AllocaInfo Info;
   LargeBlockInfo LBI;
+  IDFCalculator IDF(DT);
 
   for (unsigned AllocaNum = 0; AllocaNum != Allocas.size(); ++AllocaNum) {
     AllocaInst *AI = Allocas[AllocaNum];
@@ -398,30 +547,9 @@ void PromoteMem2Reg::run() {
     // If there is only a single store to this value, replace any loads of
     // it that are directly dominated by the definition with the value stored.
     if (Info.DefiningBlocks.size() == 1) {
-      RewriteSingleStoreAlloca(AI, Info, LBI);
-
-      // Finally, after the scan, check to see if the store is all that is left.
-      if (Info.UsingBlocks.empty()) {
-        // Record debuginfo for the store and remove the declaration's
-        // debuginfo.
-        if (DbgDeclareInst *DDI = Info.DbgDeclare) {
-          if (!DIB)
-            DIB = new DIBuilder(*DDI->getParent()->getParent()->getParent());
-          ConvertDebugDeclareToDebugValue(DDI, Info.OnlyStore, *DIB);
-          DDI->eraseFromParent();
-        }
-        // Remove the (now dead) store and alloca.
-        Info.OnlyStore->eraseFromParent();
-        LBI.deleteValue(Info.OnlyStore);
-
-        if (AST)
-          AST->deleteValue(AI);
-        AI->eraseFromParent();
-        LBI.deleteValue(AI);
-
+      if (rewriteSingleStoreAlloca(AI, Info, LBI, DT, AST)) {
         // The alloca has been processed, move on.
         RemoveFromAllocasList(AllocaNum);
-
         ++NumSingleStore;
         continue;
       }
@@ -430,67 +558,19 @@ void PromoteMem2Reg::run() {
     // If the alloca is only read and written in one basic block, just perform a
     // linear sweep over the block to eliminate it.
     if (Info.OnlyUsedInOneBlock) {
-      PromoteSingleBlockAlloca(AI, Info, LBI);
-
-      // Finally, after the scan, check to see if the stores are all that is
-      // left.
-      if (Info.UsingBlocks.empty()) {
-
-        // Remove the (now dead) stores and alloca.
-        while (!AI->use_empty()) {
-          StoreInst *SI = cast<StoreInst>(AI->use_back());
-          // Record debuginfo for the store before removing it.
-          if (DbgDeclareInst *DDI = Info.DbgDeclare) {
-            if (!DIB)
-              DIB = new DIBuilder(*SI->getParent()->getParent()->getParent());
-            ConvertDebugDeclareToDebugValue(DDI, SI, *DIB);
-          }
-          SI->eraseFromParent();
-          LBI.deleteValue(SI);
-        }
-
-        if (AST)
-          AST->deleteValue(AI);
-        AI->eraseFromParent();
-        LBI.deleteValue(AI);
-
-        // The alloca has been processed, move on.
-        RemoveFromAllocasList(AllocaNum);
-
-        // The alloca's debuginfo can be removed as well.
-        if (DbgDeclareInst *DDI = Info.DbgDeclare)
-          DDI->eraseFromParent();
+      promoteSingleBlockAlloca(AI, Info, LBI, AST);
 
-        ++NumLocalPromoted;
-        continue;
-      }
-    }
-
-    // If we haven't computed dominator tree levels, do so now.
-    if (DomLevels.empty()) {
-      SmallVector<DomTreeNode *, 32> Worklist;
-
-      DomTreeNode *Root = DT.getRootNode();
-      DomLevels[Root] = 0;
-      Worklist.push_back(Root);
-
-      while (!Worklist.empty()) {
-        DomTreeNode *Node = Worklist.pop_back_val();
-        unsigned ChildLevel = DomLevels[Node] + 1;
-        for (DomTreeNode::iterator CI = Node->begin(), CE = Node->end();
-             CI != CE; ++CI) {
-          DomLevels[*CI] = ChildLevel;
-          Worklist.push_back(*CI);
-        }
-      }
+      // The alloca has been processed, move on.
+      RemoveFromAllocasList(AllocaNum);
+      continue;
     }
 
     // If we haven't computed a numbering for the BB's in the function, do so
     // now.
     if (BBNumbers.empty()) {
       unsigned ID = 0;
-      for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E; ++I)
-        BBNumbers[I] = ID++;
+      for (auto &BB : F)
+        BBNumbers[&BB] = ID++;
     }
 
     // If we have an AST to keep updated, remember some pointer value that is
@@ -509,7 +589,34 @@ void PromoteMem2Reg::run() {
     // the standard SSA construction algorithm.  Determine which blocks need PHI
     // nodes and see if we can optimize out some work by avoiding insertion of
     // dead phi nodes.
-    DetermineInsertionPoint(AI, AllocaNum, Info);
+
+
+    // Unique the set of defining blocks for efficient lookup.
+    SmallPtrSet<BasicBlock *, 32> DefBlocks;
+    DefBlocks.insert(Info.DefiningBlocks.begin(), Info.DefiningBlocks.end());
+
+    // Determine which blocks the value is live in.  These are blocks which lead
+    // to uses.
+    SmallPtrSet<BasicBlock *, 32> LiveInBlocks;
+    ComputeLiveInBlocks(AI, Info, DefBlocks, LiveInBlocks);
+
+    // At this point, we're committed to promoting the alloca using IDF's, and
+    // the standard SSA construction algorithm.  Determine which blocks need phi
+    // nodes and see if we can optimize out some work by avoiding insertion of
+    // dead phi nodes.
+    IDF.setLiveInBlocks(LiveInBlocks);
+    IDF.setDefiningBlocks(DefBlocks);
+    SmallVector<BasicBlock *, 32> PHIBlocks;
+    IDF.calculate(PHIBlocks);
+    if (PHIBlocks.size() > 1)
+      std::sort(PHIBlocks.begin(), PHIBlocks.end(),
+                [this](BasicBlock *A, BasicBlock *B) {
+                  return BBNumbers.lookup(A) < BBNumbers.lookup(B);
+                });
+
+    unsigned CurrentVersion = 0;
+    for (unsigned i = 0, e = PHIBlocks.size(); i != e; ++i)
+      QueuePhiNode(PHIBlocks[i], AllocaNum, CurrentVersion);
   }
 
   if (Allocas.empty())
@@ -529,7 +636,7 @@ void PromoteMem2Reg::run() {
   // and inserting the phi nodes we marked as necessary
   //
   std::vector<RenamePassData> RenamePassWorkList;
-  RenamePassWorkList.push_back(RenamePassData(F.begin(), 0, Values));
+  RenamePassWorkList.push_back(RenamePassData(F.begin(), nullptr, Values));
   do {
     RenamePassData RPD;
     RPD.swap(RenamePassWorkList.back());
@@ -555,6 +662,8 @@ void PromoteMem2Reg::run() {
     A->eraseFromParent();
   }
 
+  const DataLayout &DL = F.getParent()->getDataLayout();
+
   // Remove alloca's dbg.declare instrinsics from the function.
   for (unsigned i = 0, e = AllocaDbgDeclares.size(); i != e; ++i)
     if (DbgDeclareInst *DDI = AllocaDbgDeclares[i])
@@ -570,8 +679,8 @@ void PromoteMem2Reg::run() {
 
     // Iterating over NewPhiNodes is deterministic, so it is safe to try to
     // simplify and RAUW them as we go.  If it was not, we could add uses to
-    // the values we replace with in a non deterministic order, thus creating
-    // non deterministic def->use chains.
+    // the values we replace with in a non-deterministic order, thus creating
+    // non-deterministic def->use chains.
     for (DenseMap<std::pair<unsigned, unsigned>, PHINode *>::iterator
              I = NewPhiNodes.begin(),
              E = NewPhiNodes.end();
@@ -579,7 +688,7 @@ void PromoteMem2Reg::run() {
       PHINode *PN = I->second;
 
       // If this PHI node merges one value and/or undefs, get the value.
-      if (Value *V = SimplifyInstruction(PN, 0, 0, &DT)) {
+      if (Value *V = SimplifyInstruction(PN, DL, nullptr, &DT, AC)) {
         if (AST && PN->getType()->isPointerTy())
           AST->deleteValue(PN);
         PN->replaceAllUsesWith(V);
@@ -660,8 +769,8 @@ void PromoteMem2Reg::run() {
 /// inserted phi nodes would be dead).
 void PromoteMem2Reg::ComputeLiveInBlocks(
     AllocaInst *AI, AllocaInfo &Info,
-    const SmallPtrSet<BasicBlock *, 32> &DefBlocks,
-    SmallPtrSet<BasicBlock *, 32> &LiveInBlocks) {
+    const SmallPtrSetImpl<BasicBlock *> &DefBlocks,
+    SmallPtrSetImpl<BasicBlock *> &LiveInBlocks) {
 
   // To determine liveness, we must iterate through the predecessors of blocks
   // where the def is live.  Blocks are added to the worklist if we need to
@@ -710,7 +819,7 @@ void PromoteMem2Reg::ComputeLiveInBlocks(
 
     // The block really is live in here, insert it into the set.  If already in
     // the set, then it has already been processed.
-    if (!LiveInBlocks.insert(BB))
+    if (!LiveInBlocks.insert(BB).second)
       continue;
 
     // Since the value is live into BB, it is either defined in a predecessor or
@@ -729,250 +838,6 @@ void PromoteMem2Reg::ComputeLiveInBlocks(
   }
 }
 
-/// At this point, we're committed to promoting the alloca using IDF's, and the
-/// standard SSA construction algorithm.  Determine which blocks need phi nodes
-/// and see if we can optimize out some work by avoiding insertion of dead phi
-/// nodes.
-void PromoteMem2Reg::DetermineInsertionPoint(AllocaInst *AI, unsigned AllocaNum,
-                                             AllocaInfo &Info) {
-  // Unique the set of defining blocks for efficient lookup.
-  SmallPtrSet<BasicBlock *, 32> DefBlocks;
-  DefBlocks.insert(Info.DefiningBlocks.begin(), Info.DefiningBlocks.end());
-
-  // Determine which blocks the value is live in.  These are blocks which lead
-  // to uses.
-  SmallPtrSet<BasicBlock *, 32> LiveInBlocks;
-  ComputeLiveInBlocks(AI, Info, DefBlocks, LiveInBlocks);
-
-  // Use a priority queue keyed on dominator tree level so that inserted nodes
-  // are handled from the bottom of the dominator tree upwards.
-  typedef std::priority_queue<DomTreeNodePair,
-                              SmallVector<DomTreeNodePair, 32>,
-                              DomTreeNodeCompare> IDFPriorityQueue;
-  IDFPriorityQueue PQ;
-
-  for (SmallPtrSet<BasicBlock *, 32>::const_iterator I = DefBlocks.begin(),
-                                                     E = DefBlocks.end();
-       I != E; ++I) {
-    if (DomTreeNode *Node = DT.getNode(*I))
-      PQ.push(std::make_pair(Node, DomLevels[Node]));
-  }
-
-  SmallVector<std::pair<unsigned, BasicBlock *>, 32> DFBlocks;
-  SmallPtrSet<DomTreeNode *, 32> Visited;
-  SmallVector<DomTreeNode *, 32> Worklist;
-  while (!PQ.empty()) {
-    DomTreeNodePair RootPair = PQ.top();
-    PQ.pop();
-    DomTreeNode *Root = RootPair.first;
-    unsigned RootLevel = RootPair.second;
-
-    // Walk all dominator tree children of Root, inspecting their CFG edges with
-    // targets elsewhere on the dominator tree. Only targets whose level is at
-    // most Root's level are added to the iterated dominance frontier of the
-    // definition set.
-
-    Worklist.clear();
-    Worklist.push_back(Root);
-
-    while (!Worklist.empty()) {
-      DomTreeNode *Node = Worklist.pop_back_val();
-      BasicBlock *BB = Node->getBlock();
-
-      for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), SE = succ_end(BB); SI != SE;
-           ++SI) {
-        DomTreeNode *SuccNode = DT.getNode(*SI);
-
-        // Quickly skip all CFG edges that are also dominator tree edges instead
-        // of catching them below.
-        if (SuccNode->getIDom() == Node)
-          continue;
-
-        unsigned SuccLevel = DomLevels[SuccNode];
-        if (SuccLevel > RootLevel)
-          continue;
-
-        if (!Visited.insert(SuccNode))
-          continue;
-
-        BasicBlock *SuccBB = SuccNode->getBlock();
-        if (!LiveInBlocks.count(SuccBB))
-          continue;
-
-        DFBlocks.push_back(std::make_pair(BBNumbers[SuccBB], SuccBB));
-        if (!DefBlocks.count(SuccBB))
-          PQ.push(std::make_pair(SuccNode, SuccLevel));
-      }
-
-      for (DomTreeNode::iterator CI = Node->begin(), CE = Node->end(); CI != CE;
-           ++CI) {
-        if (!Visited.count(*CI))
-          Worklist.push_back(*CI);
-      }
-    }
-  }
-
-  if (DFBlocks.size() > 1)
-    std::sort(DFBlocks.begin(), DFBlocks.end());
-
-  unsigned CurrentVersion = 0;
-  for (unsigned i = 0, e = DFBlocks.size(); i != e; ++i)
-    QueuePhiNode(DFBlocks[i].second, AllocaNum, CurrentVersion);
-}
-
-/// If there is only a single store to this value, replace any loads of it that
-/// are directly dominated by the definition with the value stored.
-void PromoteMem2Reg::RewriteSingleStoreAlloca(AllocaInst *AI, AllocaInfo &Info,
-                                              LargeBlockInfo &LBI) {
-  StoreInst *OnlyStore = Info.OnlyStore;
-  bool StoringGlobalVal = !isa<Instruction>(OnlyStore->getOperand(0));
-  BasicBlock *StoreBB = OnlyStore->getParent();
-  int StoreIndex = -1;
-
-  // Clear out UsingBlocks.  We will reconstruct it here if needed.
-  Info.UsingBlocks.clear();
-
-  for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end(); UI != E;) {
-    Instruction *UserInst = cast<Instruction>(*UI++);
-    if (!isa<LoadInst>(UserInst)) {
-      assert(UserInst == OnlyStore && "Should only have load/stores");
-      continue;
-    }
-    LoadInst *LI = cast<LoadInst>(UserInst);
-
-    // Okay, if we have a load from the alloca, we want to replace it with the
-    // only value stored to the alloca.  We can do this if the value is
-    // dominated by the store.  If not, we use the rest of the mem2reg machinery
-    // to insert the phi nodes as needed.
-    if (!StoringGlobalVal) { // Non-instructions are always dominated.
-      if (LI->getParent() == StoreBB) {
-        // If we have a use that is in the same block as the store, compare the
-        // indices of the two instructions to see which one came first.  If the
-        // load came before the store, we can't handle it.
-        if (StoreIndex == -1)
-          StoreIndex = LBI.getInstructionIndex(OnlyStore);
-
-        if (unsigned(StoreIndex) > LBI.getInstructionIndex(LI)) {
-          // Can't handle this load, bail out.
-          Info.UsingBlocks.push_back(StoreBB);
-          continue;
-        }
-
-      } else if (LI->getParent() != StoreBB &&
-                 !dominates(StoreBB, LI->getParent())) {
-        // If the load and store are in different blocks, use BB dominance to
-        // check their relationships.  If the store doesn't dom the use, bail
-        // out.
-        Info.UsingBlocks.push_back(LI->getParent());
-        continue;
-      }
-    }
-
-    // Otherwise, we *can* safely rewrite this load.
-    Value *ReplVal = OnlyStore->getOperand(0);
-    // If the replacement value is the load, this must occur in unreachable
-    // code.
-    if (ReplVal == LI)
-      ReplVal = UndefValue::get(LI->getType());
-    LI->replaceAllUsesWith(ReplVal);
-    if (AST && LI->getType()->isPointerTy())
-      AST->deleteValue(LI);
-    LI->eraseFromParent();
-    LBI.deleteValue(LI);
-  }
-}
-
-namespace {
-/// This is a helper predicate used to search by the first element of a pair.
-struct StoreIndexSearchPredicate {
-  bool operator()(const std::pair<unsigned, StoreInst *> &LHS,
-                  const std::pair<unsigned, StoreInst *> &RHS) {
-    return LHS.first < RHS.first;
-  }
-};
-}
-
-/// Many allocas are only used within a single basic block.  If this is the
-/// case, avoid traversing the CFG and inserting a lot of potentially useless
-/// PHI nodes by just performing a single linear pass over the basic block
-/// using the Alloca.
-///
-/// If we cannot promote this alloca (because it is read before it is written),
-/// return true.  This is necessary in cases where, due to control flow, the
-/// alloca is potentially undefined on some control flow paths.  e.g. code like
-/// this is potentially correct:
-///
-///   for (...) { if (c) { A = undef; undef = B; } }
-///
-/// ... so long as A is not used before undef is set.
-void PromoteMem2Reg::PromoteSingleBlockAlloca(AllocaInst *AI, AllocaInfo &Info,
-                                              LargeBlockInfo &LBI) {
-  // The trickiest case to handle is when we have large blocks. Because of this,
-  // this code is optimized assuming that large blocks happen.  This does not
-  // significantly pessimize the small block case.  This uses LargeBlockInfo to
-  // make it efficient to get the index of various operations in the block.
-
-  // Clear out UsingBlocks.  We will reconstruct it here if needed.
-  Info.UsingBlocks.clear();
-
-  // Walk the use-def list of the alloca, getting the locations of all stores.
-  typedef SmallVector<std::pair<unsigned, StoreInst *>, 64> StoresByIndexTy;
-  StoresByIndexTy StoresByIndex;
-
-  for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end(); UI != E;
-       ++UI)
-    if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI))
-      StoresByIndex.push_back(std::make_pair(LBI.getInstructionIndex(SI), SI));
-
-  // If there are no stores to the alloca, just replace any loads with undef.
-  if (StoresByIndex.empty()) {
-    for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end(); UI != E;)
-      if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*UI++)) {
-        LI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(LI->getType()));
-        if (AST && LI->getType()->isPointerTy())
-          AST->deleteValue(LI);
-        LBI.deleteValue(LI);
-        LI->eraseFromParent();
-      }
-    return;
-  }
-
-  // Sort the stores by their index, making it efficient to do a lookup with a
-  // binary search.
-  std::sort(StoresByIndex.begin(), StoresByIndex.end());
-
-  // Walk all of the loads from this alloca, replacing them with the nearest
-  // store above them, if any.
-  for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end(); UI != E;) {
-    LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*UI++);
-    if (!LI)
-      continue;
-
-    unsigned LoadIdx = LBI.getInstructionIndex(LI);
-
-    // Find the nearest store that has a lower than this load.
-    StoresByIndexTy::iterator I = std::lower_bound(
-        StoresByIndex.begin(), StoresByIndex.end(),
-        std::pair<unsigned, StoreInst *>(LoadIdx, static_cast<StoreInst *>(0)),
-        StoreIndexSearchPredicate());
-
-    // If there is no store before this load, then we can't promote this load.
-    if (I == StoresByIndex.begin()) {
-      // Can't handle this load, bail out.
-      Info.UsingBlocks.push_back(LI->getParent());
-      continue;
-    }
-
-    // Otherwise, there was a store before this load, the load takes its value.
-    --I;
-    LI->replaceAllUsesWith(I->second->getOperand(0));
-    if (AST && LI->getType()->isPointerTy())
-      AST->deleteValue(LI);
-    LI->eraseFromParent();
-    LBI.deleteValue(LI);
-  }
-}
-
 /// \brief Queue a phi-node to be added to a basic-block for a specific Alloca.
 ///
 /// Returns true if there wasn't already a phi-node for that variable
@@ -1022,10 +887,7 @@ NextIteration:
       // operands so far.  Remember this count.
       unsigned NewPHINumOperands = APN->getNumOperands();
 
-      unsigned NumEdges = 0;
-      for (succ_iterator I = succ_begin(Pred), E = succ_end(Pred); I != E; ++I)
-        if (*I == BB)
-          ++NumEdges;
+      unsigned NumEdges = std::count(succ_begin(Pred), succ_end(Pred), BB);
       assert(NumEdges && "Must be at least one edge from Pred to BB!");
 
       // Add entries for all the phis.
@@ -1043,7 +905,7 @@ NextIteration:
         // Get the next phi node.
         ++PNI;
         APN = dyn_cast<PHINode>(PNI);
-        if (APN == 0)
+        if (!APN)
           break;
 
         // Verify that it is missing entries.  If not, it is not being inserted
@@ -1053,7 +915,7 @@ NextIteration:
   }
 
   // Don't revisit blocks.
-  if (!Visited.insert(BB))
+  if (!Visited.insert(BB).second)
     return;
 
   for (BasicBlock::iterator II = BB->begin(); !isa<TerminatorInst>(II);) {
@@ -1089,11 +951,8 @@ NextIteration:
       // what value were we writing?
       IncomingVals[ai->second] = SI->getOperand(0);
       // Record debuginfo for the store before removing it.
-      if (DbgDeclareInst *DDI = AllocaDbgDeclares[ai->second]) {
-        if (!DIB)
-          DIB = new DIBuilder(*SI->getParent()->getParent()->getParent());
-        ConvertDebugDeclareToDebugValue(DDI, SI, *DIB);
-      }
+      if (DbgDeclareInst *DDI = AllocaDbgDeclares[ai->second])
+        ConvertDebugDeclareToDebugValue(DDI, SI, DIB);
       BB->getInstList().erase(SI);
     }
   }
@@ -1113,17 +972,17 @@ NextIteration:
   ++I;
 
   for (; I != E; ++I)
-    if (VisitedSuccs.insert(*I))
+    if (VisitedSuccs.insert(*I).second)
       Worklist.push_back(RenamePassData(*I, Pred, IncomingVals));
 
   goto NextIteration;
 }
 
-void llvm::PromoteMemToReg(const std::vector<AllocaInst *> &Allocas,
-                           DominatorTree &DT, AliasSetTracker *AST) {
+void llvm::PromoteMemToReg(ArrayRef<AllocaInst *> Allocas, DominatorTree &DT,
+                           AliasSetTracker *AST, AssumptionCache *AC) {
   // If there is nothing to do, bail out...
   if (Allocas.empty())
     return;
 
-  PromoteMem2Reg(Allocas, DT, AST).run();
+  PromoteMem2Reg(Allocas, DT, AST, AC).run();
 }