include/llvm/Analysis/AliasSetTracker.h

   1 //===- llvm/Analysis/AliasSetTracker.h - Build Alias Sets -------*- C++ -*-===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file defines two classes: AliasSetTracker and AliasSet.  These interface
  11 // are used to classify a collection of pointer references into a maximal number
  12 // of disjoint sets.  Each AliasSet object constructed by the AliasSetTracker
  13 // object refers to memory disjoint from the other sets.
  14 //
  15 //===----------------------------------------------------------------------===//
  16
  17 #ifndef LLVM_ANALYSIS_ALIASSETTRACKER_H
  18 #define LLVM_ANALYSIS_ALIASSETTRACKER_H
  19
  20 #include "llvm/Support/CallSite.h"
  21 #include "llvm/Support/ValueHandle.h"
  22 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  23 #include "llvm/ADT/ilist.h"
  24 #include "llvm/ADT/ilist_node.h"
  25 #include <vector>
  26
  27 namespace llvm {
  28
  29 class AliasAnalysis;
  30 class LoadInst;
  31 class StoreInst;
  32 class VAArgInst;
  33 class AliasSetTracker;
  34 class AliasSet;
  35
  36 class AliasSet : public ilist_node<AliasSet> {
  37   friend class AliasSetTracker;
  38
  39   class PointerRec {
  40     Value *Val;  // The pointer this record corresponds to.
  41     PointerRec **PrevInList, *NextInList;
  42     AliasSet *AS;
  43     unsigned Size;
  44   public:
  45     PointerRec(Value *V)
  46       : Val(V), PrevInList(0), NextInList(0), AS(0), Size(0) {}
  47
  48     Value *getValue() const { return Val; }
  49
  50     PointerRec *getNext() const { return NextInList; }
  51     bool hasAliasSet() const { return AS != 0; }
  52
  53     PointerRec** setPrevInList(PointerRec **PIL) {
  54       PrevInList = PIL;
  55       return &NextInList;
  56     }
  57
  58     void updateSize(unsigned NewSize) {
  59       if (NewSize > Size) Size = NewSize;
  60     }
  61
  62     unsigned getSize() const { return Size; }
  63
  64     AliasSet *getAliasSet(AliasSetTracker &AST) {
  65       assert(AS && "No AliasSet yet!");
  66       if (AS->Forward) {
  67         AliasSet *OldAS = AS;
  68         AS = OldAS->getForwardedTarget(AST);
  69         AS->addRef();
  70         OldAS->dropRef(AST);
  71       }
  72       return AS;
  73     }
  74
  75     void setAliasSet(AliasSet *as) {
  76       assert(AS == 0 && "Already have an alias set!");
  77       AS = as;
  78     }
  79
  80     void eraseFromList() {
  81       if (NextInList) NextInList->PrevInList = PrevInList;
  82       *PrevInList = NextInList;
  83       if (AS->PtrListEnd == &NextInList) {
  84         AS->PtrListEnd = PrevInList;
  85         assert(*AS->PtrListEnd == 0 && "List not terminated right!");
  86       }
  87       delete this;
  88     }
  89   };
  90
  91   PointerRec *PtrList, **PtrListEnd;  // Doubly linked list of nodes.
  92   AliasSet *Forward;             // Forwarding pointer.
  93   AliasSet *Next, *Prev;         // Doubly linked list of AliasSets.
  94
  95   std::vector<CallSite> CallSites; // All calls & invokes in this alias set.
  96
  97   // RefCount - Number of nodes pointing to this AliasSet plus the number of
  98   // AliasSets forwarding to it.
  99   unsigned RefCount : 28;
 100
 101   /// AccessType - Keep track of whether this alias set merely refers to the
 102   /// locations of memory, whether it modifies the memory, or whether it does
 103   /// both.  The lattice goes from "NoModRef" to either Refs or Mods, then to
 104   /// ModRef as necessary.
 105   ///
 106   enum AccessType {
 107     NoModRef = 0, Refs = 1,         // Ref = bit 1
 108     Mods     = 2, ModRef = 3        // Mod = bit 2
 109   };
 110   unsigned AccessTy : 2;
 111
 112   /// AliasType - Keep track the relationships between the pointers in the set.
 113   /// Lattice goes from MustAlias to MayAlias.
 114   ///
 115   enum AliasType {
 116     MustAlias = 0, MayAlias = 1
 117   };
 118   unsigned AliasTy : 1;
 119
 120   // Volatile - True if this alias set contains volatile loads or stores.
 121   bool Volatile : 1;
 122
 123   void addRef() { ++RefCount; }
 124   void dropRef(AliasSetTracker &AST) {
 125     assert(RefCount >= 1 && "Invalid reference count detected!");
 126     if (--RefCount == 0)
 127       removeFromTracker(AST);
 128   }
 129
 130 public:
 131   /// Accessors...
 132   bool isRef() const { return AccessTy & Refs; }
 133   bool isMod() const { return AccessTy & Mods; }
 134   bool isMustAlias() const { return AliasTy == MustAlias; }
 135   bool isMayAlias()  const { return AliasTy == MayAlias; }
 136
 137   // isVolatile - Return true if this alias set contains volatile loads or
 138   // stores.
 139   bool isVolatile() const { return Volatile; }
 140
 141   /// isForwardingAliasSet - Return true if this alias set should be ignored as
 142   /// part of the AliasSetTracker object.
 143   bool isForwardingAliasSet() const { return Forward; }
 144
 145   /// mergeSetIn - Merge the specified alias set into this alias set...
 146   ///
 147   void mergeSetIn(AliasSet &AS, AliasSetTracker &AST);
 148
 149   // Alias Set iteration - Allow access to all of the pointer which are part of
 150   // this alias set...
 151   class iterator;
 152   iterator begin() const { return iterator(PtrList); }
 153   iterator end()   const { return iterator(); }
 154   bool empty() const { return PtrList == 0; }
 155
 156   void print(raw_ostream &OS) const;
 157   void dump() const;
 158
 159   /// Define an iterator for alias sets... this is just a forward iterator.
 160   class iterator : public std::iterator<std::forward_iterator_tag,
 161                                         PointerRec, ptrdiff_t> {
 162     PointerRec *CurNode;
 163   public:
 164     explicit iterator(PointerRec *CN = 0) : CurNode(CN) {}
 165
 166     bool operator==(const iterator& x) const {
 167       return CurNode == x.CurNode;
 168     }
 169     bool operator!=(const iterator& x) const { return !operator==(x); }
 170
 171     const iterator &operator=(const iterator &I) {
 172       CurNode = I.CurNode;
 173       return *this;
 174     }
 175
 176     value_type &operator*() const {
 177       assert(CurNode && "Dereferencing AliasSet.end()!");
 178       return *CurNode;
 179     }
 180     value_type *operator->() const { return &operator*(); }
 181
 182     Value *getPointer() const { return CurNode->getValue(); }
 183     unsigned getSize() const { return CurNode->getSize(); }
 184
 185     iterator& operator++() {                // Preincrement
 186       assert(CurNode && "Advancing past AliasSet.end()!");
 187       CurNode = CurNode->getNext();
 188       return *this;
 189     }
 190     iterator operator++(int) { // Postincrement
 191       iterator tmp = *this; ++*this; return tmp;
 192     }
 193   };
 194
 195 private:
 196   // Can only be created by AliasSetTracker. Also, ilist creates one
 197   // to serve as a sentinel.
 198   friend struct ilist_sentinel_traits<AliasSet>;
 199   AliasSet() : PtrList(0), PtrListEnd(&PtrList), Forward(0), RefCount(0),
 200                AccessTy(NoModRef), AliasTy(MustAlias), Volatile(false) {
 201   }
 202
 203   AliasSet(const AliasSet &AS);        // do not implement
 204   void operator=(const AliasSet &AS);  // do not implement
 205
 206   PointerRec *getSomePointer() const {
 207     return PtrList;
 208   }
 209
 210   /// getForwardedTarget - Return the real alias set this represents.  If this
 211   /// has been merged with another set and is forwarding, return the ultimate
 212   /// destination set.  This also implements the union-find collapsing as well.
 213   AliasSet *getForwardedTarget(AliasSetTracker &AST) {
 214     if (!Forward) return this;
 215
 216     AliasSet *Dest = Forward->getForwardedTarget(AST);
 217     if (Dest != Forward) {
 218       Dest->addRef();
 219       Forward->dropRef(AST);
 220       Forward = Dest;
 221     }
 222     return Dest;
 223   }
 224
 225   void removeFromTracker(AliasSetTracker &AST);
 226
 227   void addPointer(AliasSetTracker &AST, PointerRec &Entry, unsigned Size,
 228                   bool KnownMustAlias = false);
 229   void addCallSite(CallSite CS, AliasAnalysis &AA);
 230   void removeCallSite(CallSite CS) {
 231     for (size_t i = 0, e = CallSites.size(); i != e; ++i)
 232       if (CallSites[i].getInstruction() == CS.getInstruction()) {
 233         CallSites[i] = CallSites.back();
 234         CallSites.pop_back();
 235       }
 236   }
 237   void setVolatile() { Volatile = true; }
 238
 239   /// aliasesPointer - Return true if the specified pointer "may" (or must)
 240   /// alias one of the members in the set.
 241   ///
 242   bool aliasesPointer(const Value *Ptr, unsigned Size, AliasAnalysis &AA) const;
 243   bool aliasesCallSite(CallSite CS, AliasAnalysis &AA) const;
 244 };
 245
 246 inline raw_ostream& operator<<(raw_ostream &OS, const AliasSet &AS) {
 247   AS.print(OS);
 248   return OS;
 249 }
 250
 251
 252 class AliasSetTracker {
 253   /// CallbackVH - A CallbackVH to arrange for AliasSetTracker to be
 254   /// notified whenever a Value is deleted.
 255   class ASTCallbackVH : public CallbackVH {
 256     AliasSetTracker *AST;
 257     virtual void deleted();
 258   public:
 259     ASTCallbackVH(Value *V, AliasSetTracker *AST = 0);
 260     ASTCallbackVH &operator=(Value *V);
 261   };
 262   /// ASTCallbackVHDenseMapInfo - Traits to tell DenseMap that tell us how to
 263   /// compare and hash the value handle.
 264   struct ASTCallbackVHDenseMapInfo : public DenseMapInfo<Value *> {};
 265
 266   AliasAnalysis &AA;
 267   ilist<AliasSet> AliasSets;
 268
 269   typedef DenseMap<ASTCallbackVH, AliasSet::PointerRec*,
 270                    ASTCallbackVHDenseMapInfo>
 271     PointerMapType;
 272
 273   // Map from pointers to their node
 274   PointerMapType PointerMap;
 275
 276 public:
 277   /// AliasSetTracker ctor - Create an empty collection of AliasSets, and use
 278   /// the specified alias analysis object to disambiguate load and store
 279   /// addresses.
 280   explicit AliasSetTracker(AliasAnalysis &aa) : AA(aa) {}
 281   ~AliasSetTracker() { clear(); }
 282
 283   /// add methods - These methods are used to add different types of
 284   /// instructions to the alias sets.  Adding a new instruction can result in
 285   /// one of three actions happening:
 286   ///
 287   ///   1. If the instruction doesn't alias any other sets, create a new set.
 288   ///   2. If the instruction aliases exactly one set, add it to the set
 289   ///   3. If the instruction aliases multiple sets, merge the sets, and add
 290   ///      the instruction to the result.
 291   ///
 292   /// These methods return true if inserting the instruction resulted in the
 293   /// addition of a new alias set (i.e., the pointer did not alias anything).
 294   ///
 295   bool add(Value *Ptr, unsigned Size);  // Add a location
 296   bool add(LoadInst *LI);
 297   bool add(StoreInst *SI);
 298   bool add(VAArgInst *VAAI);
 299   bool add(CallSite CS);          // Call/Invoke instructions
 300   bool add(CallInst *CI)   { return add(CallSite(CI)); }
 301   bool add(InvokeInst *II) { return add(CallSite(II)); }
 302   bool add(Instruction *I);       // Dispatch to one of the other add methods...
 303   void add(BasicBlock &BB);       // Add all instructions in basic block
 304   void add(const AliasSetTracker &AST); // Add alias relations from another AST
 305
 306   /// remove methods - These methods are used to remove all entries that might
 307   /// be aliased by the specified instruction.  These methods return true if any
 308   /// alias sets were eliminated.
 309   bool remove(Value *Ptr, unsigned Size);  // Remove a location
 310   bool remove(LoadInst *LI);
 311   bool remove(StoreInst *SI);
 312   bool remove(VAArgInst *VAAI);
 313   bool remove(CallSite CS);
 314   bool remove(CallInst *CI)   { return remove(CallSite(CI)); }
 315   bool remove(InvokeInst *II) { return remove(CallSite(II)); }
 316   bool remove(Instruction *I);
 317   void remove(AliasSet &AS);
 318
 319   void clear();
 320
 321   /// getAliasSets - Return the alias sets that are active.
 322   ///
 323   const ilist<AliasSet> &getAliasSets() const { return AliasSets; }
 324
 325   /// getAliasSetForPointer - Return the alias set that the specified pointer
 326   /// lives in.  If the New argument is non-null, this method sets the value to
 327   /// true if a new alias set is created to contain the pointer (because the
 328   /// pointer didn't alias anything).
 329   AliasSet &getAliasSetForPointer(Value *P, unsigned Size, bool *New = 0);
 330
 331   /// getAliasSetForPointerIfExists - Return the alias set containing the
 332   /// location specified if one exists, otherwise return null.
 333   AliasSet *getAliasSetForPointerIfExists(Value *P, unsigned Size) {
 334     return findAliasSetForPointer(P, Size);
 335   }
 336
 337   /// containsPointer - Return true if the specified location is represented by
 338   /// this alias set, false otherwise.  This does not modify the AST object or
 339   /// alias sets.
 340   bool containsPointer(Value *P, unsigned Size) const;
 341
 342   /// getAliasAnalysis - Return the underlying alias analysis object used by
 343   /// this tracker.
 344   AliasAnalysis &getAliasAnalysis() const { return AA; }
 345
 346   /// deleteValue method - This method is used to remove a pointer value from
 347   /// the AliasSetTracker entirely.  It should be used when an instruction is
 348   /// deleted from the program to update the AST.  If you don't use this, you
 349   /// would have dangling pointers to deleted instructions.
 350   ///
 351   void deleteValue(Value *PtrVal);
 352
 353   /// copyValue - This method should be used whenever a preexisting value in the
 354   /// program is copied or cloned, introducing a new value.  Note that it is ok
 355   /// for clients that use this method to introduce the same value multiple
 356   /// times: if the tracker already knows about a value, it will ignore the
 357   /// request.
 358   ///
 359   void copyValue(Value *From, Value *To);
 360
 361
 362   typedef ilist<AliasSet>::iterator iterator;
 363   typedef ilist<AliasSet>::const_iterator const_iterator;
 364
 365   const_iterator begin() const { return AliasSets.begin(); }
 366   const_iterator end()   const { return AliasSets.end(); }
 367
 368   iterator begin() { return AliasSets.begin(); }
 369   iterator end()   { return AliasSets.end(); }
 370
 371   void print(raw_ostream &OS) const;
 372   void dump() const;
 373
 374 private:
 375   friend class AliasSet;
 376   void removeAliasSet(AliasSet *AS);
 377
 378   // getEntryFor - Just like operator[] on the map, except that it creates an
 379   // entry for the pointer if it doesn't already exist.
 380   AliasSet::PointerRec &getEntryFor(Value *V) {
 381     AliasSet::PointerRec *&Entry = PointerMap[ASTCallbackVH(V, this)];
 382     if (Entry == 0)
 383       Entry = new AliasSet::PointerRec(V);
 384     return *Entry;
 385   }
 386
 387   AliasSet &addPointer(Value *P, unsigned Size, AliasSet::AccessType E,
 388                        bool &NewSet) {
 389     NewSet = false;
 390     AliasSet &AS = getAliasSetForPointer(P, Size, &NewSet);
 391     AS.AccessTy |= E;
 392     return AS;
 393   }
 394   AliasSet *findAliasSetForPointer(const Value *Ptr, unsigned Size);
 395
 396   AliasSet *findAliasSetForCallSite(CallSite CS);
 397 };
 398
 399 inline raw_ostream& operator<<(raw_ostream &OS, const AliasSetTracker &AST) {
 400   AST.print(OS);
 401   return OS;
 402 }
 403
 404 } // End llvm namespace
 405
 406 #endif