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