lib/Analysis/AliasAnalysis.cpp

   1 //===- AliasAnalysis.cpp - Generic Alias Analysis Interface Implementation -==//
   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 implements the generic AliasAnalysis interface which is used as the
  11 // common interface used by all clients and implementations of alias analysis.
  12 //
  13 // This file also implements the default version of the AliasAnalysis interface
  14 // that is to be used when no other implementation is specified.  This does some
  15 // simple tests that detect obvious cases: two different global pointers cannot
  16 // alias, a global cannot alias a malloc, two different mallocs cannot alias,
  17 // etc.
  18 //
  19 // This alias analysis implementation really isn't very good for anything, but
  20 // it is very fast, and makes a nice clean default implementation.  Because it
  21 // handles lots of little corner cases, other, more complex, alias analysis
  22 // implementations may choose to rely on this pass to resolve these simple and
  23 // easy cases.
  24 //
  25 //===----------------------------------------------------------------------===//
  26
  27 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
  28 #include "llvm/Pass.h"
  29 #include "llvm/BasicBlock.h"
  30 #include "llvm/Function.h"
  31 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
  32 #include "llvm/Instructions.h"
  33 #include "llvm/Type.h"
  34 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  35 using namespace llvm;
  36
  37 // Register the AliasAnalysis interface, providing a nice name to refer to.
  38 static RegisterAnalysisGroup<AliasAnalysis> Z("Alias Analysis");
  39 char AliasAnalysis::ID = 0;
  40
  41 //===----------------------------------------------------------------------===//
  42 // Default chaining methods
  43 //===----------------------------------------------------------------------===//
  44
  45 AliasAnalysis::AliasResult
  46 AliasAnalysis::alias(const Value *V1, unsigned V1Size,
  47                      const Value *V2, unsigned V2Size) {
  48   assert(AA && "AA didn't call InitializeAliasAnalysis in its run method!");
  49   return AA->alias(V1, V1Size, V2, V2Size);
  50 }
  51
  52 bool AliasAnalysis::pointsToConstantMemory(const Value *P) {
  53   assert(AA && "AA didn't call InitializeAliasAnalysis in its run method!");
  54   return AA->pointsToConstantMemory(P);
  55 }
  56
  57 void AliasAnalysis::deleteValue(Value *V) {
  58   assert(AA && "AA didn't call InitializeAliasAnalysis in its run method!");
  59   AA->deleteValue(V);
  60 }
  61
  62 void AliasAnalysis::copyValue(Value *From, Value *To) {
  63   assert(AA && "AA didn't call InitializeAliasAnalysis in its run method!");
  64   AA->copyValue(From, To);
  65 }
  66
  67 AliasAnalysis::ModRefResult
  68 AliasAnalysis::getModRefInfo(ImmutableCallSite CS,
  69                              const Value *P, unsigned Size) {
  70   // Don't assert AA because BasicAA calls us in order to make use of the
  71   // logic here.
  72
  73   ModRefBehavior MRB = getModRefBehavior(CS);
  74   if (MRB == DoesNotAccessMemory)
  75     return NoModRef;
  76
  77   ModRefResult Mask = ModRef;
  78   if (MRB == OnlyReadsMemory)
  79     Mask = Ref;
  80   else if (MRB == AliasAnalysis::AccessesArguments) {
  81     bool doesAlias = false;
  82     for (ImmutableCallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin(), AE = CS.arg_end();
  83          AI != AE; ++AI)
  84       if (!isNoAlias(*AI, ~0U, P, Size)) {
  85         doesAlias = true;
  86         break;
  87       }
  88
  89     if (!doesAlias)
  90       return NoModRef;
  91   }
  92
  93   // If P points to a constant memory location, the call definitely could not
  94   // modify the memory location.
  95   if ((Mask & Mod) && pointsToConstantMemory(P))
  96     Mask = ModRefResult(Mask & ~Mod);
  97
  98   // If this is BasicAA, don't forward.
  99   if (!AA) return Mask;
 100
 101   // Otherwise, fall back to the next AA in the chain. But we can merge
 102   // in any mask we've managed to compute.
 103   return ModRefResult(AA->getModRefInfo(CS, P, Size) & Mask);
 104 }
 105
 106 AliasAnalysis::ModRefResult
 107 AliasAnalysis::getModRefInfo(ImmutableCallSite CS1, ImmutableCallSite CS2) {
 108   // Don't assert AA because BasicAA calls us in order to make use of the
 109   // logic here.
 110
 111   // If CS1 or CS2 are readnone, they don't interact.
 112   ModRefBehavior CS1B = getModRefBehavior(CS1);
 113   if (CS1B == DoesNotAccessMemory) return NoModRef;
 114
 115   ModRefBehavior CS2B = getModRefBehavior(CS2);
 116   if (CS2B == DoesNotAccessMemory) return NoModRef;
 117
 118   // If they both only read from memory, there is no dependence.
 119   if (CS1B == OnlyReadsMemory && CS2B == OnlyReadsMemory)
 120     return NoModRef;
 121
 122   AliasAnalysis::ModRefResult Mask = ModRef;
 123
 124   // If CS1 only reads memory, the only dependence on CS2 can be
 125   // from CS1 reading memory written by CS2.
 126   if (CS1B == OnlyReadsMemory)
 127     Mask = ModRefResult(Mask & Ref);
 128
 129   // If CS2 only access memory through arguments, accumulate the mod/ref
 130   // information from CS1's references to the memory referenced by
 131   // CS2's arguments.
 132   if (CS2B == AccessesArguments) {
 133     AliasAnalysis::ModRefResult R = NoModRef;
 134     for (ImmutableCallSite::arg_iterator
 135          I = CS2.arg_begin(), E = CS2.arg_end(); I != E; ++I) {
 136       R = ModRefResult((R | getModRefInfo(CS1, *I, UnknownSize)) & Mask);
 137       if (R == Mask)
 138         break;
 139     }
 140     return R;
 141   }
 142
 143   // If CS1 only accesses memory through arguments, check if CS2 references
 144   // any of the memory referenced by CS1's arguments. If not, return NoModRef.
 145   if (CS1B == AccessesArguments) {
 146     AliasAnalysis::ModRefResult R = NoModRef;
 147     for (ImmutableCallSite::arg_iterator
 148          I = CS1.arg_begin(), E = CS1.arg_end(); I != E; ++I)
 149       if (getModRefInfo(CS2, *I, UnknownSize) != NoModRef) {
 150         R = Mask;
 151         break;
 152       }
 153     if (R == NoModRef)
 154       return R;
 155   }
 156
 157   // If this is BasicAA, don't forward.
 158   if (!AA) return Mask;
 159
 160   // Otherwise, fall back to the next AA in the chain. But we can merge
 161   // in any mask we've managed to compute.
 162   return ModRefResult(AA->getModRefInfo(CS1, CS2) & Mask);
 163 }
 164
 165 AliasAnalysis::ModRefBehavior
 166 AliasAnalysis::getModRefBehavior(ImmutableCallSite CS) {
 167   // Don't assert AA because BasicAA calls us in order to make use of the
 168   // logic here.
 169
 170   ModRefBehavior Min = UnknownModRefBehavior;
 171
 172   // Call back into the alias analysis with the other form of getModRefBehavior
 173   // to see if it can give a better response.
 174   if (const Function *F = CS.getCalledFunction())
 175     Min = getModRefBehavior(F);
 176
 177   // If this is BasicAA, don't forward.
 178   if (!AA) return Min;
 179
 180   // Otherwise, fall back to the next AA in the chain. But we can merge
 181   // in any result we've managed to compute.
 182   return std::min(AA->getModRefBehavior(CS), Min);
 183 }
 184
 185 AliasAnalysis::ModRefBehavior
 186 AliasAnalysis::getModRefBehavior(const Function *F) {
 187   assert(AA && "AA didn't call InitializeAliasAnalysis in its run method!");
 188   return AA->getModRefBehavior(F);
 189 }
 190
 191
 192 //===----------------------------------------------------------------------===//
 193 // AliasAnalysis non-virtual helper method implementation
 194 //===----------------------------------------------------------------------===//
 195
 196 AliasAnalysis::ModRefResult
 197 AliasAnalysis::getModRefInfo(const LoadInst *L, const Value *P, unsigned Size) {
 198   // Be conservative in the face of volatile.
 199   if (L->isVolatile())
 200     return ModRef;
 201
 202   // If the load address doesn't alias the given address, it doesn't read
 203   // or write the specified memory.
 204   if (!alias(L->getOperand(0), getTypeStoreSize(L->getType()), P, Size))
 205     return NoModRef;
 206
 207   // Otherwise, a load just reads.
 208   return Ref;
 209 }
 210
 211 AliasAnalysis::ModRefResult
 212 AliasAnalysis::getModRefInfo(const StoreInst *S, const Value *P, unsigned Size) {
 213   // Be conservative in the face of volatile.
 214   if (S->isVolatile())
 215     return ModRef;
 216
 217   // If the store address cannot alias the pointer in question, then the
 218   // specified memory cannot be modified by the store.
 219   if (!alias(S->getOperand(1),
 220              getTypeStoreSize(S->getOperand(0)->getType()), P, Size))
 221     return NoModRef;
 222
 223   // If the pointer is a pointer to constant memory, then it could not have been
 224   // modified by this store.
 225   if (pointsToConstantMemory(P))
 226     return NoModRef;
 227
 228   // Otherwise, a store just writes.
 229   return Mod;
 230 }
 231
 232 AliasAnalysis::ModRefResult
 233 AliasAnalysis::getModRefInfo(const VAArgInst *V, const Value *P, unsigned Size) {
 234   // If the va_arg address cannot alias the pointer in question, then the
 235   // specified memory cannot be accessed by the va_arg.
 236   if (!alias(V->getOperand(0), UnknownSize, P, Size))
 237     return NoModRef;
 238
 239   // If the pointer is a pointer to constant memory, then it could not have been
 240   // modified by this va_arg.
 241   if (pointsToConstantMemory(P))
 242     return NoModRef;
 243
 244   // Otherwise, a va_arg reads and writes.
 245   return ModRef;
 246 }
 247
 248
 249 AliasAnalysis::ModRefBehavior
 250 AliasAnalysis::getIntrinsicModRefBehavior(unsigned iid) {
 251 #define GET_INTRINSIC_MODREF_BEHAVIOR
 252 #include "llvm/Intrinsics.gen"
 253 #undef GET_INTRINSIC_MODREF_BEHAVIOR
 254 }
 255
 256 // AliasAnalysis destructor: DO NOT move this to the header file for
 257 // AliasAnalysis or else clients of the AliasAnalysis class may not depend on
 258 // the AliasAnalysis.o file in the current .a file, causing alias analysis
 259 // support to not be included in the tool correctly!
 260 //
 261 AliasAnalysis::~AliasAnalysis() {}
 262
 263 /// InitializeAliasAnalysis - Subclasses must call this method to initialize the
 264 /// AliasAnalysis interface before any other methods are called.
 265 ///
 266 void AliasAnalysis::InitializeAliasAnalysis(Pass *P) {
 267   TD = P->getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
 268   AA = &P->getAnalysis<AliasAnalysis>();
 269 }
 270
 271 // getAnalysisUsage - All alias analysis implementations should invoke this
 272 // directly (using AliasAnalysis::getAnalysisUsage(AU)).
 273 void AliasAnalysis::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
 274   AU.addRequired<AliasAnalysis>();         // All AA's chain
 275 }
 276
 277 /// getTypeStoreSize - Return the TargetData store size for the given type,
 278 /// if known, or a conservative value otherwise.
 279 ///
 280 unsigned AliasAnalysis::getTypeStoreSize(const Type *Ty) {
 281   return TD ? TD->getTypeStoreSize(Ty) : ~0u;
 282 }
 283
 284 /// canBasicBlockModify - Return true if it is possible for execution of the
 285 /// specified basic block to modify the value pointed to by Ptr.
 286 ///
 287 bool AliasAnalysis::canBasicBlockModify(const BasicBlock &BB,
 288                                         const Value *Ptr, unsigned Size) {
 289   return canInstructionRangeModify(BB.front(), BB.back(), Ptr, Size);
 290 }
 291
 292 /// canInstructionRangeModify - Return true if it is possible for the execution
 293 /// of the specified instructions to modify the value pointed to by Ptr.  The
 294 /// instructions to consider are all of the instructions in the range of [I1,I2]
 295 /// INCLUSIVE.  I1 and I2 must be in the same basic block.
 296 ///
 297 bool AliasAnalysis::canInstructionRangeModify(const Instruction &I1,
 298                                               const Instruction &I2,
 299                                               const Value *Ptr, unsigned Size) {
 300   assert(I1.getParent() == I2.getParent() &&
 301          "Instructions not in same basic block!");
 302   BasicBlock::const_iterator I = &I1;
 303   BasicBlock::const_iterator E = &I2;
 304   ++E;  // Convert from inclusive to exclusive range.
 305
 306   for (; I != E; ++I) // Check every instruction in range
 307     if (getModRefInfo(I, Ptr, Size) & Mod)
 308       return true;
 309   return false;
 310 }
 311
 312 /// isNoAliasCall - Return true if this pointer is returned by a noalias
 313 /// function.
 314 bool llvm::isNoAliasCall(const Value *V) {
 315   if (isa<CallInst>(V) || isa<InvokeInst>(V))
 316     return ImmutableCallSite(cast<Instruction>(V))
 317       .paramHasAttr(0, Attribute::NoAlias);
 318   return false;
 319 }
 320
 321 /// isIdentifiedObject - Return true if this pointer refers to a distinct and
 322 /// identifiable object.  This returns true for:
 323 ///    Global Variables and Functions (but not Global Aliases)
 324 ///    Allocas and Mallocs
 325 ///    ByVal and NoAlias Arguments
 326 ///    NoAlias returns
 327 ///
 328 bool llvm::isIdentifiedObject(const Value *V) {
 329   if (isa<AllocaInst>(V))
 330     return true;
 331   if (isa<GlobalValue>(V) && !isa<GlobalAlias>(V))
 332     return true;
 333   if (isNoAliasCall(V))
 334     return true;
 335   if (const Argument *A = dyn_cast<Argument>(V))
 336     return A->hasNoAliasAttr() || A->hasByValAttr();
 337   return false;
 338 }
 339
 340 // Because of the way .a files work, we must force the BasicAA implementation to
 341 // be pulled in if the AliasAnalysis classes are pulled in.  Otherwise we run
 342 // the risk of AliasAnalysis being used, but the default implementation not
 343 // being linked into the tool that uses it.
 344 DEFINING_FILE_FOR(AliasAnalysis)