lib/Analysis/AliasSetTracker.cpp

   1 //===- AliasSetTracker.cpp - Alias Sets Tracker implementation-------------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
   6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file implements the AliasSetTracker and AliasSet classes.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "llvm/Analysis/AliasSetTracker.h"
  15 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
  16 #include "llvm/Instructions.h"
  17 #include "llvm/Pass.h"
  18 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  19 #include "llvm/Assembly/Writer.h"
  20 #include "llvm/Support/InstIterator.h"
  21 #include <iostream>
  22 using namespace llvm;
  23
  24 /// mergeSetIn - Merge the specified alias set into this alias set...
  25 ///
  26 void AliasSet::mergeSetIn(AliasSet &AS) {
  27   assert(!AS.Forward && "Alias set is already forwarding!");
  28   assert(!Forward && "This set is a forwarding set!!");
  29
  30   // Update the alias and access types of this set...
  31   AccessTy |= AS.AccessTy;
  32   AliasTy  |= AS.AliasTy;
  33
  34   if (CallSites.empty()) {            // Merge call sites...
  35     if (!AS.CallSites.empty())
  36       std::swap(CallSites, AS.CallSites);
  37   } else if (!AS.CallSites.empty()) {
  38     CallSites.insert(CallSites.end(), AS.CallSites.begin(), AS.CallSites.end());
  39     AS.CallSites.clear();
  40   }
  41
  42   AS.Forward = this;  // Forward across AS now...
  43   addRef();           // AS is now pointing to us...
  44
  45   // Merge the list of constituent pointers...
  46   if (AS.PtrList) {
  47     *PtrListEnd = AS.PtrList;
  48     AS.PtrList->second.setPrevInList(PtrListEnd);
  49     PtrListEnd = AS.PtrListEnd;
  50
  51     AS.PtrList = 0;
  52     AS.PtrListEnd = &AS.PtrList;
  53     assert(*AS.PtrListEnd == 0 && "End of list is not null?");
  54   }
  55 }
  56
  57 void AliasSetTracker::removeAliasSet(AliasSet *AS) {
  58   if (AliasSet *Fwd = AS->Forward) {
  59     Fwd->dropRef(*this);
  60     AS->Forward = 0;
  61   }
  62   AliasSets.erase(AS);
  63 }
  64
  65 void AliasSet::removeFromTracker(AliasSetTracker &AST) {
  66   assert(RefCount == 0 && "Cannot remove non-dead alias set from tracker!");
  67   AST.removeAliasSet(this);
  68 }
  69
  70 void AliasSet::addPointer(AliasSetTracker &AST, HashNodePair &Entry,
  71                           unsigned Size, bool KnownMustAlias) {
  72   assert(!Entry.second.hasAliasSet() && "Entry already in set!");
  73
  74   // Check to see if we have to downgrade to _may_ alias.
  75   if (isMustAlias() && !KnownMustAlias)
  76     if (HashNodePair *P = getSomePointer()) {
  77       AliasAnalysis &AA = AST.getAliasAnalysis();
  78       AliasAnalysis::AliasResult Result =
  79         AA.alias(P->first, P->second.getSize(), Entry.first, Size);
  80       if (Result == AliasAnalysis::MayAlias)
  81         AliasTy = MayAlias;
  82       else                  // First entry of must alias must have maximum size!
  83         P->second.updateSize(Size);
  84       assert(Result != AliasAnalysis::NoAlias && "Cannot be part of must set!");
  85     }
  86
  87   Entry.second.setAliasSet(this);
  88   Entry.second.updateSize(Size);
  89
  90   // Add it to the end of the list...
  91   assert(*PtrListEnd == 0 && "End of list is not null?");
  92   *PtrListEnd = &Entry;
  93   PtrListEnd = Entry.second.setPrevInList(PtrListEnd);
  94   assert(*PtrListEnd == 0 && "End of list is not null?");
  95   addRef();               // Entry points to alias set...
  96 }
  97
  98 void AliasSet::addCallSite(CallSite CS, AliasAnalysis &AA) {
  99   CallSites.push_back(CS);
 100
 101   if (Function *F = CS.getCalledFunction()) {
 102     if (AA.doesNotAccessMemory(F))
 103       return;
 104     else if (AA.onlyReadsMemory(F)) {
 105       AliasTy = MayAlias;
 106       AccessTy |= Refs;
 107       return;
 108     }
 109   }
 110
 111   // FIXME: This should use mod/ref information to make this not suck so bad
 112   AliasTy = MayAlias;
 113   AccessTy = ModRef;
 114 }
 115
 116 /// aliasesPointer - Return true if the specified pointer "may" (or must)
 117 /// alias one of the members in the set.
 118 ///
 119 bool AliasSet::aliasesPointer(const Value *Ptr, unsigned Size,
 120                               AliasAnalysis &AA) const {
 121   if (AliasTy == MustAlias) {
 122     assert(CallSites.empty() && "Illegal must alias set!");
 123
 124     // If this is a set of MustAliases, only check to see if the pointer aliases
 125     // SOME value in the set...
 126     HashNodePair *SomePtr = getSomePointer();
 127     assert(SomePtr && "Empty must-alias set??");
 128     return AA.alias(SomePtr->first, SomePtr->second.getSize(), Ptr, Size);
 129   }
 130
 131   // If this is a may-alias set, we have to check all of the pointers in the set
 132   // to be sure it doesn't alias the set...
 133   for (iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I)
 134     if (AA.alias(Ptr, Size, I.getPointer(), I.getSize()))
 135       return true;
 136
 137   // Check the call sites list and invoke list...
 138   if (!CallSites.empty()) {
 139     if (AA.hasNoModRefInfoForCalls())
 140       return true;
 141
 142     for (unsigned i = 0, e = CallSites.size(); i != e; ++i)
 143       if (AA.getModRefInfo(CallSites[i], const_cast<Value*>(Ptr), Size)
 144                    != AliasAnalysis::NoModRef)
 145         return true;
 146   }
 147
 148   return false;
 149 }
 150
 151 bool AliasSet::aliasesCallSite(CallSite CS, AliasAnalysis &AA) const {
 152   if (Function *F = CS.getCalledFunction())
 153     if (AA.doesNotAccessMemory(F))
 154       return false;
 155
 156   if (AA.hasNoModRefInfoForCalls())
 157     return true;
 158
 159   for (unsigned i = 0, e = CallSites.size(); i != e; ++i)
 160     if (AA.getModRefInfo(CallSites[i], CS) != AliasAnalysis::NoModRef ||
 161         AA.getModRefInfo(CS, CallSites[i]) != AliasAnalysis::NoModRef)
 162       return true;
 163
 164   for (iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I)
 165     if (AA.getModRefInfo(CS, I.getPointer(), I.getSize()) !=
 166            AliasAnalysis::NoModRef)
 167       return true;
 168
 169   return false;
 170 }
 171
 172
 173 /// findAliasSetForPointer - Given a pointer, find the one alias set to put the
 174 /// instruction referring to the pointer into.  If there are multiple alias sets
 175 /// that may alias the pointer, merge them together and return the unified set.
 176 ///
 177 AliasSet *AliasSetTracker::findAliasSetForPointer(const Value *Ptr,
 178                                                   unsigned Size) {
 179   AliasSet *FoundSet = 0;
 180   for (iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I)
 181     if (!I->Forward && I->aliasesPointer(Ptr, Size, AA)) {
 182       if (FoundSet == 0) {  // If this is the first alias set ptr can go into...
 183         FoundSet = I;       // Remember it.
 184       } else {              // Otherwise, we must merge the sets...
 185         FoundSet->mergeSetIn(*I);     // Merge in contents...
 186       }
 187     }
 188
 189   return FoundSet;
 190 }
 191
 192 AliasSet *AliasSetTracker::findAliasSetForCallSite(CallSite CS) {
 193   AliasSet *FoundSet = 0;
 194   for (iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I)
 195     if (!I->Forward && I->aliasesCallSite(CS, AA)) {
 196       if (FoundSet == 0) {  // If this is the first alias set ptr can go into...
 197         FoundSet = I;       // Remember it.
 198       } else if (!I->Forward) {     // Otherwise, we must merge the sets...
 199         FoundSet->mergeSetIn(*I);     // Merge in contents...
 200       }
 201     }
 202
 203   return FoundSet;
 204 }
 205
 206
 207
 208
 209 /// getAliasSetForPointer - Return the alias set that the specified pointer
 210 /// lives in...
 211 AliasSet &AliasSetTracker::getAliasSetForPointer(Value *Pointer, unsigned Size,
 212                                                  bool *New) {
 213   AliasSet::HashNodePair &Entry = getEntryFor(Pointer);
 214
 215   // Check to see if the pointer is already known...
 216   if (Entry.second.hasAliasSet()) {
 217     Entry.second.updateSize(Size);
 218     // Return the set!
 219     return *Entry.second.getAliasSet(*this)->getForwardedTarget(*this);
 220   } else if (AliasSet *AS = findAliasSetForPointer(Pointer, Size)) {
 221     // Add it to the alias set it aliases...
 222     AS->addPointer(*this, Entry, Size);
 223     return *AS;
 224   } else {
 225     if (New) *New = true;
 226     // Otherwise create a new alias set to hold the loaded pointer...
 227     AliasSets.push_back(new AliasSet());
 228     AliasSets.back().addPointer(*this, Entry, Size);
 229     return AliasSets.back();
 230   }
 231 }
 232
 233 bool AliasSetTracker::add(Value *Ptr, unsigned Size) {
 234   bool NewPtr;
 235   addPointer(Ptr, Size, AliasSet::NoModRef, NewPtr);
 236   return NewPtr;
 237 }
 238
 239
 240 bool AliasSetTracker::add(LoadInst *LI) {
 241   bool NewPtr;
 242   AliasSet &AS = addPointer(LI->getOperand(0),
 243                             AA.getTargetData().getTypeSize(LI->getType()),
 244                             AliasSet::Refs, NewPtr);
 245   if (LI->isVolatile()) AS.setVolatile();
 246   return NewPtr;
 247 }
 248
 249 bool AliasSetTracker::add(StoreInst *SI) {
 250   bool NewPtr;
 251   Value *Val = SI->getOperand(0);
 252   AliasSet &AS = addPointer(SI->getOperand(1),
 253                             AA.getTargetData().getTypeSize(Val->getType()),
 254                             AliasSet::Mods, NewPtr);
 255   if (SI->isVolatile()) AS.setVolatile();
 256   return NewPtr;
 257 }
 258
 259 bool AliasSetTracker::add(FreeInst *FI) {
 260   bool NewPtr;
 261   AliasSet &AS = addPointer(FI->getOperand(0), ~0,
 262                             AliasSet::Mods, NewPtr);
 263   return NewPtr;
 264 }
 265
 266
 267 bool AliasSetTracker::add(CallSite CS) {
 268   bool NewPtr;
 269   if (Function *F = CS.getCalledFunction())
 270     if (AA.doesNotAccessMemory(F))
 271       return true; // doesn't alias anything
 272
 273   AliasSet *AS = findAliasSetForCallSite(CS);
 274   if (!AS) {
 275     AliasSets.push_back(new AliasSet());
 276     AS = &AliasSets.back();
 277     AS->addCallSite(CS, AA);
 278     return true;
 279   } else {
 280     AS->addCallSite(CS, AA);
 281     return false;
 282   }
 283 }
 284
 285 bool AliasSetTracker::add(Instruction *I) {
 286   // Dispatch to one of the other add methods...
 287   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I))
 288     return add(LI);
 289   else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I))
 290     return add(SI);
 291   else if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
 292     return add(CI);
 293   else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(I))
 294     return add(II);
 295   else if (FreeInst *FI = dyn_cast<FreeInst>(I))
 296     return add(FI);
 297   return true;
 298 }
 299
 300 void AliasSetTracker::add(BasicBlock &BB) {
 301   for (BasicBlock::iterator I = BB.begin(), E = BB.end(); I != E; ++I)
 302     add(I);
 303 }
 304
 305 void AliasSetTracker::add(const AliasSetTracker &AST) {
 306   assert(&AA == &AST.AA &&
 307          "Merging AliasSetTracker objects with different Alias Analyses!");
 308
 309   // Loop over all of the alias sets in AST, adding the pointers contained
 310   // therein into the current alias sets.  This can cause alias sets to be
 311   // merged together in the current AST.
 312   for (const_iterator I = AST.begin(), E = AST.end(); I != E; ++I)
 313     if (!I->Forward) {   // Ignore forwarding alias sets
 314       AliasSet &AS = const_cast<AliasSet&>(*I);
 315
 316       // If there are any call sites in the alias set, add them to this AST.
 317       for (unsigned i = 0, e = AS.CallSites.size(); i != e; ++i)
 318         add(AS.CallSites[i]);
 319
 320       // Loop over all of the pointers in this alias set...
 321       AliasSet::iterator I = AS.begin(), E = AS.end();
 322       bool X;
 323       for (; I != E; ++I)
 324         addPointer(I.getPointer(), I.getSize(),
 325                    (AliasSet::AccessType)AS.AccessTy, X);
 326     }
 327 }
 328
 329 /// remove - Remove the specified (potentially non-empty) alias set from the
 330 /// tracker.
 331 void AliasSetTracker::remove(AliasSet &AS) {
 332   bool SetDead;
 333   do {
 334     AliasSet::iterator I = AS.begin();
 335     Value *Ptr = I.getPointer(); ++I;
 336
 337     // deleteValue will delete the set automatically when the last pointer
 338     // reference is destroyed.  "Predict" when this will happen.
 339     SetDead = I == AS.end();
 340     deleteValue(Ptr);  // Delete all of the pointers from the set
 341   } while (!SetDead);
 342 }
 343
 344 bool AliasSetTracker::remove(Value *Ptr, unsigned Size) {
 345   AliasSet *AS = findAliasSetForPointer(Ptr, Size);
 346   if (!AS) return false;
 347   remove(*AS);
 348   return true;
 349 }
 350
 351 bool AliasSetTracker::remove(LoadInst *LI) {
 352   unsigned Size = AA.getTargetData().getTypeSize(LI->getType());
 353   AliasSet *AS = findAliasSetForPointer(LI->getOperand(0), Size);
 354   if (!AS) return false;
 355   remove(*AS);
 356   return true;
 357 }
 358
 359 bool AliasSetTracker::remove(StoreInst *SI) {
 360   unsigned Size = AA.getTargetData().getTypeSize(SI->getOperand(0)->getType());
 361   AliasSet *AS = findAliasSetForPointer(SI->getOperand(1), Size);
 362   if (!AS) return false;
 363   remove(*AS);
 364   return true;
 365 }
 366
 367 bool AliasSetTracker::remove(FreeInst *FI) {
 368   AliasSet *AS = findAliasSetForPointer(FI->getOperand(0), ~0);
 369   if (!AS) return false;
 370   remove(*AS);
 371   return true;
 372 }
 373
 374 bool AliasSetTracker::remove(CallSite CS) {
 375   if (Function *F = CS.getCalledFunction())
 376     if (AA.doesNotAccessMemory(F))
 377       return false; // doesn't alias anything
 378
 379   AliasSet *AS = findAliasSetForCallSite(CS);
 380   if (!AS) return false;
 381   remove(*AS);
 382   return true;
 383 }
 384
 385 bool AliasSetTracker::remove(Instruction *I) {
 386   // Dispatch to one of the other remove methods...
 387   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I))
 388     return remove(LI);
 389   else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I))
 390     return remove(SI);
 391   else if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
 392     return remove(CI);
 393   else if (FreeInst *FI = dyn_cast<FreeInst>(I))
 394     return remove(FI);
 395   return true;
 396 }
 397
 398
 399 // deleteValue method - This method is used to remove a pointer value from the
 400 // AliasSetTracker entirely.  It should be used when an instruction is deleted
 401 // from the program to update the AST.  If you don't use this, you would have
 402 // dangling pointers to deleted instructions.
 403 //
 404 void AliasSetTracker::deleteValue(Value *PtrVal) {
 405   // Notify the alias analysis implementation that this value is gone.
 406   AA.deleteValue(PtrVal);
 407
 408   // First, look up the PointerRec for this pointer.
 409   hash_map<Value*, AliasSet::PointerRec>::iterator I = PointerMap.find(PtrVal);
 410   if (I == PointerMap.end()) return;  // Noop
 411
 412   // If we found one, remove the pointer from the alias set it is in.
 413   AliasSet::HashNodePair &PtrValEnt = *I;
 414   AliasSet *AS = PtrValEnt.second.getAliasSet(*this);
 415
 416   // Unlink from the list of values...
 417   PtrValEnt.second.removeFromList();
 418   // Stop using the alias set
 419   AS->dropRef(*this);
 420   PointerMap.erase(I);
 421 }
 422
 423 // copyValue - This method should be used whenever a preexisting value in the
 424 // program is copied or cloned, introducing a new value.  Note that it is ok for
 425 // clients that use this method to introduce the same value multiple times: if
 426 // the tracker already knows about a value, it will ignore the request.
 427 //
 428 void AliasSetTracker::copyValue(Value *From, Value *To) {
 429   // Notify the alias analysis implementation that this value is copied.
 430   AA.copyValue(From, To);
 431
 432   // First, look up the PointerRec for this pointer.
 433   hash_map<Value*, AliasSet::PointerRec>::iterator I = PointerMap.find(From);
 434   if (I == PointerMap.end() || !I->second.hasAliasSet())
 435     return;  // Noop
 436
 437   AliasSet::HashNodePair &Entry = getEntryFor(To);
 438   if (Entry.second.hasAliasSet()) return;    // Already in the tracker!
 439
 440   // Add it to the alias set it aliases...
 441   AliasSet *AS = I->second.getAliasSet(*this);
 442   AS->addPointer(*this, Entry, I->second.getSize(), true);
 443 }
 444
 445
 446
 447 //===----------------------------------------------------------------------===//
 448 //               AliasSet/AliasSetTracker Printing Support
 449 //===----------------------------------------------------------------------===//
 450
 451 void AliasSet::print(std::ostream &OS) const {
 452   OS << "  AliasSet[" << (void*)this << "," << RefCount << "] ";
 453   OS << (AliasTy == MustAlias ? "must" : "may ") << " alias, ";
 454   switch (AccessTy) {
 455   case NoModRef: OS << "No access "; break;
 456   case Refs    : OS << "Ref       "; break;
 457   case Mods    : OS << "Mod       "; break;
 458   case ModRef  : OS << "Mod/Ref   "; break;
 459   default: assert(0 && "Bad value for AccessTy!");
 460   }
 461   if (isVolatile()) OS << "[volatile] ";
 462   if (Forward)
 463     OS << " forwarding to " << (void*)Forward;
 464
 465
 466   if (begin() != end()) {
 467     OS << "Pointers: ";
 468     for (iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I) {
 469       if (I != begin()) OS << ", ";
 470       WriteAsOperand(OS << "(", I.getPointer());
 471       OS << ", " << I.getSize() << ")";
 472     }
 473   }
 474   if (!CallSites.empty()) {
 475     OS << "\n    " << CallSites.size() << " Call Sites: ";
 476     for (unsigned i = 0, e = CallSites.size(); i != e; ++i) {
 477       if (i) OS << ", ";
 478       WriteAsOperand(OS, CallSites[i].getCalledValue());
 479     }
 480   }
 481   OS << "\n";
 482 }
 483
 484 void AliasSetTracker::print(std::ostream &OS) const {
 485   OS << "Alias Set Tracker: " << AliasSets.size() << " alias sets for "
 486      << PointerMap.size() << " pointer values.\n";
 487   for (const_iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I)
 488     I->print(OS);
 489   OS << "\n";
 490 }
 491
 492 void AliasSet::dump() const { print (std::cerr); }
 493 void AliasSetTracker::dump() const { print(std::cerr); }
 494
 495 //===----------------------------------------------------------------------===//
 496 //                            AliasSetPrinter Pass
 497 //===----------------------------------------------------------------------===//
 498
 499 namespace {
 500   class AliasSetPrinter : public FunctionPass {
 501     AliasSetTracker *Tracker;
 502   public:
 503     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
 504       AU.setPreservesAll();
 505       AU.addRequired<AliasAnalysis>();
 506     }
 507
 508     virtual bool runOnFunction(Function &F) {
 509       Tracker = new AliasSetTracker(getAnalysis<AliasAnalysis>());
 510
 511       for (inst_iterator I = inst_begin(F), E = inst_end(F); I != E; ++I)
 512         Tracker->add(&*I);
 513       return false;
 514     }
 515
 516     /// print - Convert to human readable form
 517     virtual void print(std::ostream &OS) const {
 518       Tracker->print(OS);
 519     }
 520
 521     virtual void releaseMemory() {
 522       delete Tracker;
 523     }
 524   };
 525   RegisterPass<AliasSetPrinter> X("print-alias-sets", "Alias Set Printer",
 526                                   PassInfo::Analysis | PassInfo::Optimization);
 527 }