lib/Analysis/BasicAliasAnalysis.cpp

   1 //===- BasicAliasAnalysis.cpp - Local Alias Analysis Impl -----------------===//
   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 the default implementation of the Alias Analysis interface
  11 // that simply implements a few identities (two different globals cannot alias,
  12 // etc), but otherwise does no analysis.
  13 //
  14 //===----------------------------------------------------------------------===//
  15
  16 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
  17 #include "llvm/Analysis/CaptureTracking.h"
  18 #include "llvm/Analysis/Passes.h"
  19 #include "llvm/Constants.h"
  20 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  21 #include "llvm/Function.h"
  22 #include "llvm/GlobalVariable.h"
  23 #include "llvm/Instructions.h"
  24 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
  25 #include "llvm/LLVMContext.h"
  26 #include "llvm/Operator.h"
  27 #include "llvm/Pass.h"
  28 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  29 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  30 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  31 #include "llvm/Support/Compiler.h"
  32 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  33 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
  34 #include <algorithm>
  35 using namespace llvm;
  36
  37 //===----------------------------------------------------------------------===//
  38 // Useful predicates
  39 //===----------------------------------------------------------------------===//
  40
  41 static const GEPOperator *isGEP(const Value *V) {
  42   return dyn_cast<GEPOperator>(V);
  43 }
  44
  45 static const Value *GetGEPOperands(const Value *V,
  46                                    SmallVector<Value*, 16> &GEPOps) {
  47   assert(GEPOps.empty() && "Expect empty list to populate!");
  48   GEPOps.insert(GEPOps.end(), cast<User>(V)->op_begin()+1,
  49                 cast<User>(V)->op_end());
  50
  51   // Accumulate all of the chained indexes into the operand array
  52   V = cast<User>(V)->getOperand(0);
  53
  54   while (const User *G = isGEP(V)) {
  55     if (!isa<Constant>(GEPOps[0]) || isa<GlobalValue>(GEPOps[0]) ||
  56         !cast<Constant>(GEPOps[0])->isNullValue())
  57       break;  // Don't handle folding arbitrary pointer offsets yet...
  58     GEPOps.erase(GEPOps.begin());   // Drop the zero index
  59     GEPOps.insert(GEPOps.begin(), G->op_begin()+1, G->op_end());
  60     V = G->getOperand(0);
  61   }
  62   return V;
  63 }
  64
  65 /// isKnownNonNull - Return true if we know that the specified value is never
  66 /// null.
  67 static bool isKnownNonNull(const Value *V) {
  68   // Alloca never returns null, malloc might.
  69   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
  70
  71   // A byval argument is never null.
  72   if (const Argument *A = dyn_cast<Argument>(V))
  73     return A->hasByValAttr();
  74
  75   // Global values are not null unless extern weak.
  76   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V))
  77     return !GV->hasExternalWeakLinkage();
  78   return false;
  79 }
  80
  81 /// isNonEscapingLocalObject - Return true if the pointer is to a function-local
  82 /// object that never escapes from the function.
  83 static bool isNonEscapingLocalObject(const Value *V) {
  84   // If this is a local allocation, check to see if it escapes.
  85   if (isa<AllocationInst>(V) || isNoAliasCall(V))
  86     return !PointerMayBeCaptured(V, false);
  87
  88   // If this is an argument that corresponds to a byval or noalias argument,
  89   // then it has not escaped before entering the function.  Check if it escapes
  90   // inside the function.
  91   if (const Argument *A = dyn_cast<Argument>(V))
  92     if (A->hasByValAttr() || A->hasNoAliasAttr()) {
  93       // Don't bother analyzing arguments already known not to escape.
  94       if (A->hasNoCaptureAttr())
  95         return true;
  96       return !PointerMayBeCaptured(V, false);
  97     }
  98   return false;
  99 }
 100
 101
 102 /// isObjectSmallerThan - Return true if we can prove that the object specified
 103 /// by V is smaller than Size.
 104 static bool isObjectSmallerThan(const Value *V, unsigned Size,
 105                                 const TargetData &TD) {
 106   const Type *AccessTy;
 107   if (const GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V)) {
 108     AccessTy = GV->getType()->getElementType();
 109   } else if (const AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
 110     if (!AI->isArrayAllocation())
 111       AccessTy = AI->getType()->getElementType();
 112     else
 113       return false;
 114   } else if (const Argument *A = dyn_cast<Argument>(V)) {
 115     if (A->hasByValAttr())
 116       AccessTy = cast<PointerType>(A->getType())->getElementType();
 117     else
 118       return false;
 119   } else {
 120     return false;
 121   }
 122
 123   if (AccessTy->isSized())
 124     return TD.getTypeAllocSize(AccessTy) < Size;
 125   return false;
 126 }
 127
 128 //===----------------------------------------------------------------------===//
 129 // NoAA Pass
 130 //===----------------------------------------------------------------------===//
 131
 132 namespace {
 133   /// NoAA - This class implements the -no-aa pass, which always returns "I
 134   /// don't know" for alias queries.  NoAA is unlike other alias analysis
 135   /// implementations, in that it does not chain to a previous analysis.  As
 136   /// such it doesn't follow many of the rules that other alias analyses must.
 137   ///
 138   struct VISIBILITY_HIDDEN NoAA : public ImmutablePass, public AliasAnalysis {
 139     static char ID; // Class identification, replacement for typeinfo
 140     NoAA() : ImmutablePass(&ID) {}
 141     explicit NoAA(void *PID) : ImmutablePass(PID) { }
 142
 143     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
 144     }
 145
 146     virtual void initializePass() {
 147       TD = getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
 148     }
 149
 150     virtual AliasResult alias(const Value *V1, unsigned V1Size,
 151                               const Value *V2, unsigned V2Size) {
 152       return MayAlias;
 153     }
 154
 155     virtual void getArgumentAccesses(Function *F, CallSite CS,
 156                                      std::vector<PointerAccessInfo> &Info) {
 157       llvm_unreachable("This method may not be called on this function!");
 158     }
 159
 160     virtual void getMustAliases(Value *P, std::vector<Value*> &RetVals) { }
 161     virtual bool pointsToConstantMemory(const Value *P) { return false; }
 162     virtual ModRefResult getModRefInfo(CallSite CS, Value *P, unsigned Size) {
 163       return ModRef;
 164     }
 165     virtual ModRefResult getModRefInfo(CallSite CS1, CallSite CS2) {
 166       return ModRef;
 167     }
 168     virtual bool hasNoModRefInfoForCalls() const { return true; }
 169
 170     virtual void deleteValue(Value *V) {}
 171     virtual void copyValue(Value *From, Value *To) {}
 172   };
 173 }  // End of anonymous namespace
 174
 175 // Register this pass...
 176 char NoAA::ID = 0;
 177 static RegisterPass<NoAA>
 178 U("no-aa", "No Alias Analysis (always returns 'may' alias)", true, true);
 179
 180 // Declare that we implement the AliasAnalysis interface
 181 static RegisterAnalysisGroup<AliasAnalysis> V(U);
 182
 183 ImmutablePass *llvm::createNoAAPass() { return new NoAA(); }
 184
 185 //===----------------------------------------------------------------------===//
 186 // BasicAA Pass
 187 //===----------------------------------------------------------------------===//
 188
 189 namespace {
 190   /// BasicAliasAnalysis - This is the default alias analysis implementation.
 191   /// Because it doesn't chain to a previous alias analysis (like -no-aa), it
 192   /// derives from the NoAA class.
 193   struct VISIBILITY_HIDDEN BasicAliasAnalysis : public NoAA {
 194     static char ID; // Class identification, replacement for typeinfo
 195     BasicAliasAnalysis() : NoAA(&ID) {}
 196     AliasResult alias(const Value *V1, unsigned V1Size,
 197                       const Value *V2, unsigned V2Size);
 198
 199     ModRefResult getModRefInfo(CallSite CS, Value *P, unsigned Size);
 200     ModRefResult getModRefInfo(CallSite CS1, CallSite CS2);
 201
 202     /// hasNoModRefInfoForCalls - We can provide mod/ref information against
 203     /// non-escaping allocations.
 204     virtual bool hasNoModRefInfoForCalls() const { return false; }
 205
 206     /// pointsToConstantMemory - Chase pointers until we find a (constant
 207     /// global) or not.
 208     bool pointsToConstantMemory(const Value *P);
 209
 210   private:
 211     // CheckGEPInstructions - Check two GEP instructions with known
 212     // must-aliasing base pointers.  This checks to see if the index expressions
 213     // preclude the pointers from aliasing...
 214     AliasResult
 215     CheckGEPInstructions(const Type* BasePtr1Ty,
 216                          Value **GEP1Ops, unsigned NumGEP1Ops, unsigned G1Size,
 217                          const Type *BasePtr2Ty,
 218                          Value **GEP2Ops, unsigned NumGEP2Ops, unsigned G2Size);
 219   };
 220 }  // End of anonymous namespace
 221
 222 // Register this pass...
 223 char BasicAliasAnalysis::ID = 0;
 224 static RegisterPass<BasicAliasAnalysis>
 225 X("basicaa", "Basic Alias Analysis (default AA impl)", false, true);
 226
 227 // Declare that we implement the AliasAnalysis interface
 228 static RegisterAnalysisGroup<AliasAnalysis, true> Y(X);
 229
 230 ImmutablePass *llvm::createBasicAliasAnalysisPass() {
 231   return new BasicAliasAnalysis();
 232 }
 233
 234
 235 /// pointsToConstantMemory - Chase pointers until we find a (constant
 236 /// global) or not.
 237 bool BasicAliasAnalysis::pointsToConstantMemory(const Value *P) {
 238   if (const GlobalVariable *GV =
 239         dyn_cast<GlobalVariable>(P->getUnderlyingObject()))
 240     return GV->isConstant();
 241   return false;
 242 }
 243
 244
 245 // getModRefInfo - Check to see if the specified callsite can clobber the
 246 // specified memory object.  Since we only look at local properties of this
 247 // function, we really can't say much about this query.  We do, however, use
 248 // simple "address taken" analysis on local objects.
 249 //
 250 AliasAnalysis::ModRefResult
 251 BasicAliasAnalysis::getModRefInfo(CallSite CS, Value *P, unsigned Size) {
 252   if (!isa<Constant>(P)) {
 253     const Value *Object = P->getUnderlyingObject();
 254
 255     // If this is a tail call and P points to a stack location, we know that
 256     // the tail call cannot access or modify the local stack.
 257     // We cannot exclude byval arguments here; these belong to the caller of
 258     // the current function not to the current function, and a tail callee
 259     // may reference them.
 260     if (isa<AllocaInst>(Object))
 261       if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(CS.getInstruction()))
 262         if (CI->isTailCall())
 263           return NoModRef;
 264
 265     // If the pointer is to a locally allocated object that does not escape,
 266     // then the call can not mod/ref the pointer unless the call takes the
 267     // argument without capturing it.
 268     if (isNonEscapingLocalObject(Object) && CS.getInstruction() != Object) {
 269       bool passedAsArg = false;
 270       // TODO: Eventually only check 'nocapture' arguments.
 271       for (CallSite::arg_iterator CI = CS.arg_begin(), CE = CS.arg_end();
 272            CI != CE; ++CI)
 273         if (isa<PointerType>((*CI)->getType()) &&
 274             alias(cast<Value>(CI), ~0U, P, ~0U) != NoAlias)
 275           passedAsArg = true;
 276
 277       if (!passedAsArg)
 278         return NoModRef;
 279     }
 280   }
 281
 282   // The AliasAnalysis base class has some smarts, lets use them.
 283   return AliasAnalysis::getModRefInfo(CS, P, Size);
 284 }
 285
 286
 287 AliasAnalysis::ModRefResult
 288 BasicAliasAnalysis::getModRefInfo(CallSite CS1, CallSite CS2) {
 289   // If CS1 or CS2 are readnone, they don't interact.
 290   ModRefBehavior CS1B = AliasAnalysis::getModRefBehavior(CS1);
 291   if (CS1B == DoesNotAccessMemory) return NoModRef;
 292
 293   ModRefBehavior CS2B = AliasAnalysis::getModRefBehavior(CS2);
 294   if (CS2B == DoesNotAccessMemory) return NoModRef;
 295
 296   // If they both only read from memory, just return ref.
 297   if (CS1B == OnlyReadsMemory && CS2B == OnlyReadsMemory)
 298     return Ref;
 299
 300   // Otherwise, fall back to NoAA (mod+ref).
 301   return NoAA::getModRefInfo(CS1, CS2);
 302 }
 303
 304
 305 // alias - Provide a bunch of ad-hoc rules to disambiguate in common cases, such
 306 // as array references.
 307 //
 308 AliasAnalysis::AliasResult
 309 BasicAliasAnalysis::alias(const Value *V1, unsigned V1Size,
 310                           const Value *V2, unsigned V2Size) {
 311   // Strip off any constant expression casts if they exist
 312   if (const ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V1))
 313     if (CE->isCast() && isa<PointerType>(CE->getOperand(0)->getType()))
 314       V1 = CE->getOperand(0);
 315   if (const ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V2))
 316     if (CE->isCast() && isa<PointerType>(CE->getOperand(0)->getType()))
 317       V2 = CE->getOperand(0);
 318
 319   // Are we checking for alias of the same value?
 320   if (V1 == V2) return MustAlias;
 321
 322   if (!isa<PointerType>(V1->getType()) || !isa<PointerType>(V2->getType()))
 323     return NoAlias;  // Scalars cannot alias each other
 324
 325   // Strip off cast instructions.   Since V1 and V2 are pointers, they must be
 326   // pointer<->pointer bitcasts.
 327   if (const BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V1))
 328     return alias(I->getOperand(0), V1Size, V2, V2Size);
 329   if (const BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V2))
 330     return alias(V1, V1Size, I->getOperand(0), V2Size);
 331
 332   // Figure out what objects these things are pointing to if we can.
 333   const Value *O1 = V1->getUnderlyingObject();
 334   const Value *O2 = V2->getUnderlyingObject();
 335
 336   if (O1 != O2) {
 337     // If V1/V2 point to two different objects we know that we have no alias.
 338     if (isIdentifiedObject(O1) && isIdentifiedObject(O2))
 339       return NoAlias;
 340
 341     // Arguments can't alias with local allocations or noalias calls.
 342     if ((isa<Argument>(O1) && (isa<AllocationInst>(O2) || isNoAliasCall(O2))) ||
 343         (isa<Argument>(O2) && (isa<AllocationInst>(O1) || isNoAliasCall(O1))))
 344       return NoAlias;
 345
 346     // Most objects can't alias null.
 347     if ((isa<ConstantPointerNull>(V2) && isKnownNonNull(O1)) ||
 348         (isa<ConstantPointerNull>(V1) && isKnownNonNull(O2)))
 349       return NoAlias;
 350   }
 351
 352   // If the size of one access is larger than the entire object on the other
 353   // side, then we know such behavior is undefined and can assume no alias.
 354   if (TD)
 355     if ((V1Size != ~0U && isObjectSmallerThan(O2, V1Size, *TD)) ||
 356         (V2Size != ~0U && isObjectSmallerThan(O1, V2Size, *TD)))
 357       return NoAlias;
 358
 359   // If one pointer is the result of a call/invoke and the other is a
 360   // non-escaping local object, then we know the object couldn't escape to a
 361   // point where the call could return it.
 362   if ((isa<CallInst>(O1) || isa<InvokeInst>(O1)) &&
 363       isNonEscapingLocalObject(O2) && O1 != O2)
 364     return NoAlias;
 365   if ((isa<CallInst>(O2) || isa<InvokeInst>(O2)) &&
 366       isNonEscapingLocalObject(O1) && O1 != O2)
 367     return NoAlias;
 368
 369   // If we have two gep instructions with must-alias'ing base pointers, figure
 370   // out if the indexes to the GEP tell us anything about the derived pointer.
 371   // Note that we also handle chains of getelementptr instructions as well as
 372   // constant expression getelementptrs here.
 373   //
 374   if (isGEP(V1) && isGEP(V2)) {
 375     const User *GEP1 = cast<User>(V1);
 376     const User *GEP2 = cast<User>(V2);
 377
 378     // If V1 and V2 are identical GEPs, just recurse down on both of them.
 379     // This allows us to analyze things like:
 380     //   P = gep A, 0, i, 1
 381     //   Q = gep B, 0, i, 1
 382     // by just analyzing A and B.  This is even safe for variable indices.
 383     if (GEP1->getType() == GEP2->getType() &&
 384         GEP1->getNumOperands() == GEP2->getNumOperands() &&
 385         GEP1->getOperand(0)->getType() == GEP2->getOperand(0)->getType() &&
 386         // All operands are the same, ignoring the base.
 387         std::equal(GEP1->op_begin()+1, GEP1->op_end(), GEP2->op_begin()+1))
 388       return alias(GEP1->getOperand(0), V1Size, GEP2->getOperand(0), V2Size);
 389
 390
 391     // Drill down into the first non-gep value, to test for must-aliasing of
 392     // the base pointers.
 393     while (isGEP(GEP1->getOperand(0)) &&
 394            GEP1->getOperand(1) ==
 395            Constant::getNullValue(GEP1->getOperand(1)->getType()))
 396       GEP1 = cast<User>(GEP1->getOperand(0));
 397     const Value *BasePtr1 = GEP1->getOperand(0);
 398
 399     while (isGEP(GEP2->getOperand(0)) &&
 400            GEP2->getOperand(1) ==
 401            Constant::getNullValue(GEP2->getOperand(1)->getType()))
 402       GEP2 = cast<User>(GEP2->getOperand(0));
 403     const Value *BasePtr2 = GEP2->getOperand(0);
 404
 405     // Do the base pointers alias?
 406     AliasResult BaseAlias = alias(BasePtr1, ~0U, BasePtr2, ~0U);
 407     if (BaseAlias == NoAlias) return NoAlias;
 408     if (BaseAlias == MustAlias) {
 409       // If the base pointers alias each other exactly, check to see if we can
 410       // figure out anything about the resultant pointers, to try to prove
 411       // non-aliasing.
 412
 413       // Collect all of the chained GEP operands together into one simple place
 414       SmallVector<Value*, 16> GEP1Ops, GEP2Ops;
 415       BasePtr1 = GetGEPOperands(V1, GEP1Ops);
 416       BasePtr2 = GetGEPOperands(V2, GEP2Ops);
 417
 418       // If GetGEPOperands were able to fold to the same must-aliased pointer,
 419       // do the comparison.
 420       if (BasePtr1 == BasePtr2) {
 421         AliasResult GAlias =
 422           CheckGEPInstructions(BasePtr1->getType(),
 423                                &GEP1Ops[0], GEP1Ops.size(), V1Size,
 424                                BasePtr2->getType(),
 425                                &GEP2Ops[0], GEP2Ops.size(), V2Size);
 426         if (GAlias != MayAlias)
 427           return GAlias;
 428       }
 429     }
 430   }
 431
 432   // Check to see if these two pointers are related by a getelementptr
 433   // instruction.  If one pointer is a GEP with a non-zero index of the other
 434   // pointer, we know they cannot alias.
 435   //
 436   if (isGEP(V2)) {
 437     std::swap(V1, V2);
 438     std::swap(V1Size, V2Size);
 439   }
 440
 441   if (V1Size != ~0U && V2Size != ~0U)
 442     if (isGEP(V1)) {
 443       SmallVector<Value*, 16> GEPOperands;
 444       const Value *BasePtr = GetGEPOperands(V1, GEPOperands);
 445
 446       AliasResult R = alias(BasePtr, V1Size, V2, V2Size);
 447       if (R == MustAlias) {
 448         // If there is at least one non-zero constant index, we know they cannot
 449         // alias.
 450         bool ConstantFound = false;
 451         bool AllZerosFound = true;
 452         for (unsigned i = 0, e = GEPOperands.size(); i != e; ++i)
 453           if (const Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEPOperands[i])) {
 454             if (!C->isNullValue()) {
 455               ConstantFound = true;
 456               AllZerosFound = false;
 457               break;
 458             }
 459           } else {
 460             AllZerosFound = false;
 461           }
 462
 463         // If we have getelementptr <ptr>, 0, 0, 0, 0, ... and V2 must aliases
 464         // the ptr, the end result is a must alias also.
 465         if (AllZerosFound)
 466           return MustAlias;
 467
 468         if (ConstantFound) {
 469           if (V2Size <= 1 && V1Size <= 1)  // Just pointer check?
 470             return NoAlias;
 471
 472           // Otherwise we have to check to see that the distance is more than
 473           // the size of the argument... build an index vector that is equal to
 474           // the arguments provided, except substitute 0's for any variable
 475           // indexes we find...
 476           if (TD && cast<PointerType>(
 477                 BasePtr->getType())->getElementType()->isSized()) {
 478             for (unsigned i = 0; i != GEPOperands.size(); ++i)
 479               if (!isa<ConstantInt>(GEPOperands[i]))
 480                 GEPOperands[i] =
 481                   Constant::getNullValue(GEPOperands[i]->getType());
 482             int64_t Offset =
 483               TD->getIndexedOffset(BasePtr->getType(),
 484                                    &GEPOperands[0],
 485                                    GEPOperands.size());
 486
 487             if (Offset >= (int64_t)V2Size || Offset <= -(int64_t)V1Size)
 488               return NoAlias;
 489           }
 490         }
 491       }
 492     }
 493
 494   return MayAlias;
 495 }
 496
 497 // This function is used to determine if the indices of two GEP instructions are
 498 // equal. V1 and V2 are the indices.
 499 static bool IndexOperandsEqual(Value *V1, Value *V2, LLVMContext &Context) {
 500   if (V1->getType() == V2->getType())
 501     return V1 == V2;
 502   if (Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(V1))
 503     if (Constant *C2 = dyn_cast<Constant>(V2)) {
 504       // Sign extend the constants to long types, if necessary
 505       if (C1->getType() != Type::getInt64Ty(Context))
 506         C1 = ConstantExpr::getSExt(C1, Type::getInt64Ty(Context));
 507       if (C2->getType() != Type::getInt64Ty(Context))
 508         C2 = ConstantExpr::getSExt(C2, Type::getInt64Ty(Context));
 509       return C1 == C2;
 510     }
 511   return false;
 512 }
 513
 514 /// CheckGEPInstructions - Check two GEP instructions with known must-aliasing
 515 /// base pointers.  This checks to see if the index expressions preclude the
 516 /// pointers from aliasing...
 517 AliasAnalysis::AliasResult
 518 BasicAliasAnalysis::CheckGEPInstructions(
 519   const Type* BasePtr1Ty, Value **GEP1Ops, unsigned NumGEP1Ops, unsigned G1S,
 520   const Type *BasePtr2Ty, Value **GEP2Ops, unsigned NumGEP2Ops, unsigned G2S) {
 521   // We currently can't handle the case when the base pointers have different
 522   // primitive types.  Since this is uncommon anyway, we are happy being
 523   // extremely conservative.
 524   if (BasePtr1Ty != BasePtr2Ty)
 525     return MayAlias;
 526
 527   const PointerType *GEPPointerTy = cast<PointerType>(BasePtr1Ty);
 528
 529   LLVMContext &Context = GEPPointerTy->getContext();
 530
 531   // Find the (possibly empty) initial sequence of equal values... which are not
 532   // necessarily constants.
 533   unsigned NumGEP1Operands = NumGEP1Ops, NumGEP2Operands = NumGEP2Ops;
 534   unsigned MinOperands = std::min(NumGEP1Operands, NumGEP2Operands);
 535   unsigned MaxOperands = std::max(NumGEP1Operands, NumGEP2Operands);
 536   unsigned UnequalOper = 0;
 537   while (UnequalOper != MinOperands &&
 538          IndexOperandsEqual(GEP1Ops[UnequalOper], GEP2Ops[UnequalOper],
 539          Context)) {
 540     // Advance through the type as we go...
 541     ++UnequalOper;
 542     if (const CompositeType *CT = dyn_cast<CompositeType>(BasePtr1Ty))
 543       BasePtr1Ty = CT->getTypeAtIndex(GEP1Ops[UnequalOper-1]);
 544     else {
 545       // If all operands equal each other, then the derived pointers must
 546       // alias each other...
 547       BasePtr1Ty = 0;
 548       assert(UnequalOper == NumGEP1Operands && UnequalOper == NumGEP2Operands &&
 549              "Ran out of type nesting, but not out of operands?");
 550       return MustAlias;
 551     }
 552   }
 553
 554   // If we have seen all constant operands, and run out of indexes on one of the
 555   // getelementptrs, check to see if the tail of the leftover one is all zeros.
 556   // If so, return mustalias.
 557   if (UnequalOper == MinOperands) {
 558     if (NumGEP1Ops < NumGEP2Ops) {
 559       std::swap(GEP1Ops, GEP2Ops);
 560       std::swap(NumGEP1Ops, NumGEP2Ops);
 561     }
 562
 563     bool AllAreZeros = true;
 564     for (unsigned i = UnequalOper; i != MaxOperands; ++i)
 565       if (!isa<Constant>(GEP1Ops[i]) ||
 566           !cast<Constant>(GEP1Ops[i])->isNullValue()) {
 567         AllAreZeros = false;
 568         break;
 569       }
 570     if (AllAreZeros) return MustAlias;
 571   }
 572
 573
 574   // So now we know that the indexes derived from the base pointers,
 575   // which are known to alias, are different.  We can still determine a
 576   // no-alias result if there are differing constant pairs in the index
 577   // chain.  For example:
 578   //        A[i][0] != A[j][1] iff (&A[0][1]-&A[0][0] >= std::max(G1S, G2S))
 579   //
 580   // We have to be careful here about array accesses.  In particular, consider:
 581   //        A[1][0] vs A[0][i]
 582   // In this case, we don't *know* that the array will be accessed in bounds:
 583   // the index could even be negative.  Because of this, we have to
 584   // conservatively *give up* and return may alias.  We disregard differing
 585   // array subscripts that are followed by a variable index without going
 586   // through a struct.
 587   //
 588   unsigned SizeMax = std::max(G1S, G2S);
 589   if (SizeMax == ~0U) return MayAlias; // Avoid frivolous work.
 590
 591   // Scan for the first operand that is constant and unequal in the
 592   // two getelementptrs...
 593   unsigned FirstConstantOper = UnequalOper;
 594   for (; FirstConstantOper != MinOperands; ++FirstConstantOper) {
 595     const Value *G1Oper = GEP1Ops[FirstConstantOper];
 596     const Value *G2Oper = GEP2Ops[FirstConstantOper];
 597
 598     if (G1Oper != G2Oper)   // Found non-equal constant indexes...
 599       if (Constant *G1OC = dyn_cast<ConstantInt>(const_cast<Value*>(G1Oper)))
 600         if (Constant *G2OC = dyn_cast<ConstantInt>(const_cast<Value*>(G2Oper))){
 601           if (G1OC->getType() != G2OC->getType()) {
 602             // Sign extend both operands to long.
 603             if (G1OC->getType() != Type::getInt64Ty(Context))
 604               G1OC = ConstantExpr::getSExt(G1OC, Type::getInt64Ty(Context));
 605             if (G2OC->getType() != Type::getInt64Ty(Context))
 606               G2OC = ConstantExpr::getSExt(G2OC, Type::getInt64Ty(Context));
 607             GEP1Ops[FirstConstantOper] = G1OC;
 608             GEP2Ops[FirstConstantOper] = G2OC;
 609           }
 610
 611           if (G1OC != G2OC) {
 612             // Handle the "be careful" case above: if this is an array/vector
 613             // subscript, scan for a subsequent variable array index.
 614             if (const SequentialType *STy =
 615                   dyn_cast<SequentialType>(BasePtr1Ty)) {
 616               const Type *NextTy = STy;
 617               bool isBadCase = false;
 618
 619               for (unsigned Idx = FirstConstantOper;
 620                    Idx != MinOperands && isa<SequentialType>(NextTy); ++Idx) {
 621                 const Value *V1 = GEP1Ops[Idx], *V2 = GEP2Ops[Idx];
 622                 if (!isa<Constant>(V1) || !isa<Constant>(V2)) {
 623                   isBadCase = true;
 624                   break;
 625                 }
 626                 // If the array is indexed beyond the bounds of the static type
 627                 // at this level, it will also fall into the "be careful" case.
 628                 // It would theoretically be possible to analyze these cases,
 629                 // but for now just be conservatively correct.
 630                 if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(STy))
 631                   if (cast<ConstantInt>(G1OC)->getZExtValue() >=
 632                         ATy->getNumElements() ||
 633                       cast<ConstantInt>(G2OC)->getZExtValue() >=
 634                         ATy->getNumElements()) {
 635                     isBadCase = true;
 636                     break;
 637                   }
 638                 if (const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(STy))
 639                   if (cast<ConstantInt>(G1OC)->getZExtValue() >=
 640                         VTy->getNumElements() ||
 641                       cast<ConstantInt>(G2OC)->getZExtValue() >=
 642                         VTy->getNumElements()) {
 643                     isBadCase = true;
 644                     break;
 645                   }
 646                 STy = cast<SequentialType>(NextTy);
 647                 NextTy = cast<SequentialType>(NextTy)->getElementType();
 648               }
 649
 650               if (isBadCase) G1OC = 0;
 651             }
 652
 653             // Make sure they are comparable (ie, not constant expressions), and
 654             // make sure the GEP with the smaller leading constant is GEP1.
 655             if (G1OC) {
 656               Constant *Compare = ConstantExpr::getICmp(ICmpInst::ICMP_SGT,
 657                                                         G1OC, G2OC);
 658               if (ConstantInt *CV = dyn_cast<ConstantInt>(Compare)) {
 659                 if (CV->getZExtValue()) {  // If they are comparable and G2 > G1
 660                   std::swap(GEP1Ops, GEP2Ops);  // Make GEP1 < GEP2
 661                   std::swap(NumGEP1Ops, NumGEP2Ops);
 662                 }
 663                 break;
 664               }
 665             }
 666           }
 667         }
 668     BasePtr1Ty = cast<CompositeType>(BasePtr1Ty)->getTypeAtIndex(G1Oper);
 669   }
 670
 671   // No shared constant operands, and we ran out of common operands.  At this
 672   // point, the GEP instructions have run through all of their operands, and we
 673   // haven't found evidence that there are any deltas between the GEP's.
 674   // However, one GEP may have more operands than the other.  If this is the
 675   // case, there may still be hope.  Check this now.
 676   if (FirstConstantOper == MinOperands) {
 677     // Without TargetData, we won't know what the offsets are.
 678     if (!TD)
 679       return MayAlias;
 680
 681     // Make GEP1Ops be the longer one if there is a longer one.
 682     if (NumGEP1Ops < NumGEP2Ops) {
 683       std::swap(GEP1Ops, GEP2Ops);
 684       std::swap(NumGEP1Ops, NumGEP2Ops);
 685     }
 686
 687     // Is there anything to check?
 688     if (NumGEP1Ops > MinOperands) {
 689       for (unsigned i = FirstConstantOper; i != MaxOperands; ++i)
 690         if (isa<ConstantInt>(GEP1Ops[i]) &&
 691             !cast<ConstantInt>(GEP1Ops[i])->isZero()) {
 692           // Yup, there's a constant in the tail.  Set all variables to
 693           // constants in the GEP instruction to make it suitable for
 694           // TargetData::getIndexedOffset.
 695           for (i = 0; i != MaxOperands; ++i)
 696             if (!isa<ConstantInt>(GEP1Ops[i]))
 697               GEP1Ops[i] = Constant::getNullValue(GEP1Ops[i]->getType());
 698           // Okay, now get the offset.  This is the relative offset for the full
 699           // instruction.
 700           int64_t Offset1 = TD->getIndexedOffset(GEPPointerTy, GEP1Ops,
 701                                                  NumGEP1Ops);
 702
 703           // Now check without any constants at the end.
 704           int64_t Offset2 = TD->getIndexedOffset(GEPPointerTy, GEP1Ops,
 705                                                  MinOperands);
 706
 707           // Make sure we compare the absolute difference.
 708           if (Offset1 > Offset2)
 709             std::swap(Offset1, Offset2);
 710
 711           // If the tail provided a bit enough offset, return noalias!
 712           if ((uint64_t)(Offset2-Offset1) >= SizeMax)
 713             return NoAlias;
 714           // Otherwise break - we don't look for another constant in the tail.
 715           break;
 716         }
 717     }
 718
 719     // Couldn't find anything useful.
 720     return MayAlias;
 721   }
 722
 723   // If there are non-equal constants arguments, then we can figure
 724   // out a minimum known delta between the two index expressions... at
 725   // this point we know that the first constant index of GEP1 is less
 726   // than the first constant index of GEP2.
 727
 728   // Advance BasePtr[12]Ty over this first differing constant operand.
 729   BasePtr2Ty = cast<CompositeType>(BasePtr1Ty)->
 730       getTypeAtIndex(GEP2Ops[FirstConstantOper]);
 731   BasePtr1Ty = cast<CompositeType>(BasePtr1Ty)->
 732       getTypeAtIndex(GEP1Ops[FirstConstantOper]);
 733
 734   // We are going to be using TargetData::getIndexedOffset to determine the
 735   // offset that each of the GEP's is reaching.  To do this, we have to convert
 736   // all variable references to constant references.  To do this, we convert the
 737   // initial sequence of array subscripts into constant zeros to start with.
 738   const Type *ZeroIdxTy = GEPPointerTy;
 739   for (unsigned i = 0; i != FirstConstantOper; ++i) {
 740     if (!isa<StructType>(ZeroIdxTy))
 741       GEP1Ops[i] = GEP2Ops[i] =
 742                               Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(Context));
 743
 744     if (const CompositeType *CT = dyn_cast<CompositeType>(ZeroIdxTy))
 745       ZeroIdxTy = CT->getTypeAtIndex(GEP1Ops[i]);
 746   }
 747
 748   // We know that GEP1Ops[FirstConstantOper] & GEP2Ops[FirstConstantOper] are ok
 749
 750   // Loop over the rest of the operands...
 751   for (unsigned i = FirstConstantOper+1; i != MaxOperands; ++i) {
 752     const Value *Op1 = i < NumGEP1Ops ? GEP1Ops[i] : 0;
 753     const Value *Op2 = i < NumGEP2Ops ? GEP2Ops[i] : 0;
 754     // If they are equal, use a zero index...
 755     if (Op1 == Op2 && BasePtr1Ty == BasePtr2Ty) {
 756       if (!isa<ConstantInt>(Op1))
 757         GEP1Ops[i] = GEP2Ops[i] = Constant::getNullValue(Op1->getType());
 758       // Otherwise, just keep the constants we have.
 759     } else {
 760       if (Op1) {
 761         if (const ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
 762           // If this is an array index, make sure the array element is in range.
 763           if (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(BasePtr1Ty)) {
 764             if (Op1C->getZExtValue() >= AT->getNumElements())
 765               return MayAlias;  // Be conservative with out-of-range accesses
 766           } else if (const VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(BasePtr1Ty)) {
 767             if (Op1C->getZExtValue() >= VT->getNumElements())
 768               return MayAlias;  // Be conservative with out-of-range accesses
 769           }
 770
 771         } else {
 772           // GEP1 is known to produce a value less than GEP2.  To be
 773           // conservatively correct, we must assume the largest possible
 774           // constant is used in this position.  This cannot be the initial
 775           // index to the GEP instructions (because we know we have at least one
 776           // element before this one with the different constant arguments), so
 777           // we know that the current index must be into either a struct or
 778           // array.  Because we know it's not constant, this cannot be a
 779           // structure index.  Because of this, we can calculate the maximum
 780           // value possible.
 781           //
 782           if (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(BasePtr1Ty))
 783             GEP1Ops[i] =
 784                   ConstantInt::get(Type::getInt64Ty(Context),
 785                                    AT->getNumElements()-1);
 786           else if (const VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(BasePtr1Ty))
 787             GEP1Ops[i] =
 788                   ConstantInt::get(Type::getInt64Ty(Context),
 789                                    VT->getNumElements()-1);
 790         }
 791       }
 792
 793       if (Op2) {
 794         if (const ConstantInt *Op2C = dyn_cast<ConstantInt>(Op2)) {
 795           // If this is an array index, make sure the array element is in range.
 796           if (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(BasePtr2Ty)) {
 797             if (Op2C->getZExtValue() >= AT->getNumElements())
 798               return MayAlias;  // Be conservative with out-of-range accesses
 799           } else if (const VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(BasePtr2Ty)) {
 800             if (Op2C->getZExtValue() >= VT->getNumElements())
 801               return MayAlias;  // Be conservative with out-of-range accesses
 802           }
 803         } else {  // Conservatively assume the minimum value for this index
 804           GEP2Ops[i] = Constant::getNullValue(Op2->getType());
 805         }
 806       }
 807     }
 808
 809     if (BasePtr1Ty && Op1) {
 810       if (const CompositeType *CT = dyn_cast<CompositeType>(BasePtr1Ty))
 811         BasePtr1Ty = CT->getTypeAtIndex(GEP1Ops[i]);
 812       else
 813         BasePtr1Ty = 0;
 814     }
 815
 816     if (BasePtr2Ty && Op2) {
 817       if (const CompositeType *CT = dyn_cast<CompositeType>(BasePtr2Ty))
 818         BasePtr2Ty = CT->getTypeAtIndex(GEP2Ops[i]);
 819       else
 820         BasePtr2Ty = 0;
 821     }
 822   }
 823
 824   if (TD && GEPPointerTy->getElementType()->isSized()) {
 825     int64_t Offset1 =
 826       TD->getIndexedOffset(GEPPointerTy, GEP1Ops, NumGEP1Ops);
 827     int64_t Offset2 =
 828       TD->getIndexedOffset(GEPPointerTy, GEP2Ops, NumGEP2Ops);
 829     assert(Offset1 != Offset2 &&
 830            "There is at least one different constant here!");
 831
 832     // Make sure we compare the absolute difference.
 833     if (Offset1 > Offset2)
 834       std::swap(Offset1, Offset2);
 835
 836     if ((uint64_t)(Offset2-Offset1) >= SizeMax) {
 837       //cerr << "Determined that these two GEP's don't alias ["
 838       //     << SizeMax << " bytes]: \n" << *GEP1 << *GEP2;
 839       return NoAlias;
 840     }
 841   }
 842   return MayAlias;
 843 }
 844
 845 // Make sure that anything that uses AliasAnalysis pulls in this file...
 846 DEFINING_FILE_FOR(BasicAliasAnalysis)