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/Pass.h"
  27 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  28 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  29 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  30 #include "llvm/Support/Compiler.h"
  31 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  32 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
  33 #include <algorithm>
  34 using namespace llvm;
  35
  36 //===----------------------------------------------------------------------===//
  37 // Useful predicates
  38 //===----------------------------------------------------------------------===//
  39
  40 static const User *isGEP(const Value *V) {
  41   if (isa<GetElementPtrInst>(V) ||
  42       (isa<ConstantExpr>(V) &&
  43        cast<ConstantExpr>(V)->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr))
  44     return cast<User>(V);
  45   return 0;
  46 }
  47
  48 static const Value *GetGEPOperands(const Value *V,
  49                                    SmallVector<Value*, 16> &GEPOps) {
  50   assert(GEPOps.empty() && "Expect empty list to populate!");
  51   GEPOps.insert(GEPOps.end(), cast<User>(V)->op_begin()+1,
  52                 cast<User>(V)->op_end());
  53
  54   // Accumulate all of the chained indexes into the operand array
  55   V = cast<User>(V)->getOperand(0);
  56
  57   while (const User *G = isGEP(V)) {
  58     if (!isa<Constant>(GEPOps[0]) || isa<GlobalValue>(GEPOps[0]) ||
  59         !cast<Constant>(GEPOps[0])->isNullValue())
  60       break;  // Don't handle folding arbitrary pointer offsets yet...
  61     GEPOps.erase(GEPOps.begin());   // Drop the zero index
  62     GEPOps.insert(GEPOps.begin(), G->op_begin()+1, G->op_end());
  63     V = G->getOperand(0);
  64   }
  65   return V;
  66 }
  67
  68 /// isKnownNonNull - Return true if we know that the specified value is never
  69 /// null.
  70 static bool isKnownNonNull(const Value *V) {
  71   // Alloca never returns null, malloc might.
  72   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
  73
  74   // A byval argument is never null.
  75   if (const Argument *A = dyn_cast<Argument>(V))
  76     return A->hasByValAttr();
  77
  78   // Global values are not null unless extern weak.
  79   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V))
  80     return !GV->hasExternalWeakLinkage();
  81   return false;
  82 }
  83
  84 /// isNonEscapingLocalObject - Return true if the pointer is to a function-local
  85 /// object that never escapes from the function.
  86 static bool isNonEscapingLocalObject(const Value *V) {
  87   // If this is a local allocation, check to see if it escapes.
  88   if (isa<AllocationInst>(V) || isNoAliasCall(V))
  89     return !PointerMayBeCaptured(V, false);
  90
  91   // If this is an argument that corresponds to a byval or noalias argument,
  92   // then it has not escaped before entering the function.  Check if it escapes
  93   // inside the function.
  94   if (const Argument *A = dyn_cast<Argument>(V))
  95     if (A->hasByValAttr() || A->hasNoAliasAttr()) {
  96       // Don't bother analyzing arguments already known not to escape.
  97       if (A->hasNoCaptureAttr())
  98         return true;
  99       return !PointerMayBeCaptured(V, false);
 100     }
 101   return false;
 102 }
 103
 104
 105 /// isObjectSmallerThan - Return true if we can prove that the object specified
 106 /// by V is smaller than Size.
 107 static bool isObjectSmallerThan(const Value *V, unsigned Size,
 108                                 const TargetData &TD) {
 109   const Type *AccessTy;
 110   if (const GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V)) {
 111     AccessTy = GV->getType()->getElementType();
 112   } else if (const AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
 113     if (!AI->isArrayAllocation())
 114       AccessTy = AI->getType()->getElementType();
 115     else
 116       return false;
 117   } else if (const Argument *A = dyn_cast<Argument>(V)) {
 118     if (A->hasByValAttr())
 119       AccessTy = cast<PointerType>(A->getType())->getElementType();
 120     else
 121       return false;
 122   } else {
 123     return false;
 124   }
 125
 126   if (AccessTy->isSized())
 127     return TD.getTypeAllocSize(AccessTy) < Size;
 128   return false;
 129 }
 130
 131 //===----------------------------------------------------------------------===//
 132 // NoAA Pass
 133 //===----------------------------------------------------------------------===//
 134
 135 namespace {
 136   /// NoAA - This class implements the -no-aa pass, which always returns "I
 137   /// don't know" for alias queries.  NoAA is unlike other alias analysis
 138   /// implementations, in that it does not chain to a previous analysis.  As
 139   /// such it doesn't follow many of the rules that other alias analyses must.
 140   ///
 141   struct VISIBILITY_HIDDEN NoAA : public ImmutablePass, public AliasAnalysis {
 142     static char ID; // Class identification, replacement for typeinfo
 143     NoAA() : ImmutablePass(&ID) {}
 144     explicit NoAA(void *PID) : ImmutablePass(PID) { }
 145
 146     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
 147       AU.addRequired<TargetData>();
 148     }
 149
 150     virtual void initializePass() {
 151       TD = &getAnalysis<TargetData>();
 152     }
 153
 154     virtual AliasResult alias(const Value *V1, unsigned V1Size,
 155                               const Value *V2, unsigned V2Size) {
 156       return MayAlias;
 157     }
 158
 159     virtual void getArgumentAccesses(Function *F, CallSite CS,
 160                                      std::vector<PointerAccessInfo> &Info) {
 161       LLVM_UNREACHABLE("This method may not be called on this function!");
 162     }
 163
 164     virtual void getMustAliases(Value *P, std::vector<Value*> &RetVals) { }
 165     virtual bool pointsToConstantMemory(const Value *P) { return false; }
 166     virtual ModRefResult getModRefInfo(CallSite CS, Value *P, unsigned Size) {
 167       return ModRef;
 168     }
 169     virtual ModRefResult getModRefInfo(CallSite CS1, CallSite CS2) {
 170       return ModRef;
 171     }
 172     virtual bool hasNoModRefInfoForCalls() const { return true; }
 173
 174     virtual void deleteValue(Value *V) {}
 175     virtual void copyValue(Value *From, Value *To) {}
 176   };
 177 }  // End of anonymous namespace
 178
 179 // Register this pass...
 180 char NoAA::ID = 0;
 181 static RegisterPass<NoAA>
 182 U("no-aa", "No Alias Analysis (always returns 'may' alias)", true, true);
 183
 184 // Declare that we implement the AliasAnalysis interface
 185 static RegisterAnalysisGroup<AliasAnalysis> V(U);
 186
 187 ImmutablePass *llvm::createNoAAPass() { return new NoAA(); }
 188
 189 //===----------------------------------------------------------------------===//
 190 // BasicAA Pass
 191 //===----------------------------------------------------------------------===//
 192
 193 namespace {
 194   /// BasicAliasAnalysis - This is the default alias analysis implementation.
 195   /// Because it doesn't chain to a previous alias analysis (like -no-aa), it
 196   /// derives from the NoAA class.
 197   struct VISIBILITY_HIDDEN BasicAliasAnalysis : public NoAA {
 198     static char ID; // Class identification, replacement for typeinfo
 199     BasicAliasAnalysis() : NoAA(&ID) {}
 200     AliasResult alias(const Value *V1, unsigned V1Size,
 201                       const Value *V2, unsigned V2Size);
 202
 203     ModRefResult getModRefInfo(CallSite CS, Value *P, unsigned Size);
 204     ModRefResult getModRefInfo(CallSite CS1, CallSite CS2);
 205
 206     /// hasNoModRefInfoForCalls - We can provide mod/ref information against
 207     /// non-escaping allocations.
 208     virtual bool hasNoModRefInfoForCalls() const { return false; }
 209
 210     /// pointsToConstantMemory - Chase pointers until we find a (constant
 211     /// global) or not.
 212     bool pointsToConstantMemory(const Value *P);
 213
 214   private:
 215     // CheckGEPInstructions - Check two GEP instructions with known
 216     // must-aliasing base pointers.  This checks to see if the index expressions
 217     // preclude the pointers from aliasing...
 218     AliasResult
 219     CheckGEPInstructions(const Type* BasePtr1Ty,
 220                          Value **GEP1Ops, unsigned NumGEP1Ops, unsigned G1Size,
 221                          const Type *BasePtr2Ty,
 222                          Value **GEP2Ops, unsigned NumGEP2Ops, unsigned G2Size);
 223   };
 224 }  // End of anonymous namespace
 225
 226 // Register this pass...
 227 char BasicAliasAnalysis::ID = 0;
 228 static RegisterPass<BasicAliasAnalysis>
 229 X("basicaa", "Basic Alias Analysis (default AA impl)", false, true);
 230
 231 // Declare that we implement the AliasAnalysis interface
 232 static RegisterAnalysisGroup<AliasAnalysis, true> Y(X);
 233
 234 ImmutablePass *llvm::createBasicAliasAnalysisPass() {
 235   return new BasicAliasAnalysis();
 236 }
 237
 238
 239 /// pointsToConstantMemory - Chase pointers until we find a (constant
 240 /// global) or not.
 241 bool BasicAliasAnalysis::pointsToConstantMemory(const Value *P) {
 242   if (const GlobalVariable *GV =
 243         dyn_cast<GlobalVariable>(P->getUnderlyingObject()))
 244     return GV->isConstant();
 245   return false;
 246 }
 247
 248
 249 // getModRefInfo - Check to see if the specified callsite can clobber the
 250 // specified memory object.  Since we only look at local properties of this
 251 // function, we really can't say much about this query.  We do, however, use
 252 // simple "address taken" analysis on local objects.
 253 //
 254 AliasAnalysis::ModRefResult
 255 BasicAliasAnalysis::getModRefInfo(CallSite CS, Value *P, unsigned Size) {
 256   if (!isa<Constant>(P)) {
 257     const Value *Object = P->getUnderlyingObject();
 258
 259     // If this is a tail call and P points to a stack location, we know that
 260     // the tail call cannot access or modify the local stack.
 261     // We cannot exclude byval arguments here; these belong to the caller of
 262     // the current function not to the current function, and a tail callee
 263     // may reference them.
 264     if (isa<AllocaInst>(Object))
 265       if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(CS.getInstruction()))
 266         if (CI->isTailCall())
 267           return NoModRef;
 268
 269     // If the pointer is to a locally allocated object that does not escape,
 270     // then the call can not mod/ref the pointer unless the call takes the
 271     // argument without capturing it.
 272     if (isNonEscapingLocalObject(Object) && CS.getInstruction() != Object) {
 273       bool passedAsArg = false;
 274       // TODO: Eventually only check 'nocapture' arguments.
 275       for (CallSite::arg_iterator CI = CS.arg_begin(), CE = CS.arg_end();
 276            CI != CE; ++CI)
 277         if (isa<PointerType>((*CI)->getType()) &&
 278             alias(cast<Value>(CI), ~0U, P, ~0U) != NoAlias)
 279           passedAsArg = true;
 280
 281       if (!passedAsArg)
 282         return NoModRef;
 283     }
 284   }
 285
 286   // The AliasAnalysis base class has some smarts, lets use them.
 287   return AliasAnalysis::getModRefInfo(CS, P, Size);
 288 }
 289
 290
 291 AliasAnalysis::ModRefResult
 292 BasicAliasAnalysis::getModRefInfo(CallSite CS1, CallSite CS2) {
 293   // If CS1 or CS2 are readnone, they don't interact.
 294   ModRefBehavior CS1B = AliasAnalysis::getModRefBehavior(CS1);
 295   if (CS1B == DoesNotAccessMemory) return NoModRef;
 296
 297   ModRefBehavior CS2B = AliasAnalysis::getModRefBehavior(CS2);
 298   if (CS2B == DoesNotAccessMemory) return NoModRef;
 299
 300   // If they both only read from memory, just return ref.
 301   if (CS1B == OnlyReadsMemory && CS2B == OnlyReadsMemory)
 302     return Ref;
 303
 304   // Otherwise, fall back to NoAA (mod+ref).
 305   return NoAA::getModRefInfo(CS1, CS2);
 306 }
 307
 308
 309 // alias - Provide a bunch of ad-hoc rules to disambiguate in common cases, such
 310 // as array references.
 311 //
 312 AliasAnalysis::AliasResult
 313 BasicAliasAnalysis::alias(const Value *V1, unsigned V1Size,
 314                           const Value *V2, unsigned V2Size) {
 315   // Strip off any constant expression casts if they exist
 316   if (const ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V1))
 317     if (CE->isCast() && isa<PointerType>(CE->getOperand(0)->getType()))
 318       V1 = CE->getOperand(0);
 319   if (const ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V2))
 320     if (CE->isCast() && isa<PointerType>(CE->getOperand(0)->getType()))
 321       V2 = CE->getOperand(0);
 322
 323   // Are we checking for alias of the same value?
 324   if (V1 == V2) return MustAlias;
 325
 326   if (!isa<PointerType>(V1->getType()) || !isa<PointerType>(V2->getType()))
 327     return NoAlias;  // Scalars cannot alias each other
 328
 329   // Strip off cast instructions.   Since V1 and V2 are pointers, they must be
 330   // pointer<->pointer bitcasts.
 331   if (const BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V1))
 332     return alias(I->getOperand(0), V1Size, V2, V2Size);
 333   if (const BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V2))
 334     return alias(V1, V1Size, I->getOperand(0), V2Size);
 335
 336   // Figure out what objects these things are pointing to if we can.
 337   const Value *O1 = V1->getUnderlyingObject();
 338   const Value *O2 = V2->getUnderlyingObject();
 339
 340   if (O1 != O2) {
 341     // If V1/V2 point to two different objects we know that we have no alias.
 342     if (isIdentifiedObject(O1) && isIdentifiedObject(O2))
 343       return NoAlias;
 344
 345     // Arguments can't alias with local allocations or noalias calls.
 346     if ((isa<Argument>(O1) && (isa<AllocationInst>(O2) || isNoAliasCall(O2))) ||
 347         (isa<Argument>(O2) && (isa<AllocationInst>(O1) || isNoAliasCall(O1))))
 348       return NoAlias;
 349
 350     // Most objects can't alias null.
 351     if ((isa<ConstantPointerNull>(V2) && isKnownNonNull(O1)) ||
 352         (isa<ConstantPointerNull>(V1) && isKnownNonNull(O2)))
 353       return NoAlias;
 354   }
 355
 356   // If the size of one access is larger than the entire object on the other
 357   // side, then we know such behavior is undefined and can assume no alias.
 358   const TargetData &TD = getTargetData();
 359   if ((V1Size != ~0U && isObjectSmallerThan(O2, V1Size, TD)) ||
 360       (V2Size != ~0U && isObjectSmallerThan(O1, V2Size, TD)))
 361     return NoAlias;
 362
 363   // If one pointer is the result of a call/invoke and the other is a
 364   // non-escaping local object, then we know the object couldn't escape to a
 365   // point where the call could return it.
 366   if ((isa<CallInst>(O1) || isa<InvokeInst>(O1)) &&
 367       isNonEscapingLocalObject(O2) && O1 != O2)
 368     return NoAlias;
 369   if ((isa<CallInst>(O2) || isa<InvokeInst>(O2)) &&
 370       isNonEscapingLocalObject(O1) && O1 != O2)
 371     return NoAlias;
 372
 373   // If we have two gep instructions with must-alias'ing base pointers, figure
 374   // out if the indexes to the GEP tell us anything about the derived pointer.
 375   // Note that we also handle chains of getelementptr instructions as well as
 376   // constant expression getelementptrs here.
 377   //
 378   if (isGEP(V1) && isGEP(V2)) {
 379     const User *GEP1 = cast<User>(V1);
 380     const User *GEP2 = cast<User>(V2);
 381
 382     // If V1 and V2 are identical GEPs, just recurse down on both of them.
 383     // This allows us to analyze things like:
 384     //   P = gep A, 0, i, 1
 385     //   Q = gep B, 0, i, 1
 386     // by just analyzing A and B.  This is even safe for variable indices.
 387     if (GEP1->getType() == GEP2->getType() &&
 388         GEP1->getNumOperands() == GEP2->getNumOperands() &&
 389         GEP1->getOperand(0)->getType() == GEP2->getOperand(0)->getType() &&
 390         // All operands are the same, ignoring the base.
 391         std::equal(GEP1->op_begin()+1, GEP1->op_end(), GEP2->op_begin()+1))
 392       return alias(GEP1->getOperand(0), V1Size, GEP2->getOperand(0), V2Size);
 393
 394
 395     // Drill down into the first non-gep value, to test for must-aliasing of
 396     // the base pointers.
 397     while (isGEP(GEP1->getOperand(0)) &&
 398            GEP1->getOperand(1) ==
 399            Context->getNullValue(GEP1->getOperand(1)->getType()))
 400       GEP1 = cast<User>(GEP1->getOperand(0));
 401     const Value *BasePtr1 = GEP1->getOperand(0);
 402
 403     while (isGEP(GEP2->getOperand(0)) &&
 404            GEP2->getOperand(1) ==
 405            Context->getNullValue(GEP2->getOperand(1)->getType()))
 406       GEP2 = cast<User>(GEP2->getOperand(0));
 407     const Value *BasePtr2 = GEP2->getOperand(0);
 408
 409     // Do the base pointers alias?
 410     AliasResult BaseAlias = alias(BasePtr1, ~0U, BasePtr2, ~0U);
 411     if (BaseAlias == NoAlias) return NoAlias;
 412     if (BaseAlias == MustAlias) {
 413       // If the base pointers alias each other exactly, check to see if we can
 414       // figure out anything about the resultant pointers, to try to prove
 415       // non-aliasing.
 416
 417       // Collect all of the chained GEP operands together into one simple place
 418       SmallVector<Value*, 16> GEP1Ops, GEP2Ops;
 419       BasePtr1 = GetGEPOperands(V1, GEP1Ops);
 420       BasePtr2 = GetGEPOperands(V2, GEP2Ops);
 421
 422       // If GetGEPOperands were able to fold to the same must-aliased pointer,
 423       // do the comparison.
 424       if (BasePtr1 == BasePtr2) {
 425         AliasResult GAlias =
 426           CheckGEPInstructions(BasePtr1->getType(),
 427                                &GEP1Ops[0], GEP1Ops.size(), V1Size,
 428                                BasePtr2->getType(),
 429                                &GEP2Ops[0], GEP2Ops.size(), V2Size);
 430         if (GAlias != MayAlias)
 431           return GAlias;
 432       }
 433     }
 434   }
 435
 436   // Check to see if these two pointers are related by a getelementptr
 437   // instruction.  If one pointer is a GEP with a non-zero index of the other
 438   // pointer, we know they cannot alias.
 439   //
 440   if (isGEP(V2)) {
 441     std::swap(V1, V2);
 442     std::swap(V1Size, V2Size);
 443   }
 444
 445   if (V1Size != ~0U && V2Size != ~0U)
 446     if (isGEP(V1)) {
 447       SmallVector<Value*, 16> GEPOperands;
 448       const Value *BasePtr = GetGEPOperands(V1, GEPOperands);
 449
 450       AliasResult R = alias(BasePtr, V1Size, V2, V2Size);
 451       if (R == MustAlias) {
 452         // If there is at least one non-zero constant index, we know they cannot
 453         // alias.
 454         bool ConstantFound = false;
 455         bool AllZerosFound = true;
 456         for (unsigned i = 0, e = GEPOperands.size(); i != e; ++i)
 457           if (const Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEPOperands[i])) {
 458             if (!C->isNullValue()) {
 459               ConstantFound = true;
 460               AllZerosFound = false;
 461               break;
 462             }
 463           } else {
 464             AllZerosFound = false;
 465           }
 466
 467         // If we have getelementptr <ptr>, 0, 0, 0, 0, ... and V2 must aliases
 468         // the ptr, the end result is a must alias also.
 469         if (AllZerosFound)
 470           return MustAlias;
 471
 472         if (ConstantFound) {
 473           if (V2Size <= 1 && V1Size <= 1)  // Just pointer check?
 474             return NoAlias;
 475
 476           // Otherwise we have to check to see that the distance is more than
 477           // the size of the argument... build an index vector that is equal to
 478           // the arguments provided, except substitute 0's for any variable
 479           // indexes we find...
 480           if (cast<PointerType>(
 481                 BasePtr->getType())->getElementType()->isSized()) {
 482             for (unsigned i = 0; i != GEPOperands.size(); ++i)
 483               if (!isa<ConstantInt>(GEPOperands[i]))
 484                 GEPOperands[i] =
 485                   Context->getNullValue(GEPOperands[i]->getType());
 486             int64_t Offset =
 487               getTargetData().getIndexedOffset(BasePtr->getType(),
 488                                                &GEPOperands[0],
 489                                                GEPOperands.size());
 490
 491             if (Offset >= (int64_t)V2Size || Offset <= -(int64_t)V1Size)
 492               return NoAlias;
 493           }
 494         }
 495       }
 496     }
 497
 498   return MayAlias;
 499 }
 500
 501 // This function is used to determine if the indices of two GEP instructions are
 502 // equal. V1 and V2 are the indices.
 503 static bool IndexOperandsEqual(Value *V1, Value *V2, LLVMContext *Context) {
 504   if (V1->getType() == V2->getType())
 505     return V1 == V2;
 506   if (Constant *C1 = dyn_cast<Constant>(V1))
 507     if (Constant *C2 = dyn_cast<Constant>(V2)) {
 508       // Sign extend the constants to long types, if necessary
 509       if (C1->getType() != Type::Int64Ty)
 510         C1 = Context->getConstantExprSExt(C1, Type::Int64Ty);
 511       if (C2->getType() != Type::Int64Ty)
 512         C2 = Context->getConstantExprSExt(C2, Type::Int64Ty);
 513       return C1 == C2;
 514     }
 515   return false;
 516 }
 517
 518 /// CheckGEPInstructions - Check two GEP instructions with known must-aliasing
 519 /// base pointers.  This checks to see if the index expressions preclude the
 520 /// pointers from aliasing...
 521 AliasAnalysis::AliasResult
 522 BasicAliasAnalysis::CheckGEPInstructions(
 523   const Type* BasePtr1Ty, Value **GEP1Ops, unsigned NumGEP1Ops, unsigned G1S,
 524   const Type *BasePtr2Ty, Value **GEP2Ops, unsigned NumGEP2Ops, unsigned G2S) {
 525   // We currently can't handle the case when the base pointers have different
 526   // primitive types.  Since this is uncommon anyway, we are happy being
 527   // extremely conservative.
 528   if (BasePtr1Ty != BasePtr2Ty)
 529     return MayAlias;
 530
 531   const PointerType *GEPPointerTy = cast<PointerType>(BasePtr1Ty);
 532
 533   // Find the (possibly empty) initial sequence of equal values... which are not
 534   // necessarily constants.
 535   unsigned NumGEP1Operands = NumGEP1Ops, NumGEP2Operands = NumGEP2Ops;
 536   unsigned MinOperands = std::min(NumGEP1Operands, NumGEP2Operands);
 537   unsigned MaxOperands = std::max(NumGEP1Operands, NumGEP2Operands);
 538   unsigned UnequalOper = 0;
 539   while (UnequalOper != MinOperands &&
 540          IndexOperandsEqual(GEP1Ops[UnequalOper], GEP2Ops[UnequalOper],
 541          Context)) {
 542     // Advance through the type as we go...
 543     ++UnequalOper;
 544     if (const CompositeType *CT = dyn_cast<CompositeType>(BasePtr1Ty))
 545       BasePtr1Ty = CT->getTypeAtIndex(GEP1Ops[UnequalOper-1]);
 546     else {
 547       // If all operands equal each other, then the derived pointers must
 548       // alias each other...
 549       BasePtr1Ty = 0;
 550       assert(UnequalOper == NumGEP1Operands && UnequalOper == NumGEP2Operands &&
 551              "Ran out of type nesting, but not out of operands?");
 552       return MustAlias;
 553     }
 554   }
 555
 556   // If we have seen all constant operands, and run out of indexes on one of the
 557   // getelementptrs, check to see if the tail of the leftover one is all zeros.
 558   // If so, return mustalias.
 559   if (UnequalOper == MinOperands) {
 560     if (NumGEP1Ops < NumGEP2Ops) {
 561       std::swap(GEP1Ops, GEP2Ops);
 562       std::swap(NumGEP1Ops, NumGEP2Ops);
 563     }
 564
 565     bool AllAreZeros = true;
 566     for (unsigned i = UnequalOper; i != MaxOperands; ++i)
 567       if (!isa<Constant>(GEP1Ops[i]) ||
 568           !cast<Constant>(GEP1Ops[i])->isNullValue()) {
 569         AllAreZeros = false;
 570         break;
 571       }
 572     if (AllAreZeros) return MustAlias;
 573   }
 574
 575
 576   // So now we know that the indexes derived from the base pointers,
 577   // which are known to alias, are different.  We can still determine a
 578   // no-alias result if there are differing constant pairs in the index
 579   // chain.  For example:
 580   //        A[i][0] != A[j][1] iff (&A[0][1]-&A[0][0] >= std::max(G1S, G2S))
 581   //
 582   // We have to be careful here about array accesses.  In particular, consider:
 583   //        A[1][0] vs A[0][i]
 584   // In this case, we don't *know* that the array will be accessed in bounds:
 585   // the index could even be negative.  Because of this, we have to
 586   // conservatively *give up* and return may alias.  We disregard differing
 587   // array subscripts that are followed by a variable index without going
 588   // through a struct.
 589   //
 590   unsigned SizeMax = std::max(G1S, G2S);
 591   if (SizeMax == ~0U) return MayAlias; // Avoid frivolous work.
 592
 593   // Scan for the first operand that is constant and unequal in the
 594   // two getelementptrs...
 595   unsigned FirstConstantOper = UnequalOper;
 596   for (; FirstConstantOper != MinOperands; ++FirstConstantOper) {
 597     const Value *G1Oper = GEP1Ops[FirstConstantOper];
 598     const Value *G2Oper = GEP2Ops[FirstConstantOper];
 599
 600     if (G1Oper != G2Oper)   // Found non-equal constant indexes...
 601       if (Constant *G1OC = dyn_cast<ConstantInt>(const_cast<Value*>(G1Oper)))
 602         if (Constant *G2OC = dyn_cast<ConstantInt>(const_cast<Value*>(G2Oper))){
 603           if (G1OC->getType() != G2OC->getType()) {
 604             // Sign extend both operands to long.
 605             if (G1OC->getType() != Type::Int64Ty)
 606               G1OC = Context->getConstantExprSExt(G1OC, Type::Int64Ty);
 607             if (G2OC->getType() != Type::Int64Ty)
 608               G2OC = Context->getConstantExprSExt(G2OC, Type::Int64Ty);
 609             GEP1Ops[FirstConstantOper] = G1OC;
 610             GEP2Ops[FirstConstantOper] = G2OC;
 611           }
 612
 613           if (G1OC != G2OC) {
 614             // Handle the "be careful" case above: if this is an array/vector
 615             // subscript, scan for a subsequent variable array index.
 616             if (const SequentialType *STy =
 617                   dyn_cast<SequentialType>(BasePtr1Ty)) {
 618               const Type *NextTy = STy;
 619               bool isBadCase = false;
 620
 621               for (unsigned Idx = FirstConstantOper;
 622                    Idx != MinOperands && isa<SequentialType>(NextTy); ++Idx) {
 623                 const Value *V1 = GEP1Ops[Idx], *V2 = GEP2Ops[Idx];
 624                 if (!isa<Constant>(V1) || !isa<Constant>(V2)) {
 625                   isBadCase = true;
 626                   break;
 627                 }
 628                 // If the array is indexed beyond the bounds of the static type
 629                 // at this level, it will also fall into the "be careful" case.
 630                 // It would theoretically be possible to analyze these cases,
 631                 // but for now just be conservatively correct.
 632                 if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(STy))
 633                   if (cast<ConstantInt>(G1OC)->getZExtValue() >=
 634                         ATy->getNumElements() ||
 635                       cast<ConstantInt>(G2OC)->getZExtValue() >=
 636                         ATy->getNumElements()) {
 637                     isBadCase = true;
 638                     break;
 639                   }
 640                 if (const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(STy))
 641                   if (cast<ConstantInt>(G1OC)->getZExtValue() >=
 642                         VTy->getNumElements() ||
 643                       cast<ConstantInt>(G2OC)->getZExtValue() >=
 644                         VTy->getNumElements()) {
 645                     isBadCase = true;
 646                     break;
 647                   }
 648                 STy = cast<SequentialType>(NextTy);
 649                 NextTy = cast<SequentialType>(NextTy)->getElementType();
 650               }
 651
 652               if (isBadCase) G1OC = 0;
 653             }
 654
 655             // Make sure they are comparable (ie, not constant expressions), and
 656             // make sure the GEP with the smaller leading constant is GEP1.
 657             if (G1OC) {
 658               Constant *Compare = ConstantExpr::getICmp(ICmpInst::ICMP_SGT,
 659                                                         G1OC, G2OC);
 660               if (ConstantInt *CV = dyn_cast<ConstantInt>(Compare)) {
 661                 if (CV->getZExtValue()) {  // If they are comparable and G2 > G1
 662                   std::swap(GEP1Ops, GEP2Ops);  // Make GEP1 < GEP2
 663                   std::swap(NumGEP1Ops, NumGEP2Ops);
 664                 }
 665                 break;
 666               }
 667             }
 668           }
 669         }
 670     BasePtr1Ty = cast<CompositeType>(BasePtr1Ty)->getTypeAtIndex(G1Oper);
 671   }
 672
 673   // No shared constant operands, and we ran out of common operands.  At this
 674   // point, the GEP instructions have run through all of their operands, and we
 675   // haven't found evidence that there are any deltas between the GEP's.
 676   // However, one GEP may have more operands than the other.  If this is the
 677   // case, there may still be hope.  Check this now.
 678   if (FirstConstantOper == MinOperands) {
 679     // Make GEP1Ops be the longer one if there is a longer one.
 680     if (NumGEP1Ops < NumGEP2Ops) {
 681       std::swap(GEP1Ops, GEP2Ops);
 682       std::swap(NumGEP1Ops, NumGEP2Ops);
 683     }
 684
 685     // Is there anything to check?
 686     if (NumGEP1Ops > MinOperands) {
 687       for (unsigned i = FirstConstantOper; i != MaxOperands; ++i)
 688         if (isa<ConstantInt>(GEP1Ops[i]) &&
 689             !cast<ConstantInt>(GEP1Ops[i])->isZero()) {
 690           // Yup, there's a constant in the tail.  Set all variables to
 691           // constants in the GEP instruction to make it suitable for
 692           // TargetData::getIndexedOffset.
 693           for (i = 0; i != MaxOperands; ++i)
 694             if (!isa<ConstantInt>(GEP1Ops[i]))
 695               GEP1Ops[i] = Context->getNullValue(GEP1Ops[i]->getType());
 696           // Okay, now get the offset.  This is the relative offset for the full
 697           // instruction.
 698           const TargetData &TD = getTargetData();
 699           int64_t Offset1 = TD.getIndexedOffset(GEPPointerTy, GEP1Ops,
 700                                                 NumGEP1Ops);
 701
 702           // Now check without any constants at the end.
 703           int64_t Offset2 = TD.getIndexedOffset(GEPPointerTy, GEP1Ops,
 704                                                 MinOperands);
 705
 706           // Make sure we compare the absolute difference.
 707           if (Offset1 > Offset2)
 708             std::swap(Offset1, Offset2);
 709
 710           // If the tail provided a bit enough offset, return noalias!
 711           if ((uint64_t)(Offset2-Offset1) >= SizeMax)
 712             return NoAlias;
 713           // Otherwise break - we don't look for another constant in the tail.
 714           break;
 715         }
 716     }
 717
 718     // Couldn't find anything useful.
 719     return MayAlias;
 720   }
 721
 722   // If there are non-equal constants arguments, then we can figure
 723   // out a minimum known delta between the two index expressions... at
 724   // this point we know that the first constant index of GEP1 is less
 725   // than the first constant index of GEP2.
 726
 727   // Advance BasePtr[12]Ty over this first differing constant operand.
 728   BasePtr2Ty = cast<CompositeType>(BasePtr1Ty)->
 729       getTypeAtIndex(GEP2Ops[FirstConstantOper]);
 730   BasePtr1Ty = cast<CompositeType>(BasePtr1Ty)->
 731       getTypeAtIndex(GEP1Ops[FirstConstantOper]);
 732
 733   // We are going to be using TargetData::getIndexedOffset to determine the
 734   // offset that each of the GEP's is reaching.  To do this, we have to convert
 735   // all variable references to constant references.  To do this, we convert the
 736   // initial sequence of array subscripts into constant zeros to start with.
 737   const Type *ZeroIdxTy = GEPPointerTy;
 738   for (unsigned i = 0; i != FirstConstantOper; ++i) {
 739     if (!isa<StructType>(ZeroIdxTy))
 740       GEP1Ops[i] = GEP2Ops[i] = Context->getNullValue(Type::Int32Ty);
 741
 742     if (const CompositeType *CT = dyn_cast<CompositeType>(ZeroIdxTy))
 743       ZeroIdxTy = CT->getTypeAtIndex(GEP1Ops[i]);
 744   }
 745
 746   // We know that GEP1Ops[FirstConstantOper] & GEP2Ops[FirstConstantOper] are ok
 747
 748   // Loop over the rest of the operands...
 749   for (unsigned i = FirstConstantOper+1; i != MaxOperands; ++i) {
 750     const Value *Op1 = i < NumGEP1Ops ? GEP1Ops[i] : 0;
 751     const Value *Op2 = i < NumGEP2Ops ? GEP2Ops[i] : 0;
 752     // If they are equal, use a zero index...
 753     if (Op1 == Op2 && BasePtr1Ty == BasePtr2Ty) {
 754       if (!isa<ConstantInt>(Op1))
 755         GEP1Ops[i] = GEP2Ops[i] = Context->getNullValue(Op1->getType());
 756       // Otherwise, just keep the constants we have.
 757     } else {
 758       if (Op1) {
 759         if (const ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
 760           // If this is an array index, make sure the array element is in range.
 761           if (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(BasePtr1Ty)) {
 762             if (Op1C->getZExtValue() >= AT->getNumElements())
 763               return MayAlias;  // Be conservative with out-of-range accesses
 764           } else if (const VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(BasePtr1Ty)) {
 765             if (Op1C->getZExtValue() >= VT->getNumElements())
 766               return MayAlias;  // Be conservative with out-of-range accesses
 767           }
 768
 769         } else {
 770           // GEP1 is known to produce a value less than GEP2.  To be
 771           // conservatively correct, we must assume the largest possible
 772           // constant is used in this position.  This cannot be the initial
 773           // index to the GEP instructions (because we know we have at least one
 774           // element before this one with the different constant arguments), so
 775           // we know that the current index must be into either a struct or
 776           // array.  Because we know it's not constant, this cannot be a
 777           // structure index.  Because of this, we can calculate the maximum
 778           // value possible.
 779           //
 780           if (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(BasePtr1Ty))
 781             GEP1Ops[i] =
 782                   Context->getConstantInt(Type::Int64Ty,AT->getNumElements()-1);
 783           else if (const VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(BasePtr1Ty))
 784             GEP1Ops[i] =
 785                   Context->getConstantInt(Type::Int64Ty,VT->getNumElements()-1);
 786         }
 787       }
 788
 789       if (Op2) {
 790         if (const ConstantInt *Op2C = dyn_cast<ConstantInt>(Op2)) {
 791           // If this is an array index, make sure the array element is in range.
 792           if (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(BasePtr2Ty)) {
 793             if (Op2C->getZExtValue() >= AT->getNumElements())
 794               return MayAlias;  // Be conservative with out-of-range accesses
 795           } else if (const VectorType *VT = dyn_cast<VectorType>(BasePtr2Ty)) {
 796             if (Op2C->getZExtValue() >= VT->getNumElements())
 797               return MayAlias;  // Be conservative with out-of-range accesses
 798           }
 799         } else {  // Conservatively assume the minimum value for this index
 800           GEP2Ops[i] = Context->getNullValue(Op2->getType());
 801         }
 802       }
 803     }
 804
 805     if (BasePtr1Ty && Op1) {
 806       if (const CompositeType *CT = dyn_cast<CompositeType>(BasePtr1Ty))
 807         BasePtr1Ty = CT->getTypeAtIndex(GEP1Ops[i]);
 808       else
 809         BasePtr1Ty = 0;
 810     }
 811
 812     if (BasePtr2Ty && Op2) {
 813       if (const CompositeType *CT = dyn_cast<CompositeType>(BasePtr2Ty))
 814         BasePtr2Ty = CT->getTypeAtIndex(GEP2Ops[i]);
 815       else
 816         BasePtr2Ty = 0;
 817     }
 818   }
 819
 820   if (GEPPointerTy->getElementType()->isSized()) {
 821     int64_t Offset1 =
 822       getTargetData().getIndexedOffset(GEPPointerTy, GEP1Ops, NumGEP1Ops);
 823     int64_t Offset2 =
 824       getTargetData().getIndexedOffset(GEPPointerTy, GEP2Ops, NumGEP2Ops);
 825     assert(Offset1 != Offset2 &&
 826            "There is at least one different constant here!");
 827
 828     // Make sure we compare the absolute difference.
 829     if (Offset1 > Offset2)
 830       std::swap(Offset1, Offset2);
 831
 832     if ((uint64_t)(Offset2-Offset1) >= SizeMax) {
 833       //cerr << "Determined that these two GEP's don't alias ["
 834       //     << SizeMax << " bytes]: \n" << *GEP1 << *GEP2;
 835       return NoAlias;
 836     }
 837   }
 838   return MayAlias;
 839 }
 840
 841 // Make sure that anything that uses AliasAnalysis pulls in this file...
 842 DEFINING_FILE_FOR(BasicAliasAnalysis)