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