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/Passes.h"
  18 #include "llvm/Constants.h"
  19 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  20 #include "llvm/Function.h"
  21 #include "llvm/GlobalVariable.h"
  22 #include "llvm/Instructions.h"
  23 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
  24 #include "llvm/Operator.h"
  25 #include "llvm/Pass.h"
  26 #include "llvm/Analysis/CaptureTracking.h"
  27 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
  28 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
  29 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  30 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  31 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  32 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  33 #include <algorithm>
  34 using namespace llvm;
  35
  36 //===----------------------------------------------------------------------===//
  37 // Useful predicates
  38 //===----------------------------------------------------------------------===//
  39
  40 /// isKnownNonNull - Return true if we know that the specified value is never
  41 /// null.
  42 static bool isKnownNonNull(const Value *V) {
  43   // Alloca never returns null, malloc might.
  44   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
  45
  46   // A byval argument is never null.
  47   if (const Argument *A = dyn_cast<Argument>(V))
  48     return A->hasByValAttr();
  49
  50   // Global values are not null unless extern weak.
  51   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V))
  52     return !GV->hasExternalWeakLinkage();
  53   return false;
  54 }
  55
  56 /// isNonEscapingLocalObject - Return true if the pointer is to a function-local
  57 /// object that never escapes from the function.
  58 static bool isNonEscapingLocalObject(const Value *V) {
  59   // If this is a local allocation, check to see if it escapes.
  60   if (isa<AllocaInst>(V) || isNoAliasCall(V))
  61     // Set StoreCaptures to True so that we can assume in our callers that the
  62     // pointer is not the result of a load instruction. Currently
  63     // PointerMayBeCaptured doesn't have any special analysis for the
  64     // StoreCaptures=false case; if it did, our callers could be refined to be
  65     // more precise.
  66     return !PointerMayBeCaptured(V, false, /*StoreCaptures=*/true);
  67
  68   // If this is an argument that corresponds to a byval or noalias argument,
  69   // then it has not escaped before entering the function.  Check if it escapes
  70   // inside the function.
  71   if (const Argument *A = dyn_cast<Argument>(V))
  72     if (A->hasByValAttr() || A->hasNoAliasAttr()) {
  73       // Don't bother analyzing arguments already known not to escape.
  74       if (A->hasNoCaptureAttr())
  75         return true;
  76       return !PointerMayBeCaptured(V, false, /*StoreCaptures=*/true);
  77     }
  78   return false;
  79 }
  80
  81 /// isEscapeSource - Return true if the pointer is one which would have
  82 /// been considered an escape by isNonEscapingLocalObject.
  83 static bool isEscapeSource(const Value *V) {
  84   if (isa<CallInst>(V) || isa<InvokeInst>(V) || isa<Argument>(V))
  85     return true;
  86
  87   // The load case works because isNonEscapingLocalObject considers all
  88   // stores to be escapes (it passes true for the StoreCaptures argument
  89   // to PointerMayBeCaptured).
  90   if (isa<LoadInst>(V))
  91     return true;
  92
  93   return false;
  94 }
  95
  96 /// isObjectSmallerThan - Return true if we can prove that the object specified
  97 /// by V is smaller than Size.
  98 static bool isObjectSmallerThan(const Value *V, unsigned Size,
  99                                 const TargetData &TD) {
 100   const Type *AccessTy;
 101   if (const GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V)) {
 102     AccessTy = GV->getType()->getElementType();
 103   } else if (const AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(V)) {
 104     if (!AI->isArrayAllocation())
 105       AccessTy = AI->getType()->getElementType();
 106     else
 107       return false;
 108   } else if (const CallInst* CI = extractMallocCall(V)) {
 109     if (!isArrayMalloc(V, &TD))
 110       // The size is the argument to the malloc call.
 111       if (const ConstantInt* C = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(0)))
 112         return (C->getZExtValue() < Size);
 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 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 bool pointsToConstantMemory(const Value *P) { return false; }
 156     virtual ModRefResult getModRefInfo(ImmutableCallSite CS,
 157                                        const Value *P, unsigned Size) {
 158       return ModRef;
 159     }
 160     virtual ModRefResult getModRefInfo(ImmutableCallSite CS1,
 161                                        ImmutableCallSite CS2) {
 162       return ModRef;
 163     }
 164
 165     virtual void deleteValue(Value *V) {}
 166     virtual void copyValue(Value *From, Value *To) {}
 167
 168     /// getAdjustedAnalysisPointer - This method is used when a pass implements
 169     /// an analysis interface through multiple inheritance.  If needed, it should
 170     /// override this to adjust the this pointer as needed for the specified pass
 171     /// info.
 172     virtual void *getAdjustedAnalysisPointer(const PassInfo *PI) {
 173       if (PI->isPassID(&AliasAnalysis::ID))
 174         return (AliasAnalysis*)this;
 175       return this;
 176     }
 177   };
 178 }  // End of anonymous namespace
 179
 180 // Register this pass...
 181 char NoAA::ID = 0;
 182 INITIALIZE_AG_PASS(NoAA, AliasAnalysis, "no-aa",
 183                    "No Alias Analysis (always returns 'may' alias)",
 184                    true, true, false);
 185
 186 ImmutablePass *llvm::createNoAAPass() { return new NoAA(); }
 187
 188 //===----------------------------------------------------------------------===//
 189 // BasicAliasAnalysis Pass
 190 //===----------------------------------------------------------------------===//
 191
 192 #ifndef NDEBUG
 193 static const Function *getParent(const Value *V) {
 194   if (const Instruction *inst = dyn_cast<Instruction>(V))
 195     return inst->getParent()->getParent();
 196
 197   if (const Argument *arg = dyn_cast<Argument>(V))
 198     return arg->getParent();
 199
 200   return NULL;
 201 }
 202
 203 static bool notDifferentParent(const Value *O1, const Value *O2) {
 204
 205   const Function *F1 = getParent(O1);
 206   const Function *F2 = getParent(O2);
 207
 208   return !F1 || !F2 || F1 == F2;
 209 }
 210 #endif
 211
 212 namespace {
 213   /// BasicAliasAnalysis - This is the default alias analysis implementation.
 214   /// Because it doesn't chain to a previous alias analysis (like -no-aa), it
 215   /// derives from the NoAA class.
 216   struct BasicAliasAnalysis : public NoAA {
 217     static char ID; // Class identification, replacement for typeinfo
 218     BasicAliasAnalysis() : NoAA(&ID) {}
 219
 220     AliasResult alias(const Value *V1, unsigned V1Size,
 221                       const Value *V2, unsigned V2Size) {
 222       assert(Visited.empty() && "Visited must be cleared after use!");
 223       assert(notDifferentParent(V1, V2) &&
 224              "BasicAliasAnalysis doesn't support interprocedural queries.");
 225       AliasResult Alias = aliasCheck(V1, V1Size, V2, V2Size);
 226       Visited.clear();
 227       return Alias;
 228     }
 229
 230     ModRefResult getModRefInfo(ImmutableCallSite CS,
 231                                const Value *P, unsigned Size);
 232     ModRefResult getModRefInfo(ImmutableCallSite CS1,
 233                                ImmutableCallSite CS2);
 234
 235     /// pointsToConstantMemory - Chase pointers until we find a (constant
 236     /// global) or not.
 237     bool pointsToConstantMemory(const Value *P);
 238
 239     /// getAdjustedAnalysisPointer - This method is used when a pass implements
 240     /// an analysis interface through multiple inheritance.  If needed, it should
 241     /// override this to adjust the this pointer as needed for the specified pass
 242     /// info.
 243     virtual void *getAdjustedAnalysisPointer(const PassInfo *PI) {
 244       if (PI->isPassID(&AliasAnalysis::ID))
 245         return (AliasAnalysis*)this;
 246       return this;
 247     }
 248
 249   private:
 250     // Visited - Track instructions visited by a aliasPHI, aliasSelect(), and aliasGEP().
 251     SmallPtrSet<const Value*, 16> Visited;
 252
 253     // aliasGEP - Provide a bunch of ad-hoc rules to disambiguate a GEP
 254     // instruction against another.
 255     AliasResult aliasGEP(const GEPOperator *V1, unsigned V1Size,
 256                          const Value *V2, unsigned V2Size,
 257                          const Value *UnderlyingV1, const Value *UnderlyingV2);
 258
 259     // aliasPHI - Provide a bunch of ad-hoc rules to disambiguate a PHI
 260     // instruction against another.
 261     AliasResult aliasPHI(const PHINode *PN, unsigned PNSize,
 262                          const Value *V2, unsigned V2Size);
 263
 264     /// aliasSelect - Disambiguate a Select instruction against another value.
 265     AliasResult aliasSelect(const SelectInst *SI, unsigned SISize,
 266                             const Value *V2, unsigned V2Size);
 267
 268     AliasResult aliasCheck(const Value *V1, unsigned V1Size,
 269                            const Value *V2, unsigned V2Size);
 270   };
 271 }  // End of anonymous namespace
 272
 273 // Register this pass...
 274 char BasicAliasAnalysis::ID = 0;
 275 INITIALIZE_AG_PASS(BasicAliasAnalysis, AliasAnalysis, "basicaa",
 276                    "Basic Alias Analysis (default AA impl)",
 277                    false, true, true);
 278
 279 ImmutablePass *llvm::createBasicAliasAnalysisPass() {
 280   return new BasicAliasAnalysis();
 281 }
 282
 283
 284 /// pointsToConstantMemory - Chase pointers until we find a (constant
 285 /// global) or not.
 286 bool BasicAliasAnalysis::pointsToConstantMemory(const Value *P) {
 287   if (const GlobalVariable *GV =
 288         dyn_cast<GlobalVariable>(P->getUnderlyingObject()))
 289     // Note: this doesn't require GV to be "ODR" because it isn't legal for a
 290     // global to be marked constant in some modules and non-constant in others.
 291     // GV may even be a declaration, not a definition.
 292     return GV->isConstant();
 293   return false;
 294 }
 295
 296
 297 /// getModRefInfo - Check to see if the specified callsite can clobber the
 298 /// specified memory object.  Since we only look at local properties of this
 299 /// function, we really can't say much about this query.  We do, however, use
 300 /// simple "address taken" analysis on local objects.
 301 AliasAnalysis::ModRefResult
 302 BasicAliasAnalysis::getModRefInfo(ImmutableCallSite CS,
 303                                   const Value *P, unsigned Size) {
 304   assert(notDifferentParent(CS.getInstruction(), P) &&
 305          "AliasAnalysis query involving multiple functions!");
 306
 307   const Value *Object = P->getUnderlyingObject();
 308
 309   // If this is a tail call and P points to a stack location, we know that
 310   // the tail call cannot access or modify the local stack.
 311   // We cannot exclude byval arguments here; these belong to the caller of
 312   // the current function not to the current function, and a tail callee
 313   // may reference them.
 314   if (isa<AllocaInst>(Object))
 315     if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(CS.getInstruction()))
 316       if (CI->isTailCall())
 317         return NoModRef;
 318
 319   // If the pointer is to a locally allocated object that does not escape,
 320   // then the call can not mod/ref the pointer unless the call takes the pointer
 321   // as an argument, and itself doesn't capture it.
 322   if (!isa<Constant>(Object) && CS.getInstruction() != Object &&
 323       isNonEscapingLocalObject(Object)) {
 324     bool PassedAsArg = false;
 325     unsigned ArgNo = 0;
 326     for (ImmutableCallSite::arg_iterator CI = CS.arg_begin(), CE = CS.arg_end();
 327          CI != CE; ++CI, ++ArgNo) {
 328       // Only look at the no-capture pointer arguments.
 329       if (!(*CI)->getType()->isPointerTy() ||
 330           !CS.paramHasAttr(ArgNo+1, Attribute::NoCapture))
 331         continue;
 332
 333       // If  this is a no-capture pointer argument, see if we can tell that it
 334       // is impossible to alias the pointer we're checking.  If not, we have to
 335       // assume that the call could touch the pointer, even though it doesn't
 336       // escape.
 337       if (!isNoAlias(cast<Value>(CI), UnknownSize, P, UnknownSize)) {
 338         PassedAsArg = true;
 339         break;
 340       }
 341     }
 342
 343     if (!PassedAsArg)
 344       return NoModRef;
 345   }
 346
 347   // Finally, handle specific knowledge of intrinsics.
 348   const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(CS.getInstruction());
 349   if (II == 0)
 350     return AliasAnalysis::getModRefInfo(CS, P, Size);
 351
 352   switch (II->getIntrinsicID()) {
 353   default: break;
 354   case Intrinsic::memcpy:
 355   case Intrinsic::memmove: {
 356     unsigned Len = UnknownSize;
 357     if (ConstantInt *LenCI = dyn_cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(2)))
 358       Len = LenCI->getZExtValue();
 359     Value *Dest = II->getArgOperand(0);
 360     Value *Src = II->getArgOperand(1);
 361     if (isNoAlias(Dest, Len, P, Size)) {
 362       if (isNoAlias(Src, Len, P, Size))
 363         return NoModRef;
 364       return Ref;
 365     }
 366     break;
 367   }
 368   case Intrinsic::memset:
 369     // Since memset is 'accesses arguments' only, the AliasAnalysis base class
 370     // will handle it for the variable length case.
 371     if (ConstantInt *LenCI = dyn_cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(2))) {
 372       unsigned Len = LenCI->getZExtValue();
 373       Value *Dest = II->getArgOperand(0);
 374       if (isNoAlias(Dest, Len, P, Size))
 375         return NoModRef;
 376     }
 377     break;
 378   case Intrinsic::atomic_cmp_swap:
 379   case Intrinsic::atomic_swap:
 380   case Intrinsic::atomic_load_add:
 381   case Intrinsic::atomic_load_sub:
 382   case Intrinsic::atomic_load_and:
 383   case Intrinsic::atomic_load_nand:
 384   case Intrinsic::atomic_load_or:
 385   case Intrinsic::atomic_load_xor:
 386   case Intrinsic::atomic_load_max:
 387   case Intrinsic::atomic_load_min:
 388   case Intrinsic::atomic_load_umax:
 389   case Intrinsic::atomic_load_umin:
 390     if (TD) {
 391       Value *Op1 = II->getArgOperand(0);
 392       unsigned Op1Size = TD->getTypeStoreSize(Op1->getType());
 393       if (isNoAlias(Op1, Op1Size, P, Size))
 394         return NoModRef;
 395     }
 396     break;
 397   case Intrinsic::lifetime_start:
 398   case Intrinsic::lifetime_end:
 399   case Intrinsic::invariant_start: {
 400     unsigned PtrSize = cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(0))->getZExtValue();
 401     if (isNoAlias(II->getArgOperand(1), PtrSize, P, Size))
 402       return NoModRef;
 403     break;
 404   }
 405   case Intrinsic::invariant_end: {
 406     unsigned PtrSize = cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(1))->getZExtValue();
 407     if (isNoAlias(II->getArgOperand(2), PtrSize, P, Size))
 408       return NoModRef;
 409     break;
 410   }
 411   }
 412
 413   // The AliasAnalysis base class has some smarts, lets use them.
 414   return AliasAnalysis::getModRefInfo(CS, P, Size);
 415 }
 416
 417
 418 AliasAnalysis::ModRefResult
 419 BasicAliasAnalysis::getModRefInfo(ImmutableCallSite CS1,
 420                                   ImmutableCallSite CS2) {
 421   // If CS1 or CS2 are readnone, they don't interact.
 422   ModRefBehavior CS1B = AliasAnalysis::getModRefBehavior(CS1);
 423   if (CS1B == DoesNotAccessMemory) return NoModRef;
 424
 425   ModRefBehavior CS2B = AliasAnalysis::getModRefBehavior(CS2);
 426   if (CS2B == DoesNotAccessMemory) return NoModRef;
 427
 428   // If they both only read from memory, there is no dependence.
 429   if (CS1B == OnlyReadsMemory && CS2B == OnlyReadsMemory)
 430     return NoModRef;
 431
 432   // If CS1 only reads memory, the only dependence on CS2 can be
 433   // from CS1 reading memory written by CS2.
 434   if (CS1B == OnlyReadsMemory)
 435     return Ref;
 436
 437   // Otherwise, fall back to NoAA (mod+ref).
 438   return NoAA::getModRefInfo(CS1, CS2);
 439 }
 440
 441 /// GetIndexDifference - Dest and Src are the variable indices from two
 442 /// decomposed GetElementPtr instructions GEP1 and GEP2 which have common base
 443 /// pointers.  Subtract the GEP2 indices from GEP1 to find the symbolic
 444 /// difference between the two pointers.
 445 static void GetIndexDifference(
 446                       SmallVectorImpl<std::pair<const Value*, int64_t> > &Dest,
 447                 const SmallVectorImpl<std::pair<const Value*, int64_t> > &Src) {
 448   if (Src.empty()) return;
 449
 450   for (unsigned i = 0, e = Src.size(); i != e; ++i) {
 451     const Value *V = Src[i].first;
 452     int64_t Scale = Src[i].second;
 453
 454     // Find V in Dest.  This is N^2, but pointer indices almost never have more
 455     // than a few variable indexes.
 456     for (unsigned j = 0, e = Dest.size(); j != e; ++j) {
 457       if (Dest[j].first != V) continue;
 458
 459       // If we found it, subtract off Scale V's from the entry in Dest.  If it
 460       // goes to zero, remove the entry.
 461       if (Dest[j].second != Scale)
 462         Dest[j].second -= Scale;
 463       else
 464         Dest.erase(Dest.begin()+j);
 465       Scale = 0;
 466       break;
 467     }
 468
 469     // If we didn't consume this entry, add it to the end of the Dest list.
 470     if (Scale)
 471       Dest.push_back(std::make_pair(V, -Scale));
 472   }
 473 }
 474
 475 /// aliasGEP - Provide a bunch of ad-hoc rules to disambiguate a GEP instruction
 476 /// against another pointer.  We know that V1 is a GEP, but we don't know
 477 /// anything about V2.  UnderlyingV1 is GEP1->getUnderlyingObject(),
 478 /// UnderlyingV2 is the same for V2.
 479 ///
 480 AliasAnalysis::AliasResult
 481 BasicAliasAnalysis::aliasGEP(const GEPOperator *GEP1, unsigned V1Size,
 482                              const Value *V2, unsigned V2Size,
 483                              const Value *UnderlyingV1,
 484                              const Value *UnderlyingV2) {
 485   // If this GEP has been visited before, we're on a use-def cycle.
 486   // Such cycles are only valid when PHI nodes are involved or in unreachable
 487   // code. The visitPHI function catches cycles containing PHIs, but there
 488   // could still be a cycle without PHIs in unreachable code.
 489   if (!Visited.insert(GEP1))
 490     return MayAlias;
 491
 492   int64_t GEP1BaseOffset;
 493   SmallVector<std::pair<const Value*, int64_t>, 4> GEP1VariableIndices;
 494
 495   // If we have two gep instructions with must-alias'ing base pointers, figure
 496   // out if the indexes to the GEP tell us anything about the derived pointer.
 497   if (const GEPOperator *GEP2 = dyn_cast<GEPOperator>(V2)) {
 498     // Do the base pointers alias?
 499     AliasResult BaseAlias = aliasCheck(UnderlyingV1, UnknownSize,
 500                                        UnderlyingV2, UnknownSize);
 501
 502     // If we get a No or May, then return it immediately, no amount of analysis
 503     // will improve this situation.
 504     if (BaseAlias != MustAlias) return BaseAlias;
 505
 506     // Otherwise, we have a MustAlias.  Since the base pointers alias each other
 507     // exactly, see if the computed offset from the common pointer tells us
 508     // about the relation of the resulting pointer.
 509     const Value *GEP1BasePtr =
 510       DecomposeGEPExpression(GEP1, GEP1BaseOffset, GEP1VariableIndices, TD);
 511
 512     int64_t GEP2BaseOffset;
 513     SmallVector<std::pair<const Value*, int64_t>, 4> GEP2VariableIndices;
 514     const Value *GEP2BasePtr =
 515       DecomposeGEPExpression(GEP2, GEP2BaseOffset, GEP2VariableIndices, TD);
 516
 517     // If DecomposeGEPExpression isn't able to look all the way through the
 518     // addressing operation, we must not have TD and this is too complex for us
 519     // to handle without it.
 520     if (GEP1BasePtr != UnderlyingV1 || GEP2BasePtr != UnderlyingV2) {
 521       assert(TD == 0 &&
 522              "DecomposeGEPExpression and getUnderlyingObject disagree!");
 523       return MayAlias;
 524     }
 525
 526     // Subtract the GEP2 pointer from the GEP1 pointer to find out their
 527     // symbolic difference.
 528     GEP1BaseOffset -= GEP2BaseOffset;
 529     GetIndexDifference(GEP1VariableIndices, GEP2VariableIndices);
 530
 531   } else {
 532     // Check to see if these two pointers are related by the getelementptr
 533     // instruction.  If one pointer is a GEP with a non-zero index of the other
 534     // pointer, we know they cannot alias.
 535
 536     // If both accesses are unknown size, we can't do anything useful here.
 537     if (V1Size == UnknownSize && V2Size == UnknownSize)
 538       return MayAlias;
 539
 540     AliasResult R = aliasCheck(UnderlyingV1, UnknownSize, V2, V2Size);
 541     if (R != MustAlias)
 542       // If V2 may alias GEP base pointer, conservatively returns MayAlias.
 543       // If V2 is known not to alias GEP base pointer, then the two values
 544       // cannot alias per GEP semantics: "A pointer value formed from a
 545       // getelementptr instruction is associated with the addresses associated
 546       // with the first operand of the getelementptr".
 547       return R;
 548
 549     const Value *GEP1BasePtr =
 550       DecomposeGEPExpression(GEP1, GEP1BaseOffset, GEP1VariableIndices, TD);
 551
 552     // If DecomposeGEPExpression isn't able to look all the way through the
 553     // addressing operation, we must not have TD and this is too complex for us
 554     // to handle without it.
 555     if (GEP1BasePtr != UnderlyingV1) {
 556       assert(TD == 0 &&
 557              "DecomposeGEPExpression and getUnderlyingObject disagree!");
 558       return MayAlias;
 559     }
 560   }
 561
 562   // In the two GEP Case, if there is no difference in the offsets of the
 563   // computed pointers, the resultant pointers are a must alias.  This
 564   // hapens when we have two lexically identical GEP's (for example).
 565   //
 566   // In the other case, if we have getelementptr <ptr>, 0, 0, 0, 0, ... and V2
 567   // must aliases the GEP, the end result is a must alias also.
 568   if (GEP1BaseOffset == 0 && GEP1VariableIndices.empty())
 569     return MustAlias;
 570
 571   // If we have a known constant offset, see if this offset is larger than the
 572   // access size being queried.  If so, and if no variable indices can remove
 573   // pieces of this constant, then we know we have a no-alias.  For example,
 574   //   &A[100] != &A.
 575
 576   // In order to handle cases like &A[100][i] where i is an out of range
 577   // subscript, we have to ignore all constant offset pieces that are a multiple
 578   // of a scaled index.  Do this by removing constant offsets that are a
 579   // multiple of any of our variable indices.  This allows us to transform
 580   // things like &A[i][1] because i has a stride of (e.g.) 8 bytes but the 1
 581   // provides an offset of 4 bytes (assuming a <= 4 byte access).
 582   for (unsigned i = 0, e = GEP1VariableIndices.size();
 583        i != e && GEP1BaseOffset;++i)
 584     if (int64_t RemovedOffset = GEP1BaseOffset/GEP1VariableIndices[i].second)
 585       GEP1BaseOffset -= RemovedOffset*GEP1VariableIndices[i].second;
 586
 587   // If our known offset is bigger than the access size, we know we don't have
 588   // an alias.
 589   if (GEP1BaseOffset) {
 590     if (GEP1BaseOffset >= (int64_t)V2Size ||
 591         GEP1BaseOffset <= -(int64_t)V1Size)
 592       return NoAlias;
 593   }
 594
 595   return MayAlias;
 596 }
 597
 598 /// aliasSelect - Provide a bunch of ad-hoc rules to disambiguate a Select
 599 /// instruction against another.
 600 AliasAnalysis::AliasResult
 601 BasicAliasAnalysis::aliasSelect(const SelectInst *SI, unsigned SISize,
 602                                 const Value *V2, unsigned V2Size) {
 603   // If this select has been visited before, we're on a use-def cycle.
 604   // Such cycles are only valid when PHI nodes are involved or in unreachable
 605   // code. The visitPHI function catches cycles containing PHIs, but there
 606   // could still be a cycle without PHIs in unreachable code.
 607   if (!Visited.insert(SI))
 608     return MayAlias;
 609
 610   // If the values are Selects with the same condition, we can do a more precise
 611   // check: just check for aliases between the values on corresponding arms.
 612   if (const SelectInst *SI2 = dyn_cast<SelectInst>(V2))
 613     if (SI->getCondition() == SI2->getCondition()) {
 614       AliasResult Alias =
 615         aliasCheck(SI->getTrueValue(), SISize,
 616                    SI2->getTrueValue(), V2Size);
 617       if (Alias == MayAlias)
 618         return MayAlias;
 619       AliasResult ThisAlias =
 620         aliasCheck(SI->getFalseValue(), SISize,
 621                    SI2->getFalseValue(), V2Size);
 622       if (ThisAlias != Alias)
 623         return MayAlias;
 624       return Alias;
 625     }
 626
 627   // If both arms of the Select node NoAlias or MustAlias V2, then returns
 628   // NoAlias / MustAlias. Otherwise, returns MayAlias.
 629   AliasResult Alias =
 630     aliasCheck(V2, V2Size, SI->getTrueValue(), SISize);
 631   if (Alias == MayAlias)
 632     return MayAlias;
 633
 634   // If V2 is visited, the recursive case will have been caught in the
 635   // above aliasCheck call, so these subsequent calls to aliasCheck
 636   // don't need to assume that V2 is being visited recursively.
 637   Visited.erase(V2);
 638
 639   AliasResult ThisAlias =
 640     aliasCheck(V2, V2Size, SI->getFalseValue(), SISize);
 641   if (ThisAlias != Alias)
 642     return MayAlias;
 643   return Alias;
 644 }
 645
 646 // aliasPHI - Provide a bunch of ad-hoc rules to disambiguate a PHI instruction
 647 // against another.
 648 AliasAnalysis::AliasResult
 649 BasicAliasAnalysis::aliasPHI(const PHINode *PN, unsigned PNSize,
 650                              const Value *V2, unsigned V2Size) {
 651   // The PHI node has already been visited, avoid recursion any further.
 652   if (!Visited.insert(PN))
 653     return MayAlias;
 654
 655   // If the values are PHIs in the same block, we can do a more precise
 656   // as well as efficient check: just check for aliases between the values
 657   // on corresponding edges.
 658   if (const PHINode *PN2 = dyn_cast<PHINode>(V2))
 659     if (PN2->getParent() == PN->getParent()) {
 660       AliasResult Alias =
 661         aliasCheck(PN->getIncomingValue(0), PNSize,
 662                    PN2->getIncomingValueForBlock(PN->getIncomingBlock(0)),
 663                    V2Size);
 664       if (Alias == MayAlias)
 665         return MayAlias;
 666       for (unsigned i = 1, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 667         AliasResult ThisAlias =
 668           aliasCheck(PN->getIncomingValue(i), PNSize,
 669                      PN2->getIncomingValueForBlock(PN->getIncomingBlock(i)),
 670                      V2Size);
 671         if (ThisAlias != Alias)
 672           return MayAlias;
 673       }
 674       return Alias;
 675     }
 676
 677   SmallPtrSet<Value*, 4> UniqueSrc;
 678   SmallVector<Value*, 4> V1Srcs;
 679   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 680     Value *PV1 = PN->getIncomingValue(i);
 681     if (isa<PHINode>(PV1))
 682       // If any of the source itself is a PHI, return MayAlias conservatively
 683       // to avoid compile time explosion. The worst possible case is if both
 684       // sides are PHI nodes. In which case, this is O(m x n) time where 'm'
 685       // and 'n' are the number of PHI sources.
 686       return MayAlias;
 687     if (UniqueSrc.insert(PV1))
 688       V1Srcs.push_back(PV1);
 689   }
 690
 691   AliasResult Alias = aliasCheck(V2, V2Size, V1Srcs[0], PNSize);
 692   // Early exit if the check of the first PHI source against V2 is MayAlias.
 693   // Other results are not possible.
 694   if (Alias == MayAlias)
 695     return MayAlias;
 696
 697   // If all sources of the PHI node NoAlias or MustAlias V2, then returns
 698   // NoAlias / MustAlias. Otherwise, returns MayAlias.
 699   for (unsigned i = 1, e = V1Srcs.size(); i != e; ++i) {
 700     Value *V = V1Srcs[i];
 701
 702     // If V2 is visited, the recursive case will have been caught in the
 703     // above aliasCheck call, so these subsequent calls to aliasCheck
 704     // don't need to assume that V2 is being visited recursively.
 705     Visited.erase(V2);
 706
 707     AliasResult ThisAlias = aliasCheck(V2, V2Size, V, PNSize);
 708     if (ThisAlias != Alias || ThisAlias == MayAlias)
 709       return MayAlias;
 710   }
 711
 712   return Alias;
 713 }
 714
 715 // aliasCheck - Provide a bunch of ad-hoc rules to disambiguate in common cases,
 716 // such as array references.
 717 //
 718 AliasAnalysis::AliasResult
 719 BasicAliasAnalysis::aliasCheck(const Value *V1, unsigned V1Size,
 720                                const Value *V2, unsigned V2Size) {
 721   // If either of the memory references is empty, it doesn't matter what the
 722   // pointer values are.
 723   if (V1Size == 0 || V2Size == 0)
 724     return NoAlias;
 725
 726   // Strip off any casts if they exist.
 727   V1 = V1->stripPointerCasts();
 728   V2 = V2->stripPointerCasts();
 729
 730   // Are we checking for alias of the same value?
 731   if (V1 == V2) return MustAlias;
 732
 733   if (!V1->getType()->isPointerTy() || !V2->getType()->isPointerTy())
 734     return NoAlias;  // Scalars cannot alias each other
 735
 736   // Figure out what objects these things are pointing to if we can.
 737   const Value *O1 = V1->getUnderlyingObject();
 738   const Value *O2 = V2->getUnderlyingObject();
 739
 740   // Null values in the default address space don't point to any object, so they
 741   // don't alias any other pointer.
 742   if (const ConstantPointerNull *CPN = dyn_cast<ConstantPointerNull>(O1))
 743     if (CPN->getType()->getAddressSpace() == 0)
 744       return NoAlias;
 745   if (const ConstantPointerNull *CPN = dyn_cast<ConstantPointerNull>(O2))
 746     if (CPN->getType()->getAddressSpace() == 0)
 747       return NoAlias;
 748
 749   if (O1 != O2) {
 750     // If V1/V2 point to two different objects we know that we have no alias.
 751     if (isIdentifiedObject(O1) && isIdentifiedObject(O2))
 752       return NoAlias;
 753
 754     // Constant pointers can't alias with non-const isIdentifiedObject objects.
 755     if ((isa<Constant>(O1) && isIdentifiedObject(O2) && !isa<Constant>(O2)) ||
 756         (isa<Constant>(O2) && isIdentifiedObject(O1) && !isa<Constant>(O1)))
 757       return NoAlias;
 758
 759     // Arguments can't alias with local allocations or noalias calls
 760     // in the same function.
 761     if (((isa<Argument>(O1) && (isa<AllocaInst>(O2) || isNoAliasCall(O2))) ||
 762          (isa<Argument>(O2) && (isa<AllocaInst>(O1) || isNoAliasCall(O1)))))
 763       return NoAlias;
 764
 765     // Most objects can't alias null.
 766     if ((isa<ConstantPointerNull>(O2) && isKnownNonNull(O1)) ||
 767         (isa<ConstantPointerNull>(O1) && isKnownNonNull(O2)))
 768       return NoAlias;
 769
 770     // If one pointer is the result of a call/invoke or load and the other is a
 771     // non-escaping local object within the same function, then we know the
 772     // object couldn't escape to a point where the call could return it.
 773     //
 774     // Note that if the pointers are in different functions, there are a
 775     // variety of complications. A call with a nocapture argument may still
 776     // temporary store the nocapture argument's value in a temporary memory
 777     // location if that memory location doesn't escape. Or it may pass a
 778     // nocapture value to other functions as long as they don't capture it.
 779     if (isEscapeSource(O1) && isNonEscapingLocalObject(O2))
 780       return NoAlias;
 781     if (isEscapeSource(O2) && isNonEscapingLocalObject(O1))
 782       return NoAlias;
 783   }
 784
 785   // If the size of one access is larger than the entire object on the other
 786   // side, then we know such behavior is undefined and can assume no alias.
 787   if (TD)
 788     if ((V1Size != UnknownSize && isObjectSmallerThan(O2, V1Size, *TD)) ||
 789         (V2Size != UnknownSize && isObjectSmallerThan(O1, V2Size, *TD)))
 790       return NoAlias;
 791
 792   // FIXME: This isn't aggressively handling alias(GEP, PHI) for example: if the
 793   // GEP can't simplify, we don't even look at the PHI cases.
 794   if (!isa<GEPOperator>(V1) && isa<GEPOperator>(V2)) {
 795     std::swap(V1, V2);
 796     std::swap(V1Size, V2Size);
 797     std::swap(O1, O2);
 798   }
 799   if (const GEPOperator *GV1 = dyn_cast<GEPOperator>(V1))
 800     return aliasGEP(GV1, V1Size, V2, V2Size, O1, O2);
 801
 802   if (isa<PHINode>(V2) && !isa<PHINode>(V1)) {
 803     std::swap(V1, V2);
 804     std::swap(V1Size, V2Size);
 805   }
 806   if (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(V1))
 807     return aliasPHI(PN, V1Size, V2, V2Size);
 808
 809   if (isa<SelectInst>(V2) && !isa<SelectInst>(V1)) {
 810     std::swap(V1, V2);
 811     std::swap(V1Size, V2Size);
 812   }
 813   if (const SelectInst *S1 = dyn_cast<SelectInst>(V1))
 814     return aliasSelect(S1, V1Size, V2, V2Size);
 815
 816   return MayAlias;
 817 }
 818
 819 // Make sure that anything that uses AliasAnalysis pulls in this file.
 820 DEFINING_FILE_FOR(BasicAliasAnalysis)