[LAA] Introduce RuntimePointerChecking::PointerInfo, NFC
[oota-llvm.git] / lib / Analysis / LoopAccessAnalysis.cpp
1 //===- LoopAccessAnalysis.cpp - Loop Access Analysis Implementation --------==//
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 // The implementation for the loop memory dependence that was originally
11 // developed for the loop vectorizer.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #include "llvm/Analysis/LoopAccessAnalysis.h"
16 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
17 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpander.h"
18 #include "llvm/Analysis/TargetLibraryInfo.h"
19 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
20 #include "llvm/IR/DiagnosticInfo.h"
21 #include "llvm/IR/Dominators.h"
22 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
23 #include "llvm/Support/Debug.h"
24 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
25 #include "llvm/Analysis/VectorUtils.h"
26 using namespace llvm;
27
28 #define DEBUG_TYPE "loop-accesses"
29
30 static cl::opt<unsigned, true>
31 VectorizationFactor("force-vector-width", cl::Hidden,
32                     cl::desc("Sets the SIMD width. Zero is autoselect."),
33                     cl::location(VectorizerParams::VectorizationFactor));
34 unsigned VectorizerParams::VectorizationFactor;
35
36 static cl::opt<unsigned, true>
37 VectorizationInterleave("force-vector-interleave", cl::Hidden,
38                         cl::desc("Sets the vectorization interleave count. "
39                                  "Zero is autoselect."),
40                         cl::location(
41                             VectorizerParams::VectorizationInterleave));
42 unsigned VectorizerParams::VectorizationInterleave;
43
44 static cl::opt<unsigned, true> RuntimeMemoryCheckThreshold(
45     "runtime-memory-check-threshold", cl::Hidden,
46     cl::desc("When performing memory disambiguation checks at runtime do not "
47              "generate more than this number of comparisons (default = 8)."),
48     cl::location(VectorizerParams::RuntimeMemoryCheckThreshold), cl::init(8));
49 unsigned VectorizerParams::RuntimeMemoryCheckThreshold;
50
51 /// \brief The maximum iterations used to merge memory checks
52 static cl::opt<unsigned> MemoryCheckMergeThreshold(
53     "memory-check-merge-threshold", cl::Hidden,
54     cl::desc("Maximum number of comparisons done when trying to merge "
55              "runtime memory checks. (default = 100)"),
56     cl::init(100));
57
58 /// Maximum SIMD width.
59 const unsigned VectorizerParams::MaxVectorWidth = 64;
60
61 /// \brief We collect interesting dependences up to this threshold.
62 static cl::opt<unsigned> MaxInterestingDependence(
63     "max-interesting-dependences", cl::Hidden,
64     cl::desc("Maximum number of interesting dependences collected by "
65              "loop-access analysis (default = 100)"),
66     cl::init(100));
67
68 bool VectorizerParams::isInterleaveForced() {
69   return ::VectorizationInterleave.getNumOccurrences() > 0;
70 }
71
72 void LoopAccessReport::emitAnalysis(const LoopAccessReport &Message,
73                                     const Function *TheFunction,
74                                     const Loop *TheLoop,
75                                     const char *PassName) {
76   DebugLoc DL = TheLoop->getStartLoc();
77   if (const Instruction *I = Message.getInstr())
78     DL = I->getDebugLoc();
79   emitOptimizationRemarkAnalysis(TheFunction->getContext(), PassName,
80                                  *TheFunction, DL, Message.str());
81 }
82
83 Value *llvm::stripIntegerCast(Value *V) {
84   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
85     if (CI->getOperand(0)->getType()->isIntegerTy())
86       return CI->getOperand(0);
87   return V;
88 }
89
90 const SCEV *llvm::replaceSymbolicStrideSCEV(ScalarEvolution *SE,
91                                             const ValueToValueMap &PtrToStride,
92                                             Value *Ptr, Value *OrigPtr) {
93
94   const SCEV *OrigSCEV = SE->getSCEV(Ptr);
95
96   // If there is an entry in the map return the SCEV of the pointer with the
97   // symbolic stride replaced by one.
98   ValueToValueMap::const_iterator SI =
99       PtrToStride.find(OrigPtr ? OrigPtr : Ptr);
100   if (SI != PtrToStride.end()) {
101     Value *StrideVal = SI->second;
102
103     // Strip casts.
104     StrideVal = stripIntegerCast(StrideVal);
105
106     // Replace symbolic stride by one.
107     Value *One = ConstantInt::get(StrideVal->getType(), 1);
108     ValueToValueMap RewriteMap;
109     RewriteMap[StrideVal] = One;
110
111     const SCEV *ByOne =
112         SCEVParameterRewriter::rewrite(OrigSCEV, *SE, RewriteMap, true);
113     DEBUG(dbgs() << "LAA: Replacing SCEV: " << *OrigSCEV << " by: " << *ByOne
114                  << "\n");
115     return ByOne;
116   }
117
118   // Otherwise, just return the SCEV of the original pointer.
119   return SE->getSCEV(Ptr);
120 }
121
122 void RuntimePointerChecking::insert(Loop *Lp, Value *Ptr, bool WritePtr,
123                                     unsigned DepSetId, unsigned ASId,
124                                     const ValueToValueMap &Strides) {
125   // Get the stride replaced scev.
126   const SCEV *Sc = replaceSymbolicStrideSCEV(SE, Strides, Ptr);
127   const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(Sc);
128   assert(AR && "Invalid addrec expression");
129   const SCEV *Ex = SE->getBackedgeTakenCount(Lp);
130   const SCEV *ScEnd = AR->evaluateAtIteration(Ex, *SE);
131   Pointers.emplace_back(Ptr, AR->getStart(), ScEnd, WritePtr, DepSetId, ASId,
132                         Sc);
133 }
134
135 bool RuntimePointerChecking::needsChecking(
136     const CheckingPtrGroup &M, const CheckingPtrGroup &N,
137     const SmallVectorImpl<int> *PtrPartition) const {
138   for (unsigned I = 0, EI = M.Members.size(); EI != I; ++I)
139     for (unsigned J = 0, EJ = N.Members.size(); EJ != J; ++J)
140       if (needsChecking(M.Members[I], N.Members[J], PtrPartition))
141         return true;
142   return false;
143 }
144
145 /// Compare \p I and \p J and return the minimum.
146 /// Return nullptr in case we couldn't find an answer.
147 static const SCEV *getMinFromExprs(const SCEV *I, const SCEV *J,
148                                    ScalarEvolution *SE) {
149   const SCEV *Diff = SE->getMinusSCEV(J, I);
150   const SCEVConstant *C = dyn_cast<const SCEVConstant>(Diff);
151
152   if (!C)
153     return nullptr;
154   if (C->getValue()->isNegative())
155     return J;
156   return I;
157 }
158
159 bool RuntimePointerChecking::CheckingPtrGroup::addPointer(unsigned Index) {
160   const SCEV *Start = RtCheck.Pointers[Index].Start;
161   const SCEV *End = RtCheck.Pointers[Index].End;
162
163   // Compare the starts and ends with the known minimum and maximum
164   // of this set. We need to know how we compare against the min/max
165   // of the set in order to be able to emit memchecks.
166   const SCEV *Min0 = getMinFromExprs(Start, Low, RtCheck.SE);
167   if (!Min0)
168     return false;
169
170   const SCEV *Min1 = getMinFromExprs(End, High, RtCheck.SE);
171   if (!Min1)
172     return false;
173
174   // Update the low bound  expression if we've found a new min value.
175   if (Min0 == Start)
176     Low = Start;
177
178   // Update the high bound expression if we've found a new max value.
179   if (Min1 != End)
180     High = End;
181
182   Members.push_back(Index);
183   return true;
184 }
185
186 void RuntimePointerChecking::groupChecks(
187     MemoryDepChecker::DepCandidates &DepCands, bool UseDependencies) {
188   // We build the groups from dependency candidates equivalence classes
189   // because:
190   //    - We know that pointers in the same equivalence class share
191   //      the same underlying object and therefore there is a chance
192   //      that we can compare pointers
193   //    - We wouldn't be able to merge two pointers for which we need
194   //      to emit a memcheck. The classes in DepCands are already
195   //      conveniently built such that no two pointers in the same
196   //      class need checking against each other.
197
198   // We use the following (greedy) algorithm to construct the groups
199   // For every pointer in the equivalence class:
200   //   For each existing group:
201   //   - if the difference between this pointer and the min/max bounds
202   //     of the group is a constant, then make the pointer part of the
203   //     group and update the min/max bounds of that group as required.
204
205   CheckingGroups.clear();
206
207   // If we don't have the dependency partitions, construct a new
208   // checking pointer group for each pointer.
209   if (!UseDependencies) {
210     for (unsigned I = 0; I < Pointers.size(); ++I)
211       CheckingGroups.push_back(CheckingPtrGroup(I, *this));
212     return;
213   }
214
215   unsigned TotalComparisons = 0;
216
217   DenseMap<Value *, unsigned> PositionMap;
218   for (unsigned Index = 0; Index < Pointers.size(); ++Index)
219     PositionMap[Pointers[Index].PointerValue] = Index;
220
221   // We need to keep track of what pointers we've already seen so we
222   // don't process them twice.
223   SmallSet<unsigned, 2> Seen;
224
225   // Go through all equivalence classes, get the the "pointer check groups"
226   // and add them to the overall solution. We use the order in which accesses
227   // appear in 'Pointers' to enforce determinism.
228   for (unsigned I = 0; I < Pointers.size(); ++I) {
229     // We've seen this pointer before, and therefore already processed
230     // its equivalence class.
231     if (Seen.count(I))
232       continue;
233
234     MemoryDepChecker::MemAccessInfo Access(Pointers[I].PointerValue,
235                                            Pointers[I].IsWritePtr);
236
237     SmallVector<CheckingPtrGroup, 2> Groups;
238     auto LeaderI = DepCands.findValue(DepCands.getLeaderValue(Access));
239
240     // Because DepCands is constructed by visiting accesses in the order in
241     // which they appear in alias sets (which is deterministic) and the
242     // iteration order within an equivalence class member is only dependent on
243     // the order in which unions and insertions are performed on the
244     // equivalence class, the iteration order is deterministic.
245     for (auto MI = DepCands.member_begin(LeaderI), ME = DepCands.member_end();
246          MI != ME; ++MI) {
247       unsigned Pointer = PositionMap[MI->getPointer()];
248       bool Merged = false;
249       // Mark this pointer as seen.
250       Seen.insert(Pointer);
251
252       // Go through all the existing sets and see if we can find one
253       // which can include this pointer.
254       for (CheckingPtrGroup &Group : Groups) {
255         // Don't perform more than a certain amount of comparisons.
256         // This should limit the cost of grouping the pointers to something
257         // reasonable.  If we do end up hitting this threshold, the algorithm
258         // will create separate groups for all remaining pointers.
259         if (TotalComparisons > MemoryCheckMergeThreshold)
260           break;
261
262         TotalComparisons++;
263
264         if (Group.addPointer(Pointer)) {
265           Merged = true;
266           break;
267         }
268       }
269
270       if (!Merged)
271         // We couldn't add this pointer to any existing set or the threshold
272         // for the number of comparisons has been reached. Create a new group
273         // to hold the current pointer.
274         Groups.push_back(CheckingPtrGroup(Pointer, *this));
275     }
276
277     // We've computed the grouped checks for this partition.
278     // Save the results and continue with the next one.
279     std::copy(Groups.begin(), Groups.end(), std::back_inserter(CheckingGroups));
280   }
281 }
282
283 bool RuntimePointerChecking::needsChecking(
284     unsigned I, unsigned J, const SmallVectorImpl<int> *PtrPartition) const {
285   const PointerInfo &PointerI = Pointers[I];
286   const PointerInfo &PointerJ = Pointers[J];
287
288   // No need to check if two readonly pointers intersect.
289   if (!PointerI.IsWritePtr && !PointerJ.IsWritePtr)
290     return false;
291
292   // Only need to check pointers between two different dependency sets.
293   if (PointerI.DependencySetId == PointerJ.DependencySetId)
294     return false;
295
296   // Only need to check pointers in the same alias set.
297   if (PointerI.AliasSetId != PointerJ.AliasSetId)
298     return false;
299
300   // If PtrPartition is set omit checks between pointers of the same partition.
301   // Partition number -1 means that the pointer is used in multiple partitions.
302   // In this case we can't omit the check.
303   if (PtrPartition && (*PtrPartition)[I] != -1 &&
304       (*PtrPartition)[I] == (*PtrPartition)[J])
305     return false;
306
307   return true;
308 }
309
310 void RuntimePointerChecking::print(
311     raw_ostream &OS, unsigned Depth,
312     const SmallVectorImpl<int> *PtrPartition) const {
313
314   OS.indent(Depth) << "Run-time memory checks:\n";
315
316   unsigned N = 0;
317   for (unsigned I = 0; I < CheckingGroups.size(); ++I)
318     for (unsigned J = I + 1; J < CheckingGroups.size(); ++J)
319       if (needsChecking(CheckingGroups[I], CheckingGroups[J], PtrPartition)) {
320         OS.indent(Depth) << "Check " << N++ << ":\n";
321         OS.indent(Depth + 2) << "Comparing group " << I << ":\n";
322
323         for (unsigned K = 0; K < CheckingGroups[I].Members.size(); ++K) {
324           OS.indent(Depth + 2)
325               << *Pointers[CheckingGroups[I].Members[K]].PointerValue << "\n";
326           if (PtrPartition)
327             OS << " (Partition: "
328                << (*PtrPartition)[CheckingGroups[I].Members[K]] << ")"
329                << "\n";
330         }
331
332         OS.indent(Depth + 2) << "Against group " << J << ":\n";
333
334         for (unsigned K = 0; K < CheckingGroups[J].Members.size(); ++K) {
335           OS.indent(Depth + 2)
336               << *Pointers[CheckingGroups[J].Members[K]].PointerValue << "\n";
337           if (PtrPartition)
338             OS << " (Partition: "
339                << (*PtrPartition)[CheckingGroups[J].Members[K]] << ")"
340                << "\n";
341         }
342       }
343
344   OS.indent(Depth) << "Grouped accesses:\n";
345   for (unsigned I = 0; I < CheckingGroups.size(); ++I) {
346     OS.indent(Depth + 2) << "Group " << I << ":\n";
347     OS.indent(Depth + 4) << "(Low: " << *CheckingGroups[I].Low
348                          << " High: " << *CheckingGroups[I].High << ")\n";
349     for (unsigned J = 0; J < CheckingGroups[I].Members.size(); ++J) {
350       OS.indent(Depth + 6) << "Member: "
351                            << *Pointers[CheckingGroups[I].Members[J]].Expr
352                            << "\n";
353     }
354   }
355 }
356
357 unsigned RuntimePointerChecking::getNumberOfChecks(
358     const SmallVectorImpl<int> *PtrPartition) const {
359
360   unsigned NumPartitions = CheckingGroups.size();
361   unsigned CheckCount = 0;
362
363   for (unsigned I = 0; I < NumPartitions; ++I)
364     for (unsigned J = I + 1; J < NumPartitions; ++J)
365       if (needsChecking(CheckingGroups[I], CheckingGroups[J], PtrPartition))
366         CheckCount++;
367   return CheckCount;
368 }
369
370 bool RuntimePointerChecking::needsAnyChecking(
371     const SmallVectorImpl<int> *PtrPartition) const {
372   unsigned NumPointers = Pointers.size();
373
374   for (unsigned I = 0; I < NumPointers; ++I)
375     for (unsigned J = I + 1; J < NumPointers; ++J)
376       if (needsChecking(I, J, PtrPartition))
377         return true;
378   return false;
379 }
380
381 namespace {
382 /// \brief Analyses memory accesses in a loop.
383 ///
384 /// Checks whether run time pointer checks are needed and builds sets for data
385 /// dependence checking.
386 class AccessAnalysis {
387 public:
388   /// \brief Read or write access location.
389   typedef PointerIntPair<Value *, 1, bool> MemAccessInfo;
390   typedef SmallPtrSet<MemAccessInfo, 8> MemAccessInfoSet;
391
392   AccessAnalysis(const DataLayout &Dl, AliasAnalysis *AA, LoopInfo *LI,
393                  MemoryDepChecker::DepCandidates &DA)
394       : DL(Dl), AST(*AA), LI(LI), DepCands(DA),
395         IsRTCheckAnalysisNeeded(false) {}
396
397   /// \brief Register a load  and whether it is only read from.
398   void addLoad(MemoryLocation &Loc, bool IsReadOnly) {
399     Value *Ptr = const_cast<Value*>(Loc.Ptr);
400     AST.add(Ptr, MemoryLocation::UnknownSize, Loc.AATags);
401     Accesses.insert(MemAccessInfo(Ptr, false));
402     if (IsReadOnly)
403       ReadOnlyPtr.insert(Ptr);
404   }
405
406   /// \brief Register a store.
407   void addStore(MemoryLocation &Loc) {
408     Value *Ptr = const_cast<Value*>(Loc.Ptr);
409     AST.add(Ptr, MemoryLocation::UnknownSize, Loc.AATags);
410     Accesses.insert(MemAccessInfo(Ptr, true));
411   }
412
413   /// \brief Check whether we can check the pointers at runtime for
414   /// non-intersection.
415   ///
416   /// Returns true if we need no check or if we do and we can generate them
417   /// (i.e. the pointers have computable bounds).
418   bool canCheckPtrAtRT(RuntimePointerChecking &RtCheck, ScalarEvolution *SE,
419                        Loop *TheLoop, const ValueToValueMap &Strides,
420                        bool ShouldCheckStride = false);
421
422   /// \brief Goes over all memory accesses, checks whether a RT check is needed
423   /// and builds sets of dependent accesses.
424   void buildDependenceSets() {
425     processMemAccesses();
426   }
427
428   /// \brief Initial processing of memory accesses determined that we need to
429   /// perform dependency checking.
430   ///
431   /// Note that this can later be cleared if we retry memcheck analysis without
432   /// dependency checking (i.e. ShouldRetryWithRuntimeCheck).
433   bool isDependencyCheckNeeded() { return !CheckDeps.empty(); }
434
435   /// We decided that no dependence analysis would be used.  Reset the state.
436   void resetDepChecks(MemoryDepChecker &DepChecker) {
437     CheckDeps.clear();
438     DepChecker.clearInterestingDependences();
439   }
440
441   MemAccessInfoSet &getDependenciesToCheck() { return CheckDeps; }
442
443 private:
444   typedef SetVector<MemAccessInfo> PtrAccessSet;
445
446   /// \brief Go over all memory access and check whether runtime pointer checks
447   /// are needed and build sets of dependency check candidates.
448   void processMemAccesses();
449
450   /// Set of all accesses.
451   PtrAccessSet Accesses;
452
453   const DataLayout &DL;
454
455   /// Set of accesses that need a further dependence check.
456   MemAccessInfoSet CheckDeps;
457
458   /// Set of pointers that are read only.
459   SmallPtrSet<Value*, 16> ReadOnlyPtr;
460
461   /// An alias set tracker to partition the access set by underlying object and
462   //intrinsic property (such as TBAA metadata).
463   AliasSetTracker AST;
464
465   LoopInfo *LI;
466
467   /// Sets of potentially dependent accesses - members of one set share an
468   /// underlying pointer. The set "CheckDeps" identfies which sets really need a
469   /// dependence check.
470   MemoryDepChecker::DepCandidates &DepCands;
471
472   /// \brief Initial processing of memory accesses determined that we may need
473   /// to add memchecks.  Perform the analysis to determine the necessary checks.
474   ///
475   /// Note that, this is different from isDependencyCheckNeeded.  When we retry
476   /// memcheck analysis without dependency checking
477   /// (i.e. ShouldRetryWithRuntimeCheck), isDependencyCheckNeeded is cleared
478   /// while this remains set if we have potentially dependent accesses.
479   bool IsRTCheckAnalysisNeeded;
480 };
481
482 } // end anonymous namespace
483
484 /// \brief Check whether a pointer can participate in a runtime bounds check.
485 static bool hasComputableBounds(ScalarEvolution *SE,
486                                 const ValueToValueMap &Strides, Value *Ptr) {
487   const SCEV *PtrScev = replaceSymbolicStrideSCEV(SE, Strides, Ptr);
488   const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(PtrScev);
489   if (!AR)
490     return false;
491
492   return AR->isAffine();
493 }
494
495 bool AccessAnalysis::canCheckPtrAtRT(RuntimePointerChecking &RtCheck,
496                                      ScalarEvolution *SE, Loop *TheLoop,
497                                      const ValueToValueMap &StridesMap,
498                                      bool ShouldCheckStride) {
499   // Find pointers with computable bounds. We are going to use this information
500   // to place a runtime bound check.
501   bool CanDoRT = true;
502
503   bool NeedRTCheck = false;
504   if (!IsRTCheckAnalysisNeeded) return true;
505
506   bool IsDepCheckNeeded = isDependencyCheckNeeded();
507
508   // We assign a consecutive id to access from different alias sets.
509   // Accesses between different groups doesn't need to be checked.
510   unsigned ASId = 1;
511   for (auto &AS : AST) {
512     int NumReadPtrChecks = 0;
513     int NumWritePtrChecks = 0;
514
515     // We assign consecutive id to access from different dependence sets.
516     // Accesses within the same set don't need a runtime check.
517     unsigned RunningDepId = 1;
518     DenseMap<Value *, unsigned> DepSetId;
519
520     for (auto A : AS) {
521       Value *Ptr = A.getValue();
522       bool IsWrite = Accesses.count(MemAccessInfo(Ptr, true));
523       MemAccessInfo Access(Ptr, IsWrite);
524
525       if (IsWrite)
526         ++NumWritePtrChecks;
527       else
528         ++NumReadPtrChecks;
529
530       if (hasComputableBounds(SE, StridesMap, Ptr) &&
531           // When we run after a failing dependency check we have to make sure
532           // we don't have wrapping pointers.
533           (!ShouldCheckStride ||
534            isStridedPtr(SE, Ptr, TheLoop, StridesMap) == 1)) {
535         // The id of the dependence set.
536         unsigned DepId;
537
538         if (IsDepCheckNeeded) {
539           Value *Leader = DepCands.getLeaderValue(Access).getPointer();
540           unsigned &LeaderId = DepSetId[Leader];
541           if (!LeaderId)
542             LeaderId = RunningDepId++;
543           DepId = LeaderId;
544         } else
545           // Each access has its own dependence set.
546           DepId = RunningDepId++;
547
548         RtCheck.insert(TheLoop, Ptr, IsWrite, DepId, ASId, StridesMap);
549
550         DEBUG(dbgs() << "LAA: Found a runtime check ptr:" << *Ptr << '\n');
551       } else {
552         DEBUG(dbgs() << "LAA: Can't find bounds for ptr:" << *Ptr << '\n');
553         CanDoRT = false;
554       }
555     }
556
557     // If we have at least two writes or one write and a read then we need to
558     // check them.  But there is no need to checks if there is only one
559     // dependence set for this alias set.
560     //
561     // Note that this function computes CanDoRT and NeedRTCheck independently.
562     // For example CanDoRT=false, NeedRTCheck=false means that we have a pointer
563     // for which we couldn't find the bounds but we don't actually need to emit
564     // any checks so it does not matter.
565     if (!(IsDepCheckNeeded && CanDoRT && RunningDepId == 2))
566       NeedRTCheck |= (NumWritePtrChecks >= 2 || (NumReadPtrChecks >= 1 &&
567                                                  NumWritePtrChecks >= 1));
568
569     ++ASId;
570   }
571
572   // If the pointers that we would use for the bounds comparison have different
573   // address spaces, assume the values aren't directly comparable, so we can't
574   // use them for the runtime check. We also have to assume they could
575   // overlap. In the future there should be metadata for whether address spaces
576   // are disjoint.
577   unsigned NumPointers = RtCheck.Pointers.size();
578   for (unsigned i = 0; i < NumPointers; ++i) {
579     for (unsigned j = i + 1; j < NumPointers; ++j) {
580       // Only need to check pointers between two different dependency sets.
581       if (RtCheck.Pointers[i].DependencySetId ==
582           RtCheck.Pointers[j].DependencySetId)
583        continue;
584       // Only need to check pointers in the same alias set.
585       if (RtCheck.Pointers[i].AliasSetId != RtCheck.Pointers[j].AliasSetId)
586         continue;
587
588       Value *PtrI = RtCheck.Pointers[i].PointerValue;
589       Value *PtrJ = RtCheck.Pointers[j].PointerValue;
590
591       unsigned ASi = PtrI->getType()->getPointerAddressSpace();
592       unsigned ASj = PtrJ->getType()->getPointerAddressSpace();
593       if (ASi != ASj) {
594         DEBUG(dbgs() << "LAA: Runtime check would require comparison between"
595                        " different address spaces\n");
596         return false;
597       }
598     }
599   }
600
601   if (NeedRTCheck && CanDoRT)
602     RtCheck.groupChecks(DepCands, IsDepCheckNeeded);
603
604   DEBUG(dbgs() << "LAA: We need to do " << RtCheck.getNumberOfChecks(nullptr)
605                << " pointer comparisons.\n");
606
607   RtCheck.Need = NeedRTCheck;
608
609   bool CanDoRTIfNeeded = !NeedRTCheck || CanDoRT;
610   if (!CanDoRTIfNeeded)
611     RtCheck.reset();
612   return CanDoRTIfNeeded;
613 }
614
615 void AccessAnalysis::processMemAccesses() {
616   // We process the set twice: first we process read-write pointers, last we
617   // process read-only pointers. This allows us to skip dependence tests for
618   // read-only pointers.
619
620   DEBUG(dbgs() << "LAA: Processing memory accesses...\n");
621   DEBUG(dbgs() << "  AST: "; AST.dump());
622   DEBUG(dbgs() << "LAA:   Accesses(" << Accesses.size() << "):\n");
623   DEBUG({
624     for (auto A : Accesses)
625       dbgs() << "\t" << *A.getPointer() << " (" <<
626                 (A.getInt() ? "write" : (ReadOnlyPtr.count(A.getPointer()) ?
627                                          "read-only" : "read")) << ")\n";
628   });
629
630   // The AliasSetTracker has nicely partitioned our pointers by metadata
631   // compatibility and potential for underlying-object overlap. As a result, we
632   // only need to check for potential pointer dependencies within each alias
633   // set.
634   for (auto &AS : AST) {
635     // Note that both the alias-set tracker and the alias sets themselves used
636     // linked lists internally and so the iteration order here is deterministic
637     // (matching the original instruction order within each set).
638
639     bool SetHasWrite = false;
640
641     // Map of pointers to last access encountered.
642     typedef DenseMap<Value*, MemAccessInfo> UnderlyingObjToAccessMap;
643     UnderlyingObjToAccessMap ObjToLastAccess;
644
645     // Set of access to check after all writes have been processed.
646     PtrAccessSet DeferredAccesses;
647
648     // Iterate over each alias set twice, once to process read/write pointers,
649     // and then to process read-only pointers.
650     for (int SetIteration = 0; SetIteration < 2; ++SetIteration) {
651       bool UseDeferred = SetIteration > 0;
652       PtrAccessSet &S = UseDeferred ? DeferredAccesses : Accesses;
653
654       for (auto AV : AS) {
655         Value *Ptr = AV.getValue();
656
657         // For a single memory access in AliasSetTracker, Accesses may contain
658         // both read and write, and they both need to be handled for CheckDeps.
659         for (auto AC : S) {
660           if (AC.getPointer() != Ptr)
661             continue;
662
663           bool IsWrite = AC.getInt();
664
665           // If we're using the deferred access set, then it contains only
666           // reads.
667           bool IsReadOnlyPtr = ReadOnlyPtr.count(Ptr) && !IsWrite;
668           if (UseDeferred && !IsReadOnlyPtr)
669             continue;
670           // Otherwise, the pointer must be in the PtrAccessSet, either as a
671           // read or a write.
672           assert(((IsReadOnlyPtr && UseDeferred) || IsWrite ||
673                   S.count(MemAccessInfo(Ptr, false))) &&
674                  "Alias-set pointer not in the access set?");
675
676           MemAccessInfo Access(Ptr, IsWrite);
677           DepCands.insert(Access);
678
679           // Memorize read-only pointers for later processing and skip them in
680           // the first round (they need to be checked after we have seen all
681           // write pointers). Note: we also mark pointer that are not
682           // consecutive as "read-only" pointers (so that we check
683           // "a[b[i]] +="). Hence, we need the second check for "!IsWrite".
684           if (!UseDeferred && IsReadOnlyPtr) {
685             DeferredAccesses.insert(Access);
686             continue;
687           }
688
689           // If this is a write - check other reads and writes for conflicts. If
690           // this is a read only check other writes for conflicts (but only if
691           // there is no other write to the ptr - this is an optimization to
692           // catch "a[i] = a[i] + " without having to do a dependence check).
693           if ((IsWrite || IsReadOnlyPtr) && SetHasWrite) {
694             CheckDeps.insert(Access);
695             IsRTCheckAnalysisNeeded = true;
696           }
697
698           if (IsWrite)
699             SetHasWrite = true;
700
701           // Create sets of pointers connected by a shared alias set and
702           // underlying object.
703           typedef SmallVector<Value *, 16> ValueVector;
704           ValueVector TempObjects;
705
706           GetUnderlyingObjects(Ptr, TempObjects, DL, LI);
707           DEBUG(dbgs() << "Underlying objects for pointer " << *Ptr << "\n");
708           for (Value *UnderlyingObj : TempObjects) {
709             UnderlyingObjToAccessMap::iterator Prev =
710                 ObjToLastAccess.find(UnderlyingObj);
711             if (Prev != ObjToLastAccess.end())
712               DepCands.unionSets(Access, Prev->second);
713
714             ObjToLastAccess[UnderlyingObj] = Access;
715             DEBUG(dbgs() << "  " << *UnderlyingObj << "\n");
716           }
717         }
718       }
719     }
720   }
721 }
722
723 static bool isInBoundsGep(Value *Ptr) {
724   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
725     return GEP->isInBounds();
726   return false;
727 }
728
729 /// \brief Return true if an AddRec pointer \p Ptr is unsigned non-wrapping,
730 /// i.e. monotonically increasing/decreasing.
731 static bool isNoWrapAddRec(Value *Ptr, const SCEVAddRecExpr *AR,
732                            ScalarEvolution *SE, const Loop *L) {
733   // FIXME: This should probably only return true for NUW.
734   if (AR->getNoWrapFlags(SCEV::NoWrapMask))
735     return true;
736
737   // Scalar evolution does not propagate the non-wrapping flags to values that
738   // are derived from a non-wrapping induction variable because non-wrapping
739   // could be flow-sensitive.
740   //
741   // Look through the potentially overflowing instruction to try to prove
742   // non-wrapping for the *specific* value of Ptr.
743
744   // The arithmetic implied by an inbounds GEP can't overflow.
745   auto *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr);
746   if (!GEP || !GEP->isInBounds())
747     return false;
748
749   // Make sure there is only one non-const index and analyze that.
750   Value *NonConstIndex = nullptr;
751   for (auto Index = GEP->idx_begin(); Index != GEP->idx_end(); ++Index)
752     if (!isa<ConstantInt>(*Index)) {
753       if (NonConstIndex)
754         return false;
755       NonConstIndex = *Index;
756     }
757   if (!NonConstIndex)
758     // The recurrence is on the pointer, ignore for now.
759     return false;
760
761   // The index in GEP is signed.  It is non-wrapping if it's derived from a NSW
762   // AddRec using a NSW operation.
763   if (auto *OBO = dyn_cast<OverflowingBinaryOperator>(NonConstIndex))
764     if (OBO->hasNoSignedWrap() &&
765         // Assume constant for other the operand so that the AddRec can be
766         // easily found.
767         isa<ConstantInt>(OBO->getOperand(1))) {
768       auto *OpScev = SE->getSCEV(OBO->getOperand(0));
769
770       if (auto *OpAR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(OpScev))
771         return OpAR->getLoop() == L && OpAR->getNoWrapFlags(SCEV::FlagNSW);
772     }
773
774   return false;
775 }
776
777 /// \brief Check whether the access through \p Ptr has a constant stride.
778 int llvm::isStridedPtr(ScalarEvolution *SE, Value *Ptr, const Loop *Lp,
779                        const ValueToValueMap &StridesMap) {
780   const Type *Ty = Ptr->getType();
781   assert(Ty->isPointerTy() && "Unexpected non-ptr");
782
783   // Make sure that the pointer does not point to aggregate types.
784   const PointerType *PtrTy = cast<PointerType>(Ty);
785   if (PtrTy->getElementType()->isAggregateType()) {
786     DEBUG(dbgs() << "LAA: Bad stride - Not a pointer to a scalar type"
787           << *Ptr << "\n");
788     return 0;
789   }
790
791   const SCEV *PtrScev = replaceSymbolicStrideSCEV(SE, StridesMap, Ptr);
792
793   const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(PtrScev);
794   if (!AR) {
795     DEBUG(dbgs() << "LAA: Bad stride - Not an AddRecExpr pointer "
796           << *Ptr << " SCEV: " << *PtrScev << "\n");
797     return 0;
798   }
799
800   // The accesss function must stride over the innermost loop.
801   if (Lp != AR->getLoop()) {
802     DEBUG(dbgs() << "LAA: Bad stride - Not striding over innermost loop " <<
803           *Ptr << " SCEV: " << *PtrScev << "\n");
804   }
805
806   // The address calculation must not wrap. Otherwise, a dependence could be
807   // inverted.
808   // An inbounds getelementptr that is a AddRec with a unit stride
809   // cannot wrap per definition. The unit stride requirement is checked later.
810   // An getelementptr without an inbounds attribute and unit stride would have
811   // to access the pointer value "0" which is undefined behavior in address
812   // space 0, therefore we can also vectorize this case.
813   bool IsInBoundsGEP = isInBoundsGep(Ptr);
814   bool IsNoWrapAddRec = isNoWrapAddRec(Ptr, AR, SE, Lp);
815   bool IsInAddressSpaceZero = PtrTy->getAddressSpace() == 0;
816   if (!IsNoWrapAddRec && !IsInBoundsGEP && !IsInAddressSpaceZero) {
817     DEBUG(dbgs() << "LAA: Bad stride - Pointer may wrap in the address space "
818           << *Ptr << " SCEV: " << *PtrScev << "\n");
819     return 0;
820   }
821
822   // Check the step is constant.
823   const SCEV *Step = AR->getStepRecurrence(*SE);
824
825   // Calculate the pointer stride and check if it is constant.
826   const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(Step);
827   if (!C) {
828     DEBUG(dbgs() << "LAA: Bad stride - Not a constant strided " << *Ptr <<
829           " SCEV: " << *PtrScev << "\n");
830     return 0;
831   }
832
833   auto &DL = Lp->getHeader()->getModule()->getDataLayout();
834   int64_t Size = DL.getTypeAllocSize(PtrTy->getElementType());
835   const APInt &APStepVal = C->getValue()->getValue();
836
837   // Huge step value - give up.
838   if (APStepVal.getBitWidth() > 64)
839     return 0;
840
841   int64_t StepVal = APStepVal.getSExtValue();
842
843   // Strided access.
844   int64_t Stride = StepVal / Size;
845   int64_t Rem = StepVal % Size;
846   if (Rem)
847     return 0;
848
849   // If the SCEV could wrap but we have an inbounds gep with a unit stride we
850   // know we can't "wrap around the address space". In case of address space
851   // zero we know that this won't happen without triggering undefined behavior.
852   if (!IsNoWrapAddRec && (IsInBoundsGEP || IsInAddressSpaceZero) &&
853       Stride != 1 && Stride != -1)
854     return 0;
855
856   return Stride;
857 }
858
859 bool MemoryDepChecker::Dependence::isSafeForVectorization(DepType Type) {
860   switch (Type) {
861   case NoDep:
862   case Forward:
863   case BackwardVectorizable:
864     return true;
865
866   case Unknown:
867   case ForwardButPreventsForwarding:
868   case Backward:
869   case BackwardVectorizableButPreventsForwarding:
870     return false;
871   }
872   llvm_unreachable("unexpected DepType!");
873 }
874
875 bool MemoryDepChecker::Dependence::isInterestingDependence(DepType Type) {
876   switch (Type) {
877   case NoDep:
878   case Forward:
879     return false;
880
881   case BackwardVectorizable:
882   case Unknown:
883   case ForwardButPreventsForwarding:
884   case Backward:
885   case BackwardVectorizableButPreventsForwarding:
886     return true;
887   }
888   llvm_unreachable("unexpected DepType!");
889 }
890
891 bool MemoryDepChecker::Dependence::isPossiblyBackward() const {
892   switch (Type) {
893   case NoDep:
894   case Forward:
895   case ForwardButPreventsForwarding:
896     return false;
897
898   case Unknown:
899   case BackwardVectorizable:
900   case Backward:
901   case BackwardVectorizableButPreventsForwarding:
902     return true;
903   }
904   llvm_unreachable("unexpected DepType!");
905 }
906
907 bool MemoryDepChecker::couldPreventStoreLoadForward(unsigned Distance,
908                                                     unsigned TypeByteSize) {
909   // If loads occur at a distance that is not a multiple of a feasible vector
910   // factor store-load forwarding does not take place.
911   // Positive dependences might cause troubles because vectorizing them might
912   // prevent store-load forwarding making vectorized code run a lot slower.
913   //   a[i] = a[i-3] ^ a[i-8];
914   //   The stores to a[i:i+1] don't align with the stores to a[i-3:i-2] and
915   //   hence on your typical architecture store-load forwarding does not take
916   //   place. Vectorizing in such cases does not make sense.
917   // Store-load forwarding distance.
918   const unsigned NumCyclesForStoreLoadThroughMemory = 8*TypeByteSize;
919   // Maximum vector factor.
920   unsigned MaxVFWithoutSLForwardIssues =
921     VectorizerParams::MaxVectorWidth * TypeByteSize;
922   if(MaxSafeDepDistBytes < MaxVFWithoutSLForwardIssues)
923     MaxVFWithoutSLForwardIssues = MaxSafeDepDistBytes;
924
925   for (unsigned vf = 2*TypeByteSize; vf <= MaxVFWithoutSLForwardIssues;
926        vf *= 2) {
927     if (Distance % vf && Distance / vf < NumCyclesForStoreLoadThroughMemory) {
928       MaxVFWithoutSLForwardIssues = (vf >>=1);
929       break;
930     }
931   }
932
933   if (MaxVFWithoutSLForwardIssues< 2*TypeByteSize) {
934     DEBUG(dbgs() << "LAA: Distance " << Distance <<
935           " that could cause a store-load forwarding conflict\n");
936     return true;
937   }
938
939   if (MaxVFWithoutSLForwardIssues < MaxSafeDepDistBytes &&
940       MaxVFWithoutSLForwardIssues !=
941       VectorizerParams::MaxVectorWidth * TypeByteSize)
942     MaxSafeDepDistBytes = MaxVFWithoutSLForwardIssues;
943   return false;
944 }
945
946 /// \brief Check the dependence for two accesses with the same stride \p Stride.
947 /// \p Distance is the positive distance and \p TypeByteSize is type size in
948 /// bytes.
949 ///
950 /// \returns true if they are independent.
951 static bool areStridedAccessesIndependent(unsigned Distance, unsigned Stride,
952                                           unsigned TypeByteSize) {
953   assert(Stride > 1 && "The stride must be greater than 1");
954   assert(TypeByteSize > 0 && "The type size in byte must be non-zero");
955   assert(Distance > 0 && "The distance must be non-zero");
956
957   // Skip if the distance is not multiple of type byte size.
958   if (Distance % TypeByteSize)
959     return false;
960
961   unsigned ScaledDist = Distance / TypeByteSize;
962
963   // No dependence if the scaled distance is not multiple of the stride.
964   // E.g.
965   //      for (i = 0; i < 1024 ; i += 4)
966   //        A[i+2] = A[i] + 1;
967   //
968   // Two accesses in memory (scaled distance is 2, stride is 4):
969   //     | A[0] |      |      |      | A[4] |      |      |      |
970   //     |      |      | A[2] |      |      |      | A[6] |      |
971   //
972   // E.g.
973   //      for (i = 0; i < 1024 ; i += 3)
974   //        A[i+4] = A[i] + 1;
975   //
976   // Two accesses in memory (scaled distance is 4, stride is 3):
977   //     | A[0] |      |      | A[3] |      |      | A[6] |      |      |
978   //     |      |      |      |      | A[4] |      |      | A[7] |      |
979   return ScaledDist % Stride;
980 }
981
982 MemoryDepChecker::Dependence::DepType
983 MemoryDepChecker::isDependent(const MemAccessInfo &A, unsigned AIdx,
984                               const MemAccessInfo &B, unsigned BIdx,
985                               const ValueToValueMap &Strides) {
986   assert (AIdx < BIdx && "Must pass arguments in program order");
987
988   Value *APtr = A.getPointer();
989   Value *BPtr = B.getPointer();
990   bool AIsWrite = A.getInt();
991   bool BIsWrite = B.getInt();
992
993   // Two reads are independent.
994   if (!AIsWrite && !BIsWrite)
995     return Dependence::NoDep;
996
997   // We cannot check pointers in different address spaces.
998   if (APtr->getType()->getPointerAddressSpace() !=
999       BPtr->getType()->getPointerAddressSpace())
1000     return Dependence::Unknown;
1001
1002   const SCEV *AScev = replaceSymbolicStrideSCEV(SE, Strides, APtr);
1003   const SCEV *BScev = replaceSymbolicStrideSCEV(SE, Strides, BPtr);
1004
1005   int StrideAPtr = isStridedPtr(SE, APtr, InnermostLoop, Strides);
1006   int StrideBPtr = isStridedPtr(SE, BPtr, InnermostLoop, Strides);
1007
1008   const SCEV *Src = AScev;
1009   const SCEV *Sink = BScev;
1010
1011   // If the induction step is negative we have to invert source and sink of the
1012   // dependence.
1013   if (StrideAPtr < 0) {
1014     //Src = BScev;
1015     //Sink = AScev;
1016     std::swap(APtr, BPtr);
1017     std::swap(Src, Sink);
1018     std::swap(AIsWrite, BIsWrite);
1019     std::swap(AIdx, BIdx);
1020     std::swap(StrideAPtr, StrideBPtr);
1021   }
1022
1023   const SCEV *Dist = SE->getMinusSCEV(Sink, Src);
1024
1025   DEBUG(dbgs() << "LAA: Src Scev: " << *Src << "Sink Scev: " << *Sink
1026         << "(Induction step: " << StrideAPtr <<  ")\n");
1027   DEBUG(dbgs() << "LAA: Distance for " << *InstMap[AIdx] << " to "
1028         << *InstMap[BIdx] << ": " << *Dist << "\n");
1029
1030   // Need accesses with constant stride. We don't want to vectorize
1031   // "A[B[i]] += ..." and similar code or pointer arithmetic that could wrap in
1032   // the address space.
1033   if (!StrideAPtr || !StrideBPtr || StrideAPtr != StrideBPtr){
1034     DEBUG(dbgs() << "Pointer access with non-constant stride\n");
1035     return Dependence::Unknown;
1036   }
1037
1038   const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(Dist);
1039   if (!C) {
1040     DEBUG(dbgs() << "LAA: Dependence because of non-constant distance\n");
1041     ShouldRetryWithRuntimeCheck = true;
1042     return Dependence::Unknown;
1043   }
1044
1045   Type *ATy = APtr->getType()->getPointerElementType();
1046   Type *BTy = BPtr->getType()->getPointerElementType();
1047   auto &DL = InnermostLoop->getHeader()->getModule()->getDataLayout();
1048   unsigned TypeByteSize = DL.getTypeAllocSize(ATy);
1049
1050   // Negative distances are not plausible dependencies.
1051   const APInt &Val = C->getValue()->getValue();
1052   if (Val.isNegative()) {
1053     bool IsTrueDataDependence = (AIsWrite && !BIsWrite);
1054     if (IsTrueDataDependence &&
1055         (couldPreventStoreLoadForward(Val.abs().getZExtValue(), TypeByteSize) ||
1056          ATy != BTy))
1057       return Dependence::ForwardButPreventsForwarding;
1058
1059     DEBUG(dbgs() << "LAA: Dependence is negative: NoDep\n");
1060     return Dependence::Forward;
1061   }
1062
1063   // Write to the same location with the same size.
1064   // Could be improved to assert type sizes are the same (i32 == float, etc).
1065   if (Val == 0) {
1066     if (ATy == BTy)
1067       return Dependence::NoDep;
1068     DEBUG(dbgs() << "LAA: Zero dependence difference but different types\n");
1069     return Dependence::Unknown;
1070   }
1071
1072   assert(Val.isStrictlyPositive() && "Expect a positive value");
1073
1074   if (ATy != BTy) {
1075     DEBUG(dbgs() <<
1076           "LAA: ReadWrite-Write positive dependency with different types\n");
1077     return Dependence::Unknown;
1078   }
1079
1080   unsigned Distance = (unsigned) Val.getZExtValue();
1081
1082   unsigned Stride = std::abs(StrideAPtr);
1083   if (Stride > 1 &&
1084       areStridedAccessesIndependent(Distance, Stride, TypeByteSize)) {
1085     DEBUG(dbgs() << "LAA: Strided accesses are independent\n");
1086     return Dependence::NoDep;
1087   }
1088
1089   // Bail out early if passed-in parameters make vectorization not feasible.
1090   unsigned ForcedFactor = (VectorizerParams::VectorizationFactor ?
1091                            VectorizerParams::VectorizationFactor : 1);
1092   unsigned ForcedUnroll = (VectorizerParams::VectorizationInterleave ?
1093                            VectorizerParams::VectorizationInterleave : 1);
1094   // The minimum number of iterations for a vectorized/unrolled version.
1095   unsigned MinNumIter = std::max(ForcedFactor * ForcedUnroll, 2U);
1096
1097   // It's not vectorizable if the distance is smaller than the minimum distance
1098   // needed for a vectroized/unrolled version. Vectorizing one iteration in
1099   // front needs TypeByteSize * Stride. Vectorizing the last iteration needs
1100   // TypeByteSize (No need to plus the last gap distance).
1101   //
1102   // E.g. Assume one char is 1 byte in memory and one int is 4 bytes.
1103   //      foo(int *A) {
1104   //        int *B = (int *)((char *)A + 14);
1105   //        for (i = 0 ; i < 1024 ; i += 2)
1106   //          B[i] = A[i] + 1;
1107   //      }
1108   //
1109   // Two accesses in memory (stride is 2):
1110   //     | A[0] |      | A[2] |      | A[4] |      | A[6] |      |
1111   //                              | B[0] |      | B[2] |      | B[4] |
1112   //
1113   // Distance needs for vectorizing iterations except the last iteration:
1114   // 4 * 2 * (MinNumIter - 1). Distance needs for the last iteration: 4.
1115   // So the minimum distance needed is: 4 * 2 * (MinNumIter - 1) + 4.
1116   //
1117   // If MinNumIter is 2, it is vectorizable as the minimum distance needed is
1118   // 12, which is less than distance.
1119   //
1120   // If MinNumIter is 4 (Say if a user forces the vectorization factor to be 4),
1121   // the minimum distance needed is 28, which is greater than distance. It is
1122   // not safe to do vectorization.
1123   unsigned MinDistanceNeeded =
1124       TypeByteSize * Stride * (MinNumIter - 1) + TypeByteSize;
1125   if (MinDistanceNeeded > Distance) {
1126     DEBUG(dbgs() << "LAA: Failure because of positive distance " << Distance
1127                  << '\n');
1128     return Dependence::Backward;
1129   }
1130
1131   // Unsafe if the minimum distance needed is greater than max safe distance.
1132   if (MinDistanceNeeded > MaxSafeDepDistBytes) {
1133     DEBUG(dbgs() << "LAA: Failure because it needs at least "
1134                  << MinDistanceNeeded << " size in bytes");
1135     return Dependence::Backward;
1136   }
1137
1138   // Positive distance bigger than max vectorization factor.
1139   // FIXME: Should use max factor instead of max distance in bytes, which could
1140   // not handle different types.
1141   // E.g. Assume one char is 1 byte in memory and one int is 4 bytes.
1142   //      void foo (int *A, char *B) {
1143   //        for (unsigned i = 0; i < 1024; i++) {
1144   //          A[i+2] = A[i] + 1;
1145   //          B[i+2] = B[i] + 1;
1146   //        }
1147   //      }
1148   //
1149   // This case is currently unsafe according to the max safe distance. If we
1150   // analyze the two accesses on array B, the max safe dependence distance
1151   // is 2. Then we analyze the accesses on array A, the minimum distance needed
1152   // is 8, which is less than 2 and forbidden vectorization, But actually
1153   // both A and B could be vectorized by 2 iterations.
1154   MaxSafeDepDistBytes =
1155       Distance < MaxSafeDepDistBytes ? Distance : MaxSafeDepDistBytes;
1156
1157   bool IsTrueDataDependence = (!AIsWrite && BIsWrite);
1158   if (IsTrueDataDependence &&
1159       couldPreventStoreLoadForward(Distance, TypeByteSize))
1160     return Dependence::BackwardVectorizableButPreventsForwarding;
1161
1162   DEBUG(dbgs() << "LAA: Positive distance " << Val.getSExtValue()
1163                << " with max VF = "
1164                << MaxSafeDepDistBytes / (TypeByteSize * Stride) << '\n');
1165
1166   return Dependence::BackwardVectorizable;
1167 }
1168
1169 bool MemoryDepChecker::areDepsSafe(DepCandidates &AccessSets,
1170                                    MemAccessInfoSet &CheckDeps,
1171                                    const ValueToValueMap &Strides) {
1172
1173   MaxSafeDepDistBytes = -1U;
1174   while (!CheckDeps.empty()) {
1175     MemAccessInfo CurAccess = *CheckDeps.begin();
1176
1177     // Get the relevant memory access set.
1178     EquivalenceClasses<MemAccessInfo>::iterator I =
1179       AccessSets.findValue(AccessSets.getLeaderValue(CurAccess));
1180
1181     // Check accesses within this set.
1182     EquivalenceClasses<MemAccessInfo>::member_iterator AI, AE;
1183     AI = AccessSets.member_begin(I), AE = AccessSets.member_end();
1184
1185     // Check every access pair.
1186     while (AI != AE) {
1187       CheckDeps.erase(*AI);
1188       EquivalenceClasses<MemAccessInfo>::member_iterator OI = std::next(AI);
1189       while (OI != AE) {
1190         // Check every accessing instruction pair in program order.
1191         for (std::vector<unsigned>::iterator I1 = Accesses[*AI].begin(),
1192              I1E = Accesses[*AI].end(); I1 != I1E; ++I1)
1193           for (std::vector<unsigned>::iterator I2 = Accesses[*OI].begin(),
1194                I2E = Accesses[*OI].end(); I2 != I2E; ++I2) {
1195             auto A = std::make_pair(&*AI, *I1);
1196             auto B = std::make_pair(&*OI, *I2);
1197
1198             assert(*I1 != *I2);
1199             if (*I1 > *I2)
1200               std::swap(A, B);
1201
1202             Dependence::DepType Type =
1203                 isDependent(*A.first, A.second, *B.first, B.second, Strides);
1204             SafeForVectorization &= Dependence::isSafeForVectorization(Type);
1205
1206             // Gather dependences unless we accumulated MaxInterestingDependence
1207             // dependences.  In that case return as soon as we find the first
1208             // unsafe dependence.  This puts a limit on this quadratic
1209             // algorithm.
1210             if (RecordInterestingDependences) {
1211               if (Dependence::isInterestingDependence(Type))
1212                 InterestingDependences.push_back(
1213                     Dependence(A.second, B.second, Type));
1214
1215               if (InterestingDependences.size() >= MaxInterestingDependence) {
1216                 RecordInterestingDependences = false;
1217                 InterestingDependences.clear();
1218                 DEBUG(dbgs() << "Too many dependences, stopped recording\n");
1219               }
1220             }
1221             if (!RecordInterestingDependences && !SafeForVectorization)
1222               return false;
1223           }
1224         ++OI;
1225       }
1226       AI++;
1227     }
1228   }
1229
1230   DEBUG(dbgs() << "Total Interesting Dependences: "
1231                << InterestingDependences.size() << "\n");
1232   return SafeForVectorization;
1233 }
1234
1235 SmallVector<Instruction *, 4>
1236 MemoryDepChecker::getInstructionsForAccess(Value *Ptr, bool isWrite) const {
1237   MemAccessInfo Access(Ptr, isWrite);
1238   auto &IndexVector = Accesses.find(Access)->second;
1239
1240   SmallVector<Instruction *, 4> Insts;
1241   std::transform(IndexVector.begin(), IndexVector.end(),
1242                  std::back_inserter(Insts),
1243                  [&](unsigned Idx) { return this->InstMap[Idx]; });
1244   return Insts;
1245 }
1246
1247 const char *MemoryDepChecker::Dependence::DepName[] = {
1248     "NoDep", "Unknown", "Forward", "ForwardButPreventsForwarding", "Backward",
1249     "BackwardVectorizable", "BackwardVectorizableButPreventsForwarding"};
1250
1251 void MemoryDepChecker::Dependence::print(
1252     raw_ostream &OS, unsigned Depth,
1253     const SmallVectorImpl<Instruction *> &Instrs) const {
1254   OS.indent(Depth) << DepName[Type] << ":\n";
1255   OS.indent(Depth + 2) << *Instrs[Source] << " -> \n";
1256   OS.indent(Depth + 2) << *Instrs[Destination] << "\n";
1257 }
1258
1259 bool LoopAccessInfo::canAnalyzeLoop() {
1260   // We need to have a loop header.
1261   DEBUG(dbgs() << "LAA: Found a loop: " <<
1262         TheLoop->getHeader()->getName() << '\n');
1263
1264     // We can only analyze innermost loops.
1265   if (!TheLoop->empty()) {
1266     DEBUG(dbgs() << "LAA: loop is not the innermost loop\n");
1267     emitAnalysis(LoopAccessReport() << "loop is not the innermost loop");
1268     return false;
1269   }
1270
1271   // We must have a single backedge.
1272   if (TheLoop->getNumBackEdges() != 1) {
1273     DEBUG(dbgs() << "LAA: loop control flow is not understood by analyzer\n");
1274     emitAnalysis(
1275         LoopAccessReport() <<
1276         "loop control flow is not understood by analyzer");
1277     return false;
1278   }
1279
1280   // We must have a single exiting block.
1281   if (!TheLoop->getExitingBlock()) {
1282     DEBUG(dbgs() << "LAA: loop control flow is not understood by analyzer\n");
1283     emitAnalysis(
1284         LoopAccessReport() <<
1285         "loop control flow is not understood by analyzer");
1286     return false;
1287   }
1288
1289   // We only handle bottom-tested loops, i.e. loop in which the condition is
1290   // checked at the end of each iteration. With that we can assume that all
1291   // instructions in the loop are executed the same number of times.
1292   if (TheLoop->getExitingBlock() != TheLoop->getLoopLatch()) {
1293     DEBUG(dbgs() << "LAA: loop control flow is not understood by analyzer\n");
1294     emitAnalysis(
1295         LoopAccessReport() <<
1296         "loop control flow is not understood by analyzer");
1297     return false;
1298   }
1299
1300   // ScalarEvolution needs to be able to find the exit count.
1301   const SCEV *ExitCount = SE->getBackedgeTakenCount(TheLoop);
1302   if (ExitCount == SE->getCouldNotCompute()) {
1303     emitAnalysis(LoopAccessReport() <<
1304                  "could not determine number of loop iterations");
1305     DEBUG(dbgs() << "LAA: SCEV could not compute the loop exit count.\n");
1306     return false;
1307   }
1308
1309   return true;
1310 }
1311
1312 void LoopAccessInfo::analyzeLoop(const ValueToValueMap &Strides) {
1313
1314   typedef SmallVector<Value*, 16> ValueVector;
1315   typedef SmallPtrSet<Value*, 16> ValueSet;
1316
1317   // Holds the Load and Store *instructions*.
1318   ValueVector Loads;
1319   ValueVector Stores;
1320
1321   // Holds all the different accesses in the loop.
1322   unsigned NumReads = 0;
1323   unsigned NumReadWrites = 0;
1324
1325   PtrRtChecking.Pointers.clear();
1326   PtrRtChecking.Need = false;
1327
1328   const bool IsAnnotatedParallel = TheLoop->isAnnotatedParallel();
1329
1330   // For each block.
1331   for (Loop::block_iterator bb = TheLoop->block_begin(),
1332        be = TheLoop->block_end(); bb != be; ++bb) {
1333
1334     // Scan the BB and collect legal loads and stores.
1335     for (BasicBlock::iterator it = (*bb)->begin(), e = (*bb)->end(); it != e;
1336          ++it) {
1337
1338       // If this is a load, save it. If this instruction can read from memory
1339       // but is not a load, then we quit. Notice that we don't handle function
1340       // calls that read or write.
1341       if (it->mayReadFromMemory()) {
1342         // Many math library functions read the rounding mode. We will only
1343         // vectorize a loop if it contains known function calls that don't set
1344         // the flag. Therefore, it is safe to ignore this read from memory.
1345         CallInst *Call = dyn_cast<CallInst>(it);
1346         if (Call && getIntrinsicIDForCall(Call, TLI))
1347           continue;
1348
1349         // If the function has an explicit vectorized counterpart, we can safely
1350         // assume that it can be vectorized.
1351         if (Call && !Call->isNoBuiltin() && Call->getCalledFunction() &&
1352             TLI->isFunctionVectorizable(Call->getCalledFunction()->getName()))
1353           continue;
1354
1355         LoadInst *Ld = dyn_cast<LoadInst>(it);
1356         if (!Ld || (!Ld->isSimple() && !IsAnnotatedParallel)) {
1357           emitAnalysis(LoopAccessReport(Ld)
1358                        << "read with atomic ordering or volatile read");
1359           DEBUG(dbgs() << "LAA: Found a non-simple load.\n");
1360           CanVecMem = false;
1361           return;
1362         }
1363         NumLoads++;
1364         Loads.push_back(Ld);
1365         DepChecker.addAccess(Ld);
1366         continue;
1367       }
1368
1369       // Save 'store' instructions. Abort if other instructions write to memory.
1370       if (it->mayWriteToMemory()) {
1371         StoreInst *St = dyn_cast<StoreInst>(it);
1372         if (!St) {
1373           emitAnalysis(LoopAccessReport(it) <<
1374                        "instruction cannot be vectorized");
1375           CanVecMem = false;
1376           return;
1377         }
1378         if (!St->isSimple() && !IsAnnotatedParallel) {
1379           emitAnalysis(LoopAccessReport(St)
1380                        << "write with atomic ordering or volatile write");
1381           DEBUG(dbgs() << "LAA: Found a non-simple store.\n");
1382           CanVecMem = false;
1383           return;
1384         }
1385         NumStores++;
1386         Stores.push_back(St);
1387         DepChecker.addAccess(St);
1388       }
1389     } // Next instr.
1390   } // Next block.
1391
1392   // Now we have two lists that hold the loads and the stores.
1393   // Next, we find the pointers that they use.
1394
1395   // Check if we see any stores. If there are no stores, then we don't
1396   // care if the pointers are *restrict*.
1397   if (!Stores.size()) {
1398     DEBUG(dbgs() << "LAA: Found a read-only loop!\n");
1399     CanVecMem = true;
1400     return;
1401   }
1402
1403   MemoryDepChecker::DepCandidates DependentAccesses;
1404   AccessAnalysis Accesses(TheLoop->getHeader()->getModule()->getDataLayout(),
1405                           AA, LI, DependentAccesses);
1406
1407   // Holds the analyzed pointers. We don't want to call GetUnderlyingObjects
1408   // multiple times on the same object. If the ptr is accessed twice, once
1409   // for read and once for write, it will only appear once (on the write
1410   // list). This is okay, since we are going to check for conflicts between
1411   // writes and between reads and writes, but not between reads and reads.
1412   ValueSet Seen;
1413
1414   ValueVector::iterator I, IE;
1415   for (I = Stores.begin(), IE = Stores.end(); I != IE; ++I) {
1416     StoreInst *ST = cast<StoreInst>(*I);
1417     Value* Ptr = ST->getPointerOperand();
1418     // Check for store to loop invariant address.
1419     StoreToLoopInvariantAddress |= isUniform(Ptr);
1420     // If we did *not* see this pointer before, insert it to  the read-write
1421     // list. At this phase it is only a 'write' list.
1422     if (Seen.insert(Ptr).second) {
1423       ++NumReadWrites;
1424
1425       MemoryLocation Loc = MemoryLocation::get(ST);
1426       // The TBAA metadata could have a control dependency on the predication
1427       // condition, so we cannot rely on it when determining whether or not we
1428       // need runtime pointer checks.
1429       if (blockNeedsPredication(ST->getParent(), TheLoop, DT))
1430         Loc.AATags.TBAA = nullptr;
1431
1432       Accesses.addStore(Loc);
1433     }
1434   }
1435
1436   if (IsAnnotatedParallel) {
1437     DEBUG(dbgs()
1438           << "LAA: A loop annotated parallel, ignore memory dependency "
1439           << "checks.\n");
1440     CanVecMem = true;
1441     return;
1442   }
1443
1444   for (I = Loads.begin(), IE = Loads.end(); I != IE; ++I) {
1445     LoadInst *LD = cast<LoadInst>(*I);
1446     Value* Ptr = LD->getPointerOperand();
1447     // If we did *not* see this pointer before, insert it to the
1448     // read list. If we *did* see it before, then it is already in
1449     // the read-write list. This allows us to vectorize expressions
1450     // such as A[i] += x;  Because the address of A[i] is a read-write
1451     // pointer. This only works if the index of A[i] is consecutive.
1452     // If the address of i is unknown (for example A[B[i]]) then we may
1453     // read a few words, modify, and write a few words, and some of the
1454     // words may be written to the same address.
1455     bool IsReadOnlyPtr = false;
1456     if (Seen.insert(Ptr).second || !isStridedPtr(SE, Ptr, TheLoop, Strides)) {
1457       ++NumReads;
1458       IsReadOnlyPtr = true;
1459     }
1460
1461     MemoryLocation Loc = MemoryLocation::get(LD);
1462     // The TBAA metadata could have a control dependency on the predication
1463     // condition, so we cannot rely on it when determining whether or not we
1464     // need runtime pointer checks.
1465     if (blockNeedsPredication(LD->getParent(), TheLoop, DT))
1466       Loc.AATags.TBAA = nullptr;
1467
1468     Accesses.addLoad(Loc, IsReadOnlyPtr);
1469   }
1470
1471   // If we write (or read-write) to a single destination and there are no
1472   // other reads in this loop then is it safe to vectorize.
1473   if (NumReadWrites == 1 && NumReads == 0) {
1474     DEBUG(dbgs() << "LAA: Found a write-only loop!\n");
1475     CanVecMem = true;
1476     return;
1477   }
1478
1479   // Build dependence sets and check whether we need a runtime pointer bounds
1480   // check.
1481   Accesses.buildDependenceSets();
1482
1483   // Find pointers with computable bounds. We are going to use this information
1484   // to place a runtime bound check.
1485   bool CanDoRTIfNeeded =
1486       Accesses.canCheckPtrAtRT(PtrRtChecking, SE, TheLoop, Strides);
1487   if (!CanDoRTIfNeeded) {
1488     emitAnalysis(LoopAccessReport() << "cannot identify array bounds");
1489     DEBUG(dbgs() << "LAA: We can't vectorize because we can't find "
1490                  << "the array bounds.\n");
1491     CanVecMem = false;
1492     return;
1493   }
1494
1495   DEBUG(dbgs() << "LAA: We can perform a memory runtime check if needed.\n");
1496
1497   CanVecMem = true;
1498   if (Accesses.isDependencyCheckNeeded()) {
1499     DEBUG(dbgs() << "LAA: Checking memory dependencies\n");
1500     CanVecMem = DepChecker.areDepsSafe(
1501         DependentAccesses, Accesses.getDependenciesToCheck(), Strides);
1502     MaxSafeDepDistBytes = DepChecker.getMaxSafeDepDistBytes();
1503
1504     if (!CanVecMem && DepChecker.shouldRetryWithRuntimeCheck()) {
1505       DEBUG(dbgs() << "LAA: Retrying with memory checks\n");
1506
1507       // Clear the dependency checks. We assume they are not needed.
1508       Accesses.resetDepChecks(DepChecker);
1509
1510       PtrRtChecking.reset();
1511       PtrRtChecking.Need = true;
1512
1513       CanDoRTIfNeeded =
1514           Accesses.canCheckPtrAtRT(PtrRtChecking, SE, TheLoop, Strides, true);
1515
1516       // Check that we found the bounds for the pointer.
1517       if (!CanDoRTIfNeeded) {
1518         emitAnalysis(LoopAccessReport()
1519                      << "cannot check memory dependencies at runtime");
1520         DEBUG(dbgs() << "LAA: Can't vectorize with memory checks\n");
1521         CanVecMem = false;
1522         return;
1523       }
1524
1525       CanVecMem = true;
1526     }
1527   }
1528
1529   if (CanVecMem)
1530     DEBUG(dbgs() << "LAA: No unsafe dependent memory operations in loop.  We"
1531                  << (PtrRtChecking.Need ? "" : " don't")
1532                  << " need runtime memory checks.\n");
1533   else {
1534     emitAnalysis(LoopAccessReport() <<
1535                  "unsafe dependent memory operations in loop");
1536     DEBUG(dbgs() << "LAA: unsafe dependent memory operations in loop\n");
1537   }
1538 }
1539
1540 bool LoopAccessInfo::blockNeedsPredication(BasicBlock *BB, Loop *TheLoop,
1541                                            DominatorTree *DT)  {
1542   assert(TheLoop->contains(BB) && "Unknown block used");
1543
1544   // Blocks that do not dominate the latch need predication.
1545   BasicBlock* Latch = TheLoop->getLoopLatch();
1546   return !DT->dominates(BB, Latch);
1547 }
1548
1549 void LoopAccessInfo::emitAnalysis(LoopAccessReport &Message) {
1550   assert(!Report && "Multiple reports generated");
1551   Report = Message;
1552 }
1553
1554 bool LoopAccessInfo::isUniform(Value *V) const {
1555   return (SE->isLoopInvariant(SE->getSCEV(V), TheLoop));
1556 }
1557
1558 // FIXME: this function is currently a duplicate of the one in
1559 // LoopVectorize.cpp.
1560 static Instruction *getFirstInst(Instruction *FirstInst, Value *V,
1561                                  Instruction *Loc) {
1562   if (FirstInst)
1563     return FirstInst;
1564   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
1565     return I->getParent() == Loc->getParent() ? I : nullptr;
1566   return nullptr;
1567 }
1568
1569 std::pair<Instruction *, Instruction *> LoopAccessInfo::addRuntimeCheck(
1570     Instruction *Loc, const SmallVectorImpl<int> *PtrPartition) const {
1571   if (!PtrRtChecking.Need)
1572     return std::make_pair(nullptr, nullptr);
1573
1574   SmallVector<TrackingVH<Value>, 2> Starts;
1575   SmallVector<TrackingVH<Value>, 2> Ends;
1576
1577   LLVMContext &Ctx = Loc->getContext();
1578   SCEVExpander Exp(*SE, DL, "induction");
1579   Instruction *FirstInst = nullptr;
1580
1581   for (unsigned i = 0; i < PtrRtChecking.CheckingGroups.size(); ++i) {
1582     const RuntimePointerChecking::CheckingPtrGroup &CG =
1583         PtrRtChecking.CheckingGroups[i];
1584     Value *Ptr = PtrRtChecking.Pointers[CG.Members[0]].PointerValue;
1585     const SCEV *Sc = SE->getSCEV(Ptr);
1586
1587     if (SE->isLoopInvariant(Sc, TheLoop)) {
1588       DEBUG(dbgs() << "LAA: Adding RT check for a loop invariant ptr:" << *Ptr
1589                    << "\n");
1590       Starts.push_back(Ptr);
1591       Ends.push_back(Ptr);
1592     } else {
1593       unsigned AS = Ptr->getType()->getPointerAddressSpace();
1594
1595       // Use this type for pointer arithmetic.
1596       Type *PtrArithTy = Type::getInt8PtrTy(Ctx, AS);
1597       Value *Start = nullptr, *End = nullptr;
1598
1599       DEBUG(dbgs() << "LAA: Adding RT check for range:\n");
1600       Start = Exp.expandCodeFor(CG.Low, PtrArithTy, Loc);
1601       End = Exp.expandCodeFor(CG.High, PtrArithTy, Loc);
1602       DEBUG(dbgs() << "Start: " << *CG.Low << " End: " << *CG.High << "\n");
1603       Starts.push_back(Start);
1604       Ends.push_back(End);
1605     }
1606   }
1607
1608   IRBuilder<> ChkBuilder(Loc);
1609   // Our instructions might fold to a constant.
1610   Value *MemoryRuntimeCheck = nullptr;
1611   for (unsigned i = 0; i < PtrRtChecking.CheckingGroups.size(); ++i) {
1612     for (unsigned j = i + 1; j < PtrRtChecking.CheckingGroups.size(); ++j) {
1613       const RuntimePointerChecking::CheckingPtrGroup &CGI =
1614           PtrRtChecking.CheckingGroups[i];
1615       const RuntimePointerChecking::CheckingPtrGroup &CGJ =
1616           PtrRtChecking.CheckingGroups[j];
1617
1618       if (!PtrRtChecking.needsChecking(CGI, CGJ, PtrPartition))
1619         continue;
1620
1621       unsigned AS0 = Starts[i]->getType()->getPointerAddressSpace();
1622       unsigned AS1 = Starts[j]->getType()->getPointerAddressSpace();
1623
1624       assert((AS0 == Ends[j]->getType()->getPointerAddressSpace()) &&
1625              (AS1 == Ends[i]->getType()->getPointerAddressSpace()) &&
1626              "Trying to bounds check pointers with different address spaces");
1627
1628       Type *PtrArithTy0 = Type::getInt8PtrTy(Ctx, AS0);
1629       Type *PtrArithTy1 = Type::getInt8PtrTy(Ctx, AS1);
1630
1631       Value *Start0 = ChkBuilder.CreateBitCast(Starts[i], PtrArithTy0, "bc");
1632       Value *Start1 = ChkBuilder.CreateBitCast(Starts[j], PtrArithTy1, "bc");
1633       Value *End0 =   ChkBuilder.CreateBitCast(Ends[i],   PtrArithTy1, "bc");
1634       Value *End1 =   ChkBuilder.CreateBitCast(Ends[j],   PtrArithTy0, "bc");
1635
1636       Value *Cmp0 = ChkBuilder.CreateICmpULE(Start0, End1, "bound0");
1637       FirstInst = getFirstInst(FirstInst, Cmp0, Loc);
1638       Value *Cmp1 = ChkBuilder.CreateICmpULE(Start1, End0, "bound1");
1639       FirstInst = getFirstInst(FirstInst, Cmp1, Loc);
1640       Value *IsConflict = ChkBuilder.CreateAnd(Cmp0, Cmp1, "found.conflict");
1641       FirstInst = getFirstInst(FirstInst, IsConflict, Loc);
1642       if (MemoryRuntimeCheck) {
1643         IsConflict = ChkBuilder.CreateOr(MemoryRuntimeCheck, IsConflict,
1644                                          "conflict.rdx");
1645         FirstInst = getFirstInst(FirstInst, IsConflict, Loc);
1646       }
1647       MemoryRuntimeCheck = IsConflict;
1648     }
1649   }
1650
1651   if (!MemoryRuntimeCheck)
1652     return std::make_pair(nullptr, nullptr);
1653
1654   // We have to do this trickery because the IRBuilder might fold the check to a
1655   // constant expression in which case there is no Instruction anchored in a
1656   // the block.
1657   Instruction *Check = BinaryOperator::CreateAnd(MemoryRuntimeCheck,
1658                                                  ConstantInt::getTrue(Ctx));
1659   ChkBuilder.Insert(Check, "memcheck.conflict");
1660   FirstInst = getFirstInst(FirstInst, Check, Loc);
1661   return std::make_pair(FirstInst, Check);
1662 }
1663
1664 LoopAccessInfo::LoopAccessInfo(Loop *L, ScalarEvolution *SE,
1665                                const DataLayout &DL,
1666                                const TargetLibraryInfo *TLI, AliasAnalysis *AA,
1667                                DominatorTree *DT, LoopInfo *LI,
1668                                const ValueToValueMap &Strides)
1669     : PtrRtChecking(SE), DepChecker(SE, L), TheLoop(L), SE(SE), DL(DL),
1670       TLI(TLI), AA(AA), DT(DT), LI(LI), NumLoads(0), NumStores(0),
1671       MaxSafeDepDistBytes(-1U), CanVecMem(false),
1672       StoreToLoopInvariantAddress(false) {
1673   if (canAnalyzeLoop())
1674     analyzeLoop(Strides);
1675 }
1676
1677 void LoopAccessInfo::print(raw_ostream &OS, unsigned Depth) const {
1678   if (CanVecMem) {
1679     if (PtrRtChecking.Need)
1680       OS.indent(Depth) << "Memory dependences are safe with run-time checks\n";
1681     else
1682       OS.indent(Depth) << "Memory dependences are safe\n";
1683   }
1684
1685   if (Report)
1686     OS.indent(Depth) << "Report: " << Report->str() << "\n";
1687
1688   if (auto *InterestingDependences = DepChecker.getInterestingDependences()) {
1689     OS.indent(Depth) << "Interesting Dependences:\n";
1690     for (auto &Dep : *InterestingDependences) {
1691       Dep.print(OS, Depth + 2, DepChecker.getMemoryInstructions());
1692       OS << "\n";
1693     }
1694   } else
1695     OS.indent(Depth) << "Too many interesting dependences, not recorded\n";
1696
1697   // List the pair of accesses need run-time checks to prove independence.
1698   PtrRtChecking.print(OS, Depth);
1699   OS << "\n";
1700
1701   OS.indent(Depth) << "Store to invariant address was "
1702                    << (StoreToLoopInvariantAddress ? "" : "not ")
1703                    << "found in loop.\n";
1704 }
1705
1706 const LoopAccessInfo &
1707 LoopAccessAnalysis::getInfo(Loop *L, const ValueToValueMap &Strides) {
1708   auto &LAI = LoopAccessInfoMap[L];
1709
1710 #ifndef NDEBUG
1711   assert((!LAI || LAI->NumSymbolicStrides == Strides.size()) &&
1712          "Symbolic strides changed for loop");
1713 #endif
1714
1715   if (!LAI) {
1716     const DataLayout &DL = L->getHeader()->getModule()->getDataLayout();
1717     LAI = llvm::make_unique<LoopAccessInfo>(L, SE, DL, TLI, AA, DT, LI,
1718                                             Strides);
1719 #ifndef NDEBUG
1720     LAI->NumSymbolicStrides = Strides.size();
1721 #endif
1722   }
1723   return *LAI.get();
1724 }
1725
1726 void LoopAccessAnalysis::print(raw_ostream &OS, const Module *M) const {
1727   LoopAccessAnalysis &LAA = *const_cast<LoopAccessAnalysis *>(this);
1728
1729   ValueToValueMap NoSymbolicStrides;
1730
1731   for (Loop *TopLevelLoop : *LI)
1732     for (Loop *L : depth_first(TopLevelLoop)) {
1733       OS.indent(2) << L->getHeader()->getName() << ":\n";
1734       auto &LAI = LAA.getInfo(L, NoSymbolicStrides);
1735       LAI.print(OS, 4);
1736     }
1737 }
1738
1739 bool LoopAccessAnalysis::runOnFunction(Function &F) {
1740   SE = &getAnalysis<ScalarEvolution>();
1741   auto *TLIP = getAnalysisIfAvailable<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
1742   TLI = TLIP ? &TLIP->getTLI() : nullptr;
1743   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
1744   DT = &getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
1745   LI = &getAnalysis<LoopInfoWrapperPass>().getLoopInfo();
1746
1747   return false;
1748 }
1749
1750 void LoopAccessAnalysis::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
1751     AU.addRequired<ScalarEvolution>();
1752     AU.addRequired<AliasAnalysis>();
1753     AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
1754     AU.addRequired<LoopInfoWrapperPass>();
1755
1756     AU.setPreservesAll();
1757 }
1758
1759 char LoopAccessAnalysis::ID = 0;
1760 static const char laa_name[] = "Loop Access Analysis";
1761 #define LAA_NAME "loop-accesses"
1762
1763 INITIALIZE_PASS_BEGIN(LoopAccessAnalysis, LAA_NAME, laa_name, false, true)
1764 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
1765 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ScalarEvolution)
1766 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTreeWrapperPass)
1767 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopInfoWrapperPass)
1768 INITIALIZE_PASS_END(LoopAccessAnalysis, LAA_NAME, laa_name, false, true)
1769
1770 namespace llvm {
1771   Pass *createLAAPass() {
1772     return new LoopAccessAnalysis();
1773   }
1774 }