[LAA] Hide NeedRTCheck logic completely inside canCheckPtrAtRT, 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 LoopAccessInfo::RuntimePointerCheck::insert(
123     Loop *Lp, Value *Ptr, bool WritePtr, 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.push_back(Ptr);
132   Starts.push_back(AR->getStart());
133   Ends.push_back(ScEnd);
134   IsWritePtr.push_back(WritePtr);
135   DependencySetId.push_back(DepSetId);
136   AliasSetId.push_back(ASId);
137   Exprs.push_back(Sc);
138 }
139
140 bool LoopAccessInfo::RuntimePointerCheck::needsChecking(
141     const CheckingPtrGroup &M, const CheckingPtrGroup &N,
142     const SmallVectorImpl<int> *PtrPartition) const {
143   for (unsigned I = 0, EI = M.Members.size(); EI != I; ++I)
144     for (unsigned J = 0, EJ = N.Members.size(); EJ != J; ++J)
145       if (needsChecking(M.Members[I], N.Members[J], PtrPartition))
146         return true;
147   return false;
148 }
149
150 /// Compare \p I and \p J and return the minimum.
151 /// Return nullptr in case we couldn't find an answer.
152 static const SCEV *getMinFromExprs(const SCEV *I, const SCEV *J,
153                                    ScalarEvolution *SE) {
154   const SCEV *Diff = SE->getMinusSCEV(J, I);
155   const SCEVConstant *C = dyn_cast<const SCEVConstant>(Diff);
156
157   if (!C)
158     return nullptr;
159   if (C->getValue()->isNegative())
160     return J;
161   return I;
162 }
163
164 bool LoopAccessInfo::RuntimePointerCheck::CheckingPtrGroup::addPointer(
165     unsigned Index) {
166   // Compare the starts and ends with the known minimum and maximum
167   // of this set. We need to know how we compare against the min/max
168   // of the set in order to be able to emit memchecks.
169   const SCEV *Min0 = getMinFromExprs(RtCheck.Starts[Index], Low, RtCheck.SE);
170   if (!Min0)
171     return false;
172
173   const SCEV *Min1 = getMinFromExprs(RtCheck.Ends[Index], High, RtCheck.SE);
174   if (!Min1)
175     return false;
176
177   // Update the low bound  expression if we've found a new min value.
178   if (Min0 == RtCheck.Starts[Index])
179     Low = RtCheck.Starts[Index];
180
181   // Update the high bound expression if we've found a new max value.
182   if (Min1 != RtCheck.Ends[Index])
183     High = RtCheck.Ends[Index];
184
185   Members.push_back(Index);
186   return true;
187 }
188
189 void LoopAccessInfo::RuntimePointerCheck::groupChecks(
190     MemoryDepChecker::DepCandidates &DepCands,
191     bool UseDependencies) {
192   // We build the groups from dependency candidates equivalence classes
193   // because:
194   //    - We know that pointers in the same equivalence class share
195   //      the same underlying object and therefore there is a chance
196   //      that we can compare pointers
197   //    - We wouldn't be able to merge two pointers for which we need
198   //      to emit a memcheck. The classes in DepCands are already
199   //      conveniently built such that no two pointers in the same
200   //      class need checking against each other.
201
202   // We use the following (greedy) algorithm to construct the groups
203   // For every pointer in the equivalence class:
204   //   For each existing group:
205   //   - if the difference between this pointer and the min/max bounds
206   //     of the group is a constant, then make the pointer part of the
207   //     group and update the min/max bounds of that group as required.
208
209   CheckingGroups.clear();
210
211   // If we don't have the dependency partitions, construct a new
212   // checking pointer group for each pointer.
213   if (!UseDependencies) {
214     for (unsigned I = 0; I < Pointers.size(); ++I)
215       CheckingGroups.push_back(CheckingPtrGroup(I, *this));
216     return;
217   }
218
219   unsigned TotalComparisons = 0;
220
221   DenseMap<Value *, unsigned> PositionMap;
222   for (unsigned Pointer = 0; Pointer < Pointers.size(); ++Pointer)
223     PositionMap[Pointers[Pointer]] = Pointer;
224
225   // We need to keep track of what pointers we've already seen so we
226   // don't process them twice.
227   SmallSet<unsigned, 2> Seen;
228
229   // Go through all equivalence classes, get the the "pointer check groups"
230   // and add them to the overall solution. We use the order in which accesses
231   // appear in 'Pointers' to enforce determinism.
232   for (unsigned I = 0; I < Pointers.size(); ++I) {
233     // We've seen this pointer before, and therefore already processed
234     // its equivalence class.
235     if (Seen.count(I))
236       continue;
237
238     MemoryDepChecker::MemAccessInfo Access(Pointers[I], IsWritePtr[I]);
239
240     SmallVector<CheckingPtrGroup, 2> Groups;
241     auto LeaderI = DepCands.findValue(DepCands.getLeaderValue(Access));
242
243     SmallVector<unsigned, 2> MemberIndices;
244
245     // Get all indeces of the members of this equivalence class and sort them.
246     // This will allow us to process all accesses in the order in which they
247     // were added to the RuntimePointerCheck.
248     for (auto MI = DepCands.member_begin(LeaderI), ME = DepCands.member_end();
249          MI != ME; ++MI) {
250       unsigned Pointer = PositionMap[MI->getPointer()];
251       MemberIndices.push_back(Pointer);
252     }
253     std::sort(MemberIndices.begin(), MemberIndices.end());
254
255     for (unsigned Pointer : MemberIndices) {
256       bool Merged = false;
257       // Mark this pointer as seen.
258       Seen.insert(Pointer);
259
260       // Go through all the existing sets and see if we can find one
261       // which can include this pointer.
262       for (CheckingPtrGroup &Group : Groups) {
263         // Don't perform more than a certain amount of comparisons.
264         // This should limit the cost of grouping the pointers to something
265         // reasonable.  If we do end up hitting this threshold, the algorithm
266         // will create separate groups for all remaining pointers.
267         if (TotalComparisons > MemoryCheckMergeThreshold)
268           break;
269
270         TotalComparisons++;
271
272         if (Group.addPointer(Pointer)) {
273           Merged = true;
274           break;
275         }
276       }
277
278       if (!Merged)
279         // We couldn't add this pointer to any existing set or the threshold
280         // for the number of comparisons has been reached. Create a new group
281         // to hold the current pointer.
282         Groups.push_back(CheckingPtrGroup(Pointer, *this));
283     }
284
285     // We've computed the grouped checks for this partition.
286     // Save the results and continue with the next one.
287     std::copy(Groups.begin(), Groups.end(), std::back_inserter(CheckingGroups));
288   }
289 }
290
291 bool LoopAccessInfo::RuntimePointerCheck::needsChecking(
292     unsigned I, unsigned J, const SmallVectorImpl<int> *PtrPartition) const {
293   // No need to check if two readonly pointers intersect.
294   if (!IsWritePtr[I] && !IsWritePtr[J])
295     return false;
296
297   // Only need to check pointers between two different dependency sets.
298   if (DependencySetId[I] == DependencySetId[J])
299     return false;
300
301   // Only need to check pointers in the same alias set.
302   if (AliasSetId[I] != AliasSetId[J])
303     return false;
304
305   // If PtrPartition is set omit checks between pointers of the same partition.
306   // Partition number -1 means that the pointer is used in multiple partitions.
307   // In this case we can't omit the check.
308   if (PtrPartition && (*PtrPartition)[I] != -1 &&
309       (*PtrPartition)[I] == (*PtrPartition)[J])
310     return false;
311
312   return true;
313 }
314
315 void LoopAccessInfo::RuntimePointerCheck::print(
316     raw_ostream &OS, unsigned Depth,
317     const SmallVectorImpl<int> *PtrPartition) const {
318
319   OS.indent(Depth) << "Run-time memory checks:\n";
320
321   unsigned N = 0;
322   for (unsigned I = 0; I < CheckingGroups.size(); ++I)
323     for (unsigned J = I + 1; J < CheckingGroups.size(); ++J)
324       if (needsChecking(CheckingGroups[I], CheckingGroups[J], PtrPartition)) {
325         OS.indent(Depth) << "Check " << N++ << ":\n";
326         OS.indent(Depth + 2) << "Comparing group " << I << ":\n";
327
328         for (unsigned K = 0; K < CheckingGroups[I].Members.size(); ++K) {
329           OS.indent(Depth + 2) << *Pointers[CheckingGroups[I].Members[K]]
330                                << "\n";
331           if (PtrPartition)
332             OS << " (Partition: "
333                << (*PtrPartition)[CheckingGroups[I].Members[K]] << ")"
334                << "\n";
335         }
336
337         OS.indent(Depth + 2) << "Against group " << J << ":\n";
338
339         for (unsigned K = 0; K < CheckingGroups[J].Members.size(); ++K) {
340           OS.indent(Depth + 2) << *Pointers[CheckingGroups[J].Members[K]]
341                                << "\n";
342           if (PtrPartition)
343             OS << " (Partition: "
344                << (*PtrPartition)[CheckingGroups[J].Members[K]] << ")"
345                << "\n";
346         }
347       }
348
349   OS.indent(Depth) << "Grouped accesses:\n";
350   for (unsigned I = 0; I < CheckingGroups.size(); ++I) {
351     OS.indent(Depth + 2) << "Group " << I << ":\n";
352     OS.indent(Depth + 4) << "(Low: " << *CheckingGroups[I].Low
353                          << " High: " << *CheckingGroups[I].High << ")\n";
354     for (unsigned J = 0; J < CheckingGroups[I].Members.size(); ++J) {
355       OS.indent(Depth + 6) << "Member: " << *Exprs[CheckingGroups[I].Members[J]]
356                            << "\n";
357     }
358   }
359 }
360
361 unsigned LoopAccessInfo::RuntimePointerCheck::getNumberOfChecks(
362     const SmallVectorImpl<int> *PtrPartition) const {
363
364   unsigned NumPartitions = CheckingGroups.size();
365   unsigned CheckCount = 0;
366
367   for (unsigned I = 0; I < NumPartitions; ++I)
368     for (unsigned J = I + 1; J < NumPartitions; ++J)
369       if (needsChecking(CheckingGroups[I], CheckingGroups[J], PtrPartition))
370         CheckCount++;
371   return CheckCount;
372 }
373
374 bool LoopAccessInfo::RuntimePointerCheck::needsAnyChecking(
375     const SmallVectorImpl<int> *PtrPartition) const {
376   unsigned NumPointers = Pointers.size();
377
378   for (unsigned I = 0; I < NumPointers; ++I)
379     for (unsigned J = I + 1; J < NumPointers; ++J)
380       if (needsChecking(I, J, PtrPartition))
381         return true;
382   return false;
383 }
384
385 namespace {
386 /// \brief Analyses memory accesses in a loop.
387 ///
388 /// Checks whether run time pointer checks are needed and builds sets for data
389 /// dependence checking.
390 class AccessAnalysis {
391 public:
392   /// \brief Read or write access location.
393   typedef PointerIntPair<Value *, 1, bool> MemAccessInfo;
394   typedef SmallPtrSet<MemAccessInfo, 8> MemAccessInfoSet;
395
396   AccessAnalysis(const DataLayout &Dl, AliasAnalysis *AA, LoopInfo *LI,
397                  MemoryDepChecker::DepCandidates &DA)
398       : DL(Dl), AST(*AA), LI(LI), DepCands(DA),
399         IsRTCheckAnalysisNeeded(false) {}
400
401   /// \brief Register a load  and whether it is only read from.
402   void addLoad(MemoryLocation &Loc, bool IsReadOnly) {
403     Value *Ptr = const_cast<Value*>(Loc.Ptr);
404     AST.add(Ptr, MemoryLocation::UnknownSize, Loc.AATags);
405     Accesses.insert(MemAccessInfo(Ptr, false));
406     if (IsReadOnly)
407       ReadOnlyPtr.insert(Ptr);
408   }
409
410   /// \brief Register a store.
411   void addStore(MemoryLocation &Loc) {
412     Value *Ptr = const_cast<Value*>(Loc.Ptr);
413     AST.add(Ptr, MemoryLocation::UnknownSize, Loc.AATags);
414     Accesses.insert(MemAccessInfo(Ptr, true));
415   }
416
417   /// \brief Check whether we can check the pointers at runtime for
418   /// non-intersection.
419   ///
420   /// Returns true if we need no check or if we do and we can generate them
421   /// (i.e. the pointers have computable bounds).
422   bool canCheckPtrAtRT(LoopAccessInfo::RuntimePointerCheck &RtCheck,
423                        ScalarEvolution *SE, Loop *TheLoop,
424                        const ValueToValueMap &Strides,
425                        bool ShouldCheckStride = false);
426
427   /// \brief Goes over all memory accesses, checks whether a RT check is needed
428   /// and builds sets of dependent accesses.
429   void buildDependenceSets() {
430     processMemAccesses();
431   }
432
433   /// \brief Initial processing of memory accesses determined that we need to
434   /// perform dependency checking.
435   ///
436   /// Note that this can later be cleared if we retry memcheck analysis without
437   /// dependency checking (i.e. ShouldRetryWithRuntimeCheck).
438   bool isDependencyCheckNeeded() { return !CheckDeps.empty(); }
439
440   /// We decided that no dependence analysis would be used.  Reset the state.
441   void resetDepChecks(MemoryDepChecker &DepChecker) {
442     CheckDeps.clear();
443     DepChecker.clearInterestingDependences();
444   }
445
446   MemAccessInfoSet &getDependenciesToCheck() { return CheckDeps; }
447
448 private:
449   typedef SetVector<MemAccessInfo> PtrAccessSet;
450
451   /// \brief Go over all memory access and check whether runtime pointer checks
452   /// are needed and build sets of dependency check candidates.
453   void processMemAccesses();
454
455   /// Set of all accesses.
456   PtrAccessSet Accesses;
457
458   const DataLayout &DL;
459
460   /// Set of accesses that need a further dependence check.
461   MemAccessInfoSet CheckDeps;
462
463   /// Set of pointers that are read only.
464   SmallPtrSet<Value*, 16> ReadOnlyPtr;
465
466   /// An alias set tracker to partition the access set by underlying object and
467   //intrinsic property (such as TBAA metadata).
468   AliasSetTracker AST;
469
470   LoopInfo *LI;
471
472   /// Sets of potentially dependent accesses - members of one set share an
473   /// underlying pointer. The set "CheckDeps" identfies which sets really need a
474   /// dependence check.
475   MemoryDepChecker::DepCandidates &DepCands;
476
477   /// \brief Initial processing of memory accesses determined that we may need
478   /// to add memchecks.  Perform the analysis to determine the necessary checks.
479   ///
480   /// Note that, this is different from isDependencyCheckNeeded.  When we retry
481   /// memcheck analysis without dependency checking
482   /// (i.e. ShouldRetryWithRuntimeCheck), isDependencyCheckNeeded is cleared
483   /// while this remains set if we have potentially dependent accesses.
484   bool IsRTCheckAnalysisNeeded;
485 };
486
487 } // end anonymous namespace
488
489 /// \brief Check whether a pointer can participate in a runtime bounds check.
490 static bool hasComputableBounds(ScalarEvolution *SE,
491                                 const ValueToValueMap &Strides, Value *Ptr) {
492   const SCEV *PtrScev = replaceSymbolicStrideSCEV(SE, Strides, Ptr);
493   const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(PtrScev);
494   if (!AR)
495     return false;
496
497   return AR->isAffine();
498 }
499
500 bool AccessAnalysis::canCheckPtrAtRT(
501     LoopAccessInfo::RuntimePointerCheck &RtCheck, ScalarEvolution *SE,
502     Loop *TheLoop, const ValueToValueMap &StridesMap, bool ShouldCheckStride) {
503   // Find pointers with computable bounds. We are going to use this information
504   // to place a runtime bound check.
505   bool CanDoRT = true;
506
507   bool NeedRTCheck = false;
508   if (!IsRTCheckAnalysisNeeded) return true;
509
510   bool IsDepCheckNeeded = isDependencyCheckNeeded();
511
512   // We assign a consecutive id to access from different alias sets.
513   // Accesses between different groups doesn't need to be checked.
514   unsigned ASId = 1;
515   for (auto &AS : AST) {
516     int NumReadPtrChecks = 0;
517     int NumWritePtrChecks = 0;
518
519     // We assign consecutive id to access from different dependence sets.
520     // Accesses within the same set don't need a runtime check.
521     unsigned RunningDepId = 1;
522     DenseMap<Value *, unsigned> DepSetId;
523
524     for (auto A : AS) {
525       Value *Ptr = A.getValue();
526       bool IsWrite = Accesses.count(MemAccessInfo(Ptr, true));
527       MemAccessInfo Access(Ptr, IsWrite);
528
529       if (IsWrite)
530         ++NumWritePtrChecks;
531       else
532         ++NumReadPtrChecks;
533
534       if (hasComputableBounds(SE, StridesMap, Ptr) &&
535           // When we run after a failing dependency check we have to make sure
536           // we don't have wrapping pointers.
537           (!ShouldCheckStride ||
538            isStridedPtr(SE, Ptr, TheLoop, StridesMap) == 1)) {
539         // The id of the dependence set.
540         unsigned DepId;
541
542         if (IsDepCheckNeeded) {
543           Value *Leader = DepCands.getLeaderValue(Access).getPointer();
544           unsigned &LeaderId = DepSetId[Leader];
545           if (!LeaderId)
546             LeaderId = RunningDepId++;
547           DepId = LeaderId;
548         } else
549           // Each access has its own dependence set.
550           DepId = RunningDepId++;
551
552         RtCheck.insert(TheLoop, Ptr, IsWrite, DepId, ASId, StridesMap);
553
554         DEBUG(dbgs() << "LAA: Found a runtime check ptr:" << *Ptr << '\n');
555       } else {
556         DEBUG(dbgs() << "LAA: Can't find bounds for ptr:" << *Ptr << '\n');
557         CanDoRT = false;
558       }
559     }
560
561     // If we have at least two writes or one write and a read then we need to
562     // check them.  But there is no need to checks if there is only one
563     // dependence set for this alias set.
564     //
565     // Note that this function computes CanDoRT and NeedRTCheck independently.
566     // For example CanDoRT=false, NeedRTCheck=false means that we have a pointer
567     // for which we couldn't find the bounds but we don't actually need to emit
568     // any checks so it does not matter.
569     if (!(IsDepCheckNeeded && CanDoRT && RunningDepId == 2))
570       NeedRTCheck |= (NumWritePtrChecks >= 2 || (NumReadPtrChecks >= 1 &&
571                                                  NumWritePtrChecks >= 1));
572
573     ++ASId;
574   }
575
576   // If the pointers that we would use for the bounds comparison have different
577   // address spaces, assume the values aren't directly comparable, so we can't
578   // use them for the runtime check. We also have to assume they could
579   // overlap. In the future there should be metadata for whether address spaces
580   // are disjoint.
581   unsigned NumPointers = RtCheck.Pointers.size();
582   for (unsigned i = 0; i < NumPointers; ++i) {
583     for (unsigned j = i + 1; j < NumPointers; ++j) {
584       // Only need to check pointers between two different dependency sets.
585       if (RtCheck.DependencySetId[i] == RtCheck.DependencySetId[j])
586        continue;
587       // Only need to check pointers in the same alias set.
588       if (RtCheck.AliasSetId[i] != RtCheck.AliasSetId[j])
589         continue;
590
591       Value *PtrI = RtCheck.Pointers[i];
592       Value *PtrJ = RtCheck.Pointers[j];
593
594       unsigned ASi = PtrI->getType()->getPointerAddressSpace();
595       unsigned ASj = PtrJ->getType()->getPointerAddressSpace();
596       if (ASi != ASj) {
597         DEBUG(dbgs() << "LAA: Runtime check would require comparison between"
598                        " different address spaces\n");
599         return false;
600       }
601     }
602   }
603
604   if (NeedRTCheck && CanDoRT)
605     RtCheck.groupChecks(DepCands, IsDepCheckNeeded);
606
607   DEBUG(dbgs() << "LAA: We need to do " << RtCheck.getNumberOfChecks(nullptr)
608                << " pointer comparisons.\n");
609
610   RtCheck.Need = NeedRTCheck;
611
612   bool CanDoRTIfNeeded = !NeedRTCheck || CanDoRT;
613   if (!CanDoRTIfNeeded)
614     RtCheck.reset();
615   return CanDoRTIfNeeded;
616 }
617
618 void AccessAnalysis::processMemAccesses() {
619   // We process the set twice: first we process read-write pointers, last we
620   // process read-only pointers. This allows us to skip dependence tests for
621   // read-only pointers.
622
623   DEBUG(dbgs() << "LAA: Processing memory accesses...\n");
624   DEBUG(dbgs() << "  AST: "; AST.dump());
625   DEBUG(dbgs() << "LAA:   Accesses(" << Accesses.size() << "):\n");
626   DEBUG({
627     for (auto A : Accesses)
628       dbgs() << "\t" << *A.getPointer() << " (" <<
629                 (A.getInt() ? "write" : (ReadOnlyPtr.count(A.getPointer()) ?
630                                          "read-only" : "read")) << ")\n";
631   });
632
633   // The AliasSetTracker has nicely partitioned our pointers by metadata
634   // compatibility and potential for underlying-object overlap. As a result, we
635   // only need to check for potential pointer dependencies within each alias
636   // set.
637   for (auto &AS : AST) {
638     // Note that both the alias-set tracker and the alias sets themselves used
639     // linked lists internally and so the iteration order here is deterministic
640     // (matching the original instruction order within each set).
641
642     bool SetHasWrite = false;
643
644     // Map of pointers to last access encountered.
645     typedef DenseMap<Value*, MemAccessInfo> UnderlyingObjToAccessMap;
646     UnderlyingObjToAccessMap ObjToLastAccess;
647
648     // Set of access to check after all writes have been processed.
649     PtrAccessSet DeferredAccesses;
650
651     // Iterate over each alias set twice, once to process read/write pointers,
652     // and then to process read-only pointers.
653     for (int SetIteration = 0; SetIteration < 2; ++SetIteration) {
654       bool UseDeferred = SetIteration > 0;
655       PtrAccessSet &S = UseDeferred ? DeferredAccesses : Accesses;
656
657       for (auto AV : AS) {
658         Value *Ptr = AV.getValue();
659
660         // For a single memory access in AliasSetTracker, Accesses may contain
661         // both read and write, and they both need to be handled for CheckDeps.
662         for (auto AC : S) {
663           if (AC.getPointer() != Ptr)
664             continue;
665
666           bool IsWrite = AC.getInt();
667
668           // If we're using the deferred access set, then it contains only
669           // reads.
670           bool IsReadOnlyPtr = ReadOnlyPtr.count(Ptr) && !IsWrite;
671           if (UseDeferred && !IsReadOnlyPtr)
672             continue;
673           // Otherwise, the pointer must be in the PtrAccessSet, either as a
674           // read or a write.
675           assert(((IsReadOnlyPtr && UseDeferred) || IsWrite ||
676                   S.count(MemAccessInfo(Ptr, false))) &&
677                  "Alias-set pointer not in the access set?");
678
679           MemAccessInfo Access(Ptr, IsWrite);
680           DepCands.insert(Access);
681
682           // Memorize read-only pointers for later processing and skip them in
683           // the first round (they need to be checked after we have seen all
684           // write pointers). Note: we also mark pointer that are not
685           // consecutive as "read-only" pointers (so that we check
686           // "a[b[i]] +="). Hence, we need the second check for "!IsWrite".
687           if (!UseDeferred && IsReadOnlyPtr) {
688             DeferredAccesses.insert(Access);
689             continue;
690           }
691
692           // If this is a write - check other reads and writes for conflicts. If
693           // this is a read only check other writes for conflicts (but only if
694           // there is no other write to the ptr - this is an optimization to
695           // catch "a[i] = a[i] + " without having to do a dependence check).
696           if ((IsWrite || IsReadOnlyPtr) && SetHasWrite) {
697             CheckDeps.insert(Access);
698             IsRTCheckAnalysisNeeded = true;
699           }
700
701           if (IsWrite)
702             SetHasWrite = true;
703
704           // Create sets of pointers connected by a shared alias set and
705           // underlying object.
706           typedef SmallVector<Value *, 16> ValueVector;
707           ValueVector TempObjects;
708
709           GetUnderlyingObjects(Ptr, TempObjects, DL, LI);
710           DEBUG(dbgs() << "Underlying objects for pointer " << *Ptr << "\n");
711           for (Value *UnderlyingObj : TempObjects) {
712             UnderlyingObjToAccessMap::iterator Prev =
713                 ObjToLastAccess.find(UnderlyingObj);
714             if (Prev != ObjToLastAccess.end())
715               DepCands.unionSets(Access, Prev->second);
716
717             ObjToLastAccess[UnderlyingObj] = Access;
718             DEBUG(dbgs() << "  " << *UnderlyingObj << "\n");
719           }
720         }
721       }
722     }
723   }
724 }
725
726 static bool isInBoundsGep(Value *Ptr) {
727   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
728     return GEP->isInBounds();
729   return false;
730 }
731
732 /// \brief Return true if an AddRec pointer \p Ptr is unsigned non-wrapping,
733 /// i.e. monotonically increasing/decreasing.
734 static bool isNoWrapAddRec(Value *Ptr, const SCEVAddRecExpr *AR,
735                            ScalarEvolution *SE, const Loop *L) {
736   // FIXME: This should probably only return true for NUW.
737   if (AR->getNoWrapFlags(SCEV::NoWrapMask))
738     return true;
739
740   // Scalar evolution does not propagate the non-wrapping flags to values that
741   // are derived from a non-wrapping induction variable because non-wrapping
742   // could be flow-sensitive.
743   //
744   // Look through the potentially overflowing instruction to try to prove
745   // non-wrapping for the *specific* value of Ptr.
746
747   // The arithmetic implied by an inbounds GEP can't overflow.
748   auto *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr);
749   if (!GEP || !GEP->isInBounds())
750     return false;
751
752   // Make sure there is only one non-const index and analyze that.
753   Value *NonConstIndex = nullptr;
754   for (auto Index = GEP->idx_begin(); Index != GEP->idx_end(); ++Index)
755     if (!isa<ConstantInt>(*Index)) {
756       if (NonConstIndex)
757         return false;
758       NonConstIndex = *Index;
759     }
760   if (!NonConstIndex)
761     // The recurrence is on the pointer, ignore for now.
762     return false;
763
764   // The index in GEP is signed.  It is non-wrapping if it's derived from a NSW
765   // AddRec using a NSW operation.
766   if (auto *OBO = dyn_cast<OverflowingBinaryOperator>(NonConstIndex))
767     if (OBO->hasNoSignedWrap() &&
768         // Assume constant for other the operand so that the AddRec can be
769         // easily found.
770         isa<ConstantInt>(OBO->getOperand(1))) {
771       auto *OpScev = SE->getSCEV(OBO->getOperand(0));
772
773       if (auto *OpAR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(OpScev))
774         return OpAR->getLoop() == L && OpAR->getNoWrapFlags(SCEV::FlagNSW);
775     }
776
777   return false;
778 }
779
780 /// \brief Check whether the access through \p Ptr has a constant stride.
781 int llvm::isStridedPtr(ScalarEvolution *SE, Value *Ptr, const Loop *Lp,
782                        const ValueToValueMap &StridesMap) {
783   const Type *Ty = Ptr->getType();
784   assert(Ty->isPointerTy() && "Unexpected non-ptr");
785
786   // Make sure that the pointer does not point to aggregate types.
787   const PointerType *PtrTy = cast<PointerType>(Ty);
788   if (PtrTy->getElementType()->isAggregateType()) {
789     DEBUG(dbgs() << "LAA: Bad stride - Not a pointer to a scalar type"
790           << *Ptr << "\n");
791     return 0;
792   }
793
794   const SCEV *PtrScev = replaceSymbolicStrideSCEV(SE, StridesMap, Ptr);
795
796   const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(PtrScev);
797   if (!AR) {
798     DEBUG(dbgs() << "LAA: Bad stride - Not an AddRecExpr pointer "
799           << *Ptr << " SCEV: " << *PtrScev << "\n");
800     return 0;
801   }
802
803   // The accesss function must stride over the innermost loop.
804   if (Lp != AR->getLoop()) {
805     DEBUG(dbgs() << "LAA: Bad stride - Not striding over innermost loop " <<
806           *Ptr << " SCEV: " << *PtrScev << "\n");
807   }
808
809   // The address calculation must not wrap. Otherwise, a dependence could be
810   // inverted.
811   // An inbounds getelementptr that is a AddRec with a unit stride
812   // cannot wrap per definition. The unit stride requirement is checked later.
813   // An getelementptr without an inbounds attribute and unit stride would have
814   // to access the pointer value "0" which is undefined behavior in address
815   // space 0, therefore we can also vectorize this case.
816   bool IsInBoundsGEP = isInBoundsGep(Ptr);
817   bool IsNoWrapAddRec = isNoWrapAddRec(Ptr, AR, SE, Lp);
818   bool IsInAddressSpaceZero = PtrTy->getAddressSpace() == 0;
819   if (!IsNoWrapAddRec && !IsInBoundsGEP && !IsInAddressSpaceZero) {
820     DEBUG(dbgs() << "LAA: Bad stride - Pointer may wrap in the address space "
821           << *Ptr << " SCEV: " << *PtrScev << "\n");
822     return 0;
823   }
824
825   // Check the step is constant.
826   const SCEV *Step = AR->getStepRecurrence(*SE);
827
828   // Calculate the pointer stride and check if it is constant.
829   const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(Step);
830   if (!C) {
831     DEBUG(dbgs() << "LAA: Bad stride - Not a constant strided " << *Ptr <<
832           " SCEV: " << *PtrScev << "\n");
833     return 0;
834   }
835
836   auto &DL = Lp->getHeader()->getModule()->getDataLayout();
837   int64_t Size = DL.getTypeAllocSize(PtrTy->getElementType());
838   const APInt &APStepVal = C->getValue()->getValue();
839
840   // Huge step value - give up.
841   if (APStepVal.getBitWidth() > 64)
842     return 0;
843
844   int64_t StepVal = APStepVal.getSExtValue();
845
846   // Strided access.
847   int64_t Stride = StepVal / Size;
848   int64_t Rem = StepVal % Size;
849   if (Rem)
850     return 0;
851
852   // If the SCEV could wrap but we have an inbounds gep with a unit stride we
853   // know we can't "wrap around the address space". In case of address space
854   // zero we know that this won't happen without triggering undefined behavior.
855   if (!IsNoWrapAddRec && (IsInBoundsGEP || IsInAddressSpaceZero) &&
856       Stride != 1 && Stride != -1)
857     return 0;
858
859   return Stride;
860 }
861
862 bool MemoryDepChecker::Dependence::isSafeForVectorization(DepType Type) {
863   switch (Type) {
864   case NoDep:
865   case Forward:
866   case BackwardVectorizable:
867     return true;
868
869   case Unknown:
870   case ForwardButPreventsForwarding:
871   case Backward:
872   case BackwardVectorizableButPreventsForwarding:
873     return false;
874   }
875   llvm_unreachable("unexpected DepType!");
876 }
877
878 bool MemoryDepChecker::Dependence::isInterestingDependence(DepType Type) {
879   switch (Type) {
880   case NoDep:
881   case Forward:
882     return false;
883
884   case BackwardVectorizable:
885   case Unknown:
886   case ForwardButPreventsForwarding:
887   case Backward:
888   case BackwardVectorizableButPreventsForwarding:
889     return true;
890   }
891   llvm_unreachable("unexpected DepType!");
892 }
893
894 bool MemoryDepChecker::Dependence::isPossiblyBackward() const {
895   switch (Type) {
896   case NoDep:
897   case Forward:
898   case ForwardButPreventsForwarding:
899     return false;
900
901   case Unknown:
902   case BackwardVectorizable:
903   case Backward:
904   case BackwardVectorizableButPreventsForwarding:
905     return true;
906   }
907   llvm_unreachable("unexpected DepType!");
908 }
909
910 bool MemoryDepChecker::couldPreventStoreLoadForward(unsigned Distance,
911                                                     unsigned TypeByteSize) {
912   // If loads occur at a distance that is not a multiple of a feasible vector
913   // factor store-load forwarding does not take place.
914   // Positive dependences might cause troubles because vectorizing them might
915   // prevent store-load forwarding making vectorized code run a lot slower.
916   //   a[i] = a[i-3] ^ a[i-8];
917   //   The stores to a[i:i+1] don't align with the stores to a[i-3:i-2] and
918   //   hence on your typical architecture store-load forwarding does not take
919   //   place. Vectorizing in such cases does not make sense.
920   // Store-load forwarding distance.
921   const unsigned NumCyclesForStoreLoadThroughMemory = 8*TypeByteSize;
922   // Maximum vector factor.
923   unsigned MaxVFWithoutSLForwardIssues =
924     VectorizerParams::MaxVectorWidth * TypeByteSize;
925   if(MaxSafeDepDistBytes < MaxVFWithoutSLForwardIssues)
926     MaxVFWithoutSLForwardIssues = MaxSafeDepDistBytes;
927
928   for (unsigned vf = 2*TypeByteSize; vf <= MaxVFWithoutSLForwardIssues;
929        vf *= 2) {
930     if (Distance % vf && Distance / vf < NumCyclesForStoreLoadThroughMemory) {
931       MaxVFWithoutSLForwardIssues = (vf >>=1);
932       break;
933     }
934   }
935
936   if (MaxVFWithoutSLForwardIssues< 2*TypeByteSize) {
937     DEBUG(dbgs() << "LAA: Distance " << Distance <<
938           " that could cause a store-load forwarding conflict\n");
939     return true;
940   }
941
942   if (MaxVFWithoutSLForwardIssues < MaxSafeDepDistBytes &&
943       MaxVFWithoutSLForwardIssues !=
944       VectorizerParams::MaxVectorWidth * TypeByteSize)
945     MaxSafeDepDistBytes = MaxVFWithoutSLForwardIssues;
946   return false;
947 }
948
949 /// \brief Check the dependence for two accesses with the same stride \p Stride.
950 /// \p Distance is the positive distance and \p TypeByteSize is type size in
951 /// bytes.
952 ///
953 /// \returns true if they are independent.
954 static bool areStridedAccessesIndependent(unsigned Distance, unsigned Stride,
955                                           unsigned TypeByteSize) {
956   assert(Stride > 1 && "The stride must be greater than 1");
957   assert(TypeByteSize > 0 && "The type size in byte must be non-zero");
958   assert(Distance > 0 && "The distance must be non-zero");
959
960   // Skip if the distance is not multiple of type byte size.
961   if (Distance % TypeByteSize)
962     return false;
963
964   unsigned ScaledDist = Distance / TypeByteSize;
965
966   // No dependence if the scaled distance is not multiple of the stride.
967   // E.g.
968   //      for (i = 0; i < 1024 ; i += 4)
969   //        A[i+2] = A[i] + 1;
970   //
971   // Two accesses in memory (scaled distance is 2, stride is 4):
972   //     | A[0] |      |      |      | A[4] |      |      |      |
973   //     |      |      | A[2] |      |      |      | A[6] |      |
974   //
975   // E.g.
976   //      for (i = 0; i < 1024 ; i += 3)
977   //        A[i+4] = A[i] + 1;
978   //
979   // Two accesses in memory (scaled distance is 4, stride is 3):
980   //     | A[0] |      |      | A[3] |      |      | A[6] |      |      |
981   //     |      |      |      |      | A[4] |      |      | A[7] |      |
982   return ScaledDist % Stride;
983 }
984
985 MemoryDepChecker::Dependence::DepType
986 MemoryDepChecker::isDependent(const MemAccessInfo &A, unsigned AIdx,
987                               const MemAccessInfo &B, unsigned BIdx,
988                               const ValueToValueMap &Strides) {
989   assert (AIdx < BIdx && "Must pass arguments in program order");
990
991   Value *APtr = A.getPointer();
992   Value *BPtr = B.getPointer();
993   bool AIsWrite = A.getInt();
994   bool BIsWrite = B.getInt();
995
996   // Two reads are independent.
997   if (!AIsWrite && !BIsWrite)
998     return Dependence::NoDep;
999
1000   // We cannot check pointers in different address spaces.
1001   if (APtr->getType()->getPointerAddressSpace() !=
1002       BPtr->getType()->getPointerAddressSpace())
1003     return Dependence::Unknown;
1004
1005   const SCEV *AScev = replaceSymbolicStrideSCEV(SE, Strides, APtr);
1006   const SCEV *BScev = replaceSymbolicStrideSCEV(SE, Strides, BPtr);
1007
1008   int StrideAPtr = isStridedPtr(SE, APtr, InnermostLoop, Strides);
1009   int StrideBPtr = isStridedPtr(SE, BPtr, InnermostLoop, Strides);
1010
1011   const SCEV *Src = AScev;
1012   const SCEV *Sink = BScev;
1013
1014   // If the induction step is negative we have to invert source and sink of the
1015   // dependence.
1016   if (StrideAPtr < 0) {
1017     //Src = BScev;
1018     //Sink = AScev;
1019     std::swap(APtr, BPtr);
1020     std::swap(Src, Sink);
1021     std::swap(AIsWrite, BIsWrite);
1022     std::swap(AIdx, BIdx);
1023     std::swap(StrideAPtr, StrideBPtr);
1024   }
1025
1026   const SCEV *Dist = SE->getMinusSCEV(Sink, Src);
1027
1028   DEBUG(dbgs() << "LAA: Src Scev: " << *Src << "Sink Scev: " << *Sink
1029         << "(Induction step: " << StrideAPtr <<  ")\n");
1030   DEBUG(dbgs() << "LAA: Distance for " << *InstMap[AIdx] << " to "
1031         << *InstMap[BIdx] << ": " << *Dist << "\n");
1032
1033   // Need accesses with constant stride. We don't want to vectorize
1034   // "A[B[i]] += ..." and similar code or pointer arithmetic that could wrap in
1035   // the address space.
1036   if (!StrideAPtr || !StrideBPtr || StrideAPtr != StrideBPtr){
1037     DEBUG(dbgs() << "Pointer access with non-constant stride\n");
1038     return Dependence::Unknown;
1039   }
1040
1041   const SCEVConstant *C = dyn_cast<SCEVConstant>(Dist);
1042   if (!C) {
1043     DEBUG(dbgs() << "LAA: Dependence because of non-constant distance\n");
1044     ShouldRetryWithRuntimeCheck = true;
1045     return Dependence::Unknown;
1046   }
1047
1048   Type *ATy = APtr->getType()->getPointerElementType();
1049   Type *BTy = BPtr->getType()->getPointerElementType();
1050   auto &DL = InnermostLoop->getHeader()->getModule()->getDataLayout();
1051   unsigned TypeByteSize = DL.getTypeAllocSize(ATy);
1052
1053   // Negative distances are not plausible dependencies.
1054   const APInt &Val = C->getValue()->getValue();
1055   if (Val.isNegative()) {
1056     bool IsTrueDataDependence = (AIsWrite && !BIsWrite);
1057     if (IsTrueDataDependence &&
1058         (couldPreventStoreLoadForward(Val.abs().getZExtValue(), TypeByteSize) ||
1059          ATy != BTy))
1060       return Dependence::ForwardButPreventsForwarding;
1061
1062     DEBUG(dbgs() << "LAA: Dependence is negative: NoDep\n");
1063     return Dependence::Forward;
1064   }
1065
1066   // Write to the same location with the same size.
1067   // Could be improved to assert type sizes are the same (i32 == float, etc).
1068   if (Val == 0) {
1069     if (ATy == BTy)
1070       return Dependence::NoDep;
1071     DEBUG(dbgs() << "LAA: Zero dependence difference but different types\n");
1072     return Dependence::Unknown;
1073   }
1074
1075   assert(Val.isStrictlyPositive() && "Expect a positive value");
1076
1077   if (ATy != BTy) {
1078     DEBUG(dbgs() <<
1079           "LAA: ReadWrite-Write positive dependency with different types\n");
1080     return Dependence::Unknown;
1081   }
1082
1083   unsigned Distance = (unsigned) Val.getZExtValue();
1084
1085   unsigned Stride = std::abs(StrideAPtr);
1086   if (Stride > 1 &&
1087       areStridedAccessesIndependent(Distance, Stride, TypeByteSize)) {
1088     DEBUG(dbgs() << "LAA: Strided accesses are independent\n");
1089     return Dependence::NoDep;
1090   }
1091
1092   // Bail out early if passed-in parameters make vectorization not feasible.
1093   unsigned ForcedFactor = (VectorizerParams::VectorizationFactor ?
1094                            VectorizerParams::VectorizationFactor : 1);
1095   unsigned ForcedUnroll = (VectorizerParams::VectorizationInterleave ?
1096                            VectorizerParams::VectorizationInterleave : 1);
1097   // The minimum number of iterations for a vectorized/unrolled version.
1098   unsigned MinNumIter = std::max(ForcedFactor * ForcedUnroll, 2U);
1099
1100   // It's not vectorizable if the distance is smaller than the minimum distance
1101   // needed for a vectroized/unrolled version. Vectorizing one iteration in
1102   // front needs TypeByteSize * Stride. Vectorizing the last iteration needs
1103   // TypeByteSize (No need to plus the last gap distance).
1104   //
1105   // E.g. Assume one char is 1 byte in memory and one int is 4 bytes.
1106   //      foo(int *A) {
1107   //        int *B = (int *)((char *)A + 14);
1108   //        for (i = 0 ; i < 1024 ; i += 2)
1109   //          B[i] = A[i] + 1;
1110   //      }
1111   //
1112   // Two accesses in memory (stride is 2):
1113   //     | A[0] |      | A[2] |      | A[4] |      | A[6] |      |
1114   //                              | B[0] |      | B[2] |      | B[4] |
1115   //
1116   // Distance needs for vectorizing iterations except the last iteration:
1117   // 4 * 2 * (MinNumIter - 1). Distance needs for the last iteration: 4.
1118   // So the minimum distance needed is: 4 * 2 * (MinNumIter - 1) + 4.
1119   //
1120   // If MinNumIter is 2, it is vectorizable as the minimum distance needed is
1121   // 12, which is less than distance.
1122   //
1123   // If MinNumIter is 4 (Say if a user forces the vectorization factor to be 4),
1124   // the minimum distance needed is 28, which is greater than distance. It is
1125   // not safe to do vectorization.
1126   unsigned MinDistanceNeeded =
1127       TypeByteSize * Stride * (MinNumIter - 1) + TypeByteSize;
1128   if (MinDistanceNeeded > Distance) {
1129     DEBUG(dbgs() << "LAA: Failure because of positive distance " << Distance
1130                  << '\n');
1131     return Dependence::Backward;
1132   }
1133
1134   // Unsafe if the minimum distance needed is greater than max safe distance.
1135   if (MinDistanceNeeded > MaxSafeDepDistBytes) {
1136     DEBUG(dbgs() << "LAA: Failure because it needs at least "
1137                  << MinDistanceNeeded << " size in bytes");
1138     return Dependence::Backward;
1139   }
1140
1141   // Positive distance bigger than max vectorization factor.
1142   // FIXME: Should use max factor instead of max distance in bytes, which could
1143   // not handle different types.
1144   // E.g. Assume one char is 1 byte in memory and one int is 4 bytes.
1145   //      void foo (int *A, char *B) {
1146   //        for (unsigned i = 0; i < 1024; i++) {
1147   //          A[i+2] = A[i] + 1;
1148   //          B[i+2] = B[i] + 1;
1149   //        }
1150   //      }
1151   //
1152   // This case is currently unsafe according to the max safe distance. If we
1153   // analyze the two accesses on array B, the max safe dependence distance
1154   // is 2. Then we analyze the accesses on array A, the minimum distance needed
1155   // is 8, which is less than 2 and forbidden vectorization, But actually
1156   // both A and B could be vectorized by 2 iterations.
1157   MaxSafeDepDistBytes =
1158       Distance < MaxSafeDepDistBytes ? Distance : MaxSafeDepDistBytes;
1159
1160   bool IsTrueDataDependence = (!AIsWrite && BIsWrite);
1161   if (IsTrueDataDependence &&
1162       couldPreventStoreLoadForward(Distance, TypeByteSize))
1163     return Dependence::BackwardVectorizableButPreventsForwarding;
1164
1165   DEBUG(dbgs() << "LAA: Positive distance " << Val.getSExtValue()
1166                << " with max VF = "
1167                << MaxSafeDepDistBytes / (TypeByteSize * Stride) << '\n');
1168
1169   return Dependence::BackwardVectorizable;
1170 }
1171
1172 bool MemoryDepChecker::areDepsSafe(DepCandidates &AccessSets,
1173                                    MemAccessInfoSet &CheckDeps,
1174                                    const ValueToValueMap &Strides) {
1175
1176   MaxSafeDepDistBytes = -1U;
1177   while (!CheckDeps.empty()) {
1178     MemAccessInfo CurAccess = *CheckDeps.begin();
1179
1180     // Get the relevant memory access set.
1181     EquivalenceClasses<MemAccessInfo>::iterator I =
1182       AccessSets.findValue(AccessSets.getLeaderValue(CurAccess));
1183
1184     // Check accesses within this set.
1185     EquivalenceClasses<MemAccessInfo>::member_iterator AI, AE;
1186     AI = AccessSets.member_begin(I), AE = AccessSets.member_end();
1187
1188     // Check every access pair.
1189     while (AI != AE) {
1190       CheckDeps.erase(*AI);
1191       EquivalenceClasses<MemAccessInfo>::member_iterator OI = std::next(AI);
1192       while (OI != AE) {
1193         // Check every accessing instruction pair in program order.
1194         for (std::vector<unsigned>::iterator I1 = Accesses[*AI].begin(),
1195              I1E = Accesses[*AI].end(); I1 != I1E; ++I1)
1196           for (std::vector<unsigned>::iterator I2 = Accesses[*OI].begin(),
1197                I2E = Accesses[*OI].end(); I2 != I2E; ++I2) {
1198             auto A = std::make_pair(&*AI, *I1);
1199             auto B = std::make_pair(&*OI, *I2);
1200
1201             assert(*I1 != *I2);
1202             if (*I1 > *I2)
1203               std::swap(A, B);
1204
1205             Dependence::DepType Type =
1206                 isDependent(*A.first, A.second, *B.first, B.second, Strides);
1207             SafeForVectorization &= Dependence::isSafeForVectorization(Type);
1208
1209             // Gather dependences unless we accumulated MaxInterestingDependence
1210             // dependences.  In that case return as soon as we find the first
1211             // unsafe dependence.  This puts a limit on this quadratic
1212             // algorithm.
1213             if (RecordInterestingDependences) {
1214               if (Dependence::isInterestingDependence(Type))
1215                 InterestingDependences.push_back(
1216                     Dependence(A.second, B.second, Type));
1217
1218               if (InterestingDependences.size() >= MaxInterestingDependence) {
1219                 RecordInterestingDependences = false;
1220                 InterestingDependences.clear();
1221                 DEBUG(dbgs() << "Too many dependences, stopped recording\n");
1222               }
1223             }
1224             if (!RecordInterestingDependences && !SafeForVectorization)
1225               return false;
1226           }
1227         ++OI;
1228       }
1229       AI++;
1230     }
1231   }
1232
1233   DEBUG(dbgs() << "Total Interesting Dependences: "
1234                << InterestingDependences.size() << "\n");
1235   return SafeForVectorization;
1236 }
1237
1238 SmallVector<Instruction *, 4>
1239 MemoryDepChecker::getInstructionsForAccess(Value *Ptr, bool isWrite) const {
1240   MemAccessInfo Access(Ptr, isWrite);
1241   auto &IndexVector = Accesses.find(Access)->second;
1242
1243   SmallVector<Instruction *, 4> Insts;
1244   std::transform(IndexVector.begin(), IndexVector.end(),
1245                  std::back_inserter(Insts),
1246                  [&](unsigned Idx) { return this->InstMap[Idx]; });
1247   return Insts;
1248 }
1249
1250 const char *MemoryDepChecker::Dependence::DepName[] = {
1251     "NoDep", "Unknown", "Forward", "ForwardButPreventsForwarding", "Backward",
1252     "BackwardVectorizable", "BackwardVectorizableButPreventsForwarding"};
1253
1254 void MemoryDepChecker::Dependence::print(
1255     raw_ostream &OS, unsigned Depth,
1256     const SmallVectorImpl<Instruction *> &Instrs) const {
1257   OS.indent(Depth) << DepName[Type] << ":\n";
1258   OS.indent(Depth + 2) << *Instrs[Source] << " -> \n";
1259   OS.indent(Depth + 2) << *Instrs[Destination] << "\n";
1260 }
1261
1262 bool LoopAccessInfo::canAnalyzeLoop() {
1263   // We need to have a loop header.
1264   DEBUG(dbgs() << "LAA: Found a loop: " <<
1265         TheLoop->getHeader()->getName() << '\n');
1266
1267     // We can only analyze innermost loops.
1268   if (!TheLoop->empty()) {
1269     DEBUG(dbgs() << "LAA: loop is not the innermost loop\n");
1270     emitAnalysis(LoopAccessReport() << "loop is not the innermost loop");
1271     return false;
1272   }
1273
1274   // We must have a single backedge.
1275   if (TheLoop->getNumBackEdges() != 1) {
1276     DEBUG(dbgs() << "LAA: loop control flow is not understood by analyzer\n");
1277     emitAnalysis(
1278         LoopAccessReport() <<
1279         "loop control flow is not understood by analyzer");
1280     return false;
1281   }
1282
1283   // We must have a single exiting block.
1284   if (!TheLoop->getExitingBlock()) {
1285     DEBUG(dbgs() << "LAA: loop control flow is not understood by analyzer\n");
1286     emitAnalysis(
1287         LoopAccessReport() <<
1288         "loop control flow is not understood by analyzer");
1289     return false;
1290   }
1291
1292   // We only handle bottom-tested loops, i.e. loop in which the condition is
1293   // checked at the end of each iteration. With that we can assume that all
1294   // instructions in the loop are executed the same number of times.
1295   if (TheLoop->getExitingBlock() != TheLoop->getLoopLatch()) {
1296     DEBUG(dbgs() << "LAA: loop control flow is not understood by analyzer\n");
1297     emitAnalysis(
1298         LoopAccessReport() <<
1299         "loop control flow is not understood by analyzer");
1300     return false;
1301   }
1302
1303   // ScalarEvolution needs to be able to find the exit count.
1304   const SCEV *ExitCount = SE->getBackedgeTakenCount(TheLoop);
1305   if (ExitCount == SE->getCouldNotCompute()) {
1306     emitAnalysis(LoopAccessReport() <<
1307                  "could not determine number of loop iterations");
1308     DEBUG(dbgs() << "LAA: SCEV could not compute the loop exit count.\n");
1309     return false;
1310   }
1311
1312   return true;
1313 }
1314
1315 void LoopAccessInfo::analyzeLoop(const ValueToValueMap &Strides) {
1316
1317   typedef SmallVector<Value*, 16> ValueVector;
1318   typedef SmallPtrSet<Value*, 16> ValueSet;
1319
1320   // Holds the Load and Store *instructions*.
1321   ValueVector Loads;
1322   ValueVector Stores;
1323
1324   // Holds all the different accesses in the loop.
1325   unsigned NumReads = 0;
1326   unsigned NumReadWrites = 0;
1327
1328   PtrRtCheck.Pointers.clear();
1329   PtrRtCheck.Need = false;
1330
1331   const bool IsAnnotatedParallel = TheLoop->isAnnotatedParallel();
1332
1333   // For each block.
1334   for (Loop::block_iterator bb = TheLoop->block_begin(),
1335        be = TheLoop->block_end(); bb != be; ++bb) {
1336
1337     // Scan the BB and collect legal loads and stores.
1338     for (BasicBlock::iterator it = (*bb)->begin(), e = (*bb)->end(); it != e;
1339          ++it) {
1340
1341       // If this is a load, save it. If this instruction can read from memory
1342       // but is not a load, then we quit. Notice that we don't handle function
1343       // calls that read or write.
1344       if (it->mayReadFromMemory()) {
1345         // Many math library functions read the rounding mode. We will only
1346         // vectorize a loop if it contains known function calls that don't set
1347         // the flag. Therefore, it is safe to ignore this read from memory.
1348         CallInst *Call = dyn_cast<CallInst>(it);
1349         if (Call && getIntrinsicIDForCall(Call, TLI))
1350           continue;
1351
1352         // If the function has an explicit vectorized counterpart, we can safely
1353         // assume that it can be vectorized.
1354         if (Call && !Call->isNoBuiltin() && Call->getCalledFunction() &&
1355             TLI->isFunctionVectorizable(Call->getCalledFunction()->getName()))
1356           continue;
1357
1358         LoadInst *Ld = dyn_cast<LoadInst>(it);
1359         if (!Ld || (!Ld->isSimple() && !IsAnnotatedParallel)) {
1360           emitAnalysis(LoopAccessReport(Ld)
1361                        << "read with atomic ordering or volatile read");
1362           DEBUG(dbgs() << "LAA: Found a non-simple load.\n");
1363           CanVecMem = false;
1364           return;
1365         }
1366         NumLoads++;
1367         Loads.push_back(Ld);
1368         DepChecker.addAccess(Ld);
1369         continue;
1370       }
1371
1372       // Save 'store' instructions. Abort if other instructions write to memory.
1373       if (it->mayWriteToMemory()) {
1374         StoreInst *St = dyn_cast<StoreInst>(it);
1375         if (!St) {
1376           emitAnalysis(LoopAccessReport(it) <<
1377                        "instruction cannot be vectorized");
1378           CanVecMem = false;
1379           return;
1380         }
1381         if (!St->isSimple() && !IsAnnotatedParallel) {
1382           emitAnalysis(LoopAccessReport(St)
1383                        << "write with atomic ordering or volatile write");
1384           DEBUG(dbgs() << "LAA: Found a non-simple store.\n");
1385           CanVecMem = false;
1386           return;
1387         }
1388         NumStores++;
1389         Stores.push_back(St);
1390         DepChecker.addAccess(St);
1391       }
1392     } // Next instr.
1393   } // Next block.
1394
1395   // Now we have two lists that hold the loads and the stores.
1396   // Next, we find the pointers that they use.
1397
1398   // Check if we see any stores. If there are no stores, then we don't
1399   // care if the pointers are *restrict*.
1400   if (!Stores.size()) {
1401     DEBUG(dbgs() << "LAA: Found a read-only loop!\n");
1402     CanVecMem = true;
1403     return;
1404   }
1405
1406   MemoryDepChecker::DepCandidates DependentAccesses;
1407   AccessAnalysis Accesses(TheLoop->getHeader()->getModule()->getDataLayout(),
1408                           AA, LI, DependentAccesses);
1409
1410   // Holds the analyzed pointers. We don't want to call GetUnderlyingObjects
1411   // multiple times on the same object. If the ptr is accessed twice, once
1412   // for read and once for write, it will only appear once (on the write
1413   // list). This is okay, since we are going to check for conflicts between
1414   // writes and between reads and writes, but not between reads and reads.
1415   ValueSet Seen;
1416
1417   ValueVector::iterator I, IE;
1418   for (I = Stores.begin(), IE = Stores.end(); I != IE; ++I) {
1419     StoreInst *ST = cast<StoreInst>(*I);
1420     Value* Ptr = ST->getPointerOperand();
1421     // Check for store to loop invariant address.
1422     StoreToLoopInvariantAddress |= isUniform(Ptr);
1423     // If we did *not* see this pointer before, insert it to  the read-write
1424     // list. At this phase it is only a 'write' list.
1425     if (Seen.insert(Ptr).second) {
1426       ++NumReadWrites;
1427
1428       MemoryLocation Loc = MemoryLocation::get(ST);
1429       // The TBAA metadata could have a control dependency on the predication
1430       // condition, so we cannot rely on it when determining whether or not we
1431       // need runtime pointer checks.
1432       if (blockNeedsPredication(ST->getParent(), TheLoop, DT))
1433         Loc.AATags.TBAA = nullptr;
1434
1435       Accesses.addStore(Loc);
1436     }
1437   }
1438
1439   if (IsAnnotatedParallel) {
1440     DEBUG(dbgs()
1441           << "LAA: A loop annotated parallel, ignore memory dependency "
1442           << "checks.\n");
1443     CanVecMem = true;
1444     return;
1445   }
1446
1447   for (I = Loads.begin(), IE = Loads.end(); I != IE; ++I) {
1448     LoadInst *LD = cast<LoadInst>(*I);
1449     Value* Ptr = LD->getPointerOperand();
1450     // If we did *not* see this pointer before, insert it to the
1451     // read list. If we *did* see it before, then it is already in
1452     // the read-write list. This allows us to vectorize expressions
1453     // such as A[i] += x;  Because the address of A[i] is a read-write
1454     // pointer. This only works if the index of A[i] is consecutive.
1455     // If the address of i is unknown (for example A[B[i]]) then we may
1456     // read a few words, modify, and write a few words, and some of the
1457     // words may be written to the same address.
1458     bool IsReadOnlyPtr = false;
1459     if (Seen.insert(Ptr).second || !isStridedPtr(SE, Ptr, TheLoop, Strides)) {
1460       ++NumReads;
1461       IsReadOnlyPtr = true;
1462     }
1463
1464     MemoryLocation Loc = MemoryLocation::get(LD);
1465     // The TBAA metadata could have a control dependency on the predication
1466     // condition, so we cannot rely on it when determining whether or not we
1467     // need runtime pointer checks.
1468     if (blockNeedsPredication(LD->getParent(), TheLoop, DT))
1469       Loc.AATags.TBAA = nullptr;
1470
1471     Accesses.addLoad(Loc, IsReadOnlyPtr);
1472   }
1473
1474   // If we write (or read-write) to a single destination and there are no
1475   // other reads in this loop then is it safe to vectorize.
1476   if (NumReadWrites == 1 && NumReads == 0) {
1477     DEBUG(dbgs() << "LAA: Found a write-only loop!\n");
1478     CanVecMem = true;
1479     return;
1480   }
1481
1482   // Build dependence sets and check whether we need a runtime pointer bounds
1483   // check.
1484   Accesses.buildDependenceSets();
1485
1486   // Find pointers with computable bounds. We are going to use this information
1487   // to place a runtime bound check.
1488   bool CanDoRTIfNeeded =
1489       Accesses.canCheckPtrAtRT(PtrRtCheck, SE, TheLoop, Strides);
1490   if (!CanDoRTIfNeeded) {
1491     emitAnalysis(LoopAccessReport() << "cannot identify array bounds");
1492     DEBUG(dbgs() << "LAA: We can't vectorize because we can't find "
1493                  << "the array bounds.\n");
1494     CanVecMem = false;
1495     return;
1496   }
1497
1498   DEBUG(dbgs() << "LAA: We can perform a memory runtime check if needed.\n");
1499
1500   CanVecMem = true;
1501   if (Accesses.isDependencyCheckNeeded()) {
1502     DEBUG(dbgs() << "LAA: Checking memory dependencies\n");
1503     CanVecMem = DepChecker.areDepsSafe(
1504         DependentAccesses, Accesses.getDependenciesToCheck(), Strides);
1505     MaxSafeDepDistBytes = DepChecker.getMaxSafeDepDistBytes();
1506
1507     if (!CanVecMem && DepChecker.shouldRetryWithRuntimeCheck()) {
1508       DEBUG(dbgs() << "LAA: Retrying with memory checks\n");
1509
1510       // Clear the dependency checks. We assume they are not needed.
1511       Accesses.resetDepChecks(DepChecker);
1512
1513       PtrRtCheck.reset();
1514       PtrRtCheck.Need = true;
1515
1516       CanDoRTIfNeeded =
1517           Accesses.canCheckPtrAtRT(PtrRtCheck, SE, TheLoop, Strides, true);
1518
1519       // Check that we found the bounds for the pointer.
1520       if (!CanDoRTIfNeeded) {
1521         emitAnalysis(LoopAccessReport()
1522                      << "cannot check memory dependencies at runtime");
1523         DEBUG(dbgs() << "LAA: Can't vectorize with memory checks\n");
1524         CanVecMem = false;
1525         return;
1526       }
1527
1528       CanVecMem = true;
1529     }
1530   }
1531
1532   if (CanVecMem)
1533     DEBUG(dbgs() << "LAA: No unsafe dependent memory operations in loop.  We"
1534                  << (PtrRtCheck.Need ? "" : " don't")
1535                  << " need a runtime memory check.\n");
1536   else {
1537     emitAnalysis(LoopAccessReport() <<
1538                  "unsafe dependent memory operations in loop");
1539     DEBUG(dbgs() << "LAA: unsafe dependent memory operations in loop\n");
1540   }
1541 }
1542
1543 bool LoopAccessInfo::blockNeedsPredication(BasicBlock *BB, Loop *TheLoop,
1544                                            DominatorTree *DT)  {
1545   assert(TheLoop->contains(BB) && "Unknown block used");
1546
1547   // Blocks that do not dominate the latch need predication.
1548   BasicBlock* Latch = TheLoop->getLoopLatch();
1549   return !DT->dominates(BB, Latch);
1550 }
1551
1552 void LoopAccessInfo::emitAnalysis(LoopAccessReport &Message) {
1553   assert(!Report && "Multiple reports generated");
1554   Report = Message;
1555 }
1556
1557 bool LoopAccessInfo::isUniform(Value *V) const {
1558   return (SE->isLoopInvariant(SE->getSCEV(V), TheLoop));
1559 }
1560
1561 // FIXME: this function is currently a duplicate of the one in
1562 // LoopVectorize.cpp.
1563 static Instruction *getFirstInst(Instruction *FirstInst, Value *V,
1564                                  Instruction *Loc) {
1565   if (FirstInst)
1566     return FirstInst;
1567   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
1568     return I->getParent() == Loc->getParent() ? I : nullptr;
1569   return nullptr;
1570 }
1571
1572 std::pair<Instruction *, Instruction *> LoopAccessInfo::addRuntimeCheck(
1573     Instruction *Loc, const SmallVectorImpl<int> *PtrPartition) const {
1574   if (!PtrRtCheck.Need)
1575     return std::make_pair(nullptr, nullptr);
1576
1577   SmallVector<TrackingVH<Value>, 2> Starts;
1578   SmallVector<TrackingVH<Value>, 2> Ends;
1579
1580   LLVMContext &Ctx = Loc->getContext();
1581   SCEVExpander Exp(*SE, DL, "induction");
1582   Instruction *FirstInst = nullptr;
1583
1584   for (unsigned i = 0; i < PtrRtCheck.CheckingGroups.size(); ++i) {
1585     const RuntimePointerCheck::CheckingPtrGroup &CG =
1586         PtrRtCheck.CheckingGroups[i];
1587     Value *Ptr = PtrRtCheck.Pointers[CG.Members[0]];
1588     const SCEV *Sc = SE->getSCEV(Ptr);
1589
1590     if (SE->isLoopInvariant(Sc, TheLoop)) {
1591       DEBUG(dbgs() << "LAA: Adding RT check for a loop invariant ptr:" << *Ptr
1592                    << "\n");
1593       Starts.push_back(Ptr);
1594       Ends.push_back(Ptr);
1595     } else {
1596       unsigned AS = Ptr->getType()->getPointerAddressSpace();
1597
1598       // Use this type for pointer arithmetic.
1599       Type *PtrArithTy = Type::getInt8PtrTy(Ctx, AS);
1600       Value *Start = nullptr, *End = nullptr;
1601
1602       DEBUG(dbgs() << "LAA: Adding RT check for range:\n");
1603       Start = Exp.expandCodeFor(CG.Low, PtrArithTy, Loc);
1604       End = Exp.expandCodeFor(CG.High, PtrArithTy, Loc);
1605       DEBUG(dbgs() << "Start: " << *CG.Low << " End: " << *CG.High << "\n");
1606       Starts.push_back(Start);
1607       Ends.push_back(End);
1608     }
1609   }
1610
1611   IRBuilder<> ChkBuilder(Loc);
1612   // Our instructions might fold to a constant.
1613   Value *MemoryRuntimeCheck = nullptr;
1614   for (unsigned i = 0; i < PtrRtCheck.CheckingGroups.size(); ++i) {
1615     for (unsigned j = i + 1; j < PtrRtCheck.CheckingGroups.size(); ++j) {
1616       const RuntimePointerCheck::CheckingPtrGroup &CGI =
1617           PtrRtCheck.CheckingGroups[i];
1618       const RuntimePointerCheck::CheckingPtrGroup &CGJ =
1619           PtrRtCheck.CheckingGroups[j];
1620
1621       if (!PtrRtCheck.needsChecking(CGI, CGJ, PtrPartition))
1622         continue;
1623
1624       unsigned AS0 = Starts[i]->getType()->getPointerAddressSpace();
1625       unsigned AS1 = Starts[j]->getType()->getPointerAddressSpace();
1626
1627       assert((AS0 == Ends[j]->getType()->getPointerAddressSpace()) &&
1628              (AS1 == Ends[i]->getType()->getPointerAddressSpace()) &&
1629              "Trying to bounds check pointers with different address spaces");
1630
1631       Type *PtrArithTy0 = Type::getInt8PtrTy(Ctx, AS0);
1632       Type *PtrArithTy1 = Type::getInt8PtrTy(Ctx, AS1);
1633
1634       Value *Start0 = ChkBuilder.CreateBitCast(Starts[i], PtrArithTy0, "bc");
1635       Value *Start1 = ChkBuilder.CreateBitCast(Starts[j], PtrArithTy1, "bc");
1636       Value *End0 =   ChkBuilder.CreateBitCast(Ends[i],   PtrArithTy1, "bc");
1637       Value *End1 =   ChkBuilder.CreateBitCast(Ends[j],   PtrArithTy0, "bc");
1638
1639       Value *Cmp0 = ChkBuilder.CreateICmpULE(Start0, End1, "bound0");
1640       FirstInst = getFirstInst(FirstInst, Cmp0, Loc);
1641       Value *Cmp1 = ChkBuilder.CreateICmpULE(Start1, End0, "bound1");
1642       FirstInst = getFirstInst(FirstInst, Cmp1, Loc);
1643       Value *IsConflict = ChkBuilder.CreateAnd(Cmp0, Cmp1, "found.conflict");
1644       FirstInst = getFirstInst(FirstInst, IsConflict, Loc);
1645       if (MemoryRuntimeCheck) {
1646         IsConflict = ChkBuilder.CreateOr(MemoryRuntimeCheck, IsConflict,
1647                                          "conflict.rdx");
1648         FirstInst = getFirstInst(FirstInst, IsConflict, Loc);
1649       }
1650       MemoryRuntimeCheck = IsConflict;
1651     }
1652   }
1653
1654   if (!MemoryRuntimeCheck)
1655     return std::make_pair(nullptr, nullptr);
1656
1657   // We have to do this trickery because the IRBuilder might fold the check to a
1658   // constant expression in which case there is no Instruction anchored in a
1659   // the block.
1660   Instruction *Check = BinaryOperator::CreateAnd(MemoryRuntimeCheck,
1661                                                  ConstantInt::getTrue(Ctx));
1662   ChkBuilder.Insert(Check, "memcheck.conflict");
1663   FirstInst = getFirstInst(FirstInst, Check, Loc);
1664   return std::make_pair(FirstInst, Check);
1665 }
1666
1667 LoopAccessInfo::LoopAccessInfo(Loop *L, ScalarEvolution *SE,
1668                                const DataLayout &DL,
1669                                const TargetLibraryInfo *TLI, AliasAnalysis *AA,
1670                                DominatorTree *DT, LoopInfo *LI,
1671                                const ValueToValueMap &Strides)
1672     : PtrRtCheck(SE), DepChecker(SE, L), TheLoop(L), SE(SE), DL(DL), TLI(TLI),
1673       AA(AA), DT(DT), LI(LI), NumLoads(0), NumStores(0),
1674       MaxSafeDepDistBytes(-1U), CanVecMem(false),
1675       StoreToLoopInvariantAddress(false) {
1676   if (canAnalyzeLoop())
1677     analyzeLoop(Strides);
1678 }
1679
1680 void LoopAccessInfo::print(raw_ostream &OS, unsigned Depth) const {
1681   if (CanVecMem) {
1682     if (PtrRtCheck.Need)
1683       OS.indent(Depth) << "Memory dependences are safe with run-time checks\n";
1684     else
1685       OS.indent(Depth) << "Memory dependences are safe\n";
1686   }
1687
1688   if (Report)
1689     OS.indent(Depth) << "Report: " << Report->str() << "\n";
1690
1691   if (auto *InterestingDependences = DepChecker.getInterestingDependences()) {
1692     OS.indent(Depth) << "Interesting Dependences:\n";
1693     for (auto &Dep : *InterestingDependences) {
1694       Dep.print(OS, Depth + 2, DepChecker.getMemoryInstructions());
1695       OS << "\n";
1696     }
1697   } else
1698     OS.indent(Depth) << "Too many interesting dependences, not recorded\n";
1699
1700   // List the pair of accesses need run-time checks to prove independence.
1701   PtrRtCheck.print(OS, Depth);
1702   OS << "\n";
1703
1704   OS.indent(Depth) << "Store to invariant address was "
1705                    << (StoreToLoopInvariantAddress ? "" : "not ")
1706                    << "found in loop.\n";
1707 }
1708
1709 const LoopAccessInfo &
1710 LoopAccessAnalysis::getInfo(Loop *L, const ValueToValueMap &Strides) {
1711   auto &LAI = LoopAccessInfoMap[L];
1712
1713 #ifndef NDEBUG
1714   assert((!LAI || LAI->NumSymbolicStrides == Strides.size()) &&
1715          "Symbolic strides changed for loop");
1716 #endif
1717
1718   if (!LAI) {
1719     const DataLayout &DL = L->getHeader()->getModule()->getDataLayout();
1720     LAI = llvm::make_unique<LoopAccessInfo>(L, SE, DL, TLI, AA, DT, LI,
1721                                             Strides);
1722 #ifndef NDEBUG
1723     LAI->NumSymbolicStrides = Strides.size();
1724 #endif
1725   }
1726   return *LAI.get();
1727 }
1728
1729 void LoopAccessAnalysis::print(raw_ostream &OS, const Module *M) const {
1730   LoopAccessAnalysis &LAA = *const_cast<LoopAccessAnalysis *>(this);
1731
1732   ValueToValueMap NoSymbolicStrides;
1733
1734   for (Loop *TopLevelLoop : *LI)
1735     for (Loop *L : depth_first(TopLevelLoop)) {
1736       OS.indent(2) << L->getHeader()->getName() << ":\n";
1737       auto &LAI = LAA.getInfo(L, NoSymbolicStrides);
1738       LAI.print(OS, 4);
1739     }
1740 }
1741
1742 bool LoopAccessAnalysis::runOnFunction(Function &F) {
1743   SE = &getAnalysis<ScalarEvolution>();
1744   auto *TLIP = getAnalysisIfAvailable<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
1745   TLI = TLIP ? &TLIP->getTLI() : nullptr;
1746   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
1747   DT = &getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree();
1748   LI = &getAnalysis<LoopInfoWrapperPass>().getLoopInfo();
1749
1750   return false;
1751 }
1752
1753 void LoopAccessAnalysis::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
1754     AU.addRequired<ScalarEvolution>();
1755     AU.addRequired<AliasAnalysis>();
1756     AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
1757     AU.addRequired<LoopInfoWrapperPass>();
1758
1759     AU.setPreservesAll();
1760 }
1761
1762 char LoopAccessAnalysis::ID = 0;
1763 static const char laa_name[] = "Loop Access Analysis";
1764 #define LAA_NAME "loop-accesses"
1765
1766 INITIALIZE_PASS_BEGIN(LoopAccessAnalysis, LAA_NAME, laa_name, false, true)
1767 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
1768 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ScalarEvolution)
1769 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTreeWrapperPass)
1770 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LoopInfoWrapperPass)
1771 INITIALIZE_PASS_END(LoopAccessAnalysis, LAA_NAME, laa_name, false, true)
1772
1773 namespace llvm {
1774   Pass *createLAAPass() {
1775     return new LoopAccessAnalysis();
1776   }
1777 }