lib/Analysis/MemoryBuiltins.cpp

   1 //===------ MemoryBuiltins.cpp - Identify calls to memory builtins --------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This family of functions identifies calls to builtin functions that allocate
  11 // or free memory.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #define DEBUG_TYPE "memory-builtins"
  16 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
  17 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  18 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  19 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
  20 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
  21 #include "llvm/IR/GlobalVariable.h"
  22 #include "llvm/IR/Instructions.h"
  23 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
  24 #include "llvm/IR/Metadata.h"
  25 #include "llvm/IR/Module.h"
  26 #include "llvm/Support/Debug.h"
  27 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
  28 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  29 #include "llvm/Target/TargetLibraryInfo.h"
  30 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
  31 using namespace llvm;
  32
  33 enum AllocType {
  34   OpNewLike          = 1<<0, // allocates; never returns null
  35   MallocLike         = 1<<1 | OpNewLike, // allocates; may return null
  36   CallocLike         = 1<<2, // allocates + bzero
  37   ReallocLike        = 1<<3, // reallocates
  38   StrDupLike         = 1<<4,
  39   AllocLike          = MallocLike | CallocLike | StrDupLike,
  40   AnyAlloc           = AllocLike | ReallocLike
  41 };
  42
  43 struct AllocFnsTy {
  44   LibFunc::Func Func;
  45   AllocType AllocTy;
  46   unsigned char NumParams;
  47   // First and Second size parameters (or -1 if unused)
  48   signed char FstParam, SndParam;
  49 };
  50
  51 // FIXME: certain users need more information. E.g., SimplifyLibCalls needs to
  52 // know which functions are nounwind, noalias, nocapture parameters, etc.
  53 static const AllocFnsTy AllocationFnData[] = {
  54   {LibFunc::malloc,              MallocLike,  1, 0,  -1},
  55   {LibFunc::valloc,              MallocLike,  1, 0,  -1},
  56   {LibFunc::Znwj,                OpNewLike,   1, 0,  -1}, // new(unsigned int)
  57   {LibFunc::ZnwjRKSt9nothrow_t,  MallocLike,  2, 0,  -1}, // new(unsigned int, nothrow)
  58   {LibFunc::Znwm,                OpNewLike,   1, 0,  -1}, // new(unsigned long)
  59   {LibFunc::ZnwmRKSt9nothrow_t,  MallocLike,  2, 0,  -1}, // new(unsigned long, nothrow)
  60   {LibFunc::Znaj,                OpNewLike,   1, 0,  -1}, // new[](unsigned int)
  61   {LibFunc::ZnajRKSt9nothrow_t,  MallocLike,  2, 0,  -1}, // new[](unsigned int, nothrow)
  62   {LibFunc::Znam,                OpNewLike,   1, 0,  -1}, // new[](unsigned long)
  63   {LibFunc::ZnamRKSt9nothrow_t,  MallocLike,  2, 0,  -1}, // new[](unsigned long, nothrow)
  64   {LibFunc::calloc,              CallocLike,  2, 0,   1},
  65   {LibFunc::realloc,             ReallocLike, 2, 1,  -1},
  66   {LibFunc::reallocf,            ReallocLike, 2, 1,  -1},
  67   {LibFunc::strdup,              StrDupLike,  1, -1, -1},
  68   {LibFunc::strndup,             StrDupLike,  2, 1,  -1}
  69   // TODO: Handle "int posix_memalign(void **, size_t, size_t)"
  70 };
  71
  72
  73 static Function *getCalledFunction(const Value *V, bool LookThroughBitCast) {
  74   if (LookThroughBitCast)
  75     V = V->stripPointerCasts();
  76
  77   CallSite CS(const_cast<Value*>(V));
  78   if (!CS.getInstruction())
  79     return 0;
  80
  81   if (CS.isNoBuiltin())
  82     return 0;
  83
  84   Function *Callee = CS.getCalledFunction();
  85   if (!Callee || !Callee->isDeclaration())
  86     return 0;
  87   return Callee;
  88 }
  89
  90 /// \brief Returns the allocation data for the given value if it is a call to a
  91 /// known allocation function, and NULL otherwise.
  92 static const AllocFnsTy *getAllocationData(const Value *V, AllocType AllocTy,
  93                                            const TargetLibraryInfo *TLI,
  94                                            bool LookThroughBitCast = false) {
  95   // Skip intrinsics
  96   if (isa<IntrinsicInst>(V))
  97     return 0;
  98
  99   Function *Callee = getCalledFunction(V, LookThroughBitCast);
 100   if (!Callee)
 101     return 0;
 102
 103   // Make sure that the function is available.
 104   StringRef FnName = Callee->getName();
 105   LibFunc::Func TLIFn;
 106   if (!TLI || !TLI->getLibFunc(FnName, TLIFn) || !TLI->has(TLIFn))
 107     return 0;
 108
 109   unsigned i = 0;
 110   bool found = false;
 111   for ( ; i < array_lengthof(AllocationFnData); ++i) {
 112     if (AllocationFnData[i].Func == TLIFn) {
 113       found = true;
 114       break;
 115     }
 116   }
 117   if (!found)
 118     return 0;
 119
 120   const AllocFnsTy *FnData = &AllocationFnData[i];
 121   if ((FnData->AllocTy & AllocTy) != FnData->AllocTy)
 122     return 0;
 123
 124   // Check function prototype.
 125   int FstParam = FnData->FstParam;
 126   int SndParam = FnData->SndParam;
 127   FunctionType *FTy = Callee->getFunctionType();
 128
 129   if (FTy->getReturnType() == Type::getInt8PtrTy(FTy->getContext()) &&
 130       FTy->getNumParams() == FnData->NumParams &&
 131       (FstParam < 0 ||
 132        (FTy->getParamType(FstParam)->isIntegerTy(32) ||
 133         FTy->getParamType(FstParam)->isIntegerTy(64))) &&
 134       (SndParam < 0 ||
 135        FTy->getParamType(SndParam)->isIntegerTy(32) ||
 136        FTy->getParamType(SndParam)->isIntegerTy(64)))
 137     return FnData;
 138   return 0;
 139 }
 140
 141 static bool hasNoAliasAttr(const Value *V, bool LookThroughBitCast) {
 142   ImmutableCallSite CS(LookThroughBitCast ? V->stripPointerCasts() : V);
 143   return CS && CS.hasFnAttr(Attribute::NoAlias);
 144 }
 145
 146
 147 /// \brief Tests if a value is a call or invoke to a library function that
 148 /// allocates or reallocates memory (either malloc, calloc, realloc, or strdup
 149 /// like).
 150 bool llvm::isAllocationFn(const Value *V, const TargetLibraryInfo *TLI,
 151                           bool LookThroughBitCast) {
 152   return getAllocationData(V, AnyAlloc, TLI, LookThroughBitCast);
 153 }
 154
 155 /// \brief Tests if a value is a call or invoke to a function that returns a
 156 /// NoAlias pointer (including malloc/calloc/realloc/strdup-like functions).
 157 bool llvm::isNoAliasFn(const Value *V, const TargetLibraryInfo *TLI,
 158                        bool LookThroughBitCast) {
 159   // it's safe to consider realloc as noalias since accessing the original
 160   // pointer is undefined behavior
 161   return isAllocationFn(V, TLI, LookThroughBitCast) ||
 162          hasNoAliasAttr(V, LookThroughBitCast);
 163 }
 164
 165 /// \brief Tests if a value is a call or invoke to a library function that
 166 /// allocates uninitialized memory (such as malloc).
 167 bool llvm::isMallocLikeFn(const Value *V, const TargetLibraryInfo *TLI,
 168                           bool LookThroughBitCast) {
 169   return getAllocationData(V, MallocLike, TLI, LookThroughBitCast);
 170 }
 171
 172 /// \brief Tests if a value is a call or invoke to a library function that
 173 /// allocates zero-filled memory (such as calloc).
 174 bool llvm::isCallocLikeFn(const Value *V, const TargetLibraryInfo *TLI,
 175                           bool LookThroughBitCast) {
 176   return getAllocationData(V, CallocLike, TLI, LookThroughBitCast);
 177 }
 178
 179 /// \brief Tests if a value is a call or invoke to a library function that
 180 /// allocates memory (either malloc, calloc, or strdup like).
 181 bool llvm::isAllocLikeFn(const Value *V, const TargetLibraryInfo *TLI,
 182                          bool LookThroughBitCast) {
 183   return getAllocationData(V, AllocLike, TLI, LookThroughBitCast);
 184 }
 185
 186 /// \brief Tests if a value is a call or invoke to a library function that
 187 /// reallocates memory (such as realloc).
 188 bool llvm::isReallocLikeFn(const Value *V, const TargetLibraryInfo *TLI,
 189                            bool LookThroughBitCast) {
 190   return getAllocationData(V, ReallocLike, TLI, LookThroughBitCast);
 191 }
 192
 193 /// \brief Tests if a value is a call or invoke to a library function that
 194 /// allocates memory and never returns null (such as operator new).
 195 bool llvm::isOperatorNewLikeFn(const Value *V, const TargetLibraryInfo *TLI,
 196                                bool LookThroughBitCast) {
 197   return getAllocationData(V, OpNewLike, TLI, LookThroughBitCast);
 198 }
 199
 200 /// extractMallocCall - Returns the corresponding CallInst if the instruction
 201 /// is a malloc call.  Since CallInst::CreateMalloc() only creates calls, we
 202 /// ignore InvokeInst here.
 203 const CallInst *llvm::extractMallocCall(const Value *I,
 204                                         const TargetLibraryInfo *TLI) {
 205   return isMallocLikeFn(I, TLI) ? dyn_cast<CallInst>(I) : 0;
 206 }
 207
 208 static Value *computeArraySize(const CallInst *CI, const DataLayout *DL,
 209                                const TargetLibraryInfo *TLI,
 210                                bool LookThroughSExt = false) {
 211   if (!CI)
 212     return 0;
 213
 214   // The size of the malloc's result type must be known to determine array size.
 215   Type *T = getMallocAllocatedType(CI, TLI);
 216   if (!T || !T->isSized() || !DL)
 217     return 0;
 218
 219   unsigned ElementSize = DL->getTypeAllocSize(T);
 220   if (StructType *ST = dyn_cast<StructType>(T))
 221     ElementSize = DL->getStructLayout(ST)->getSizeInBytes();
 222
 223   // If malloc call's arg can be determined to be a multiple of ElementSize,
 224   // return the multiple.  Otherwise, return NULL.
 225   Value *MallocArg = CI->getArgOperand(0);
 226   Value *Multiple = 0;
 227   if (ComputeMultiple(MallocArg, ElementSize, Multiple,
 228                       LookThroughSExt))
 229     return Multiple;
 230
 231   return 0;
 232 }
 233
 234 /// isArrayMalloc - Returns the corresponding CallInst if the instruction
 235 /// is a call to malloc whose array size can be determined and the array size
 236 /// is not constant 1.  Otherwise, return NULL.
 237 const CallInst *llvm::isArrayMalloc(const Value *I,
 238                                     const DataLayout *DL,
 239                                     const TargetLibraryInfo *TLI) {
 240   const CallInst *CI = extractMallocCall(I, TLI);
 241   Value *ArraySize = computeArraySize(CI, DL, TLI);
 242
 243   if (ConstantInt *ConstSize = dyn_cast_or_null<ConstantInt>(ArraySize))
 244     if (ConstSize->isOne())
 245       return CI;
 246
 247   // CI is a non-array malloc or we can't figure out that it is an array malloc.
 248   return 0;
 249 }
 250
 251 /// getMallocType - Returns the PointerType resulting from the malloc call.
 252 /// The PointerType depends on the number of bitcast uses of the malloc call:
 253 ///   0: PointerType is the calls' return type.
 254 ///   1: PointerType is the bitcast's result type.
 255 ///  >1: Unique PointerType cannot be determined, return NULL.
 256 PointerType *llvm::getMallocType(const CallInst *CI,
 257                                  const TargetLibraryInfo *TLI) {
 258   assert(isMallocLikeFn(CI, TLI) && "getMallocType and not malloc call");
 259
 260   PointerType *MallocType = 0;
 261   unsigned NumOfBitCastUses = 0;
 262
 263   // Determine if CallInst has a bitcast use.
 264   for (Value::const_use_iterator UI = CI->use_begin(), E = CI->use_end();
 265        UI != E; )
 266     if (const BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(*UI++)) {
 267       MallocType = cast<PointerType>(BCI->getDestTy());
 268       NumOfBitCastUses++;
 269     }
 270
 271   // Malloc call has 1 bitcast use, so type is the bitcast's destination type.
 272   if (NumOfBitCastUses == 1)
 273     return MallocType;
 274
 275   // Malloc call was not bitcast, so type is the malloc function's return type.
 276   if (NumOfBitCastUses == 0)
 277     return cast<PointerType>(CI->getType());
 278
 279   // Type could not be determined.
 280   return 0;
 281 }
 282
 283 /// getMallocAllocatedType - Returns the Type allocated by malloc call.
 284 /// The Type depends on the number of bitcast uses of the malloc call:
 285 ///   0: PointerType is the malloc calls' return type.
 286 ///   1: PointerType is the bitcast's result type.
 287 ///  >1: Unique PointerType cannot be determined, return NULL.
 288 Type *llvm::getMallocAllocatedType(const CallInst *CI,
 289                                    const TargetLibraryInfo *TLI) {
 290   PointerType *PT = getMallocType(CI, TLI);
 291   return PT ? PT->getElementType() : 0;
 292 }
 293
 294 /// getMallocArraySize - Returns the array size of a malloc call.  If the
 295 /// argument passed to malloc is a multiple of the size of the malloced type,
 296 /// then return that multiple.  For non-array mallocs, the multiple is
 297 /// constant 1.  Otherwise, return NULL for mallocs whose array size cannot be
 298 /// determined.
 299 Value *llvm::getMallocArraySize(CallInst *CI, const DataLayout *DL,
 300                                 const TargetLibraryInfo *TLI,
 301                                 bool LookThroughSExt) {
 302   assert(isMallocLikeFn(CI, TLI) && "getMallocArraySize and not malloc call");
 303   return computeArraySize(CI, DL, TLI, LookThroughSExt);
 304 }
 305
 306
 307 /// extractCallocCall - Returns the corresponding CallInst if the instruction
 308 /// is a calloc call.
 309 const CallInst *llvm::extractCallocCall(const Value *I,
 310                                         const TargetLibraryInfo *TLI) {
 311   return isCallocLikeFn(I, TLI) ? cast<CallInst>(I) : 0;
 312 }
 313
 314
 315 /// isFreeCall - Returns non-null if the value is a call to the builtin free()
 316 const CallInst *llvm::isFreeCall(const Value *I, const TargetLibraryInfo *TLI) {
 317   const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I);
 318   if (!CI || isa<IntrinsicInst>(CI))
 319     return 0;
 320   Function *Callee = CI->getCalledFunction();
 321   if (Callee == 0 || !Callee->isDeclaration())
 322     return 0;
 323
 324   StringRef FnName = Callee->getName();
 325   LibFunc::Func TLIFn;
 326   if (!TLI || !TLI->getLibFunc(FnName, TLIFn) || !TLI->has(TLIFn))
 327     return 0;
 328
 329   unsigned ExpectedNumParams;
 330   if (TLIFn == LibFunc::free ||
 331       TLIFn == LibFunc::ZdlPv || // operator delete(void*)
 332       TLIFn == LibFunc::ZdaPv)   // operator delete[](void*)
 333     ExpectedNumParams = 1;
 334   else if (TLIFn == LibFunc::ZdlPvRKSt9nothrow_t || // delete(void*, nothrow)
 335            TLIFn == LibFunc::ZdaPvRKSt9nothrow_t)   // delete[](void*, nothrow)
 336     ExpectedNumParams = 2;
 337   else
 338     return 0;
 339
 340   // Check free prototype.
 341   // FIXME: workaround for PR5130, this will be obsolete when a nobuiltin
 342   // attribute will exist.
 343   FunctionType *FTy = Callee->getFunctionType();
 344   if (!FTy->getReturnType()->isVoidTy())
 345     return 0;
 346   if (FTy->getNumParams() != ExpectedNumParams)
 347     return 0;
 348   if (FTy->getParamType(0) != Type::getInt8PtrTy(Callee->getContext()))
 349     return 0;
 350
 351   return CI;
 352 }
 353
 354
 355
 356 //===----------------------------------------------------------------------===//
 357 //  Utility functions to compute size of objects.
 358 //
 359
 360
 361 /// \brief Compute the size of the object pointed by Ptr. Returns true and the
 362 /// object size in Size if successful, and false otherwise.
 363 /// If RoundToAlign is true, then Size is rounded up to the aligment of allocas,
 364 /// byval arguments, and global variables.
 365 bool llvm::getObjectSize(const Value *Ptr, uint64_t &Size, const DataLayout *DL,
 366                          const TargetLibraryInfo *TLI, bool RoundToAlign) {
 367   if (!DL)
 368     return false;
 369
 370   ObjectSizeOffsetVisitor Visitor(DL, TLI, Ptr->getContext(), RoundToAlign);
 371   SizeOffsetType Data = Visitor.compute(const_cast<Value*>(Ptr));
 372   if (!Visitor.bothKnown(Data))
 373     return false;
 374
 375   APInt ObjSize = Data.first, Offset = Data.second;
 376   // check for overflow
 377   if (Offset.slt(0) || ObjSize.ult(Offset))
 378     Size = 0;
 379   else
 380     Size = (ObjSize - Offset).getZExtValue();
 381   return true;
 382 }
 383
 384
 385 STATISTIC(ObjectVisitorArgument,
 386           "Number of arguments with unsolved size and offset");
 387 STATISTIC(ObjectVisitorLoad,
 388           "Number of load instructions with unsolved size and offset");
 389
 390
 391 APInt ObjectSizeOffsetVisitor::align(APInt Size, uint64_t Align) {
 392   if (RoundToAlign && Align)
 393     return APInt(IntTyBits, RoundUpToAlignment(Size.getZExtValue(), Align));
 394   return Size;
 395 }
 396
 397 ObjectSizeOffsetVisitor::ObjectSizeOffsetVisitor(const DataLayout *DL,
 398                                                  const TargetLibraryInfo *TLI,
 399                                                  LLVMContext &Context,
 400                                                  bool RoundToAlign)
 401 : DL(DL), TLI(TLI), RoundToAlign(RoundToAlign) {
 402   // Pointer size must be rechecked for each object visited since it could have
 403   // a different address space.
 404 }
 405
 406 SizeOffsetType ObjectSizeOffsetVisitor::compute(Value *V) {
 407   IntTyBits = DL->getPointerTypeSizeInBits(V->getType());
 408   Zero = APInt::getNullValue(IntTyBits);
 409
 410   V = V->stripPointerCasts();
 411   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
 412     // If we have already seen this instruction, bail out. Cycles can happen in
 413     // unreachable code after constant propagation.
 414     if (!SeenInsts.insert(I))
 415       return unknown();
 416
 417     if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V))
 418       return visitGEPOperator(*GEP);
 419     return visit(*I);
 420   }
 421   if (Argument *A = dyn_cast<Argument>(V))
 422     return visitArgument(*A);
 423   if (ConstantPointerNull *P = dyn_cast<ConstantPointerNull>(V))
 424     return visitConstantPointerNull(*P);
 425   if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(V))
 426     return visitGlobalAlias(*GA);
 427   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
 428     return visitGlobalVariable(*GV);
 429   if (UndefValue *UV = dyn_cast<UndefValue>(V))
 430     return visitUndefValue(*UV);
 431   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V)) {
 432     if (CE->getOpcode() == Instruction::IntToPtr)
 433       return unknown(); // clueless
 434     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
 435       return visitGEPOperator(cast<GEPOperator>(*CE));
 436   }
 437
 438   DEBUG(dbgs() << "ObjectSizeOffsetVisitor::compute() unhandled value: " << *V
 439         << '\n');
 440   return unknown();
 441 }
 442
 443 SizeOffsetType ObjectSizeOffsetVisitor::visitAllocaInst(AllocaInst &I) {
 444   if (!I.getAllocatedType()->isSized())
 445     return unknown();
 446
 447   APInt Size(IntTyBits, DL->getTypeAllocSize(I.getAllocatedType()));
 448   if (!I.isArrayAllocation())
 449     return std::make_pair(align(Size, I.getAlignment()), Zero);
 450
 451   Value *ArraySize = I.getArraySize();
 452   if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(ArraySize)) {
 453     Size *= C->getValue().zextOrSelf(IntTyBits);
 454     return std::make_pair(align(Size, I.getAlignment()), Zero);
 455   }
 456   return unknown();
 457 }
 458
 459 SizeOffsetType ObjectSizeOffsetVisitor::visitArgument(Argument &A) {
 460   // no interprocedural analysis is done at the moment
 461   if (!A.hasByValOrInAllocaAttr()) {
 462     ++ObjectVisitorArgument;
 463     return unknown();
 464   }
 465   PointerType *PT = cast<PointerType>(A.getType());
 466   APInt Size(IntTyBits, DL->getTypeAllocSize(PT->getElementType()));
 467   return std::make_pair(align(Size, A.getParamAlignment()), Zero);
 468 }
 469
 470 SizeOffsetType ObjectSizeOffsetVisitor::visitCallSite(CallSite CS) {
 471   const AllocFnsTy *FnData = getAllocationData(CS.getInstruction(), AnyAlloc,
 472                                                TLI);
 473   if (!FnData)
 474     return unknown();
 475
 476   // handle strdup-like functions separately
 477   if (FnData->AllocTy == StrDupLike) {
 478     APInt Size(IntTyBits, GetStringLength(CS.getArgument(0)));
 479     if (!Size)
 480       return unknown();
 481
 482     // strndup limits strlen
 483     if (FnData->FstParam > 0) {
 484       ConstantInt *Arg= dyn_cast<ConstantInt>(CS.getArgument(FnData->FstParam));
 485       if (!Arg)
 486         return unknown();
 487
 488       APInt MaxSize = Arg->getValue().zextOrSelf(IntTyBits);
 489       if (Size.ugt(MaxSize))
 490         Size = MaxSize + 1;
 491     }
 492     return std::make_pair(Size, Zero);
 493   }
 494
 495   ConstantInt *Arg = dyn_cast<ConstantInt>(CS.getArgument(FnData->FstParam));
 496   if (!Arg)
 497     return unknown();
 498
 499   APInt Size = Arg->getValue().zextOrSelf(IntTyBits);
 500   // size determined by just 1 parameter
 501   if (FnData->SndParam < 0)
 502     return std::make_pair(Size, Zero);
 503
 504   Arg = dyn_cast<ConstantInt>(CS.getArgument(FnData->SndParam));
 505   if (!Arg)
 506     return unknown();
 507
 508   Size *= Arg->getValue().zextOrSelf(IntTyBits);
 509   return std::make_pair(Size, Zero);
 510
 511   // TODO: handle more standard functions (+ wchar cousins):
 512   // - strdup / strndup
 513   // - strcpy / strncpy
 514   // - strcat / strncat
 515   // - memcpy / memmove
 516   // - strcat / strncat
 517   // - memset
 518 }
 519
 520 SizeOffsetType
 521 ObjectSizeOffsetVisitor::visitConstantPointerNull(ConstantPointerNull&) {
 522   return std::make_pair(Zero, Zero);
 523 }
 524
 525 SizeOffsetType
 526 ObjectSizeOffsetVisitor::visitExtractElementInst(ExtractElementInst&) {
 527   return unknown();
 528 }
 529
 530 SizeOffsetType
 531 ObjectSizeOffsetVisitor::visitExtractValueInst(ExtractValueInst&) {
 532   // Easy cases were already folded by previous passes.
 533   return unknown();
 534 }
 535
 536 SizeOffsetType ObjectSizeOffsetVisitor::visitGEPOperator(GEPOperator &GEP) {
 537   SizeOffsetType PtrData = compute(GEP.getPointerOperand());
 538   APInt Offset(IntTyBits, 0);
 539   if (!bothKnown(PtrData) || !GEP.accumulateConstantOffset(*DL, Offset))
 540     return unknown();
 541
 542   return std::make_pair(PtrData.first, PtrData.second + Offset);
 543 }
 544
 545 SizeOffsetType ObjectSizeOffsetVisitor::visitGlobalAlias(GlobalAlias &GA) {
 546   if (GA.mayBeOverridden())
 547     return unknown();
 548   return compute(GA.getAliasee());
 549 }
 550
 551 SizeOffsetType ObjectSizeOffsetVisitor::visitGlobalVariable(GlobalVariable &GV){
 552   if (!GV.hasDefinitiveInitializer())
 553     return unknown();
 554
 555   APInt Size(IntTyBits, DL->getTypeAllocSize(GV.getType()->getElementType()));
 556   return std::make_pair(align(Size, GV.getAlignment()), Zero);
 557 }
 558
 559 SizeOffsetType ObjectSizeOffsetVisitor::visitIntToPtrInst(IntToPtrInst&) {
 560   // clueless
 561   return unknown();
 562 }
 563
 564 SizeOffsetType ObjectSizeOffsetVisitor::visitLoadInst(LoadInst&) {
 565   ++ObjectVisitorLoad;
 566   return unknown();
 567 }
 568
 569 SizeOffsetType ObjectSizeOffsetVisitor::visitPHINode(PHINode&) {
 570   // too complex to analyze statically.
 571   return unknown();
 572 }
 573
 574 SizeOffsetType ObjectSizeOffsetVisitor::visitSelectInst(SelectInst &I) {
 575   SizeOffsetType TrueSide  = compute(I.getTrueValue());
 576   SizeOffsetType FalseSide = compute(I.getFalseValue());
 577   if (bothKnown(TrueSide) && bothKnown(FalseSide) && TrueSide == FalseSide)
 578     return TrueSide;
 579   return unknown();
 580 }
 581
 582 SizeOffsetType ObjectSizeOffsetVisitor::visitUndefValue(UndefValue&) {
 583   return std::make_pair(Zero, Zero);
 584 }
 585
 586 SizeOffsetType ObjectSizeOffsetVisitor::visitInstruction(Instruction &I) {
 587   DEBUG(dbgs() << "ObjectSizeOffsetVisitor unknown instruction:" << I << '\n');
 588   return unknown();
 589 }
 590
 591 ObjectSizeOffsetEvaluator::ObjectSizeOffsetEvaluator(const DataLayout *DL,
 592                                                      const TargetLibraryInfo *TLI,
 593                                                      LLVMContext &Context,
 594                                                      bool RoundToAlign)
 595 : DL(DL), TLI(TLI), Context(Context), Builder(Context, TargetFolder(DL)),
 596   RoundToAlign(RoundToAlign) {
 597   // IntTy and Zero must be set for each compute() since the address space may
 598   // be different for later objects.
 599 }
 600
 601 SizeOffsetEvalType ObjectSizeOffsetEvaluator::compute(Value *V) {
 602   // XXX - Are vectors of pointers possible here?
 603   IntTy = cast<IntegerType>(DL->getIntPtrType(V->getType()));
 604   Zero = ConstantInt::get(IntTy, 0);
 605
 606   SizeOffsetEvalType Result = compute_(V);
 607
 608   if (!bothKnown(Result)) {
 609     // erase everything that was computed in this iteration from the cache, so
 610     // that no dangling references are left behind. We could be a bit smarter if
 611     // we kept a dependency graph. It's probably not worth the complexity.
 612     for (PtrSetTy::iterator I=SeenVals.begin(), E=SeenVals.end(); I != E; ++I) {
 613       CacheMapTy::iterator CacheIt = CacheMap.find(*I);
 614       // non-computable results can be safely cached
 615       if (CacheIt != CacheMap.end() && anyKnown(CacheIt->second))
 616         CacheMap.erase(CacheIt);
 617     }
 618   }
 619
 620   SeenVals.clear();
 621   return Result;
 622 }
 623
 624 SizeOffsetEvalType ObjectSizeOffsetEvaluator::compute_(Value *V) {
 625   ObjectSizeOffsetVisitor Visitor(DL, TLI, Context, RoundToAlign);
 626   SizeOffsetType Const = Visitor.compute(V);
 627   if (Visitor.bothKnown(Const))
 628     return std::make_pair(ConstantInt::get(Context, Const.first),
 629                           ConstantInt::get(Context, Const.second));
 630
 631   V = V->stripPointerCasts();
 632
 633   // check cache
 634   CacheMapTy::iterator CacheIt = CacheMap.find(V);
 635   if (CacheIt != CacheMap.end())
 636     return CacheIt->second;
 637
 638   // always generate code immediately before the instruction being
 639   // processed, so that the generated code dominates the same BBs
 640   Instruction *PrevInsertPoint = Builder.GetInsertPoint();
 641   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
 642     Builder.SetInsertPoint(I);
 643
 644   // now compute the size and offset
 645   SizeOffsetEvalType Result;
 646
 647   // Record the pointers that were handled in this run, so that they can be
 648   // cleaned later if something fails. We also use this set to break cycles that
 649   // can occur in dead code.
 650   if (!SeenVals.insert(V)) {
 651     Result = unknown();
 652   } else if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V)) {
 653     Result = visitGEPOperator(*GEP);
 654   } else if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
 655     Result = visit(*I);
 656   } else if (isa<Argument>(V) ||
 657              (isa<ConstantExpr>(V) &&
 658               cast<ConstantExpr>(V)->getOpcode() == Instruction::IntToPtr) ||
 659              isa<GlobalAlias>(V) ||
 660              isa<GlobalVariable>(V)) {
 661     // ignore values where we cannot do more than what ObjectSizeVisitor can
 662     Result = unknown();
 663   } else {
 664     DEBUG(dbgs() << "ObjectSizeOffsetEvaluator::compute() unhandled value: "
 665           << *V << '\n');
 666     Result = unknown();
 667   }
 668
 669   if (PrevInsertPoint)
 670     Builder.SetInsertPoint(PrevInsertPoint);
 671
 672   // Don't reuse CacheIt since it may be invalid at this point.
 673   CacheMap[V] = Result;
 674   return Result;
 675 }
 676
 677 SizeOffsetEvalType ObjectSizeOffsetEvaluator::visitAllocaInst(AllocaInst &I) {
 678   if (!I.getAllocatedType()->isSized())
 679     return unknown();
 680
 681   // must be a VLA
 682   assert(I.isArrayAllocation());
 683   Value *ArraySize = I.getArraySize();
 684   Value *Size = ConstantInt::get(ArraySize->getType(),
 685                                  DL->getTypeAllocSize(I.getAllocatedType()));
 686   Size = Builder.CreateMul(Size, ArraySize);
 687   return std::make_pair(Size, Zero);
 688 }
 689
 690 SizeOffsetEvalType ObjectSizeOffsetEvaluator::visitCallSite(CallSite CS) {
 691   const AllocFnsTy *FnData = getAllocationData(CS.getInstruction(), AnyAlloc,
 692                                                TLI);
 693   if (!FnData)
 694     return unknown();
 695
 696   // handle strdup-like functions separately
 697   if (FnData->AllocTy == StrDupLike) {
 698     // TODO
 699     return unknown();
 700   }
 701
 702   Value *FirstArg = CS.getArgument(FnData->FstParam);
 703   FirstArg = Builder.CreateZExt(FirstArg, IntTy);
 704   if (FnData->SndParam < 0)
 705     return std::make_pair(FirstArg, Zero);
 706
 707   Value *SecondArg = CS.getArgument(FnData->SndParam);
 708   SecondArg = Builder.CreateZExt(SecondArg, IntTy);
 709   Value *Size = Builder.CreateMul(FirstArg, SecondArg);
 710   return std::make_pair(Size, Zero);
 711
 712   // TODO: handle more standard functions (+ wchar cousins):
 713   // - strdup / strndup
 714   // - strcpy / strncpy
 715   // - strcat / strncat
 716   // - memcpy / memmove
 717   // - strcat / strncat
 718   // - memset
 719 }
 720
 721 SizeOffsetEvalType
 722 ObjectSizeOffsetEvaluator::visitExtractElementInst(ExtractElementInst&) {
 723   return unknown();
 724 }
 725
 726 SizeOffsetEvalType
 727 ObjectSizeOffsetEvaluator::visitExtractValueInst(ExtractValueInst&) {
 728   return unknown();
 729 }
 730
 731 SizeOffsetEvalType
 732 ObjectSizeOffsetEvaluator::visitGEPOperator(GEPOperator &GEP) {
 733   SizeOffsetEvalType PtrData = compute_(GEP.getPointerOperand());
 734   if (!bothKnown(PtrData))
 735     return unknown();
 736
 737   Value *Offset = EmitGEPOffset(&Builder, *DL, &GEP, /*NoAssumptions=*/true);
 738   Offset = Builder.CreateAdd(PtrData.second, Offset);
 739   return std::make_pair(PtrData.first, Offset);
 740 }
 741
 742 SizeOffsetEvalType ObjectSizeOffsetEvaluator::visitIntToPtrInst(IntToPtrInst&) {
 743   // clueless
 744   return unknown();
 745 }
 746
 747 SizeOffsetEvalType ObjectSizeOffsetEvaluator::visitLoadInst(LoadInst&) {
 748   return unknown();
 749 }
 750
 751 SizeOffsetEvalType ObjectSizeOffsetEvaluator::visitPHINode(PHINode &PHI) {
 752   // create 2 PHIs: one for size and another for offset
 753   PHINode *SizePHI   = Builder.CreatePHI(IntTy, PHI.getNumIncomingValues());
 754   PHINode *OffsetPHI = Builder.CreatePHI(IntTy, PHI.getNumIncomingValues());
 755
 756   // insert right away in the cache to handle recursive PHIs
 757   CacheMap[&PHI] = std::make_pair(SizePHI, OffsetPHI);
 758
 759   // compute offset/size for each PHI incoming pointer
 760   for (unsigned i = 0, e = PHI.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
 761     Builder.SetInsertPoint(PHI.getIncomingBlock(i)->getFirstInsertionPt());
 762     SizeOffsetEvalType EdgeData = compute_(PHI.getIncomingValue(i));
 763
 764     if (!bothKnown(EdgeData)) {
 765       OffsetPHI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(IntTy));
 766       OffsetPHI->eraseFromParent();
 767       SizePHI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(IntTy));
 768       SizePHI->eraseFromParent();
 769       return unknown();
 770     }
 771     SizePHI->addIncoming(EdgeData.first, PHI.getIncomingBlock(i));
 772     OffsetPHI->addIncoming(EdgeData.second, PHI.getIncomingBlock(i));
 773   }
 774
 775   Value *Size = SizePHI, *Offset = OffsetPHI, *Tmp;
 776   if ((Tmp = SizePHI->hasConstantValue())) {
 777     Size = Tmp;
 778     SizePHI->replaceAllUsesWith(Size);
 779     SizePHI->eraseFromParent();
 780   }
 781   if ((Tmp = OffsetPHI->hasConstantValue())) {
 782     Offset = Tmp;
 783     OffsetPHI->replaceAllUsesWith(Offset);
 784     OffsetPHI->eraseFromParent();
 785   }
 786   return std::make_pair(Size, Offset);
 787 }
 788
 789 SizeOffsetEvalType ObjectSizeOffsetEvaluator::visitSelectInst(SelectInst &I) {
 790   SizeOffsetEvalType TrueSide  = compute_(I.getTrueValue());
 791   SizeOffsetEvalType FalseSide = compute_(I.getFalseValue());
 792
 793   if (!bothKnown(TrueSide) || !bothKnown(FalseSide))
 794     return unknown();
 795   if (TrueSide == FalseSide)
 796     return TrueSide;
 797
 798   Value *Size = Builder.CreateSelect(I.getCondition(), TrueSide.first,
 799                                      FalseSide.first);
 800   Value *Offset = Builder.CreateSelect(I.getCondition(), TrueSide.second,
 801                                        FalseSide.second);
 802   return std::make_pair(Size, Offset);
 803 }
 804
 805 SizeOffsetEvalType ObjectSizeOffsetEvaluator::visitInstruction(Instruction &I) {
 806   DEBUG(dbgs() << "ObjectSizeOffsetEvaluator unknown instruction:" << I <<'\n');
 807   return unknown();
 808 }