Weak relaxing of the constraints on atomics in MemoryDependencyAnalysis
[oota-llvm.git] / lib / Analysis / MemoryDependenceAnalysis.cpp
1 //===- MemoryDependenceAnalysis.cpp - Mem Deps 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 // This file implements an analysis that determines, for a given memory
11 // operation, what preceding memory operations it depends on.  It builds on
12 // alias analysis information, and tries to provide a lazy, caching interface to
13 // a common kind of alias information query.
14 //
15 //===----------------------------------------------------------------------===//
16
17 #include "llvm/Analysis/MemoryDependenceAnalysis.h"
18 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
19 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
20 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
21 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
22 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
23 #include "llvm/Analysis/PHITransAddr.h"
24 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
25 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
26 #include "llvm/IR/Dominators.h"
27 #include "llvm/IR/Function.h"
28 #include "llvm/IR/Instructions.h"
29 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
30 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
31 #include "llvm/IR/PredIteratorCache.h"
32 #include "llvm/Support/Debug.h"
33 using namespace llvm;
34
35 #define DEBUG_TYPE "memdep"
36
37 STATISTIC(NumCacheNonLocal, "Number of fully cached non-local responses");
38 STATISTIC(NumCacheDirtyNonLocal, "Number of dirty cached non-local responses");
39 STATISTIC(NumUncacheNonLocal, "Number of uncached non-local responses");
40
41 STATISTIC(NumCacheNonLocalPtr,
42           "Number of fully cached non-local ptr responses");
43 STATISTIC(NumCacheDirtyNonLocalPtr,
44           "Number of cached, but dirty, non-local ptr responses");
45 STATISTIC(NumUncacheNonLocalPtr,
46           "Number of uncached non-local ptr responses");
47 STATISTIC(NumCacheCompleteNonLocalPtr,
48           "Number of block queries that were completely cached");
49
50 // Limit for the number of instructions to scan in a block.
51 static const int BlockScanLimit = 100;
52
53 char MemoryDependenceAnalysis::ID = 0;
54
55 // Register this pass...
56 INITIALIZE_PASS_BEGIN(MemoryDependenceAnalysis, "memdep",
57                 "Memory Dependence Analysis", false, true)
58 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
59 INITIALIZE_PASS_END(MemoryDependenceAnalysis, "memdep",
60                       "Memory Dependence Analysis", false, true)
61
62 MemoryDependenceAnalysis::MemoryDependenceAnalysis()
63     : FunctionPass(ID), PredCache() {
64   initializeMemoryDependenceAnalysisPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
65 }
66 MemoryDependenceAnalysis::~MemoryDependenceAnalysis() {
67 }
68
69 /// Clean up memory in between runs
70 void MemoryDependenceAnalysis::releaseMemory() {
71   LocalDeps.clear();
72   NonLocalDeps.clear();
73   NonLocalPointerDeps.clear();
74   ReverseLocalDeps.clear();
75   ReverseNonLocalDeps.clear();
76   ReverseNonLocalPtrDeps.clear();
77   PredCache->clear();
78 }
79
80
81
82 /// getAnalysisUsage - Does not modify anything.  It uses Alias Analysis.
83 ///
84 void MemoryDependenceAnalysis::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
85   AU.setPreservesAll();
86   AU.addRequiredTransitive<AliasAnalysis>();
87 }
88
89 bool MemoryDependenceAnalysis::runOnFunction(Function &) {
90   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
91   DataLayoutPass *DLP = getAnalysisIfAvailable<DataLayoutPass>();
92   DL = DLP ? &DLP->getDataLayout() : nullptr;
93   DominatorTreeWrapperPass *DTWP =
94       getAnalysisIfAvailable<DominatorTreeWrapperPass>();
95   DT = DTWP ? &DTWP->getDomTree() : nullptr;
96   if (!PredCache)
97     PredCache.reset(new PredIteratorCache());
98   return false;
99 }
100
101 /// RemoveFromReverseMap - This is a helper function that removes Val from
102 /// 'Inst's set in ReverseMap.  If the set becomes empty, remove Inst's entry.
103 template <typename KeyTy>
104 static void RemoveFromReverseMap(DenseMap<Instruction*,
105                                  SmallPtrSet<KeyTy, 4> > &ReverseMap,
106                                  Instruction *Inst, KeyTy Val) {
107   typename DenseMap<Instruction*, SmallPtrSet<KeyTy, 4> >::iterator
108   InstIt = ReverseMap.find(Inst);
109   assert(InstIt != ReverseMap.end() && "Reverse map out of sync?");
110   bool Found = InstIt->second.erase(Val);
111   assert(Found && "Invalid reverse map!"); (void)Found;
112   if (InstIt->second.empty())
113     ReverseMap.erase(InstIt);
114 }
115
116 /// GetLocation - If the given instruction references a specific memory
117 /// location, fill in Loc with the details, otherwise set Loc.Ptr to null.
118 /// Return a ModRefInfo value describing the general behavior of the
119 /// instruction.
120 static
121 AliasAnalysis::ModRefResult GetLocation(const Instruction *Inst,
122                                         AliasAnalysis::Location &Loc,
123                                         AliasAnalysis *AA) {
124   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Inst)) {
125     if (LI->isUnordered()) {
126       Loc = AA->getLocation(LI);
127       return AliasAnalysis::Ref;
128     }
129     if (LI->getOrdering() == Monotonic) {
130       Loc = AA->getLocation(LI);
131       return AliasAnalysis::ModRef;
132     }
133     Loc = AliasAnalysis::Location();
134     return AliasAnalysis::ModRef;
135   }
136
137   if (const StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
138     if (SI->isUnordered()) {
139       Loc = AA->getLocation(SI);
140       return AliasAnalysis::Mod;
141     }
142     if (SI->getOrdering() == Monotonic) {
143       Loc = AA->getLocation(SI);
144       return AliasAnalysis::ModRef;
145     }
146     Loc = AliasAnalysis::Location();
147     return AliasAnalysis::ModRef;
148   }
149
150   if (const VAArgInst *V = dyn_cast<VAArgInst>(Inst)) {
151     Loc = AA->getLocation(V);
152     return AliasAnalysis::ModRef;
153   }
154
155   if (const CallInst *CI = isFreeCall(Inst, AA->getTargetLibraryInfo())) {
156     // calls to free() deallocate the entire structure
157     Loc = AliasAnalysis::Location(CI->getArgOperand(0));
158     return AliasAnalysis::Mod;
159   }
160
161   if (const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst)) {
162     AAMDNodes AAInfo;
163
164     switch (II->getIntrinsicID()) {
165     case Intrinsic::lifetime_start:
166     case Intrinsic::lifetime_end:
167     case Intrinsic::invariant_start:
168       II->getAAMetadata(AAInfo);
169       Loc = AliasAnalysis::Location(II->getArgOperand(1),
170                                     cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(0))
171                                       ->getZExtValue(), AAInfo);
172       // These intrinsics don't really modify the memory, but returning Mod
173       // will allow them to be handled conservatively.
174       return AliasAnalysis::Mod;
175     case Intrinsic::invariant_end:
176       II->getAAMetadata(AAInfo);
177       Loc = AliasAnalysis::Location(II->getArgOperand(2),
178                                     cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(1))
179                                       ->getZExtValue(), AAInfo);
180       // These intrinsics don't really modify the memory, but returning Mod
181       // will allow them to be handled conservatively.
182       return AliasAnalysis::Mod;
183     default:
184       break;
185     }
186   }
187
188   // Otherwise, just do the coarse-grained thing that always works.
189   if (Inst->mayWriteToMemory())
190     return AliasAnalysis::ModRef;
191   if (Inst->mayReadFromMemory())
192     return AliasAnalysis::Ref;
193   return AliasAnalysis::NoModRef;
194 }
195
196 /// getCallSiteDependencyFrom - Private helper for finding the local
197 /// dependencies of a call site.
198 MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::
199 getCallSiteDependencyFrom(CallSite CS, bool isReadOnlyCall,
200                           BasicBlock::iterator ScanIt, BasicBlock *BB) {
201   unsigned Limit = BlockScanLimit;
202
203   // Walk backwards through the block, looking for dependencies
204   while (ScanIt != BB->begin()) {
205     // Limit the amount of scanning we do so we don't end up with quadratic
206     // running time on extreme testcases.
207     --Limit;
208     if (!Limit)
209       return MemDepResult::getUnknown();
210
211     Instruction *Inst = --ScanIt;
212
213     // If this inst is a memory op, get the pointer it accessed
214     AliasAnalysis::Location Loc;
215     AliasAnalysis::ModRefResult MR = GetLocation(Inst, Loc, AA);
216     if (Loc.Ptr) {
217       // A simple instruction.
218       if (AA->getModRefInfo(CS, Loc) != AliasAnalysis::NoModRef)
219         return MemDepResult::getClobber(Inst);
220       continue;
221     }
222
223     if (CallSite InstCS = cast<Value>(Inst)) {
224       // Debug intrinsics don't cause dependences.
225       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(Inst)) continue;
226       // If these two calls do not interfere, look past it.
227       switch (AA->getModRefInfo(CS, InstCS)) {
228       case AliasAnalysis::NoModRef:
229         // If the two calls are the same, return InstCS as a Def, so that
230         // CS can be found redundant and eliminated.
231         if (isReadOnlyCall && !(MR & AliasAnalysis::Mod) &&
232             CS.getInstruction()->isIdenticalToWhenDefined(Inst))
233           return MemDepResult::getDef(Inst);
234
235         // Otherwise if the two calls don't interact (e.g. InstCS is readnone)
236         // keep scanning.
237         continue;
238       default:
239         return MemDepResult::getClobber(Inst);
240       }
241     }
242
243     // If we could not obtain a pointer for the instruction and the instruction
244     // touches memory then assume that this is a dependency.
245     if (MR != AliasAnalysis::NoModRef)
246       return MemDepResult::getClobber(Inst);
247   }
248
249   // No dependence found.  If this is the entry block of the function, it is
250   // unknown, otherwise it is non-local.
251   if (BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
252     return MemDepResult::getNonLocal();
253   return MemDepResult::getNonFuncLocal();
254 }
255
256 /// isLoadLoadClobberIfExtendedToFullWidth - Return true if LI is a load that
257 /// would fully overlap MemLoc if done as a wider legal integer load.
258 ///
259 /// MemLocBase, MemLocOffset are lazily computed here the first time the
260 /// base/offs of memloc is needed.
261 static bool
262 isLoadLoadClobberIfExtendedToFullWidth(const AliasAnalysis::Location &MemLoc,
263                                        const Value *&MemLocBase,
264                                        int64_t &MemLocOffs,
265                                        const LoadInst *LI,
266                                        const DataLayout *DL) {
267   // If we have no target data, we can't do this.
268   if (!DL) return false;
269
270   // If we haven't already computed the base/offset of MemLoc, do so now.
271   if (!MemLocBase)
272     MemLocBase = GetPointerBaseWithConstantOffset(MemLoc.Ptr, MemLocOffs, DL);
273
274   unsigned Size = MemoryDependenceAnalysis::
275     getLoadLoadClobberFullWidthSize(MemLocBase, MemLocOffs, MemLoc.Size,
276                                     LI, *DL);
277   return Size != 0;
278 }
279
280 /// getLoadLoadClobberFullWidthSize - This is a little bit of analysis that
281 /// looks at a memory location for a load (specified by MemLocBase, Offs,
282 /// and Size) and compares it against a load.  If the specified load could
283 /// be safely widened to a larger integer load that is 1) still efficient,
284 /// 2) safe for the target, and 3) would provide the specified memory
285 /// location value, then this function returns the size in bytes of the
286 /// load width to use.  If not, this returns zero.
287 unsigned MemoryDependenceAnalysis::
288 getLoadLoadClobberFullWidthSize(const Value *MemLocBase, int64_t MemLocOffs,
289                                 unsigned MemLocSize, const LoadInst *LI,
290                                 const DataLayout &DL) {
291   // We can only extend simple integer loads.
292   if (!isa<IntegerType>(LI->getType()) || !LI->isSimple()) return 0;
293
294   // Load widening is hostile to ThreadSanitizer: it may cause false positives
295   // or make the reports more cryptic (access sizes are wrong).
296   if (LI->getParent()->getParent()->getAttributes().
297       hasAttribute(AttributeSet::FunctionIndex, Attribute::SanitizeThread))
298     return 0;
299
300   // Get the base of this load.
301   int64_t LIOffs = 0;
302   const Value *LIBase =
303     GetPointerBaseWithConstantOffset(LI->getPointerOperand(), LIOffs, &DL);
304
305   // If the two pointers are not based on the same pointer, we can't tell that
306   // they are related.
307   if (LIBase != MemLocBase) return 0;
308
309   // Okay, the two values are based on the same pointer, but returned as
310   // no-alias.  This happens when we have things like two byte loads at "P+1"
311   // and "P+3".  Check to see if increasing the size of the "LI" load up to its
312   // alignment (or the largest native integer type) will allow us to load all
313   // the bits required by MemLoc.
314
315   // If MemLoc is before LI, then no widening of LI will help us out.
316   if (MemLocOffs < LIOffs) return 0;
317
318   // Get the alignment of the load in bytes.  We assume that it is safe to load
319   // any legal integer up to this size without a problem.  For example, if we're
320   // looking at an i8 load on x86-32 that is known 1024 byte aligned, we can
321   // widen it up to an i32 load.  If it is known 2-byte aligned, we can widen it
322   // to i16.
323   unsigned LoadAlign = LI->getAlignment();
324
325   int64_t MemLocEnd = MemLocOffs+MemLocSize;
326
327   // If no amount of rounding up will let MemLoc fit into LI, then bail out.
328   if (LIOffs+LoadAlign < MemLocEnd) return 0;
329
330   // This is the size of the load to try.  Start with the next larger power of
331   // two.
332   unsigned NewLoadByteSize = LI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()/8U;
333   NewLoadByteSize = NextPowerOf2(NewLoadByteSize);
334
335   while (1) {
336     // If this load size is bigger than our known alignment or would not fit
337     // into a native integer register, then we fail.
338     if (NewLoadByteSize > LoadAlign ||
339         !DL.fitsInLegalInteger(NewLoadByteSize*8))
340       return 0;
341
342     if (LIOffs+NewLoadByteSize > MemLocEnd &&
343         LI->getParent()->getParent()->getAttributes().
344           hasAttribute(AttributeSet::FunctionIndex, Attribute::SanitizeAddress))
345       // We will be reading past the location accessed by the original program.
346       // While this is safe in a regular build, Address Safety analysis tools
347       // may start reporting false warnings. So, don't do widening.
348       return 0;
349
350     // If a load of this width would include all of MemLoc, then we succeed.
351     if (LIOffs+NewLoadByteSize >= MemLocEnd)
352       return NewLoadByteSize;
353
354     NewLoadByteSize <<= 1;
355   }
356 }
357
358 /// getPointerDependencyFrom - Return the instruction on which a memory
359 /// location depends.  If isLoad is true, this routine ignores may-aliases with
360 /// read-only operations.  If isLoad is false, this routine ignores may-aliases
361 /// with reads from read-only locations.  If possible, pass the query
362 /// instruction as well; this function may take advantage of the metadata
363 /// annotated to the query instruction to refine the result.
364 MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::
365 getPointerDependencyFrom(const AliasAnalysis::Location &MemLoc, bool isLoad,
366                          BasicBlock::iterator ScanIt, BasicBlock *BB,
367                          Instruction *QueryInst) {
368
369   const Value *MemLocBase = nullptr;
370   int64_t MemLocOffset = 0;
371   unsigned Limit = BlockScanLimit;
372   bool isInvariantLoad = false;
373   if (isLoad && QueryInst) {
374     LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(QueryInst);
375     if (LI && LI->getMetadata(LLVMContext::MD_invariant_load) != nullptr)
376       isInvariantLoad = true;
377   }
378
379   // Walk backwards through the basic block, looking for dependencies.
380   while (ScanIt != BB->begin()) {
381     Instruction *Inst = --ScanIt;
382
383     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst))
384       // Debug intrinsics don't (and can't) cause dependencies.
385       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(II)) continue;
386
387     // Limit the amount of scanning we do so we don't end up with quadratic
388     // running time on extreme testcases.
389     --Limit;
390     if (!Limit)
391       return MemDepResult::getUnknown();
392
393     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst)) {
394       // If we reach a lifetime begin or end marker, then the query ends here
395       // because the value is undefined.
396       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start) {
397         // FIXME: This only considers queries directly on the invariant-tagged
398         // pointer, not on query pointers that are indexed off of them.  It'd
399         // be nice to handle that at some point (the right approach is to use
400         // GetPointerBaseWithConstantOffset).
401         if (AA->isMustAlias(AliasAnalysis::Location(II->getArgOperand(1)),
402                             MemLoc))
403           return MemDepResult::getDef(II);
404         continue;
405       }
406     }
407
408     // Values depend on loads if the pointers are must aliased.  This means that
409     // a load depends on another must aliased load from the same value.
410     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Inst)) {
411       // Atomic loads have complications involved.
412       // A monotonic load is OK if the query inst is itself not atomic.
413       // FIXME: This is overly conservative.
414       if (!LI->isUnordered()) {
415         if (!QueryInst || LI->getOrdering() != Monotonic)
416           return MemDepResult::getClobber(LI);
417         if (auto *QueryLI = dyn_cast<LoadInst>(QueryInst))
418           if (!QueryLI->isUnordered())
419             return MemDepResult::getClobber(LI);
420         if (auto *QuerySI = dyn_cast<StoreInst>(QueryInst))
421           if (!QuerySI->isUnordered())
422             return MemDepResult::getClobber(LI);
423       }
424
425       AliasAnalysis::Location LoadLoc = AA->getLocation(LI);
426
427       // If we found a pointer, check if it could be the same as our pointer.
428       AliasAnalysis::AliasResult R = AA->alias(LoadLoc, MemLoc);
429
430       if (isLoad) {
431         if (R == AliasAnalysis::NoAlias) {
432           // If this is an over-aligned integer load (for example,
433           // "load i8* %P, align 4") see if it would obviously overlap with the
434           // queried location if widened to a larger load (e.g. if the queried
435           // location is 1 byte at P+1).  If so, return it as a load/load
436           // clobber result, allowing the client to decide to widen the load if
437           // it wants to.
438           if (IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(LI->getType()))
439             if (LI->getAlignment()*8 > ITy->getPrimitiveSizeInBits() &&
440                 isLoadLoadClobberIfExtendedToFullWidth(MemLoc, MemLocBase,
441                                                        MemLocOffset, LI, DL))
442               return MemDepResult::getClobber(Inst);
443
444           continue;
445         }
446
447         // Must aliased loads are defs of each other.
448         if (R == AliasAnalysis::MustAlias)
449           return MemDepResult::getDef(Inst);
450
451 #if 0 // FIXME: Temporarily disabled. GVN is cleverly rewriting loads
452       // in terms of clobbering loads, but since it does this by looking
453       // at the clobbering load directly, it doesn't know about any
454       // phi translation that may have happened along the way.
455
456         // If we have a partial alias, then return this as a clobber for the
457         // client to handle.
458         if (R == AliasAnalysis::PartialAlias)
459           return MemDepResult::getClobber(Inst);
460 #endif
461
462         // Random may-alias loads don't depend on each other without a
463         // dependence.
464         continue;
465       }
466
467       // Stores don't depend on other no-aliased accesses.
468       if (R == AliasAnalysis::NoAlias)
469         continue;
470
471       // Stores don't alias loads from read-only memory.
472       if (AA->pointsToConstantMemory(LoadLoc))
473         continue;
474
475       // Stores depend on may/must aliased loads.
476       return MemDepResult::getDef(Inst);
477     }
478
479     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
480       // Atomic stores have complications involved.
481       // A monotonic store is OK if the query inst is itself not atomic.
482       // FIXME: This is overly conservative.
483       if (!SI->isUnordered()) {
484         if (!QueryInst || SI->getOrdering() != Monotonic)
485           return MemDepResult::getClobber(SI);
486         if (auto *QueryLI = dyn_cast<LoadInst>(QueryInst))
487           if (!QueryLI->isUnordered())
488             return MemDepResult::getClobber(SI);
489         if (auto *QuerySI = dyn_cast<StoreInst>(QueryInst))
490           if (!QuerySI->isUnordered())
491             return MemDepResult::getClobber(SI);
492       }
493
494       // If alias analysis can tell that this store is guaranteed to not modify
495       // the query pointer, ignore it.  Use getModRefInfo to handle cases where
496       // the query pointer points to constant memory etc.
497       if (AA->getModRefInfo(SI, MemLoc) == AliasAnalysis::NoModRef)
498         continue;
499
500       // Ok, this store might clobber the query pointer.  Check to see if it is
501       // a must alias: in this case, we want to return this as a def.
502       AliasAnalysis::Location StoreLoc = AA->getLocation(SI);
503
504       // If we found a pointer, check if it could be the same as our pointer.
505       AliasAnalysis::AliasResult R = AA->alias(StoreLoc, MemLoc);
506
507       if (R == AliasAnalysis::NoAlias)
508         continue;
509       if (R == AliasAnalysis::MustAlias)
510         return MemDepResult::getDef(Inst);
511       if (isInvariantLoad)
512        continue;
513       return MemDepResult::getClobber(Inst);
514     }
515
516     // If this is an allocation, and if we know that the accessed pointer is to
517     // the allocation, return Def.  This means that there is no dependence and
518     // the access can be optimized based on that.  For example, a load could
519     // turn into undef.
520     // Note: Only determine this to be a malloc if Inst is the malloc call, not
521     // a subsequent bitcast of the malloc call result.  There can be stores to
522     // the malloced memory between the malloc call and its bitcast uses, and we
523     // need to continue scanning until the malloc call.
524     const TargetLibraryInfo *TLI = AA->getTargetLibraryInfo();
525     if (isa<AllocaInst>(Inst) || isNoAliasFn(Inst, TLI)) {
526       const Value *AccessPtr = GetUnderlyingObject(MemLoc.Ptr, DL);
527
528       if (AccessPtr == Inst || AA->isMustAlias(Inst, AccessPtr))
529         return MemDepResult::getDef(Inst);
530       // Be conservative if the accessed pointer may alias the allocation.
531       if (AA->alias(Inst, AccessPtr) != AliasAnalysis::NoAlias)
532         return MemDepResult::getClobber(Inst);
533       // If the allocation is not aliased and does not read memory (like
534       // strdup), it is safe to ignore.
535       if (isa<AllocaInst>(Inst) ||
536           isMallocLikeFn(Inst, TLI) || isCallocLikeFn(Inst, TLI))
537         continue;
538     }
539
540     // See if this instruction (e.g. a call or vaarg) mod/ref's the pointer.
541     AliasAnalysis::ModRefResult MR = AA->getModRefInfo(Inst, MemLoc);
542     // If necessary, perform additional analysis.
543     if (MR == AliasAnalysis::ModRef)
544       MR = AA->callCapturesBefore(Inst, MemLoc, DT);
545     switch (MR) {
546     case AliasAnalysis::NoModRef:
547       // If the call has no effect on the queried pointer, just ignore it.
548       continue;
549     case AliasAnalysis::Mod:
550       return MemDepResult::getClobber(Inst);
551     case AliasAnalysis::Ref:
552       // If the call is known to never store to the pointer, and if this is a
553       // load query, we can safely ignore it (scan past it).
554       if (isLoad)
555         continue;
556     default:
557       // Otherwise, there is a potential dependence.  Return a clobber.
558       return MemDepResult::getClobber(Inst);
559     }
560   }
561
562   // No dependence found.  If this is the entry block of the function, it is
563   // unknown, otherwise it is non-local.
564   if (BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
565     return MemDepResult::getNonLocal();
566   return MemDepResult::getNonFuncLocal();
567 }
568
569 /// getDependency - Return the instruction on which a memory operation
570 /// depends.
571 MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::getDependency(Instruction *QueryInst) {
572   Instruction *ScanPos = QueryInst;
573
574   // Check for a cached result
575   MemDepResult &LocalCache = LocalDeps[QueryInst];
576
577   // If the cached entry is non-dirty, just return it.  Note that this depends
578   // on MemDepResult's default constructing to 'dirty'.
579   if (!LocalCache.isDirty())
580     return LocalCache;
581
582   // Otherwise, if we have a dirty entry, we know we can start the scan at that
583   // instruction, which may save us some work.
584   if (Instruction *Inst = LocalCache.getInst()) {
585     ScanPos = Inst;
586
587     RemoveFromReverseMap(ReverseLocalDeps, Inst, QueryInst);
588   }
589
590   BasicBlock *QueryParent = QueryInst->getParent();
591
592   // Do the scan.
593   if (BasicBlock::iterator(QueryInst) == QueryParent->begin()) {
594     // No dependence found.  If this is the entry block of the function, it is
595     // unknown, otherwise it is non-local.
596     if (QueryParent != &QueryParent->getParent()->getEntryBlock())
597       LocalCache = MemDepResult::getNonLocal();
598     else
599       LocalCache = MemDepResult::getNonFuncLocal();
600   } else {
601     AliasAnalysis::Location MemLoc;
602     AliasAnalysis::ModRefResult MR = GetLocation(QueryInst, MemLoc, AA);
603     if (MemLoc.Ptr) {
604       // If we can do a pointer scan, make it happen.
605       bool isLoad = !(MR & AliasAnalysis::Mod);
606       if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(QueryInst))
607         isLoad |= II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start;
608
609       LocalCache = getPointerDependencyFrom(MemLoc, isLoad, ScanPos,
610                                             QueryParent, QueryInst);
611     } else if (isa<CallInst>(QueryInst) || isa<InvokeInst>(QueryInst)) {
612       CallSite QueryCS(QueryInst);
613       bool isReadOnly = AA->onlyReadsMemory(QueryCS);
614       LocalCache = getCallSiteDependencyFrom(QueryCS, isReadOnly, ScanPos,
615                                              QueryParent);
616     } else
617       // Non-memory instruction.
618       LocalCache = MemDepResult::getUnknown();
619   }
620
621   // Remember the result!
622   if (Instruction *I = LocalCache.getInst())
623     ReverseLocalDeps[I].insert(QueryInst);
624
625   return LocalCache;
626 }
627
628 #ifndef NDEBUG
629 /// AssertSorted - This method is used when -debug is specified to verify that
630 /// cache arrays are properly kept sorted.
631 static void AssertSorted(MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo &Cache,
632                          int Count = -1) {
633   if (Count == -1) Count = Cache.size();
634   if (Count == 0) return;
635
636   for (unsigned i = 1; i != unsigned(Count); ++i)
637     assert(!(Cache[i] < Cache[i-1]) && "Cache isn't sorted!");
638 }
639 #endif
640
641 /// getNonLocalCallDependency - Perform a full dependency query for the
642 /// specified call, returning the set of blocks that the value is
643 /// potentially live across.  The returned set of results will include a
644 /// "NonLocal" result for all blocks where the value is live across.
645 ///
646 /// This method assumes the instruction returns a "NonLocal" dependency
647 /// within its own block.
648 ///
649 /// This returns a reference to an internal data structure that may be
650 /// invalidated on the next non-local query or when an instruction is
651 /// removed.  Clients must copy this data if they want it around longer than
652 /// that.
653 const MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo &
654 MemoryDependenceAnalysis::getNonLocalCallDependency(CallSite QueryCS) {
655   assert(getDependency(QueryCS.getInstruction()).isNonLocal() &&
656  "getNonLocalCallDependency should only be used on calls with non-local deps!");
657   PerInstNLInfo &CacheP = NonLocalDeps[QueryCS.getInstruction()];
658   NonLocalDepInfo &Cache = CacheP.first;
659
660   /// DirtyBlocks - This is the set of blocks that need to be recomputed.  In
661   /// the cached case, this can happen due to instructions being deleted etc. In
662   /// the uncached case, this starts out as the set of predecessors we care
663   /// about.
664   SmallVector<BasicBlock*, 32> DirtyBlocks;
665
666   if (!Cache.empty()) {
667     // Okay, we have a cache entry.  If we know it is not dirty, just return it
668     // with no computation.
669     if (!CacheP.second) {
670       ++NumCacheNonLocal;
671       return Cache;
672     }
673
674     // If we already have a partially computed set of results, scan them to
675     // determine what is dirty, seeding our initial DirtyBlocks worklist.
676     for (NonLocalDepInfo::iterator I = Cache.begin(), E = Cache.end();
677        I != E; ++I)
678       if (I->getResult().isDirty())
679         DirtyBlocks.push_back(I->getBB());
680
681     // Sort the cache so that we can do fast binary search lookups below.
682     std::sort(Cache.begin(), Cache.end());
683
684     ++NumCacheDirtyNonLocal;
685     //cerr << "CACHED CASE: " << DirtyBlocks.size() << " dirty: "
686     //     << Cache.size() << " cached: " << *QueryInst;
687   } else {
688     // Seed DirtyBlocks with each of the preds of QueryInst's block.
689     BasicBlock *QueryBB = QueryCS.getInstruction()->getParent();
690     for (BasicBlock **PI = PredCache->GetPreds(QueryBB); *PI; ++PI)
691       DirtyBlocks.push_back(*PI);
692     ++NumUncacheNonLocal;
693   }
694
695   // isReadonlyCall - If this is a read-only call, we can be more aggressive.
696   bool isReadonlyCall = AA->onlyReadsMemory(QueryCS);
697
698   SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
699
700   unsigned NumSortedEntries = Cache.size();
701   DEBUG(AssertSorted(Cache));
702
703   // Iterate while we still have blocks to update.
704   while (!DirtyBlocks.empty()) {
705     BasicBlock *DirtyBB = DirtyBlocks.back();
706     DirtyBlocks.pop_back();
707
708     // Already processed this block?
709     if (!Visited.insert(DirtyBB))
710       continue;
711
712     // Do a binary search to see if we already have an entry for this block in
713     // the cache set.  If so, find it.
714     DEBUG(AssertSorted(Cache, NumSortedEntries));
715     NonLocalDepInfo::iterator Entry =
716       std::upper_bound(Cache.begin(), Cache.begin()+NumSortedEntries,
717                        NonLocalDepEntry(DirtyBB));
718     if (Entry != Cache.begin() && std::prev(Entry)->getBB() == DirtyBB)
719       --Entry;
720
721     NonLocalDepEntry *ExistingResult = nullptr;
722     if (Entry != Cache.begin()+NumSortedEntries &&
723         Entry->getBB() == DirtyBB) {
724       // If we already have an entry, and if it isn't already dirty, the block
725       // is done.
726       if (!Entry->getResult().isDirty())
727         continue;
728
729       // Otherwise, remember this slot so we can update the value.
730       ExistingResult = &*Entry;
731     }
732
733     // If the dirty entry has a pointer, start scanning from it so we don't have
734     // to rescan the entire block.
735     BasicBlock::iterator ScanPos = DirtyBB->end();
736     if (ExistingResult) {
737       if (Instruction *Inst = ExistingResult->getResult().getInst()) {
738         ScanPos = Inst;
739         // We're removing QueryInst's use of Inst.
740         RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalDeps, Inst,
741                              QueryCS.getInstruction());
742       }
743     }
744
745     // Find out if this block has a local dependency for QueryInst.
746     MemDepResult Dep;
747
748     if (ScanPos != DirtyBB->begin()) {
749       Dep = getCallSiteDependencyFrom(QueryCS, isReadonlyCall,ScanPos, DirtyBB);
750     } else if (DirtyBB != &DirtyBB->getParent()->getEntryBlock()) {
751       // No dependence found.  If this is the entry block of the function, it is
752       // a clobber, otherwise it is unknown.
753       Dep = MemDepResult::getNonLocal();
754     } else {
755       Dep = MemDepResult::getNonFuncLocal();
756     }
757
758     // If we had a dirty entry for the block, update it.  Otherwise, just add
759     // a new entry.
760     if (ExistingResult)
761       ExistingResult->setResult(Dep);
762     else
763       Cache.push_back(NonLocalDepEntry(DirtyBB, Dep));
764
765     // If the block has a dependency (i.e. it isn't completely transparent to
766     // the value), remember the association!
767     if (!Dep.isNonLocal()) {
768       // Keep the ReverseNonLocalDeps map up to date so we can efficiently
769       // update this when we remove instructions.
770       if (Instruction *Inst = Dep.getInst())
771         ReverseNonLocalDeps[Inst].insert(QueryCS.getInstruction());
772     } else {
773
774       // If the block *is* completely transparent to the load, we need to check
775       // the predecessors of this block.  Add them to our worklist.
776       for (BasicBlock **PI = PredCache->GetPreds(DirtyBB); *PI; ++PI)
777         DirtyBlocks.push_back(*PI);
778     }
779   }
780
781   return Cache;
782 }
783
784 /// getNonLocalPointerDependency - Perform a full dependency query for an
785 /// access to the specified (non-volatile) memory location, returning the
786 /// set of instructions that either define or clobber the value.
787 ///
788 /// This method assumes the pointer has a "NonLocal" dependency within its
789 /// own block.
790 ///
791 void MemoryDependenceAnalysis::
792 getNonLocalPointerDependency(const AliasAnalysis::Location &Loc, bool isLoad,
793                              BasicBlock *FromBB,
794                              SmallVectorImpl<NonLocalDepResult> &Result) {
795   assert(Loc.Ptr->getType()->isPointerTy() &&
796          "Can't get pointer deps of a non-pointer!");
797   Result.clear();
798
799   PHITransAddr Address(const_cast<Value *>(Loc.Ptr), DL);
800
801   // This is the set of blocks we've inspected, and the pointer we consider in
802   // each block.  Because of critical edges, we currently bail out if querying
803   // a block with multiple different pointers.  This can happen during PHI
804   // translation.
805   DenseMap<BasicBlock*, Value*> Visited;
806   if (!getNonLocalPointerDepFromBB(Address, Loc, isLoad, FromBB,
807                                    Result, Visited, true))
808     return;
809   Result.clear();
810   Result.push_back(NonLocalDepResult(FromBB,
811                                      MemDepResult::getUnknown(),
812                                      const_cast<Value *>(Loc.Ptr)));
813 }
814
815 /// GetNonLocalInfoForBlock - Compute the memdep value for BB with
816 /// Pointer/PointeeSize using either cached information in Cache or by doing a
817 /// lookup (which may use dirty cache info if available).  If we do a lookup,
818 /// add the result to the cache.
819 MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::
820 GetNonLocalInfoForBlock(const AliasAnalysis::Location &Loc,
821                         bool isLoad, BasicBlock *BB,
822                         NonLocalDepInfo *Cache, unsigned NumSortedEntries) {
823
824   // Do a binary search to see if we already have an entry for this block in
825   // the cache set.  If so, find it.
826   NonLocalDepInfo::iterator Entry =
827     std::upper_bound(Cache->begin(), Cache->begin()+NumSortedEntries,
828                      NonLocalDepEntry(BB));
829   if (Entry != Cache->begin() && (Entry-1)->getBB() == BB)
830     --Entry;
831
832   NonLocalDepEntry *ExistingResult = nullptr;
833   if (Entry != Cache->begin()+NumSortedEntries && Entry->getBB() == BB)
834     ExistingResult = &*Entry;
835
836   // If we have a cached entry, and it is non-dirty, use it as the value for
837   // this dependency.
838   if (ExistingResult && !ExistingResult->getResult().isDirty()) {
839     ++NumCacheNonLocalPtr;
840     return ExistingResult->getResult();
841   }
842
843   // Otherwise, we have to scan for the value.  If we have a dirty cache
844   // entry, start scanning from its position, otherwise we scan from the end
845   // of the block.
846   BasicBlock::iterator ScanPos = BB->end();
847   if (ExistingResult && ExistingResult->getResult().getInst()) {
848     assert(ExistingResult->getResult().getInst()->getParent() == BB &&
849            "Instruction invalidated?");
850     ++NumCacheDirtyNonLocalPtr;
851     ScanPos = ExistingResult->getResult().getInst();
852
853     // Eliminating the dirty entry from 'Cache', so update the reverse info.
854     ValueIsLoadPair CacheKey(Loc.Ptr, isLoad);
855     RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalPtrDeps, ScanPos, CacheKey);
856   } else {
857     ++NumUncacheNonLocalPtr;
858   }
859
860   // Scan the block for the dependency.
861   MemDepResult Dep = getPointerDependencyFrom(Loc, isLoad, ScanPos, BB);
862
863   // If we had a dirty entry for the block, update it.  Otherwise, just add
864   // a new entry.
865   if (ExistingResult)
866     ExistingResult->setResult(Dep);
867   else
868     Cache->push_back(NonLocalDepEntry(BB, Dep));
869
870   // If the block has a dependency (i.e. it isn't completely transparent to
871   // the value), remember the reverse association because we just added it
872   // to Cache!
873   if (!Dep.isDef() && !Dep.isClobber())
874     return Dep;
875
876   // Keep the ReverseNonLocalPtrDeps map up to date so we can efficiently
877   // update MemDep when we remove instructions.
878   Instruction *Inst = Dep.getInst();
879   assert(Inst && "Didn't depend on anything?");
880   ValueIsLoadPair CacheKey(Loc.Ptr, isLoad);
881   ReverseNonLocalPtrDeps[Inst].insert(CacheKey);
882   return Dep;
883 }
884
885 /// SortNonLocalDepInfoCache - Sort the a NonLocalDepInfo cache, given a certain
886 /// number of elements in the array that are already properly ordered.  This is
887 /// optimized for the case when only a few entries are added.
888 static void
889 SortNonLocalDepInfoCache(MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo &Cache,
890                          unsigned NumSortedEntries) {
891   switch (Cache.size() - NumSortedEntries) {
892   case 0:
893     // done, no new entries.
894     break;
895   case 2: {
896     // Two new entries, insert the last one into place.
897     NonLocalDepEntry Val = Cache.back();
898     Cache.pop_back();
899     MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo::iterator Entry =
900       std::upper_bound(Cache.begin(), Cache.end()-1, Val);
901     Cache.insert(Entry, Val);
902     // FALL THROUGH.
903   }
904   case 1:
905     // One new entry, Just insert the new value at the appropriate position.
906     if (Cache.size() != 1) {
907       NonLocalDepEntry Val = Cache.back();
908       Cache.pop_back();
909       MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo::iterator Entry =
910         std::upper_bound(Cache.begin(), Cache.end(), Val);
911       Cache.insert(Entry, Val);
912     }
913     break;
914   default:
915     // Added many values, do a full scale sort.
916     std::sort(Cache.begin(), Cache.end());
917     break;
918   }
919 }
920
921 /// getNonLocalPointerDepFromBB - Perform a dependency query based on
922 /// pointer/pointeesize starting at the end of StartBB.  Add any clobber/def
923 /// results to the results vector and keep track of which blocks are visited in
924 /// 'Visited'.
925 ///
926 /// This has special behavior for the first block queries (when SkipFirstBlock
927 /// is true).  In this special case, it ignores the contents of the specified
928 /// block and starts returning dependence info for its predecessors.
929 ///
930 /// This function returns false on success, or true to indicate that it could
931 /// not compute dependence information for some reason.  This should be treated
932 /// as a clobber dependence on the first instruction in the predecessor block.
933 bool MemoryDependenceAnalysis::
934 getNonLocalPointerDepFromBB(const PHITransAddr &Pointer,
935                             const AliasAnalysis::Location &Loc,
936                             bool isLoad, BasicBlock *StartBB,
937                             SmallVectorImpl<NonLocalDepResult> &Result,
938                             DenseMap<BasicBlock*, Value*> &Visited,
939                             bool SkipFirstBlock) {
940   // Look up the cached info for Pointer.
941   ValueIsLoadPair CacheKey(Pointer.getAddr(), isLoad);
942
943   // Set up a temporary NLPI value. If the map doesn't yet have an entry for
944   // CacheKey, this value will be inserted as the associated value. Otherwise,
945   // it'll be ignored, and we'll have to check to see if the cached size and
946   // aa tags are consistent with the current query.
947   NonLocalPointerInfo InitialNLPI;
948   InitialNLPI.Size = Loc.Size;
949   InitialNLPI.AATags = Loc.AATags;
950
951   // Get the NLPI for CacheKey, inserting one into the map if it doesn't
952   // already have one.
953   std::pair<CachedNonLocalPointerInfo::iterator, bool> Pair =
954     NonLocalPointerDeps.insert(std::make_pair(CacheKey, InitialNLPI));
955   NonLocalPointerInfo *CacheInfo = &Pair.first->second;
956
957   // If we already have a cache entry for this CacheKey, we may need to do some
958   // work to reconcile the cache entry and the current query.
959   if (!Pair.second) {
960     if (CacheInfo->Size < Loc.Size) {
961       // The query's Size is greater than the cached one. Throw out the
962       // cached data and proceed with the query at the greater size.
963       CacheInfo->Pair = BBSkipFirstBlockPair();
964       CacheInfo->Size = Loc.Size;
965       for (NonLocalDepInfo::iterator DI = CacheInfo->NonLocalDeps.begin(),
966            DE = CacheInfo->NonLocalDeps.end(); DI != DE; ++DI)
967         if (Instruction *Inst = DI->getResult().getInst())
968           RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalPtrDeps, Inst, CacheKey);
969       CacheInfo->NonLocalDeps.clear();
970     } else if (CacheInfo->Size > Loc.Size) {
971       // This query's Size is less than the cached one. Conservatively restart
972       // the query using the greater size.
973       return getNonLocalPointerDepFromBB(Pointer,
974                                          Loc.getWithNewSize(CacheInfo->Size),
975                                          isLoad, StartBB, Result, Visited,
976                                          SkipFirstBlock);
977     }
978
979     // If the query's AATags are inconsistent with the cached one,
980     // conservatively throw out the cached data and restart the query with
981     // no tag if needed.
982     if (CacheInfo->AATags != Loc.AATags) {
983       if (CacheInfo->AATags) {
984         CacheInfo->Pair = BBSkipFirstBlockPair();
985         CacheInfo->AATags = AAMDNodes();
986         for (NonLocalDepInfo::iterator DI = CacheInfo->NonLocalDeps.begin(),
987              DE = CacheInfo->NonLocalDeps.end(); DI != DE; ++DI)
988           if (Instruction *Inst = DI->getResult().getInst())
989             RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalPtrDeps, Inst, CacheKey);
990         CacheInfo->NonLocalDeps.clear();
991       }
992       if (Loc.AATags)
993         return getNonLocalPointerDepFromBB(Pointer, Loc.getWithoutAATags(),
994                                            isLoad, StartBB, Result, Visited,
995                                            SkipFirstBlock);
996     }
997   }
998
999   NonLocalDepInfo *Cache = &CacheInfo->NonLocalDeps;
1000
1001   // If we have valid cached information for exactly the block we are
1002   // investigating, just return it with no recomputation.
1003   if (CacheInfo->Pair == BBSkipFirstBlockPair(StartBB, SkipFirstBlock)) {
1004     // We have a fully cached result for this query then we can just return the
1005     // cached results and populate the visited set.  However, we have to verify
1006     // that we don't already have conflicting results for these blocks.  Check
1007     // to ensure that if a block in the results set is in the visited set that
1008     // it was for the same pointer query.
1009     if (!Visited.empty()) {
1010       for (NonLocalDepInfo::iterator I = Cache->begin(), E = Cache->end();
1011            I != E; ++I) {
1012         DenseMap<BasicBlock*, Value*>::iterator VI = Visited.find(I->getBB());
1013         if (VI == Visited.end() || VI->second == Pointer.getAddr())
1014           continue;
1015
1016         // We have a pointer mismatch in a block.  Just return clobber, saying
1017         // that something was clobbered in this result.  We could also do a
1018         // non-fully cached query, but there is little point in doing this.
1019         return true;
1020       }
1021     }
1022
1023     Value *Addr = Pointer.getAddr();
1024     for (NonLocalDepInfo::iterator I = Cache->begin(), E = Cache->end();
1025          I != E; ++I) {
1026       Visited.insert(std::make_pair(I->getBB(), Addr));
1027       if (I->getResult().isNonLocal()) {
1028         continue;
1029       }
1030
1031       if (!DT) {
1032         Result.push_back(NonLocalDepResult(I->getBB(),
1033                                            MemDepResult::getUnknown(),
1034                                            Addr));
1035       } else if (DT->isReachableFromEntry(I->getBB())) {
1036         Result.push_back(NonLocalDepResult(I->getBB(), I->getResult(), Addr));
1037       }
1038     }
1039     ++NumCacheCompleteNonLocalPtr;
1040     return false;
1041   }
1042
1043   // Otherwise, either this is a new block, a block with an invalid cache
1044   // pointer or one that we're about to invalidate by putting more info into it
1045   // than its valid cache info.  If empty, the result will be valid cache info,
1046   // otherwise it isn't.
1047   if (Cache->empty())
1048     CacheInfo->Pair = BBSkipFirstBlockPair(StartBB, SkipFirstBlock);
1049   else
1050     CacheInfo->Pair = BBSkipFirstBlockPair();
1051
1052   SmallVector<BasicBlock*, 32> Worklist;
1053   Worklist.push_back(StartBB);
1054
1055   // PredList used inside loop.
1056   SmallVector<std::pair<BasicBlock*, PHITransAddr>, 16> PredList;
1057
1058   // Keep track of the entries that we know are sorted.  Previously cached
1059   // entries will all be sorted.  The entries we add we only sort on demand (we
1060   // don't insert every element into its sorted position).  We know that we
1061   // won't get any reuse from currently inserted values, because we don't
1062   // revisit blocks after we insert info for them.
1063   unsigned NumSortedEntries = Cache->size();
1064   DEBUG(AssertSorted(*Cache));
1065
1066   while (!Worklist.empty()) {
1067     BasicBlock *BB = Worklist.pop_back_val();
1068
1069     // Skip the first block if we have it.
1070     if (!SkipFirstBlock) {
1071       // Analyze the dependency of *Pointer in FromBB.  See if we already have
1072       // been here.
1073       assert(Visited.count(BB) && "Should check 'visited' before adding to WL");
1074
1075       // Get the dependency info for Pointer in BB.  If we have cached
1076       // information, we will use it, otherwise we compute it.
1077       DEBUG(AssertSorted(*Cache, NumSortedEntries));
1078       MemDepResult Dep = GetNonLocalInfoForBlock(Loc, isLoad, BB, Cache,
1079                                                  NumSortedEntries);
1080
1081       // If we got a Def or Clobber, add this to the list of results.
1082       if (!Dep.isNonLocal()) {
1083         if (!DT) {
1084           Result.push_back(NonLocalDepResult(BB,
1085                                              MemDepResult::getUnknown(),
1086                                              Pointer.getAddr()));
1087           continue;
1088         } else if (DT->isReachableFromEntry(BB)) {
1089           Result.push_back(NonLocalDepResult(BB, Dep, Pointer.getAddr()));
1090           continue;
1091         }
1092       }
1093     }
1094
1095     // If 'Pointer' is an instruction defined in this block, then we need to do
1096     // phi translation to change it into a value live in the predecessor block.
1097     // If not, we just add the predecessors to the worklist and scan them with
1098     // the same Pointer.
1099     if (!Pointer.NeedsPHITranslationFromBlock(BB)) {
1100       SkipFirstBlock = false;
1101       SmallVector<BasicBlock*, 16> NewBlocks;
1102       for (BasicBlock **PI = PredCache->GetPreds(BB); *PI; ++PI) {
1103         // Verify that we haven't looked at this block yet.
1104         std::pair<DenseMap<BasicBlock*,Value*>::iterator, bool>
1105           InsertRes = Visited.insert(std::make_pair(*PI, Pointer.getAddr()));
1106         if (InsertRes.second) {
1107           // First time we've looked at *PI.
1108           NewBlocks.push_back(*PI);
1109           continue;
1110         }
1111
1112         // If we have seen this block before, but it was with a different
1113         // pointer then we have a phi translation failure and we have to treat
1114         // this as a clobber.
1115         if (InsertRes.first->second != Pointer.getAddr()) {
1116           // Make sure to clean up the Visited map before continuing on to
1117           // PredTranslationFailure.
1118           for (unsigned i = 0; i < NewBlocks.size(); i++)
1119             Visited.erase(NewBlocks[i]);
1120           goto PredTranslationFailure;
1121         }
1122       }
1123       Worklist.append(NewBlocks.begin(), NewBlocks.end());
1124       continue;
1125     }
1126
1127     // We do need to do phi translation, if we know ahead of time we can't phi
1128     // translate this value, don't even try.
1129     if (!Pointer.IsPotentiallyPHITranslatable())
1130       goto PredTranslationFailure;
1131
1132     // We may have added values to the cache list before this PHI translation.
1133     // If so, we haven't done anything to ensure that the cache remains sorted.
1134     // Sort it now (if needed) so that recursive invocations of
1135     // getNonLocalPointerDepFromBB and other routines that could reuse the cache
1136     // value will only see properly sorted cache arrays.
1137     if (Cache && NumSortedEntries != Cache->size()) {
1138       SortNonLocalDepInfoCache(*Cache, NumSortedEntries);
1139       NumSortedEntries = Cache->size();
1140     }
1141     Cache = nullptr;
1142
1143     PredList.clear();
1144     for (BasicBlock **PI = PredCache->GetPreds(BB); *PI; ++PI) {
1145       BasicBlock *Pred = *PI;
1146       PredList.push_back(std::make_pair(Pred, Pointer));
1147
1148       // Get the PHI translated pointer in this predecessor.  This can fail if
1149       // not translatable, in which case the getAddr() returns null.
1150       PHITransAddr &PredPointer = PredList.back().second;
1151       PredPointer.PHITranslateValue(BB, Pred, nullptr);
1152
1153       Value *PredPtrVal = PredPointer.getAddr();
1154
1155       // Check to see if we have already visited this pred block with another
1156       // pointer.  If so, we can't do this lookup.  This failure can occur
1157       // with PHI translation when a critical edge exists and the PHI node in
1158       // the successor translates to a pointer value different than the
1159       // pointer the block was first analyzed with.
1160       std::pair<DenseMap<BasicBlock*,Value*>::iterator, bool>
1161         InsertRes = Visited.insert(std::make_pair(Pred, PredPtrVal));
1162
1163       if (!InsertRes.second) {
1164         // We found the pred; take it off the list of preds to visit.
1165         PredList.pop_back();
1166
1167         // If the predecessor was visited with PredPtr, then we already did
1168         // the analysis and can ignore it.
1169         if (InsertRes.first->second == PredPtrVal)
1170           continue;
1171
1172         // Otherwise, the block was previously analyzed with a different
1173         // pointer.  We can't represent the result of this case, so we just
1174         // treat this as a phi translation failure.
1175
1176         // Make sure to clean up the Visited map before continuing on to
1177         // PredTranslationFailure.
1178         for (unsigned i = 0, n = PredList.size(); i < n; ++i)
1179           Visited.erase(PredList[i].first);
1180
1181         goto PredTranslationFailure;
1182       }
1183     }
1184
1185     // Actually process results here; this need to be a separate loop to avoid
1186     // calling getNonLocalPointerDepFromBB for blocks we don't want to return
1187     // any results for.  (getNonLocalPointerDepFromBB will modify our
1188     // datastructures in ways the code after the PredTranslationFailure label
1189     // doesn't expect.)
1190     for (unsigned i = 0, n = PredList.size(); i < n; ++i) {
1191       BasicBlock *Pred = PredList[i].first;
1192       PHITransAddr &PredPointer = PredList[i].second;
1193       Value *PredPtrVal = PredPointer.getAddr();
1194
1195       bool CanTranslate = true;
1196       // If PHI translation was unable to find an available pointer in this
1197       // predecessor, then we have to assume that the pointer is clobbered in
1198       // that predecessor.  We can still do PRE of the load, which would insert
1199       // a computation of the pointer in this predecessor.
1200       if (!PredPtrVal)
1201         CanTranslate = false;
1202
1203       // FIXME: it is entirely possible that PHI translating will end up with
1204       // the same value.  Consider PHI translating something like:
1205       // X = phi [x, bb1], [y, bb2].  PHI translating for bb1 doesn't *need*
1206       // to recurse here, pedantically speaking.
1207
1208       // If getNonLocalPointerDepFromBB fails here, that means the cached
1209       // result conflicted with the Visited list; we have to conservatively
1210       // assume it is unknown, but this also does not block PRE of the load.
1211       if (!CanTranslate ||
1212           getNonLocalPointerDepFromBB(PredPointer,
1213                                       Loc.getWithNewPtr(PredPtrVal),
1214                                       isLoad, Pred,
1215                                       Result, Visited)) {
1216         // Add the entry to the Result list.
1217         NonLocalDepResult Entry(Pred, MemDepResult::getUnknown(), PredPtrVal);
1218         Result.push_back(Entry);
1219
1220         // Since we had a phi translation failure, the cache for CacheKey won't
1221         // include all of the entries that we need to immediately satisfy future
1222         // queries.  Mark this in NonLocalPointerDeps by setting the
1223         // BBSkipFirstBlockPair pointer to null.  This requires reuse of the
1224         // cached value to do more work but not miss the phi trans failure.
1225         NonLocalPointerInfo &NLPI = NonLocalPointerDeps[CacheKey];
1226         NLPI.Pair = BBSkipFirstBlockPair();
1227         continue;
1228       }
1229     }
1230
1231     // Refresh the CacheInfo/Cache pointer so that it isn't invalidated.
1232     CacheInfo = &NonLocalPointerDeps[CacheKey];
1233     Cache = &CacheInfo->NonLocalDeps;
1234     NumSortedEntries = Cache->size();
1235
1236     // Since we did phi translation, the "Cache" set won't contain all of the
1237     // results for the query.  This is ok (we can still use it to accelerate
1238     // specific block queries) but we can't do the fastpath "return all
1239     // results from the set"  Clear out the indicator for this.
1240     CacheInfo->Pair = BBSkipFirstBlockPair();
1241     SkipFirstBlock = false;
1242     continue;
1243
1244   PredTranslationFailure:
1245     // The following code is "failure"; we can't produce a sane translation
1246     // for the given block.  It assumes that we haven't modified any of
1247     // our datastructures while processing the current block.
1248
1249     if (!Cache) {
1250       // Refresh the CacheInfo/Cache pointer if it got invalidated.
1251       CacheInfo = &NonLocalPointerDeps[CacheKey];
1252       Cache = &CacheInfo->NonLocalDeps;
1253       NumSortedEntries = Cache->size();
1254     }
1255
1256     // Since we failed phi translation, the "Cache" set won't contain all of the
1257     // results for the query.  This is ok (we can still use it to accelerate
1258     // specific block queries) but we can't do the fastpath "return all
1259     // results from the set".  Clear out the indicator for this.
1260     CacheInfo->Pair = BBSkipFirstBlockPair();
1261
1262     // If *nothing* works, mark the pointer as unknown.
1263     //
1264     // If this is the magic first block, return this as a clobber of the whole
1265     // incoming value.  Since we can't phi translate to one of the predecessors,
1266     // we have to bail out.
1267     if (SkipFirstBlock)
1268       return true;
1269
1270     for (NonLocalDepInfo::reverse_iterator I = Cache->rbegin(); ; ++I) {
1271       assert(I != Cache->rend() && "Didn't find current block??");
1272       if (I->getBB() != BB)
1273         continue;
1274
1275       assert(I->getResult().isNonLocal() &&
1276              "Should only be here with transparent block");
1277       I->setResult(MemDepResult::getUnknown());
1278       Result.push_back(NonLocalDepResult(I->getBB(), I->getResult(),
1279                                          Pointer.getAddr()));
1280       break;
1281     }
1282   }
1283
1284   // Okay, we're done now.  If we added new values to the cache, re-sort it.
1285   SortNonLocalDepInfoCache(*Cache, NumSortedEntries);
1286   DEBUG(AssertSorted(*Cache));
1287   return false;
1288 }
1289
1290 /// RemoveCachedNonLocalPointerDependencies - If P exists in
1291 /// CachedNonLocalPointerInfo, remove it.
1292 void MemoryDependenceAnalysis::
1293 RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair P) {
1294   CachedNonLocalPointerInfo::iterator It =
1295     NonLocalPointerDeps.find(P);
1296   if (It == NonLocalPointerDeps.end()) return;
1297
1298   // Remove all of the entries in the BB->val map.  This involves removing
1299   // instructions from the reverse map.
1300   NonLocalDepInfo &PInfo = It->second.NonLocalDeps;
1301
1302   for (unsigned i = 0, e = PInfo.size(); i != e; ++i) {
1303     Instruction *Target = PInfo[i].getResult().getInst();
1304     if (!Target) continue;  // Ignore non-local dep results.
1305     assert(Target->getParent() == PInfo[i].getBB());
1306
1307     // Eliminating the dirty entry from 'Cache', so update the reverse info.
1308     RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalPtrDeps, Target, P);
1309   }
1310
1311   // Remove P from NonLocalPointerDeps (which deletes NonLocalDepInfo).
1312   NonLocalPointerDeps.erase(It);
1313 }
1314
1315
1316 /// invalidateCachedPointerInfo - This method is used to invalidate cached
1317 /// information about the specified pointer, because it may be too
1318 /// conservative in memdep.  This is an optional call that can be used when
1319 /// the client detects an equivalence between the pointer and some other
1320 /// value and replaces the other value with ptr. This can make Ptr available
1321 /// in more places that cached info does not necessarily keep.
1322 void MemoryDependenceAnalysis::invalidateCachedPointerInfo(Value *Ptr) {
1323   // If Ptr isn't really a pointer, just ignore it.
1324   if (!Ptr->getType()->isPointerTy()) return;
1325   // Flush store info for the pointer.
1326   RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair(Ptr, false));
1327   // Flush load info for the pointer.
1328   RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair(Ptr, true));
1329 }
1330
1331 /// invalidateCachedPredecessors - Clear the PredIteratorCache info.
1332 /// This needs to be done when the CFG changes, e.g., due to splitting
1333 /// critical edges.
1334 void MemoryDependenceAnalysis::invalidateCachedPredecessors() {
1335   PredCache->clear();
1336 }
1337
1338 /// removeInstruction - Remove an instruction from the dependence analysis,
1339 /// updating the dependence of instructions that previously depended on it.
1340 /// This method attempts to keep the cache coherent using the reverse map.
1341 void MemoryDependenceAnalysis::removeInstruction(Instruction *RemInst) {
1342   // Walk through the Non-local dependencies, removing this one as the value
1343   // for any cached queries.
1344   NonLocalDepMapType::iterator NLDI = NonLocalDeps.find(RemInst);
1345   if (NLDI != NonLocalDeps.end()) {
1346     NonLocalDepInfo &BlockMap = NLDI->second.first;
1347     for (NonLocalDepInfo::iterator DI = BlockMap.begin(), DE = BlockMap.end();
1348          DI != DE; ++DI)
1349       if (Instruction *Inst = DI->getResult().getInst())
1350         RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalDeps, Inst, RemInst);
1351     NonLocalDeps.erase(NLDI);
1352   }
1353
1354   // If we have a cached local dependence query for this instruction, remove it.
1355   //
1356   LocalDepMapType::iterator LocalDepEntry = LocalDeps.find(RemInst);
1357   if (LocalDepEntry != LocalDeps.end()) {
1358     // Remove us from DepInst's reverse set now that the local dep info is gone.
1359     if (Instruction *Inst = LocalDepEntry->second.getInst())
1360       RemoveFromReverseMap(ReverseLocalDeps, Inst, RemInst);
1361
1362     // Remove this local dependency info.
1363     LocalDeps.erase(LocalDepEntry);
1364   }
1365
1366   // If we have any cached pointer dependencies on this instruction, remove
1367   // them.  If the instruction has non-pointer type, then it can't be a pointer
1368   // base.
1369
1370   // Remove it from both the load info and the store info.  The instruction
1371   // can't be in either of these maps if it is non-pointer.
1372   if (RemInst->getType()->isPointerTy()) {
1373     RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair(RemInst, false));
1374     RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair(RemInst, true));
1375   }
1376
1377   // Loop over all of the things that depend on the instruction we're removing.
1378   //
1379   SmallVector<std::pair<Instruction*, Instruction*>, 8> ReverseDepsToAdd;
1380
1381   // If we find RemInst as a clobber or Def in any of the maps for other values,
1382   // we need to replace its entry with a dirty version of the instruction after
1383   // it.  If RemInst is a terminator, we use a null dirty value.
1384   //
1385   // Using a dirty version of the instruction after RemInst saves having to scan
1386   // the entire block to get to this point.
1387   MemDepResult NewDirtyVal;
1388   if (!RemInst->isTerminator())
1389     NewDirtyVal = MemDepResult::getDirty(++BasicBlock::iterator(RemInst));
1390
1391   ReverseDepMapType::iterator ReverseDepIt = ReverseLocalDeps.find(RemInst);
1392   if (ReverseDepIt != ReverseLocalDeps.end()) {
1393     SmallPtrSet<Instruction*, 4> &ReverseDeps = ReverseDepIt->second;
1394     // RemInst can't be the terminator if it has local stuff depending on it.
1395     assert(!ReverseDeps.empty() && !isa<TerminatorInst>(RemInst) &&
1396            "Nothing can locally depend on a terminator");
1397
1398     for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::iterator I = ReverseDeps.begin(),
1399          E = ReverseDeps.end(); I != E; ++I) {
1400       Instruction *InstDependingOnRemInst = *I;
1401       assert(InstDependingOnRemInst != RemInst &&
1402              "Already removed our local dep info");
1403
1404       LocalDeps[InstDependingOnRemInst] = NewDirtyVal;
1405
1406       // Make sure to remember that new things depend on NewDepInst.
1407       assert(NewDirtyVal.getInst() && "There is no way something else can have "
1408              "a local dep on this if it is a terminator!");
1409       ReverseDepsToAdd.push_back(std::make_pair(NewDirtyVal.getInst(),
1410                                                 InstDependingOnRemInst));
1411     }
1412
1413     ReverseLocalDeps.erase(ReverseDepIt);
1414
1415     // Add new reverse deps after scanning the set, to avoid invalidating the
1416     // 'ReverseDeps' reference.
1417     while (!ReverseDepsToAdd.empty()) {
1418       ReverseLocalDeps[ReverseDepsToAdd.back().first]
1419         .insert(ReverseDepsToAdd.back().second);
1420       ReverseDepsToAdd.pop_back();
1421     }
1422   }
1423
1424   ReverseDepIt = ReverseNonLocalDeps.find(RemInst);
1425   if (ReverseDepIt != ReverseNonLocalDeps.end()) {
1426     SmallPtrSet<Instruction*, 4> &Set = ReverseDepIt->second;
1427     for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::iterator I = Set.begin(), E = Set.end();
1428          I != E; ++I) {
1429       assert(*I != RemInst && "Already removed NonLocalDep info for RemInst");
1430
1431       PerInstNLInfo &INLD = NonLocalDeps[*I];
1432       // The information is now dirty!
1433       INLD.second = true;
1434
1435       for (NonLocalDepInfo::iterator DI = INLD.first.begin(),
1436            DE = INLD.first.end(); DI != DE; ++DI) {
1437         if (DI->getResult().getInst() != RemInst) continue;
1438
1439         // Convert to a dirty entry for the subsequent instruction.
1440         DI->setResult(NewDirtyVal);
1441
1442         if (Instruction *NextI = NewDirtyVal.getInst())
1443           ReverseDepsToAdd.push_back(std::make_pair(NextI, *I));
1444       }
1445     }
1446
1447     ReverseNonLocalDeps.erase(ReverseDepIt);
1448
1449     // Add new reverse deps after scanning the set, to avoid invalidating 'Set'
1450     while (!ReverseDepsToAdd.empty()) {
1451       ReverseNonLocalDeps[ReverseDepsToAdd.back().first]
1452         .insert(ReverseDepsToAdd.back().second);
1453       ReverseDepsToAdd.pop_back();
1454     }
1455   }
1456
1457   // If the instruction is in ReverseNonLocalPtrDeps then it appears as a
1458   // value in the NonLocalPointerDeps info.
1459   ReverseNonLocalPtrDepTy::iterator ReversePtrDepIt =
1460     ReverseNonLocalPtrDeps.find(RemInst);
1461   if (ReversePtrDepIt != ReverseNonLocalPtrDeps.end()) {
1462     SmallPtrSet<ValueIsLoadPair, 4> &Set = ReversePtrDepIt->second;
1463     SmallVector<std::pair<Instruction*, ValueIsLoadPair>,8> ReversePtrDepsToAdd;
1464
1465     for (SmallPtrSet<ValueIsLoadPair, 4>::iterator I = Set.begin(),
1466          E = Set.end(); I != E; ++I) {
1467       ValueIsLoadPair P = *I;
1468       assert(P.getPointer() != RemInst &&
1469              "Already removed NonLocalPointerDeps info for RemInst");
1470
1471       NonLocalDepInfo &NLPDI = NonLocalPointerDeps[P].NonLocalDeps;
1472
1473       // The cache is not valid for any specific block anymore.
1474       NonLocalPointerDeps[P].Pair = BBSkipFirstBlockPair();
1475
1476       // Update any entries for RemInst to use the instruction after it.
1477       for (NonLocalDepInfo::iterator DI = NLPDI.begin(), DE = NLPDI.end();
1478            DI != DE; ++DI) {
1479         if (DI->getResult().getInst() != RemInst) continue;
1480
1481         // Convert to a dirty entry for the subsequent instruction.
1482         DI->setResult(NewDirtyVal);
1483
1484         if (Instruction *NewDirtyInst = NewDirtyVal.getInst())
1485           ReversePtrDepsToAdd.push_back(std::make_pair(NewDirtyInst, P));
1486       }
1487
1488       // Re-sort the NonLocalDepInfo.  Changing the dirty entry to its
1489       // subsequent value may invalidate the sortedness.
1490       std::sort(NLPDI.begin(), NLPDI.end());
1491     }
1492
1493     ReverseNonLocalPtrDeps.erase(ReversePtrDepIt);
1494
1495     while (!ReversePtrDepsToAdd.empty()) {
1496       ReverseNonLocalPtrDeps[ReversePtrDepsToAdd.back().first]
1497         .insert(ReversePtrDepsToAdd.back().second);
1498       ReversePtrDepsToAdd.pop_back();
1499     }
1500   }
1501
1502
1503   assert(!NonLocalDeps.count(RemInst) && "RemInst got reinserted?");
1504   AA->deleteValue(RemInst);
1505   DEBUG(verifyRemoved(RemInst));
1506 }
1507 /// verifyRemoved - Verify that the specified instruction does not occur
1508 /// in our internal data structures.
1509 void MemoryDependenceAnalysis::verifyRemoved(Instruction *D) const {
1510   for (LocalDepMapType::const_iterator I = LocalDeps.begin(),
1511        E = LocalDeps.end(); I != E; ++I) {
1512     assert(I->first != D && "Inst occurs in data structures");
1513     assert(I->second.getInst() != D &&
1514            "Inst occurs in data structures");
1515   }
1516
1517   for (CachedNonLocalPointerInfo::const_iterator I =NonLocalPointerDeps.begin(),
1518        E = NonLocalPointerDeps.end(); I != E; ++I) {
1519     assert(I->first.getPointer() != D && "Inst occurs in NLPD map key");
1520     const NonLocalDepInfo &Val = I->second.NonLocalDeps;
1521     for (NonLocalDepInfo::const_iterator II = Val.begin(), E = Val.end();
1522          II != E; ++II)
1523       assert(II->getResult().getInst() != D && "Inst occurs as NLPD value");
1524   }
1525
1526   for (NonLocalDepMapType::const_iterator I = NonLocalDeps.begin(),
1527        E = NonLocalDeps.end(); I != E; ++I) {
1528     assert(I->first != D && "Inst occurs in data structures");
1529     const PerInstNLInfo &INLD = I->second;
1530     for (NonLocalDepInfo::const_iterator II = INLD.first.begin(),
1531          EE = INLD.first.end(); II  != EE; ++II)
1532       assert(II->getResult().getInst() != D && "Inst occurs in data structures");
1533   }
1534
1535   for (ReverseDepMapType::const_iterator I = ReverseLocalDeps.begin(),
1536        E = ReverseLocalDeps.end(); I != E; ++I) {
1537     assert(I->first != D && "Inst occurs in data structures");
1538     for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::const_iterator II = I->second.begin(),
1539          EE = I->second.end(); II != EE; ++II)
1540       assert(*II != D && "Inst occurs in data structures");
1541   }
1542
1543   for (ReverseDepMapType::const_iterator I = ReverseNonLocalDeps.begin(),
1544        E = ReverseNonLocalDeps.end();
1545        I != E; ++I) {
1546     assert(I->first != D && "Inst occurs in data structures");
1547     for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::const_iterator II = I->second.begin(),
1548          EE = I->second.end(); II != EE; ++II)
1549       assert(*II != D && "Inst occurs in data structures");
1550   }
1551
1552   for (ReverseNonLocalPtrDepTy::const_iterator
1553        I = ReverseNonLocalPtrDeps.begin(),
1554        E = ReverseNonLocalPtrDeps.end(); I != E; ++I) {
1555     assert(I->first != D && "Inst occurs in rev NLPD map");
1556
1557     for (SmallPtrSet<ValueIsLoadPair, 4>::const_iterator II = I->second.begin(),
1558          E = I->second.end(); II != E; ++II)
1559       assert(*II != ValueIsLoadPair(D, false) &&
1560              *II != ValueIsLoadPair(D, true) &&
1561              "Inst occurs in ReverseNonLocalPtrDeps map");
1562   }
1563
1564 }