Fix undefined behavior in the Mips backend.
[oota-llvm.git] / lib / Analysis / MemoryDependenceAnalysis.cpp
1 //===- MemoryDependenceAnalysis.cpp - Mem Deps Implementation  --*- C++ -*-===//
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 #define DEBUG_TYPE "memdep"
18 #include "llvm/Analysis/MemoryDependenceAnalysis.h"
19 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
20 #include "llvm/Instructions.h"
21 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
22 #include "llvm/Function.h"
23 #include "llvm/LLVMContext.h"
24 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
25 #include "llvm/Analysis/CaptureTracking.h"
26 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
27 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
28 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
29 #include "llvm/Analysis/PHITransAddr.h"
30 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
31 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
32 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
33 #include "llvm/Support/PredIteratorCache.h"
34 #include "llvm/Support/Debug.h"
35 #include "llvm/Target/TargetData.h"
36 using namespace llvm;
37
38 STATISTIC(NumCacheNonLocal, "Number of fully cached non-local responses");
39 STATISTIC(NumCacheDirtyNonLocal, "Number of dirty cached non-local responses");
40 STATISTIC(NumUncacheNonLocal, "Number of uncached non-local responses");
41
42 STATISTIC(NumCacheNonLocalPtr,
43           "Number of fully cached non-local ptr responses");
44 STATISTIC(NumCacheDirtyNonLocalPtr,
45           "Number of cached, but dirty, non-local ptr responses");
46 STATISTIC(NumUncacheNonLocalPtr,
47           "Number of uncached non-local ptr responses");
48 STATISTIC(NumCacheCompleteNonLocalPtr,
49           "Number of block queries that were completely cached");
50
51 // Limit for the number of instructions to scan in a block.
52 // FIXME: Figure out what a sane value is for this.
53 //        (500 is relatively insane.)
54 static const int BlockScanLimit = 500;
55
56 char MemoryDependenceAnalysis::ID = 0;
57   
58 // Register this pass...
59 INITIALIZE_PASS_BEGIN(MemoryDependenceAnalysis, "memdep",
60                 "Memory Dependence Analysis", false, true)
61 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
62 INITIALIZE_PASS_END(MemoryDependenceAnalysis, "memdep",
63                       "Memory Dependence Analysis", false, true)
64
65 MemoryDependenceAnalysis::MemoryDependenceAnalysis()
66 : FunctionPass(ID), PredCache(0) {
67   initializeMemoryDependenceAnalysisPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
68 }
69 MemoryDependenceAnalysis::~MemoryDependenceAnalysis() {
70 }
71
72 /// Clean up memory in between runs
73 void MemoryDependenceAnalysis::releaseMemory() {
74   LocalDeps.clear();
75   NonLocalDeps.clear();
76   NonLocalPointerDeps.clear();
77   ReverseLocalDeps.clear();
78   ReverseNonLocalDeps.clear();
79   ReverseNonLocalPtrDeps.clear();
80   PredCache->clear();
81 }
82
83
84
85 /// getAnalysisUsage - Does not modify anything.  It uses Alias Analysis.
86 ///
87 void MemoryDependenceAnalysis::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
88   AU.setPreservesAll();
89   AU.addRequiredTransitive<AliasAnalysis>();
90 }
91
92 bool MemoryDependenceAnalysis::runOnFunction(Function &) {
93   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
94   TD = getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
95   DT = getAnalysisIfAvailable<DominatorTree>();
96   if (PredCache == 0)
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     } else if (LI->getOrdering() == Monotonic) {
129       Loc = AA->getLocation(LI);
130       return AliasAnalysis::ModRef;
131     }
132     Loc = AliasAnalysis::Location();
133     return AliasAnalysis::ModRef;
134   }
135
136   if (const StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
137     if (SI->isUnordered()) {
138       Loc = AA->getLocation(SI);
139       return AliasAnalysis::Mod;
140     } else if (SI->getOrdering() == Monotonic) {
141       Loc = AA->getLocation(SI);
142       return AliasAnalysis::ModRef;
143     }
144     Loc = AliasAnalysis::Location();
145     return AliasAnalysis::ModRef;
146   }
147
148   if (const VAArgInst *V = dyn_cast<VAArgInst>(Inst)) {
149     Loc = AA->getLocation(V);
150     return AliasAnalysis::ModRef;
151   }
152
153   if (const CallInst *CI = isFreeCall(Inst)) {
154     // calls to free() deallocate the entire structure
155     Loc = AliasAnalysis::Location(CI->getArgOperand(0));
156     return AliasAnalysis::Mod;
157   }
158
159   if (const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst))
160     switch (II->getIntrinsicID()) {
161     case Intrinsic::lifetime_start:
162     case Intrinsic::lifetime_end:
163     case Intrinsic::invariant_start:
164       Loc = AliasAnalysis::Location(II->getArgOperand(1),
165                                     cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(0))
166                                       ->getZExtValue(),
167                                     II->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa));
168       // These intrinsics don't really modify the memory, but returning Mod
169       // will allow them to be handled conservatively.
170       return AliasAnalysis::Mod;
171     case Intrinsic::invariant_end:
172       Loc = AliasAnalysis::Location(II->getArgOperand(2),
173                                     cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(1))
174                                       ->getZExtValue(),
175                                     II->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa));
176       // These intrinsics don't really modify the memory, but returning Mod
177       // will allow them to be handled conservatively.
178       return AliasAnalysis::Mod;
179     default:
180       break;
181     }
182
183   // Otherwise, just do the coarse-grained thing that always works.
184   if (Inst->mayWriteToMemory())
185     return AliasAnalysis::ModRef;
186   if (Inst->mayReadFromMemory())
187     return AliasAnalysis::Ref;
188   return AliasAnalysis::NoModRef;
189 }
190
191 /// getCallSiteDependencyFrom - Private helper for finding the local
192 /// dependencies of a call site.
193 MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::
194 getCallSiteDependencyFrom(CallSite CS, bool isReadOnlyCall,
195                           BasicBlock::iterator ScanIt, BasicBlock *BB) {
196   unsigned Limit = BlockScanLimit;
197
198   // Walk backwards through the block, looking for dependencies
199   while (ScanIt != BB->begin()) {
200     // Limit the amount of scanning we do so we don't end up with quadratic
201     // running time on extreme testcases. 
202     --Limit;
203     if (!Limit)
204       return MemDepResult::getUnknown();
205
206     Instruction *Inst = --ScanIt;
207     
208     // If this inst is a memory op, get the pointer it accessed
209     AliasAnalysis::Location Loc;
210     AliasAnalysis::ModRefResult MR = GetLocation(Inst, Loc, AA);
211     if (Loc.Ptr) {
212       // A simple instruction.
213       if (AA->getModRefInfo(CS, Loc) != AliasAnalysis::NoModRef)
214         return MemDepResult::getClobber(Inst);
215       continue;
216     }
217
218     if (CallSite InstCS = cast<Value>(Inst)) {
219       // Debug intrinsics don't cause dependences.
220       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(Inst)) continue;
221       // If these two calls do not interfere, look past it.
222       switch (AA->getModRefInfo(CS, InstCS)) {
223       case AliasAnalysis::NoModRef:
224         // If the two calls are the same, return InstCS as a Def, so that
225         // CS can be found redundant and eliminated.
226         if (isReadOnlyCall && !(MR & AliasAnalysis::Mod) &&
227             CS.getInstruction()->isIdenticalToWhenDefined(Inst))
228           return MemDepResult::getDef(Inst);
229
230         // Otherwise if the two calls don't interact (e.g. InstCS is readnone)
231         // keep scanning.
232         break;
233       default:
234         return MemDepResult::getClobber(Inst);
235       }
236     }
237   }
238   
239   // No dependence found.  If this is the entry block of the function, it is
240   // unknown, otherwise it is non-local.
241   if (BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
242     return MemDepResult::getNonLocal();
243   return MemDepResult::getNonFuncLocal();
244 }
245
246 /// isLoadLoadClobberIfExtendedToFullWidth - Return true if LI is a load that
247 /// would fully overlap MemLoc if done as a wider legal integer load.
248 ///
249 /// MemLocBase, MemLocOffset are lazily computed here the first time the
250 /// base/offs of memloc is needed.
251 static bool 
252 isLoadLoadClobberIfExtendedToFullWidth(const AliasAnalysis::Location &MemLoc,
253                                        const Value *&MemLocBase,
254                                        int64_t &MemLocOffs,
255                                        const LoadInst *LI,
256                                        const TargetData *TD) {
257   // If we have no target data, we can't do this.
258   if (TD == 0) return false;
259
260   // If we haven't already computed the base/offset of MemLoc, do so now.
261   if (MemLocBase == 0)
262     MemLocBase = GetPointerBaseWithConstantOffset(MemLoc.Ptr, MemLocOffs, *TD);
263
264   unsigned Size = MemoryDependenceAnalysis::
265     getLoadLoadClobberFullWidthSize(MemLocBase, MemLocOffs, MemLoc.Size,
266                                     LI, *TD);
267   return Size != 0;
268 }
269
270 /// getLoadLoadClobberFullWidthSize - This is a little bit of analysis that
271 /// looks at a memory location for a load (specified by MemLocBase, Offs,
272 /// and Size) and compares it against a load.  If the specified load could
273 /// be safely widened to a larger integer load that is 1) still efficient,
274 /// 2) safe for the target, and 3) would provide the specified memory
275 /// location value, then this function returns the size in bytes of the
276 /// load width to use.  If not, this returns zero.
277 unsigned MemoryDependenceAnalysis::
278 getLoadLoadClobberFullWidthSize(const Value *MemLocBase, int64_t MemLocOffs,
279                                 unsigned MemLocSize, const LoadInst *LI,
280                                 const TargetData &TD) {
281   // We can only extend simple integer loads.
282   if (!isa<IntegerType>(LI->getType()) || !LI->isSimple()) return 0;
283   
284   // Get the base of this load.
285   int64_t LIOffs = 0;
286   const Value *LIBase = 
287     GetPointerBaseWithConstantOffset(LI->getPointerOperand(), LIOffs, TD);
288   
289   // If the two pointers are not based on the same pointer, we can't tell that
290   // they are related.
291   if (LIBase != MemLocBase) return 0;
292   
293   // Okay, the two values are based on the same pointer, but returned as
294   // no-alias.  This happens when we have things like two byte loads at "P+1"
295   // and "P+3".  Check to see if increasing the size of the "LI" load up to its
296   // alignment (or the largest native integer type) will allow us to load all
297   // the bits required by MemLoc.
298   
299   // If MemLoc is before LI, then no widening of LI will help us out.
300   if (MemLocOffs < LIOffs) return 0;
301   
302   // Get the alignment of the load in bytes.  We assume that it is safe to load
303   // any legal integer up to this size without a problem.  For example, if we're
304   // looking at an i8 load on x86-32 that is known 1024 byte aligned, we can
305   // widen it up to an i32 load.  If it is known 2-byte aligned, we can widen it
306   // to i16.
307   unsigned LoadAlign = LI->getAlignment();
308
309   int64_t MemLocEnd = MemLocOffs+MemLocSize;
310   
311   // If no amount of rounding up will let MemLoc fit into LI, then bail out.
312   if (LIOffs+LoadAlign < MemLocEnd) return 0;
313   
314   // This is the size of the load to try.  Start with the next larger power of
315   // two.
316   unsigned NewLoadByteSize = LI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()/8U;
317   NewLoadByteSize = NextPowerOf2(NewLoadByteSize);
318   
319   while (1) {
320     // If this load size is bigger than our known alignment or would not fit
321     // into a native integer register, then we fail.
322     if (NewLoadByteSize > LoadAlign ||
323         !TD.fitsInLegalInteger(NewLoadByteSize*8))
324       return 0;
325
326     if (LIOffs+NewLoadByteSize > MemLocEnd &&
327         LI->getParent()->getParent()->hasFnAttr(Attribute::AddressSafety)) {
328       // We will be reading past the location accessed by the original program.
329       // While this is safe in a regular build, Address Safety analysis tools
330       // may start reporting false warnings. So, don't do widening.
331       return 0;
332     }
333
334     // If a load of this width would include all of MemLoc, then we succeed.
335     if (LIOffs+NewLoadByteSize >= MemLocEnd)
336       return NewLoadByteSize;
337     
338     NewLoadByteSize <<= 1;
339   }
340 }
341
342 namespace {
343   /// Only find pointer captures which happen before the given instruction. Uses
344   /// the dominator tree to determine whether one instruction is before another.
345   struct CapturesBefore : public CaptureTracker {
346     CapturesBefore(const Instruction *I, DominatorTree *DT)
347       : BeforeHere(I), DT(DT), Captured(false) {}
348
349     void tooManyUses() { Captured = true; }
350
351     bool shouldExplore(Use *U) {
352       Instruction *I = cast<Instruction>(U->getUser());
353       BasicBlock *BB = I->getParent();
354       if (BeforeHere != I &&
355           (!DT->isReachableFromEntry(BB) || DT->dominates(BeforeHere, I)))
356         return false;
357       return true;
358     }
359
360     bool captured(Use *U) {
361       Instruction *I = cast<Instruction>(U->getUser());
362       BasicBlock *BB = I->getParent();
363       if (BeforeHere != I &&
364           (!DT->isReachableFromEntry(BB) || DT->dominates(BeforeHere, I)))
365         return false;
366       Captured = true;
367       return true;
368     }
369
370     const Instruction *BeforeHere;
371     DominatorTree *DT;
372
373     bool Captured;
374   };
375 }
376
377 AliasAnalysis::ModRefResult
378 MemoryDependenceAnalysis::getModRefInfo(const Instruction *Inst,
379                                         const AliasAnalysis::Location &MemLoc) {
380   AliasAnalysis::ModRefResult MR = AA->getModRefInfo(Inst, MemLoc);
381   if (MR != AliasAnalysis::ModRef) return MR;
382
383   // FIXME: this is really just shoring-up a deficiency in alias analysis.
384   // BasicAA isn't willing to spend linear time determining whether an alloca
385   // was captured before or after this particular call, while we are. However,
386   // with a smarter AA in place, this test is just wasting compile time.
387   if (!DT) return AliasAnalysis::ModRef;
388   const Value *Object = GetUnderlyingObject(MemLoc.Ptr, TD);
389   if (!isIdentifiedObject(Object) || isa<GlobalValue>(Object))
390     return AliasAnalysis::ModRef;
391   ImmutableCallSite CS(Inst);
392   if (!CS.getInstruction()) return AliasAnalysis::ModRef;
393
394   CapturesBefore CB(Inst, DT);
395   llvm::PointerMayBeCaptured(Object, &CB);
396
397   if (isa<Constant>(Object) || CS.getInstruction() == Object || CB.Captured)
398     return AliasAnalysis::ModRef;
399
400   unsigned ArgNo = 0;
401   for (ImmutableCallSite::arg_iterator CI = CS.arg_begin(), CE = CS.arg_end();
402        CI != CE; ++CI, ++ArgNo) {
403     // Only look at the no-capture or byval pointer arguments.  If this
404     // pointer were passed to arguments that were neither of these, then it
405     // couldn't be no-capture.
406     if (!(*CI)->getType()->isPointerTy() ||
407         (!CS.doesNotCapture(ArgNo) && !CS.isByValArgument(ArgNo)))
408       continue;
409
410     // If this is a no-capture pointer argument, see if we can tell that it
411     // is impossible to alias the pointer we're checking.  If not, we have to
412     // assume that the call could touch the pointer, even though it doesn't
413     // escape.
414     if (!AA->isNoAlias(AliasAnalysis::Location(*CI),
415                        AliasAnalysis::Location(Object))) {
416       return AliasAnalysis::ModRef;
417     }
418   }
419   return AliasAnalysis::NoModRef;
420 }
421
422 /// getPointerDependencyFrom - Return the instruction on which a memory
423 /// location depends.  If isLoad is true, this routine ignores may-aliases with
424 /// read-only operations.  If isLoad is false, this routine ignores may-aliases
425 /// with reads from read-only locations.
426 MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::
427 getPointerDependencyFrom(const AliasAnalysis::Location &MemLoc, bool isLoad, 
428                          BasicBlock::iterator ScanIt, BasicBlock *BB) {
429
430   const Value *MemLocBase = 0;
431   int64_t MemLocOffset = 0;
432
433   unsigned Limit = BlockScanLimit;
434
435   // Walk backwards through the basic block, looking for dependencies.
436   while (ScanIt != BB->begin()) {
437     // Limit the amount of scanning we do so we don't end up with quadratic
438     // running time on extreme testcases.
439     --Limit;
440     if (!Limit)
441       return MemDepResult::getUnknown();
442
443     Instruction *Inst = --ScanIt;
444
445     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst)) {
446       // Debug intrinsics don't (and can't) cause dependences.
447       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(II)) continue;
448       
449       // If we reach a lifetime begin or end marker, then the query ends here
450       // because the value is undefined.
451       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start) {
452         // FIXME: This only considers queries directly on the invariant-tagged
453         // pointer, not on query pointers that are indexed off of them.  It'd
454         // be nice to handle that at some point (the right approach is to use
455         // GetPointerBaseWithConstantOffset).
456         if (AA->isMustAlias(AliasAnalysis::Location(II->getArgOperand(1)),
457                             MemLoc))
458           return MemDepResult::getDef(II);
459         continue;
460       }
461     }
462
463     // Values depend on loads if the pointers are must aliased.  This means that
464     // a load depends on another must aliased load from the same value.
465     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Inst)) {
466       // Atomic loads have complications involved.
467       // FIXME: This is overly conservative.
468       if (!LI->isUnordered())
469         return MemDepResult::getClobber(LI);
470
471       AliasAnalysis::Location LoadLoc = AA->getLocation(LI);
472       
473       // If we found a pointer, check if it could be the same as our pointer.
474       AliasAnalysis::AliasResult R = AA->alias(LoadLoc, MemLoc);
475       
476       if (isLoad) {
477         if (R == AliasAnalysis::NoAlias) {
478           // If this is an over-aligned integer load (for example,
479           // "load i8* %P, align 4") see if it would obviously overlap with the
480           // queried location if widened to a larger load (e.g. if the queried
481           // location is 1 byte at P+1).  If so, return it as a load/load
482           // clobber result, allowing the client to decide to widen the load if
483           // it wants to.
484           if (IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(LI->getType()))
485             if (LI->getAlignment()*8 > ITy->getPrimitiveSizeInBits() &&
486                 isLoadLoadClobberIfExtendedToFullWidth(MemLoc, MemLocBase,
487                                                        MemLocOffset, LI, TD))
488               return MemDepResult::getClobber(Inst);
489           
490           continue;
491         }
492         
493         // Must aliased loads are defs of each other.
494         if (R == AliasAnalysis::MustAlias)
495           return MemDepResult::getDef(Inst);
496
497 #if 0 // FIXME: Temporarily disabled. GVN is cleverly rewriting loads
498       // in terms of clobbering loads, but since it does this by looking
499       // at the clobbering load directly, it doesn't know about any
500       // phi translation that may have happened along the way.
501
502         // If we have a partial alias, then return this as a clobber for the
503         // client to handle.
504         if (R == AliasAnalysis::PartialAlias)
505           return MemDepResult::getClobber(Inst);
506 #endif
507         
508         // Random may-alias loads don't depend on each other without a
509         // dependence.
510         continue;
511       }
512
513       // Stores don't depend on other no-aliased accesses.
514       if (R == AliasAnalysis::NoAlias)
515         continue;
516
517       // Stores don't alias loads from read-only memory.
518       if (AA->pointsToConstantMemory(LoadLoc))
519         continue;
520
521       // Stores depend on may/must aliased loads.
522       return MemDepResult::getDef(Inst);
523     }
524     
525     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
526       // Atomic stores have complications involved.
527       // FIXME: This is overly conservative.
528       if (!SI->isUnordered())
529         return MemDepResult::getClobber(SI);
530
531       // If alias analysis can tell that this store is guaranteed to not modify
532       // the query pointer, ignore it.  Use getModRefInfo to handle cases where
533       // the query pointer points to constant memory etc.
534       if (AA->getModRefInfo(SI, MemLoc) == AliasAnalysis::NoModRef)
535         continue;
536
537       // Ok, this store might clobber the query pointer.  Check to see if it is
538       // a must alias: in this case, we want to return this as a def.
539       AliasAnalysis::Location StoreLoc = AA->getLocation(SI);
540       
541       // If we found a pointer, check if it could be the same as our pointer.
542       AliasAnalysis::AliasResult R = AA->alias(StoreLoc, MemLoc);
543       
544       if (R == AliasAnalysis::NoAlias)
545         continue;
546       if (R == AliasAnalysis::MustAlias)
547         return MemDepResult::getDef(Inst);
548       return MemDepResult::getClobber(Inst);
549     }
550
551     // If this is an allocation, and if we know that the accessed pointer is to
552     // the allocation, return Def.  This means that there is no dependence and
553     // the access can be optimized based on that.  For example, a load could
554     // turn into undef.
555     // Note: Only determine this to be a malloc if Inst is the malloc call, not
556     // a subsequent bitcast of the malloc call result.  There can be stores to
557     // the malloced memory between the malloc call and its bitcast uses, and we
558     // need to continue scanning until the malloc call.
559     if (isa<AllocaInst>(Inst) ||
560         (isa<CallInst>(Inst) && extractMallocCall(Inst))) {
561       const Value *AccessPtr = GetUnderlyingObject(MemLoc.Ptr, TD);
562       
563       if (AccessPtr == Inst || AA->isMustAlias(Inst, AccessPtr))
564         return MemDepResult::getDef(Inst);
565       continue;
566     }
567
568     // See if this instruction (e.g. a call or vaarg) mod/ref's the pointer.
569     switch (getModRefInfo(Inst, MemLoc)) {
570     case AliasAnalysis::NoModRef:
571       // If the call has no effect on the queried pointer, just ignore it.
572       continue;
573     case AliasAnalysis::Mod:
574       return MemDepResult::getClobber(Inst);
575     case AliasAnalysis::Ref:
576       // If the call is known to never store to the pointer, and if this is a
577       // load query, we can safely ignore it (scan past it).
578       if (isLoad)
579         continue;
580     default:
581       // Otherwise, there is a potential dependence.  Return a clobber.
582       return MemDepResult::getClobber(Inst);
583     }
584   }
585   
586   // No dependence found.  If this is the entry block of the function, it is
587   // unknown, otherwise it is non-local.
588   if (BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
589     return MemDepResult::getNonLocal();
590   return MemDepResult::getNonFuncLocal();
591 }
592
593 /// getDependency - Return the instruction on which a memory operation
594 /// depends.
595 MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::getDependency(Instruction *QueryInst) {
596   Instruction *ScanPos = QueryInst;
597   
598   // Check for a cached result
599   MemDepResult &LocalCache = LocalDeps[QueryInst];
600   
601   // If the cached entry is non-dirty, just return it.  Note that this depends
602   // on MemDepResult's default constructing to 'dirty'.
603   if (!LocalCache.isDirty())
604     return LocalCache;
605     
606   // Otherwise, if we have a dirty entry, we know we can start the scan at that
607   // instruction, which may save us some work.
608   if (Instruction *Inst = LocalCache.getInst()) {
609     ScanPos = Inst;
610    
611     RemoveFromReverseMap(ReverseLocalDeps, Inst, QueryInst);
612   }
613   
614   BasicBlock *QueryParent = QueryInst->getParent();
615   
616   // Do the scan.
617   if (BasicBlock::iterator(QueryInst) == QueryParent->begin()) {
618     // No dependence found.  If this is the entry block of the function, it is
619     // unknown, otherwise it is non-local.
620     if (QueryParent != &QueryParent->getParent()->getEntryBlock())
621       LocalCache = MemDepResult::getNonLocal();
622     else
623       LocalCache = MemDepResult::getNonFuncLocal();
624   } else {
625     AliasAnalysis::Location MemLoc;
626     AliasAnalysis::ModRefResult MR = GetLocation(QueryInst, MemLoc, AA);
627     if (MemLoc.Ptr) {
628       // If we can do a pointer scan, make it happen.
629       bool isLoad = !(MR & AliasAnalysis::Mod);
630       if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(QueryInst))
631         isLoad |= II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start;
632
633       LocalCache = getPointerDependencyFrom(MemLoc, isLoad, ScanPos,
634                                             QueryParent);
635     } else if (isa<CallInst>(QueryInst) || isa<InvokeInst>(QueryInst)) {
636       CallSite QueryCS(QueryInst);
637       bool isReadOnly = AA->onlyReadsMemory(QueryCS);
638       LocalCache = getCallSiteDependencyFrom(QueryCS, isReadOnly, ScanPos,
639                                              QueryParent);
640     } else
641       // Non-memory instruction.
642       LocalCache = MemDepResult::getUnknown();
643   }
644   
645   // Remember the result!
646   if (Instruction *I = LocalCache.getInst())
647     ReverseLocalDeps[I].insert(QueryInst);
648   
649   return LocalCache;
650 }
651
652 #ifndef NDEBUG
653 /// AssertSorted - This method is used when -debug is specified to verify that
654 /// cache arrays are properly kept sorted.
655 static void AssertSorted(MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo &Cache,
656                          int Count = -1) {
657   if (Count == -1) Count = Cache.size();
658   if (Count == 0) return;
659
660   for (unsigned i = 1; i != unsigned(Count); ++i)
661     assert(!(Cache[i] < Cache[i-1]) && "Cache isn't sorted!");
662 }
663 #endif
664
665 /// getNonLocalCallDependency - Perform a full dependency query for the
666 /// specified call, returning the set of blocks that the value is
667 /// potentially live across.  The returned set of results will include a
668 /// "NonLocal" result for all blocks where the value is live across.
669 ///
670 /// This method assumes the instruction returns a "NonLocal" dependency
671 /// within its own block.
672 ///
673 /// This returns a reference to an internal data structure that may be
674 /// invalidated on the next non-local query or when an instruction is
675 /// removed.  Clients must copy this data if they want it around longer than
676 /// that.
677 const MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo &
678 MemoryDependenceAnalysis::getNonLocalCallDependency(CallSite QueryCS) {
679   assert(getDependency(QueryCS.getInstruction()).isNonLocal() &&
680  "getNonLocalCallDependency should only be used on calls with non-local deps!");
681   PerInstNLInfo &CacheP = NonLocalDeps[QueryCS.getInstruction()];
682   NonLocalDepInfo &Cache = CacheP.first;
683
684   /// DirtyBlocks - This is the set of blocks that need to be recomputed.  In
685   /// the cached case, this can happen due to instructions being deleted etc. In
686   /// the uncached case, this starts out as the set of predecessors we care
687   /// about.
688   SmallVector<BasicBlock*, 32> DirtyBlocks;
689   
690   if (!Cache.empty()) {
691     // Okay, we have a cache entry.  If we know it is not dirty, just return it
692     // with no computation.
693     if (!CacheP.second) {
694       ++NumCacheNonLocal;
695       return Cache;
696     }
697     
698     // If we already have a partially computed set of results, scan them to
699     // determine what is dirty, seeding our initial DirtyBlocks worklist.
700     for (NonLocalDepInfo::iterator I = Cache.begin(), E = Cache.end();
701        I != E; ++I)
702       if (I->getResult().isDirty())
703         DirtyBlocks.push_back(I->getBB());
704     
705     // Sort the cache so that we can do fast binary search lookups below.
706     std::sort(Cache.begin(), Cache.end());
707     
708     ++NumCacheDirtyNonLocal;
709     //cerr << "CACHED CASE: " << DirtyBlocks.size() << " dirty: "
710     //     << Cache.size() << " cached: " << *QueryInst;
711   } else {
712     // Seed DirtyBlocks with each of the preds of QueryInst's block.
713     BasicBlock *QueryBB = QueryCS.getInstruction()->getParent();
714     for (BasicBlock **PI = PredCache->GetPreds(QueryBB); *PI; ++PI)
715       DirtyBlocks.push_back(*PI);
716     ++NumUncacheNonLocal;
717   }
718   
719   // isReadonlyCall - If this is a read-only call, we can be more aggressive.
720   bool isReadonlyCall = AA->onlyReadsMemory(QueryCS);
721
722   SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
723   
724   unsigned NumSortedEntries = Cache.size();
725   DEBUG(AssertSorted(Cache));
726   
727   // Iterate while we still have blocks to update.
728   while (!DirtyBlocks.empty()) {
729     BasicBlock *DirtyBB = DirtyBlocks.back();
730     DirtyBlocks.pop_back();
731     
732     // Already processed this block?
733     if (!Visited.insert(DirtyBB))
734       continue;
735     
736     // Do a binary search to see if we already have an entry for this block in
737     // the cache set.  If so, find it.
738     DEBUG(AssertSorted(Cache, NumSortedEntries));
739     NonLocalDepInfo::iterator Entry = 
740       std::upper_bound(Cache.begin(), Cache.begin()+NumSortedEntries,
741                        NonLocalDepEntry(DirtyBB));
742     if (Entry != Cache.begin() && prior(Entry)->getBB() == DirtyBB)
743       --Entry;
744     
745     NonLocalDepEntry *ExistingResult = 0;
746     if (Entry != Cache.begin()+NumSortedEntries && 
747         Entry->getBB() == DirtyBB) {
748       // If we already have an entry, and if it isn't already dirty, the block
749       // is done.
750       if (!Entry->getResult().isDirty())
751         continue;
752       
753       // Otherwise, remember this slot so we can update the value.
754       ExistingResult = &*Entry;
755     }
756     
757     // If the dirty entry has a pointer, start scanning from it so we don't have
758     // to rescan the entire block.
759     BasicBlock::iterator ScanPos = DirtyBB->end();
760     if (ExistingResult) {
761       if (Instruction *Inst = ExistingResult->getResult().getInst()) {
762         ScanPos = Inst;
763         // We're removing QueryInst's use of Inst.
764         RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalDeps, Inst,
765                              QueryCS.getInstruction());
766       }
767     }
768     
769     // Find out if this block has a local dependency for QueryInst.
770     MemDepResult Dep;
771     
772     if (ScanPos != DirtyBB->begin()) {
773       Dep = getCallSiteDependencyFrom(QueryCS, isReadonlyCall,ScanPos, DirtyBB);
774     } else if (DirtyBB != &DirtyBB->getParent()->getEntryBlock()) {
775       // No dependence found.  If this is the entry block of the function, it is
776       // a clobber, otherwise it is unknown.
777       Dep = MemDepResult::getNonLocal();
778     } else {
779       Dep = MemDepResult::getNonFuncLocal();
780     }
781     
782     // If we had a dirty entry for the block, update it.  Otherwise, just add
783     // a new entry.
784     if (ExistingResult)
785       ExistingResult->setResult(Dep);
786     else
787       Cache.push_back(NonLocalDepEntry(DirtyBB, Dep));
788     
789     // If the block has a dependency (i.e. it isn't completely transparent to
790     // the value), remember the association!
791     if (!Dep.isNonLocal()) {
792       // Keep the ReverseNonLocalDeps map up to date so we can efficiently
793       // update this when we remove instructions.
794       if (Instruction *Inst = Dep.getInst())
795         ReverseNonLocalDeps[Inst].insert(QueryCS.getInstruction());
796     } else {
797     
798       // If the block *is* completely transparent to the load, we need to check
799       // the predecessors of this block.  Add them to our worklist.
800       for (BasicBlock **PI = PredCache->GetPreds(DirtyBB); *PI; ++PI)
801         DirtyBlocks.push_back(*PI);
802     }
803   }
804   
805   return Cache;
806 }
807
808 /// getNonLocalPointerDependency - Perform a full dependency query for an
809 /// access to the specified (non-volatile) memory location, returning the
810 /// set of instructions that either define or clobber the value.
811 ///
812 /// This method assumes the pointer has a "NonLocal" dependency within its
813 /// own block.
814 ///
815 void MemoryDependenceAnalysis::
816 getNonLocalPointerDependency(const AliasAnalysis::Location &Loc, bool isLoad,
817                              BasicBlock *FromBB,
818                              SmallVectorImpl<NonLocalDepResult> &Result) {
819   assert(Loc.Ptr->getType()->isPointerTy() &&
820          "Can't get pointer deps of a non-pointer!");
821   Result.clear();
822   
823   PHITransAddr Address(const_cast<Value *>(Loc.Ptr), TD);
824   
825   // This is the set of blocks we've inspected, and the pointer we consider in
826   // each block.  Because of critical edges, we currently bail out if querying
827   // a block with multiple different pointers.  This can happen during PHI
828   // translation.
829   DenseMap<BasicBlock*, Value*> Visited;
830   if (!getNonLocalPointerDepFromBB(Address, Loc, isLoad, FromBB,
831                                    Result, Visited, true))
832     return;
833   Result.clear();
834   Result.push_back(NonLocalDepResult(FromBB,
835                                      MemDepResult::getUnknown(),
836                                      const_cast<Value *>(Loc.Ptr)));
837 }
838
839 /// GetNonLocalInfoForBlock - Compute the memdep value for BB with
840 /// Pointer/PointeeSize using either cached information in Cache or by doing a
841 /// lookup (which may use dirty cache info if available).  If we do a lookup,
842 /// add the result to the cache.
843 MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::
844 GetNonLocalInfoForBlock(const AliasAnalysis::Location &Loc,
845                         bool isLoad, BasicBlock *BB,
846                         NonLocalDepInfo *Cache, unsigned NumSortedEntries) {
847   
848   // Do a binary search to see if we already have an entry for this block in
849   // the cache set.  If so, find it.
850   NonLocalDepInfo::iterator Entry =
851     std::upper_bound(Cache->begin(), Cache->begin()+NumSortedEntries,
852                      NonLocalDepEntry(BB));
853   if (Entry != Cache->begin() && (Entry-1)->getBB() == BB)
854     --Entry;
855   
856   NonLocalDepEntry *ExistingResult = 0;
857   if (Entry != Cache->begin()+NumSortedEntries && Entry->getBB() == BB)
858     ExistingResult = &*Entry;
859   
860   // If we have a cached entry, and it is non-dirty, use it as the value for
861   // this dependency.
862   if (ExistingResult && !ExistingResult->getResult().isDirty()) {
863     ++NumCacheNonLocalPtr;
864     return ExistingResult->getResult();
865   }    
866   
867   // Otherwise, we have to scan for the value.  If we have a dirty cache
868   // entry, start scanning from its position, otherwise we scan from the end
869   // of the block.
870   BasicBlock::iterator ScanPos = BB->end();
871   if (ExistingResult && ExistingResult->getResult().getInst()) {
872     assert(ExistingResult->getResult().getInst()->getParent() == BB &&
873            "Instruction invalidated?");
874     ++NumCacheDirtyNonLocalPtr;
875     ScanPos = ExistingResult->getResult().getInst();
876     
877     // Eliminating the dirty entry from 'Cache', so update the reverse info.
878     ValueIsLoadPair CacheKey(Loc.Ptr, isLoad);
879     RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalPtrDeps, ScanPos, CacheKey);
880   } else {
881     ++NumUncacheNonLocalPtr;
882   }
883   
884   // Scan the block for the dependency.
885   MemDepResult Dep = getPointerDependencyFrom(Loc, isLoad, ScanPos, BB);
886   
887   // If we had a dirty entry for the block, update it.  Otherwise, just add
888   // a new entry.
889   if (ExistingResult)
890     ExistingResult->setResult(Dep);
891   else
892     Cache->push_back(NonLocalDepEntry(BB, Dep));
893   
894   // If the block has a dependency (i.e. it isn't completely transparent to
895   // the value), remember the reverse association because we just added it
896   // to Cache!
897   if (!Dep.isDef() && !Dep.isClobber())
898     return Dep;
899   
900   // Keep the ReverseNonLocalPtrDeps map up to date so we can efficiently
901   // update MemDep when we remove instructions.
902   Instruction *Inst = Dep.getInst();
903   assert(Inst && "Didn't depend on anything?");
904   ValueIsLoadPair CacheKey(Loc.Ptr, isLoad);
905   ReverseNonLocalPtrDeps[Inst].insert(CacheKey);
906   return Dep;
907 }
908
909 /// SortNonLocalDepInfoCache - Sort the a NonLocalDepInfo cache, given a certain
910 /// number of elements in the array that are already properly ordered.  This is
911 /// optimized for the case when only a few entries are added.
912 static void 
913 SortNonLocalDepInfoCache(MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo &Cache,
914                          unsigned NumSortedEntries) {
915   switch (Cache.size() - NumSortedEntries) {
916   case 0:
917     // done, no new entries.
918     break;
919   case 2: {
920     // Two new entries, insert the last one into place.
921     NonLocalDepEntry Val = Cache.back();
922     Cache.pop_back();
923     MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo::iterator Entry =
924       std::upper_bound(Cache.begin(), Cache.end()-1, Val);
925     Cache.insert(Entry, Val);
926     // FALL THROUGH.
927   }
928   case 1:
929     // One new entry, Just insert the new value at the appropriate position.
930     if (Cache.size() != 1) {
931       NonLocalDepEntry Val = Cache.back();
932       Cache.pop_back();
933       MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo::iterator Entry =
934         std::upper_bound(Cache.begin(), Cache.end(), Val);
935       Cache.insert(Entry, Val);
936     }
937     break;
938   default:
939     // Added many values, do a full scale sort.
940     std::sort(Cache.begin(), Cache.end());
941     break;
942   }
943 }
944
945 /// getNonLocalPointerDepFromBB - Perform a dependency query based on
946 /// pointer/pointeesize starting at the end of StartBB.  Add any clobber/def
947 /// results to the results vector and keep track of which blocks are visited in
948 /// 'Visited'.
949 ///
950 /// This has special behavior for the first block queries (when SkipFirstBlock
951 /// is true).  In this special case, it ignores the contents of the specified
952 /// block and starts returning dependence info for its predecessors.
953 ///
954 /// This function returns false on success, or true to indicate that it could
955 /// not compute dependence information for some reason.  This should be treated
956 /// as a clobber dependence on the first instruction in the predecessor block.
957 bool MemoryDependenceAnalysis::
958 getNonLocalPointerDepFromBB(const PHITransAddr &Pointer,
959                             const AliasAnalysis::Location &Loc,
960                             bool isLoad, BasicBlock *StartBB,
961                             SmallVectorImpl<NonLocalDepResult> &Result,
962                             DenseMap<BasicBlock*, Value*> &Visited,
963                             bool SkipFirstBlock) {
964   
965   // Look up the cached info for Pointer.
966   ValueIsLoadPair CacheKey(Pointer.getAddr(), isLoad);
967
968   // Set up a temporary NLPI value. If the map doesn't yet have an entry for
969   // CacheKey, this value will be inserted as the associated value. Otherwise,
970   // it'll be ignored, and we'll have to check to see if the cached size and
971   // tbaa tag are consistent with the current query.
972   NonLocalPointerInfo InitialNLPI;
973   InitialNLPI.Size = Loc.Size;
974   InitialNLPI.TBAATag = Loc.TBAATag;
975
976   // Get the NLPI for CacheKey, inserting one into the map if it doesn't
977   // already have one.
978   std::pair<CachedNonLocalPointerInfo::iterator, bool> Pair = 
979     NonLocalPointerDeps.insert(std::make_pair(CacheKey, InitialNLPI));
980   NonLocalPointerInfo *CacheInfo = &Pair.first->second;
981
982   // If we already have a cache entry for this CacheKey, we may need to do some
983   // work to reconcile the cache entry and the current query.
984   if (!Pair.second) {
985     if (CacheInfo->Size < Loc.Size) {
986       // The query's Size is greater than the cached one. Throw out the
987       // cached data and procede with the query at the greater size.
988       CacheInfo->Pair = BBSkipFirstBlockPair();
989       CacheInfo->Size = Loc.Size;
990       for (NonLocalDepInfo::iterator DI = CacheInfo->NonLocalDeps.begin(),
991            DE = CacheInfo->NonLocalDeps.end(); DI != DE; ++DI)
992         if (Instruction *Inst = DI->getResult().getInst())
993           RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalPtrDeps, Inst, CacheKey);
994       CacheInfo->NonLocalDeps.clear();
995     } else if (CacheInfo->Size > Loc.Size) {
996       // This query's Size is less than the cached one. Conservatively restart
997       // the query using the greater size.
998       return getNonLocalPointerDepFromBB(Pointer,
999                                          Loc.getWithNewSize(CacheInfo->Size),
1000                                          isLoad, StartBB, Result, Visited,
1001                                          SkipFirstBlock);
1002     }
1003
1004     // If the query's TBAATag is inconsistent with the cached one,
1005     // conservatively throw out the cached data and restart the query with
1006     // no tag if needed.
1007     if (CacheInfo->TBAATag != Loc.TBAATag) {
1008       if (CacheInfo->TBAATag) {
1009         CacheInfo->Pair = BBSkipFirstBlockPair();
1010         CacheInfo->TBAATag = 0;
1011         for (NonLocalDepInfo::iterator DI = CacheInfo->NonLocalDeps.begin(),
1012              DE = CacheInfo->NonLocalDeps.end(); DI != DE; ++DI)
1013           if (Instruction *Inst = DI->getResult().getInst())
1014             RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalPtrDeps, Inst, CacheKey);
1015         CacheInfo->NonLocalDeps.clear();
1016       }
1017       if (Loc.TBAATag)
1018         return getNonLocalPointerDepFromBB(Pointer, Loc.getWithoutTBAATag(),
1019                                            isLoad, StartBB, Result, Visited,
1020                                            SkipFirstBlock);
1021     }
1022   }
1023
1024   NonLocalDepInfo *Cache = &CacheInfo->NonLocalDeps;
1025
1026   // If we have valid cached information for exactly the block we are
1027   // investigating, just return it with no recomputation.
1028   if (CacheInfo->Pair == BBSkipFirstBlockPair(StartBB, SkipFirstBlock)) {
1029     // We have a fully cached result for this query then we can just return the
1030     // cached results and populate the visited set.  However, we have to verify
1031     // that we don't already have conflicting results for these blocks.  Check
1032     // to ensure that if a block in the results set is in the visited set that
1033     // it was for the same pointer query.
1034     if (!Visited.empty()) {
1035       for (NonLocalDepInfo::iterator I = Cache->begin(), E = Cache->end();
1036            I != E; ++I) {
1037         DenseMap<BasicBlock*, Value*>::iterator VI = Visited.find(I->getBB());
1038         if (VI == Visited.end() || VI->second == Pointer.getAddr())
1039           continue;
1040         
1041         // We have a pointer mismatch in a block.  Just return clobber, saying
1042         // that something was clobbered in this result.  We could also do a
1043         // non-fully cached query, but there is little point in doing this.
1044         return true;
1045       }
1046     }
1047     
1048     Value *Addr = Pointer.getAddr();
1049     for (NonLocalDepInfo::iterator I = Cache->begin(), E = Cache->end();
1050          I != E; ++I) {
1051       Visited.insert(std::make_pair(I->getBB(), Addr));
1052       if (!I->getResult().isNonLocal())
1053         Result.push_back(NonLocalDepResult(I->getBB(), I->getResult(), Addr));
1054     }
1055     ++NumCacheCompleteNonLocalPtr;
1056     return false;
1057   }
1058   
1059   // Otherwise, either this is a new block, a block with an invalid cache
1060   // pointer or one that we're about to invalidate by putting more info into it
1061   // than its valid cache info.  If empty, the result will be valid cache info,
1062   // otherwise it isn't.
1063   if (Cache->empty())
1064     CacheInfo->Pair = BBSkipFirstBlockPair(StartBB, SkipFirstBlock);
1065   else
1066     CacheInfo->Pair = BBSkipFirstBlockPair();
1067   
1068   SmallVector<BasicBlock*, 32> Worklist;
1069   Worklist.push_back(StartBB);
1070   
1071   // PredList used inside loop.
1072   SmallVector<std::pair<BasicBlock*, PHITransAddr>, 16> PredList;
1073
1074   // Keep track of the entries that we know are sorted.  Previously cached
1075   // entries will all be sorted.  The entries we add we only sort on demand (we
1076   // don't insert every element into its sorted position).  We know that we
1077   // won't get any reuse from currently inserted values, because we don't
1078   // revisit blocks after we insert info for them.
1079   unsigned NumSortedEntries = Cache->size();
1080   DEBUG(AssertSorted(*Cache));
1081   
1082   while (!Worklist.empty()) {
1083     BasicBlock *BB = Worklist.pop_back_val();
1084     
1085     // Skip the first block if we have it.
1086     if (!SkipFirstBlock) {
1087       // Analyze the dependency of *Pointer in FromBB.  See if we already have
1088       // been here.
1089       assert(Visited.count(BB) && "Should check 'visited' before adding to WL");
1090
1091       // Get the dependency info for Pointer in BB.  If we have cached
1092       // information, we will use it, otherwise we compute it.
1093       DEBUG(AssertSorted(*Cache, NumSortedEntries));
1094       MemDepResult Dep = GetNonLocalInfoForBlock(Loc, isLoad, BB, Cache,
1095                                                  NumSortedEntries);
1096       
1097       // If we got a Def or Clobber, add this to the list of results.
1098       if (!Dep.isNonLocal()) {
1099         Result.push_back(NonLocalDepResult(BB, Dep, Pointer.getAddr()));
1100         continue;
1101       }
1102     }
1103     
1104     // If 'Pointer' is an instruction defined in this block, then we need to do
1105     // phi translation to change it into a value live in the predecessor block.
1106     // If not, we just add the predecessors to the worklist and scan them with
1107     // the same Pointer.
1108     if (!Pointer.NeedsPHITranslationFromBlock(BB)) {
1109       SkipFirstBlock = false;
1110       SmallVector<BasicBlock*, 16> NewBlocks;
1111       for (BasicBlock **PI = PredCache->GetPreds(BB); *PI; ++PI) {
1112         // Verify that we haven't looked at this block yet.
1113         std::pair<DenseMap<BasicBlock*,Value*>::iterator, bool>
1114           InsertRes = Visited.insert(std::make_pair(*PI, Pointer.getAddr()));
1115         if (InsertRes.second) {
1116           // First time we've looked at *PI.
1117           NewBlocks.push_back(*PI);
1118           continue;
1119         }
1120         
1121         // If we have seen this block before, but it was with a different
1122         // pointer then we have a phi translation failure and we have to treat
1123         // this as a clobber.
1124         if (InsertRes.first->second != Pointer.getAddr()) {
1125           // Make sure to clean up the Visited map before continuing on to
1126           // PredTranslationFailure.
1127           for (unsigned i = 0; i < NewBlocks.size(); i++)
1128             Visited.erase(NewBlocks[i]);
1129           goto PredTranslationFailure;
1130         }
1131       }
1132       Worklist.append(NewBlocks.begin(), NewBlocks.end());
1133       continue;
1134     }
1135     
1136     // We do need to do phi translation, if we know ahead of time we can't phi
1137     // translate this value, don't even try.
1138     if (!Pointer.IsPotentiallyPHITranslatable())
1139       goto PredTranslationFailure;
1140     
1141     // We may have added values to the cache list before this PHI translation.
1142     // If so, we haven't done anything to ensure that the cache remains sorted.
1143     // Sort it now (if needed) so that recursive invocations of
1144     // getNonLocalPointerDepFromBB and other routines that could reuse the cache
1145     // value will only see properly sorted cache arrays.
1146     if (Cache && NumSortedEntries != Cache->size()) {
1147       SortNonLocalDepInfoCache(*Cache, NumSortedEntries);
1148       NumSortedEntries = Cache->size();
1149     }
1150     Cache = 0;
1151
1152     PredList.clear();
1153     for (BasicBlock **PI = PredCache->GetPreds(BB); *PI; ++PI) {
1154       BasicBlock *Pred = *PI;
1155       PredList.push_back(std::make_pair(Pred, Pointer));
1156
1157       // Get the PHI translated pointer in this predecessor.  This can fail if
1158       // not translatable, in which case the getAddr() returns null.
1159       PHITransAddr &PredPointer = PredList.back().second;
1160       PredPointer.PHITranslateValue(BB, Pred, 0);
1161
1162       Value *PredPtrVal = PredPointer.getAddr();
1163       
1164       // Check to see if we have already visited this pred block with another
1165       // pointer.  If so, we can't do this lookup.  This failure can occur
1166       // with PHI translation when a critical edge exists and the PHI node in
1167       // the successor translates to a pointer value different than the
1168       // pointer the block was first analyzed with.
1169       std::pair<DenseMap<BasicBlock*,Value*>::iterator, bool>
1170         InsertRes = Visited.insert(std::make_pair(Pred, PredPtrVal));
1171
1172       if (!InsertRes.second) {
1173         // We found the pred; take it off the list of preds to visit.
1174         PredList.pop_back();
1175
1176         // If the predecessor was visited with PredPtr, then we already did
1177         // the analysis and can ignore it.
1178         if (InsertRes.first->second == PredPtrVal)
1179           continue;
1180         
1181         // Otherwise, the block was previously analyzed with a different
1182         // pointer.  We can't represent the result of this case, so we just
1183         // treat this as a phi translation failure.
1184
1185         // Make sure to clean up the Visited map before continuing on to
1186         // PredTranslationFailure.
1187         for (unsigned i = 0; i < PredList.size(); i++)
1188           Visited.erase(PredList[i].first);
1189
1190         goto PredTranslationFailure;
1191       }
1192     }
1193
1194     // Actually process results here; this need to be a separate loop to avoid
1195     // calling getNonLocalPointerDepFromBB for blocks we don't want to return
1196     // any results for.  (getNonLocalPointerDepFromBB will modify our 
1197     // datastructures in ways the code after the PredTranslationFailure label
1198     // doesn't expect.)
1199     for (unsigned i = 0; i < PredList.size(); i++) {
1200       BasicBlock *Pred = PredList[i].first;
1201       PHITransAddr &PredPointer = PredList[i].second;
1202       Value *PredPtrVal = PredPointer.getAddr();
1203
1204       bool CanTranslate = true;
1205       // If PHI translation was unable to find an available pointer in this
1206       // predecessor, then we have to assume that the pointer is clobbered in
1207       // that predecessor.  We can still do PRE of the load, which would insert
1208       // a computation of the pointer in this predecessor.
1209       if (PredPtrVal == 0)
1210         CanTranslate = false;
1211
1212       // FIXME: it is entirely possible that PHI translating will end up with
1213       // the same value.  Consider PHI translating something like:
1214       // X = phi [x, bb1], [y, bb2].  PHI translating for bb1 doesn't *need*
1215       // to recurse here, pedantically speaking.
1216
1217       // If getNonLocalPointerDepFromBB fails here, that means the cached
1218       // result conflicted with the Visited list; we have to conservatively
1219       // assume it is unknown, but this also does not block PRE of the load.
1220       if (!CanTranslate ||
1221           getNonLocalPointerDepFromBB(PredPointer,
1222                                       Loc.getWithNewPtr(PredPtrVal),
1223                                       isLoad, Pred,
1224                                       Result, Visited)) {
1225         // Add the entry to the Result list.
1226         NonLocalDepResult Entry(Pred, MemDepResult::getUnknown(), PredPtrVal);
1227         Result.push_back(Entry);
1228
1229         // Since we had a phi translation failure, the cache for CacheKey won't
1230         // include all of the entries that we need to immediately satisfy future
1231         // queries.  Mark this in NonLocalPointerDeps by setting the
1232         // BBSkipFirstBlockPair pointer to null.  This requires reuse of the
1233         // cached value to do more work but not miss the phi trans failure.
1234         NonLocalPointerInfo &NLPI = NonLocalPointerDeps[CacheKey];
1235         NLPI.Pair = BBSkipFirstBlockPair();
1236         continue;
1237       }
1238     }
1239     
1240     // Refresh the CacheInfo/Cache pointer so that it isn't invalidated.
1241     CacheInfo = &NonLocalPointerDeps[CacheKey];
1242     Cache = &CacheInfo->NonLocalDeps;
1243     NumSortedEntries = Cache->size();
1244     
1245     // Since we did phi translation, the "Cache" set won't contain all of the
1246     // results for the query.  This is ok (we can still use it to accelerate
1247     // specific block queries) but we can't do the fastpath "return all
1248     // results from the set"  Clear out the indicator for this.
1249     CacheInfo->Pair = BBSkipFirstBlockPair();
1250     SkipFirstBlock = false;
1251     continue;
1252
1253   PredTranslationFailure:
1254     // The following code is "failure"; we can't produce a sane translation
1255     // for the given block.  It assumes that we haven't modified any of
1256     // our datastructures while processing the current block.
1257     
1258     if (Cache == 0) {
1259       // Refresh the CacheInfo/Cache pointer if it got invalidated.
1260       CacheInfo = &NonLocalPointerDeps[CacheKey];
1261       Cache = &CacheInfo->NonLocalDeps;
1262       NumSortedEntries = Cache->size();
1263     }
1264     
1265     // Since we failed phi translation, the "Cache" set won't contain all of the
1266     // results for the query.  This is ok (we can still use it to accelerate
1267     // specific block queries) but we can't do the fastpath "return all
1268     // results from the set".  Clear out the indicator for this.
1269     CacheInfo->Pair = BBSkipFirstBlockPair();
1270     
1271     // If *nothing* works, mark the pointer as unknown.
1272     //
1273     // If this is the magic first block, return this as a clobber of the whole
1274     // incoming value.  Since we can't phi translate to one of the predecessors,
1275     // we have to bail out.
1276     if (SkipFirstBlock)
1277       return true;
1278     
1279     for (NonLocalDepInfo::reverse_iterator I = Cache->rbegin(); ; ++I) {
1280       assert(I != Cache->rend() && "Didn't find current block??");
1281       if (I->getBB() != BB)
1282         continue;
1283       
1284       assert(I->getResult().isNonLocal() &&
1285              "Should only be here with transparent block");
1286       I->setResult(MemDepResult::getUnknown());
1287       Result.push_back(NonLocalDepResult(I->getBB(), I->getResult(),
1288                                          Pointer.getAddr()));
1289       break;
1290     }
1291   }
1292
1293   // Okay, we're done now.  If we added new values to the cache, re-sort it.
1294   SortNonLocalDepInfoCache(*Cache, NumSortedEntries);
1295   DEBUG(AssertSorted(*Cache));
1296   return false;
1297 }
1298
1299 /// RemoveCachedNonLocalPointerDependencies - If P exists in
1300 /// CachedNonLocalPointerInfo, remove it.
1301 void MemoryDependenceAnalysis::
1302 RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair P) {
1303   CachedNonLocalPointerInfo::iterator It = 
1304     NonLocalPointerDeps.find(P);
1305   if (It == NonLocalPointerDeps.end()) return;
1306   
1307   // Remove all of the entries in the BB->val map.  This involves removing
1308   // instructions from the reverse map.
1309   NonLocalDepInfo &PInfo = It->second.NonLocalDeps;
1310   
1311   for (unsigned i = 0, e = PInfo.size(); i != e; ++i) {
1312     Instruction *Target = PInfo[i].getResult().getInst();
1313     if (Target == 0) continue;  // Ignore non-local dep results.
1314     assert(Target->getParent() == PInfo[i].getBB());
1315     
1316     // Eliminating the dirty entry from 'Cache', so update the reverse info.
1317     RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalPtrDeps, Target, P);
1318   }
1319   
1320   // Remove P from NonLocalPointerDeps (which deletes NonLocalDepInfo).
1321   NonLocalPointerDeps.erase(It);
1322 }
1323
1324
1325 /// invalidateCachedPointerInfo - This method is used to invalidate cached
1326 /// information about the specified pointer, because it may be too
1327 /// conservative in memdep.  This is an optional call that can be used when
1328 /// the client detects an equivalence between the pointer and some other
1329 /// value and replaces the other value with ptr. This can make Ptr available
1330 /// in more places that cached info does not necessarily keep.
1331 void MemoryDependenceAnalysis::invalidateCachedPointerInfo(Value *Ptr) {
1332   // If Ptr isn't really a pointer, just ignore it.
1333   if (!Ptr->getType()->isPointerTy()) return;
1334   // Flush store info for the pointer.
1335   RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair(Ptr, false));
1336   // Flush load info for the pointer.
1337   RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair(Ptr, true));
1338 }
1339
1340 /// invalidateCachedPredecessors - Clear the PredIteratorCache info.
1341 /// This needs to be done when the CFG changes, e.g., due to splitting
1342 /// critical edges.
1343 void MemoryDependenceAnalysis::invalidateCachedPredecessors() {
1344   PredCache->clear();
1345 }
1346
1347 /// removeInstruction - Remove an instruction from the dependence analysis,
1348 /// updating the dependence of instructions that previously depended on it.
1349 /// This method attempts to keep the cache coherent using the reverse map.
1350 void MemoryDependenceAnalysis::removeInstruction(Instruction *RemInst) {
1351   // Walk through the Non-local dependencies, removing this one as the value
1352   // for any cached queries.
1353   NonLocalDepMapType::iterator NLDI = NonLocalDeps.find(RemInst);
1354   if (NLDI != NonLocalDeps.end()) {
1355     NonLocalDepInfo &BlockMap = NLDI->second.first;
1356     for (NonLocalDepInfo::iterator DI = BlockMap.begin(), DE = BlockMap.end();
1357          DI != DE; ++DI)
1358       if (Instruction *Inst = DI->getResult().getInst())
1359         RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalDeps, Inst, RemInst);
1360     NonLocalDeps.erase(NLDI);
1361   }
1362
1363   // If we have a cached local dependence query for this instruction, remove it.
1364   //
1365   LocalDepMapType::iterator LocalDepEntry = LocalDeps.find(RemInst);
1366   if (LocalDepEntry != LocalDeps.end()) {
1367     // Remove us from DepInst's reverse set now that the local dep info is gone.
1368     if (Instruction *Inst = LocalDepEntry->second.getInst())
1369       RemoveFromReverseMap(ReverseLocalDeps, Inst, RemInst);
1370
1371     // Remove this local dependency info.
1372     LocalDeps.erase(LocalDepEntry);
1373   }
1374   
1375   // If we have any cached pointer dependencies on this instruction, remove
1376   // them.  If the instruction has non-pointer type, then it can't be a pointer
1377   // base.
1378   
1379   // Remove it from both the load info and the store info.  The instruction
1380   // can't be in either of these maps if it is non-pointer.
1381   if (RemInst->getType()->isPointerTy()) {
1382     RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair(RemInst, false));
1383     RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair(RemInst, true));
1384   }
1385   
1386   // Loop over all of the things that depend on the instruction we're removing.
1387   // 
1388   SmallVector<std::pair<Instruction*, Instruction*>, 8> ReverseDepsToAdd;
1389
1390   // If we find RemInst as a clobber or Def in any of the maps for other values,
1391   // we need to replace its entry with a dirty version of the instruction after
1392   // it.  If RemInst is a terminator, we use a null dirty value.
1393   //
1394   // Using a dirty version of the instruction after RemInst saves having to scan
1395   // the entire block to get to this point.
1396   MemDepResult NewDirtyVal;
1397   if (!RemInst->isTerminator())
1398     NewDirtyVal = MemDepResult::getDirty(++BasicBlock::iterator(RemInst));
1399   
1400   ReverseDepMapType::iterator ReverseDepIt = ReverseLocalDeps.find(RemInst);
1401   if (ReverseDepIt != ReverseLocalDeps.end()) {
1402     SmallPtrSet<Instruction*, 4> &ReverseDeps = ReverseDepIt->second;
1403     // RemInst can't be the terminator if it has local stuff depending on it.
1404     assert(!ReverseDeps.empty() && !isa<TerminatorInst>(RemInst) &&
1405            "Nothing can locally depend on a terminator");
1406     
1407     for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::iterator I = ReverseDeps.begin(),
1408          E = ReverseDeps.end(); I != E; ++I) {
1409       Instruction *InstDependingOnRemInst = *I;
1410       assert(InstDependingOnRemInst != RemInst &&
1411              "Already removed our local dep info");
1412                         
1413       LocalDeps[InstDependingOnRemInst] = NewDirtyVal;
1414       
1415       // Make sure to remember that new things depend on NewDepInst.
1416       assert(NewDirtyVal.getInst() && "There is no way something else can have "
1417              "a local dep on this if it is a terminator!");
1418       ReverseDepsToAdd.push_back(std::make_pair(NewDirtyVal.getInst(), 
1419                                                 InstDependingOnRemInst));
1420     }
1421     
1422     ReverseLocalDeps.erase(ReverseDepIt);
1423
1424     // Add new reverse deps after scanning the set, to avoid invalidating the
1425     // 'ReverseDeps' reference.
1426     while (!ReverseDepsToAdd.empty()) {
1427       ReverseLocalDeps[ReverseDepsToAdd.back().first]
1428         .insert(ReverseDepsToAdd.back().second);
1429       ReverseDepsToAdd.pop_back();
1430     }
1431   }
1432   
1433   ReverseDepIt = ReverseNonLocalDeps.find(RemInst);
1434   if (ReverseDepIt != ReverseNonLocalDeps.end()) {
1435     SmallPtrSet<Instruction*, 4> &Set = ReverseDepIt->second;
1436     for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::iterator I = Set.begin(), E = Set.end();
1437          I != E; ++I) {
1438       assert(*I != RemInst && "Already removed NonLocalDep info for RemInst");
1439       
1440       PerInstNLInfo &INLD = NonLocalDeps[*I];
1441       // The information is now dirty!
1442       INLD.second = true;
1443       
1444       for (NonLocalDepInfo::iterator DI = INLD.first.begin(), 
1445            DE = INLD.first.end(); DI != DE; ++DI) {
1446         if (DI->getResult().getInst() != RemInst) continue;
1447         
1448         // Convert to a dirty entry for the subsequent instruction.
1449         DI->setResult(NewDirtyVal);
1450         
1451         if (Instruction *NextI = NewDirtyVal.getInst())
1452           ReverseDepsToAdd.push_back(std::make_pair(NextI, *I));
1453       }
1454     }
1455
1456     ReverseNonLocalDeps.erase(ReverseDepIt);
1457
1458     // Add new reverse deps after scanning the set, to avoid invalidating 'Set'
1459     while (!ReverseDepsToAdd.empty()) {
1460       ReverseNonLocalDeps[ReverseDepsToAdd.back().first]
1461         .insert(ReverseDepsToAdd.back().second);
1462       ReverseDepsToAdd.pop_back();
1463     }
1464   }
1465   
1466   // If the instruction is in ReverseNonLocalPtrDeps then it appears as a
1467   // value in the NonLocalPointerDeps info.
1468   ReverseNonLocalPtrDepTy::iterator ReversePtrDepIt =
1469     ReverseNonLocalPtrDeps.find(RemInst);
1470   if (ReversePtrDepIt != ReverseNonLocalPtrDeps.end()) {
1471     SmallPtrSet<ValueIsLoadPair, 4> &Set = ReversePtrDepIt->second;
1472     SmallVector<std::pair<Instruction*, ValueIsLoadPair>,8> ReversePtrDepsToAdd;
1473     
1474     for (SmallPtrSet<ValueIsLoadPair, 4>::iterator I = Set.begin(),
1475          E = Set.end(); I != E; ++I) {
1476       ValueIsLoadPair P = *I;
1477       assert(P.getPointer() != RemInst &&
1478              "Already removed NonLocalPointerDeps info for RemInst");
1479       
1480       NonLocalDepInfo &NLPDI = NonLocalPointerDeps[P].NonLocalDeps;
1481       
1482       // The cache is not valid for any specific block anymore.
1483       NonLocalPointerDeps[P].Pair = BBSkipFirstBlockPair();
1484       
1485       // Update any entries for RemInst to use the instruction after it.
1486       for (NonLocalDepInfo::iterator DI = NLPDI.begin(), DE = NLPDI.end();
1487            DI != DE; ++DI) {
1488         if (DI->getResult().getInst() != RemInst) continue;
1489         
1490         // Convert to a dirty entry for the subsequent instruction.
1491         DI->setResult(NewDirtyVal);
1492         
1493         if (Instruction *NewDirtyInst = NewDirtyVal.getInst())
1494           ReversePtrDepsToAdd.push_back(std::make_pair(NewDirtyInst, P));
1495       }
1496       
1497       // Re-sort the NonLocalDepInfo.  Changing the dirty entry to its
1498       // subsequent value may invalidate the sortedness.
1499       std::sort(NLPDI.begin(), NLPDI.end());
1500     }
1501     
1502     ReverseNonLocalPtrDeps.erase(ReversePtrDepIt);
1503     
1504     while (!ReversePtrDepsToAdd.empty()) {
1505       ReverseNonLocalPtrDeps[ReversePtrDepsToAdd.back().first]
1506         .insert(ReversePtrDepsToAdd.back().second);
1507       ReversePtrDepsToAdd.pop_back();
1508     }
1509   }
1510   
1511   
1512   assert(!NonLocalDeps.count(RemInst) && "RemInst got reinserted?");
1513   AA->deleteValue(RemInst);
1514   DEBUG(verifyRemoved(RemInst));
1515 }
1516 /// verifyRemoved - Verify that the specified instruction does not occur
1517 /// in our internal data structures.
1518 void MemoryDependenceAnalysis::verifyRemoved(Instruction *D) const {
1519   for (LocalDepMapType::const_iterator I = LocalDeps.begin(),
1520        E = LocalDeps.end(); I != E; ++I) {
1521     assert(I->first != D && "Inst occurs in data structures");
1522     assert(I->second.getInst() != D &&
1523            "Inst occurs in data structures");
1524   }
1525   
1526   for (CachedNonLocalPointerInfo::const_iterator I =NonLocalPointerDeps.begin(),
1527        E = NonLocalPointerDeps.end(); I != E; ++I) {
1528     assert(I->first.getPointer() != D && "Inst occurs in NLPD map key");
1529     const NonLocalDepInfo &Val = I->second.NonLocalDeps;
1530     for (NonLocalDepInfo::const_iterator II = Val.begin(), E = Val.end();
1531          II != E; ++II)
1532       assert(II->getResult().getInst() != D && "Inst occurs as NLPD value");
1533   }
1534   
1535   for (NonLocalDepMapType::const_iterator I = NonLocalDeps.begin(),
1536        E = NonLocalDeps.end(); I != E; ++I) {
1537     assert(I->first != D && "Inst occurs in data structures");
1538     const PerInstNLInfo &INLD = I->second;
1539     for (NonLocalDepInfo::const_iterator II = INLD.first.begin(),
1540          EE = INLD.first.end(); II  != EE; ++II)
1541       assert(II->getResult().getInst() != D && "Inst occurs in data structures");
1542   }
1543   
1544   for (ReverseDepMapType::const_iterator I = ReverseLocalDeps.begin(),
1545        E = ReverseLocalDeps.end(); 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 (ReverseDepMapType::const_iterator I = ReverseNonLocalDeps.begin(),
1553        E = ReverseNonLocalDeps.end();
1554        I != E; ++I) {
1555     assert(I->first != D && "Inst occurs in data structures");
1556     for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::const_iterator II = I->second.begin(),
1557          EE = I->second.end(); II != EE; ++II)
1558       assert(*II != D && "Inst occurs in data structures");
1559   }
1560   
1561   for (ReverseNonLocalPtrDepTy::const_iterator
1562        I = ReverseNonLocalPtrDeps.begin(),
1563        E = ReverseNonLocalPtrDeps.end(); I != E; ++I) {
1564     assert(I->first != D && "Inst occurs in rev NLPD map");
1565     
1566     for (SmallPtrSet<ValueIsLoadPair, 4>::const_iterator II = I->second.begin(),
1567          E = I->second.end(); II != E; ++II)
1568       assert(*II != ValueIsLoadPair(D, false) &&
1569              *II != ValueIsLoadPair(D, true) &&
1570              "Inst occurs in ReverseNonLocalPtrDeps map");
1571   }
1572   
1573 }