7fb154d68a2abfda108594c258ba8ec57d5ce450
[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/Instructions.h"
20 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
21 #include "llvm/Function.h"
22 #include "llvm/LLVMContext.h"
23 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
24 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
25 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
26 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
27 #include "llvm/Analysis/PHITransAddr.h"
28 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
29 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
30 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
31 #include "llvm/Support/PredIteratorCache.h"
32 #include "llvm/Support/Debug.h"
33 #include "llvm/Target/TargetData.h"
34 using namespace llvm;
35
36 STATISTIC(NumCacheNonLocal, "Number of fully cached non-local responses");
37 STATISTIC(NumCacheDirtyNonLocal, "Number of dirty cached non-local responses");
38 STATISTIC(NumUncacheNonLocal, "Number of uncached non-local responses");
39
40 STATISTIC(NumCacheNonLocalPtr,
41           "Number of fully cached non-local ptr responses");
42 STATISTIC(NumCacheDirtyNonLocalPtr,
43           "Number of cached, but dirty, non-local ptr responses");
44 STATISTIC(NumUncacheNonLocalPtr,
45           "Number of uncached non-local ptr responses");
46 STATISTIC(NumCacheCompleteNonLocalPtr,
47           "Number of block queries that were completely cached");
48
49 // Limit for the number of instructions to scan in a block.
50 // FIXME: Figure out what a sane value is for this.
51 //        (500 is relatively insane.)
52 static const int BlockScanLimit = 500;
53
54 char MemoryDependenceAnalysis::ID = 0;
55   
56 // Register this pass...
57 INITIALIZE_PASS_BEGIN(MemoryDependenceAnalysis, "memdep",
58                 "Memory Dependence Analysis", false, true)
59 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
60 INITIALIZE_PASS_END(MemoryDependenceAnalysis, "memdep",
61                       "Memory Dependence Analysis", false, true)
62
63 MemoryDependenceAnalysis::MemoryDependenceAnalysis()
64 : FunctionPass(ID), PredCache(0) {
65   initializeMemoryDependenceAnalysisPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
66 }
67 MemoryDependenceAnalysis::~MemoryDependenceAnalysis() {
68 }
69
70 /// Clean up memory in between runs
71 void MemoryDependenceAnalysis::releaseMemory() {
72   LocalDeps.clear();
73   NonLocalDeps.clear();
74   NonLocalPointerDeps.clear();
75   ReverseLocalDeps.clear();
76   ReverseNonLocalDeps.clear();
77   ReverseNonLocalPtrDeps.clear();
78   PredCache->clear();
79 }
80
81
82
83 /// getAnalysisUsage - Does not modify anything.  It uses Alias Analysis.
84 ///
85 void MemoryDependenceAnalysis::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
86   AU.setPreservesAll();
87   AU.addRequiredTransitive<AliasAnalysis>();
88 }
89
90 bool MemoryDependenceAnalysis::runOnFunction(Function &) {
91   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
92   TD = getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
93   DT = getAnalysisIfAvailable<DominatorTree>();
94   if (PredCache == 0)
95     PredCache.reset(new PredIteratorCache());
96   return false;
97 }
98
99 /// RemoveFromReverseMap - This is a helper function that removes Val from
100 /// 'Inst's set in ReverseMap.  If the set becomes empty, remove Inst's entry.
101 template <typename KeyTy>
102 static void RemoveFromReverseMap(DenseMap<Instruction*, 
103                                  SmallPtrSet<KeyTy, 4> > &ReverseMap,
104                                  Instruction *Inst, KeyTy Val) {
105   typename DenseMap<Instruction*, SmallPtrSet<KeyTy, 4> >::iterator
106   InstIt = ReverseMap.find(Inst);
107   assert(InstIt != ReverseMap.end() && "Reverse map out of sync?");
108   bool Found = InstIt->second.erase(Val);
109   assert(Found && "Invalid reverse map!"); (void)Found;
110   if (InstIt->second.empty())
111     ReverseMap.erase(InstIt);
112 }
113
114 /// GetLocation - If the given instruction references a specific memory
115 /// location, fill in Loc with the details, otherwise set Loc.Ptr to null.
116 /// Return a ModRefInfo value describing the general behavior of the
117 /// instruction.
118 static
119 AliasAnalysis::ModRefResult GetLocation(const Instruction *Inst,
120                                         AliasAnalysis::Location &Loc,
121                                         AliasAnalysis *AA) {
122   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Inst)) {
123     if (LI->isUnordered()) {
124       Loc = AA->getLocation(LI);
125       return AliasAnalysis::Ref;
126     } else if (LI->getOrdering() == Monotonic) {
127       Loc = AA->getLocation(LI);
128       return AliasAnalysis::ModRef;
129     }
130     Loc = AliasAnalysis::Location();
131     return AliasAnalysis::ModRef;
132   }
133
134   if (const StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
135     if (SI->isUnordered()) {
136       Loc = AA->getLocation(SI);
137       return AliasAnalysis::Mod;
138     } else if (SI->getOrdering() == Monotonic) {
139       Loc = AA->getLocation(SI);
140       return AliasAnalysis::ModRef;
141     }
142     Loc = AliasAnalysis::Location();
143     return AliasAnalysis::ModRef;
144   }
145
146   if (const VAArgInst *V = dyn_cast<VAArgInst>(Inst)) {
147     Loc = AA->getLocation(V);
148     return AliasAnalysis::ModRef;
149   }
150
151   if (const CallInst *CI = isFreeCall(Inst)) {
152     // calls to free() deallocate the entire structure
153     Loc = AliasAnalysis::Location(CI->getArgOperand(0));
154     return AliasAnalysis::Mod;
155   }
156
157   if (const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst))
158     switch (II->getIntrinsicID()) {
159     case Intrinsic::lifetime_start:
160     case Intrinsic::lifetime_end:
161     case Intrinsic::invariant_start:
162       Loc = AliasAnalysis::Location(II->getArgOperand(1),
163                                     cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(0))
164                                       ->getZExtValue(),
165                                     II->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa));
166       // These intrinsics don't really modify the memory, but returning Mod
167       // will allow them to be handled conservatively.
168       return AliasAnalysis::Mod;
169     case Intrinsic::invariant_end:
170       Loc = AliasAnalysis::Location(II->getArgOperand(2),
171                                     cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(1))
172                                       ->getZExtValue(),
173                                     II->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa));
174       // These intrinsics don't really modify the memory, but returning Mod
175       // will allow them to be handled conservatively.
176       return AliasAnalysis::Mod;
177     default:
178       break;
179     }
180
181   // Otherwise, just do the coarse-grained thing that always works.
182   if (Inst->mayWriteToMemory())
183     return AliasAnalysis::ModRef;
184   if (Inst->mayReadFromMemory())
185     return AliasAnalysis::Ref;
186   return AliasAnalysis::NoModRef;
187 }
188
189 /// getCallSiteDependencyFrom - Private helper for finding the local
190 /// dependencies of a call site.
191 MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::
192 getCallSiteDependencyFrom(CallSite CS, bool isReadOnlyCall,
193                           BasicBlock::iterator ScanIt, BasicBlock *BB) {
194   unsigned Limit = BlockScanLimit;
195
196   // Walk backwards through the block, looking for dependencies
197   while (ScanIt != BB->begin()) {
198     // Limit the amount of scanning we do so we don't end up with quadratic
199     // running time on extreme testcases. 
200     --Limit;
201     if (!Limit)
202       return MemDepResult::getUnknown();
203
204     Instruction *Inst = --ScanIt;
205     
206     // If this inst is a memory op, get the pointer it accessed
207     AliasAnalysis::Location Loc;
208     AliasAnalysis::ModRefResult MR = GetLocation(Inst, Loc, AA);
209     if (Loc.Ptr) {
210       // A simple instruction.
211       if (AA->getModRefInfo(CS, Loc) != AliasAnalysis::NoModRef)
212         return MemDepResult::getClobber(Inst);
213       continue;
214     }
215
216     if (CallSite InstCS = cast<Value>(Inst)) {
217       // Debug intrinsics don't cause dependences.
218       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(Inst)) continue;
219       // If these two calls do not interfere, look past it.
220       switch (AA->getModRefInfo(CS, InstCS)) {
221       case AliasAnalysis::NoModRef:
222         // If the two calls are the same, return InstCS as a Def, so that
223         // CS can be found redundant and eliminated.
224         if (isReadOnlyCall && !(MR & AliasAnalysis::Mod) &&
225             CS.getInstruction()->isIdenticalToWhenDefined(Inst))
226           return MemDepResult::getDef(Inst);
227
228         // Otherwise if the two calls don't interact (e.g. InstCS is readnone)
229         // keep scanning.
230         break;
231       default:
232         return MemDepResult::getClobber(Inst);
233       }
234     }
235   }
236   
237   // No dependence found.  If this is the entry block of the function, it is
238   // unknown, otherwise it is non-local.
239   if (BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
240     return MemDepResult::getNonLocal();
241   return MemDepResult::getNonFuncLocal();
242 }
243
244 /// isLoadLoadClobberIfExtendedToFullWidth - Return true if LI is a load that
245 /// would fully overlap MemLoc if done as a wider legal integer load.
246 ///
247 /// MemLocBase, MemLocOffset are lazily computed here the first time the
248 /// base/offs of memloc is needed.
249 static bool 
250 isLoadLoadClobberIfExtendedToFullWidth(const AliasAnalysis::Location &MemLoc,
251                                        const Value *&MemLocBase,
252                                        int64_t &MemLocOffs,
253                                        const LoadInst *LI,
254                                        const TargetData *TD) {
255   // If we have no target data, we can't do this.
256   if (TD == 0) return false;
257
258   // If we haven't already computed the base/offset of MemLoc, do so now.
259   if (MemLocBase == 0)
260     MemLocBase = GetPointerBaseWithConstantOffset(MemLoc.Ptr, MemLocOffs, *TD);
261
262   unsigned Size = MemoryDependenceAnalysis::
263     getLoadLoadClobberFullWidthSize(MemLocBase, MemLocOffs, MemLoc.Size,
264                                     LI, *TD);
265   return Size != 0;
266 }
267
268 /// getLoadLoadClobberFullWidthSize - This is a little bit of analysis that
269 /// looks at a memory location for a load (specified by MemLocBase, Offs,
270 /// and Size) and compares it against a load.  If the specified load could
271 /// be safely widened to a larger integer load that is 1) still efficient,
272 /// 2) safe for the target, and 3) would provide the specified memory
273 /// location value, then this function returns the size in bytes of the
274 /// load width to use.  If not, this returns zero.
275 unsigned MemoryDependenceAnalysis::
276 getLoadLoadClobberFullWidthSize(const Value *MemLocBase, int64_t MemLocOffs,
277                                 unsigned MemLocSize, const LoadInst *LI,
278                                 const TargetData &TD) {
279   // We can only extend simple integer loads.
280   if (!isa<IntegerType>(LI->getType()) || !LI->isSimple()) return 0;
281   
282   // Get the base of this load.
283   int64_t LIOffs = 0;
284   const Value *LIBase = 
285     GetPointerBaseWithConstantOffset(LI->getPointerOperand(), LIOffs, TD);
286   
287   // If the two pointers are not based on the same pointer, we can't tell that
288   // they are related.
289   if (LIBase != MemLocBase) return 0;
290   
291   // Okay, the two values are based on the same pointer, but returned as
292   // no-alias.  This happens when we have things like two byte loads at "P+1"
293   // and "P+3".  Check to see if increasing the size of the "LI" load up to its
294   // alignment (or the largest native integer type) will allow us to load all
295   // the bits required by MemLoc.
296   
297   // If MemLoc is before LI, then no widening of LI will help us out.
298   if (MemLocOffs < LIOffs) return 0;
299   
300   // Get the alignment of the load in bytes.  We assume that it is safe to load
301   // any legal integer up to this size without a problem.  For example, if we're
302   // looking at an i8 load on x86-32 that is known 1024 byte aligned, we can
303   // widen it up to an i32 load.  If it is known 2-byte aligned, we can widen it
304   // to i16.
305   unsigned LoadAlign = LI->getAlignment();
306
307   int64_t MemLocEnd = MemLocOffs+MemLocSize;
308   
309   // If no amount of rounding up will let MemLoc fit into LI, then bail out.
310   if (LIOffs+LoadAlign < MemLocEnd) return 0;
311   
312   // This is the size of the load to try.  Start with the next larger power of
313   // two.
314   unsigned NewLoadByteSize = LI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()/8U;
315   NewLoadByteSize = NextPowerOf2(NewLoadByteSize);
316   
317   while (1) {
318     // If this load size is bigger than our known alignment or would not fit
319     // into a native integer register, then we fail.
320     if (NewLoadByteSize > LoadAlign ||
321         !TD.fitsInLegalInteger(NewLoadByteSize*8))
322       return 0;
323
324     if (LIOffs+NewLoadByteSize > MemLocEnd &&
325         LI->getParent()->getParent()->hasFnAttr(Attribute::AddressSafety)) {
326       // We will be reading past the location accessed by the original program.
327       // While this is safe in a regular build, Address Safety analysis tools
328       // may start reporting false warnings. So, don't do widening.
329       return 0;
330     }
331
332     // If a load of this width would include all of MemLoc, then we succeed.
333     if (LIOffs+NewLoadByteSize >= MemLocEnd)
334       return NewLoadByteSize;
335     
336     NewLoadByteSize <<= 1;
337   }
338 }
339
340 /// getPointerDependencyFrom - Return the instruction on which a memory
341 /// location depends.  If isLoad is true, this routine ignores may-aliases with
342 /// read-only operations.  If isLoad is false, this routine ignores may-aliases
343 /// with reads from read-only locations.
344 MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::
345 getPointerDependencyFrom(const AliasAnalysis::Location &MemLoc, bool isLoad, 
346                          BasicBlock::iterator ScanIt, BasicBlock *BB) {
347
348   const Value *MemLocBase = 0;
349   int64_t MemLocOffset = 0;
350
351   unsigned Limit = BlockScanLimit;
352
353   // Walk backwards through the basic block, looking for dependencies.
354   while (ScanIt != BB->begin()) {
355     // Limit the amount of scanning we do so we don't end up with quadratic
356     // running time on extreme testcases.
357     --Limit;
358     if (!Limit)
359       return MemDepResult::getUnknown();
360
361     Instruction *Inst = --ScanIt;
362
363     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst)) {
364       // Debug intrinsics don't (and can't) cause dependences.
365       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(II)) continue;
366       
367       // If we reach a lifetime begin or end marker, then the query ends here
368       // because the value is undefined.
369       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start) {
370         // FIXME: This only considers queries directly on the invariant-tagged
371         // pointer, not on query pointers that are indexed off of them.  It'd
372         // be nice to handle that at some point (the right approach is to use
373         // GetPointerBaseWithConstantOffset).
374         if (AA->isMustAlias(AliasAnalysis::Location(II->getArgOperand(1)),
375                             MemLoc))
376           return MemDepResult::getDef(II);
377         continue;
378       }
379     }
380
381     // Values depend on loads if the pointers are must aliased.  This means that
382     // a load depends on another must aliased load from the same value.
383     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Inst)) {
384       // Atomic loads have complications involved.
385       // FIXME: This is overly conservative.
386       if (!LI->isUnordered())
387         return MemDepResult::getClobber(LI);
388
389       AliasAnalysis::Location LoadLoc = AA->getLocation(LI);
390       
391       // If we found a pointer, check if it could be the same as our pointer.
392       AliasAnalysis::AliasResult R = AA->alias(LoadLoc, MemLoc);
393       
394       if (isLoad) {
395         if (R == AliasAnalysis::NoAlias) {
396           // If this is an over-aligned integer load (for example,
397           // "load i8* %P, align 4") see if it would obviously overlap with the
398           // queried location if widened to a larger load (e.g. if the queried
399           // location is 1 byte at P+1).  If so, return it as a load/load
400           // clobber result, allowing the client to decide to widen the load if
401           // it wants to.
402           if (IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(LI->getType()))
403             if (LI->getAlignment()*8 > ITy->getPrimitiveSizeInBits() &&
404                 isLoadLoadClobberIfExtendedToFullWidth(MemLoc, MemLocBase,
405                                                        MemLocOffset, LI, TD))
406               return MemDepResult::getClobber(Inst);
407           
408           continue;
409         }
410         
411         // Must aliased loads are defs of each other.
412         if (R == AliasAnalysis::MustAlias)
413           return MemDepResult::getDef(Inst);
414
415 #if 0 // FIXME: Temporarily disabled. GVN is cleverly rewriting loads
416       // in terms of clobbering loads, but since it does this by looking
417       // at the clobbering load directly, it doesn't know about any
418       // phi translation that may have happened along the way.
419
420         // If we have a partial alias, then return this as a clobber for the
421         // client to handle.
422         if (R == AliasAnalysis::PartialAlias)
423           return MemDepResult::getClobber(Inst);
424 #endif
425         
426         // Random may-alias loads don't depend on each other without a
427         // dependence.
428         continue;
429       }
430
431       // Stores don't depend on other no-aliased accesses.
432       if (R == AliasAnalysis::NoAlias)
433         continue;
434
435       // Stores don't alias loads from read-only memory.
436       if (AA->pointsToConstantMemory(LoadLoc))
437         continue;
438
439       // Stores depend on may/must aliased loads.
440       return MemDepResult::getDef(Inst);
441     }
442     
443     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
444       // Atomic stores have complications involved.
445       // FIXME: This is overly conservative.
446       if (!SI->isUnordered())
447         return MemDepResult::getClobber(SI);
448
449       // If alias analysis can tell that this store is guaranteed to not modify
450       // the query pointer, ignore it.  Use getModRefInfo to handle cases where
451       // the query pointer points to constant memory etc.
452       if (AA->getModRefInfo(SI, MemLoc) == AliasAnalysis::NoModRef)
453         continue;
454
455       // Ok, this store might clobber the query pointer.  Check to see if it is
456       // a must alias: in this case, we want to return this as a def.
457       AliasAnalysis::Location StoreLoc = AA->getLocation(SI);
458       
459       // If we found a pointer, check if it could be the same as our pointer.
460       AliasAnalysis::AliasResult R = AA->alias(StoreLoc, MemLoc);
461       
462       if (R == AliasAnalysis::NoAlias)
463         continue;
464       if (R == AliasAnalysis::MustAlias)
465         return MemDepResult::getDef(Inst);
466       return MemDepResult::getClobber(Inst);
467     }
468
469     // If this is an allocation, and if we know that the accessed pointer is to
470     // the allocation, return Def.  This means that there is no dependence and
471     // the access can be optimized based on that.  For example, a load could
472     // turn into undef.
473     // Note: Only determine this to be a malloc if Inst is the malloc call, not
474     // a subsequent bitcast of the malloc call result.  There can be stores to
475     // the malloced memory between the malloc call and its bitcast uses, and we
476     // need to continue scanning until the malloc call.
477     if (isa<AllocaInst>(Inst) || isNoAliasFn(Inst)) {
478       const Value *AccessPtr = GetUnderlyingObject(MemLoc.Ptr, TD);
479       
480       if (AccessPtr == Inst || AA->isMustAlias(Inst, AccessPtr))
481         return MemDepResult::getDef(Inst);
482       continue;
483     }
484
485     // See if this instruction (e.g. a call or vaarg) mod/ref's the pointer.
486     AliasAnalysis::ModRefResult MR = AA->getModRefInfo(Inst, MemLoc);
487     // If necessary, perform additional analysis.
488     if (MR == AliasAnalysis::ModRef)
489       MR = AA->callCapturesBefore(Inst, MemLoc, DT);
490     switch (MR) {
491     case AliasAnalysis::NoModRef:
492       // If the call has no effect on the queried pointer, just ignore it.
493       continue;
494     case AliasAnalysis::Mod:
495       return MemDepResult::getClobber(Inst);
496     case AliasAnalysis::Ref:
497       // If the call is known to never store to the pointer, and if this is a
498       // load query, we can safely ignore it (scan past it).
499       if (isLoad)
500         continue;
501     default:
502       // Otherwise, there is a potential dependence.  Return a clobber.
503       return MemDepResult::getClobber(Inst);
504     }
505   }
506   
507   // No dependence found.  If this is the entry block of the function, it is
508   // unknown, otherwise it is non-local.
509   if (BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
510     return MemDepResult::getNonLocal();
511   return MemDepResult::getNonFuncLocal();
512 }
513
514 /// getDependency - Return the instruction on which a memory operation
515 /// depends.
516 MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::getDependency(Instruction *QueryInst) {
517   Instruction *ScanPos = QueryInst;
518   
519   // Check for a cached result
520   MemDepResult &LocalCache = LocalDeps[QueryInst];
521   
522   // If the cached entry is non-dirty, just return it.  Note that this depends
523   // on MemDepResult's default constructing to 'dirty'.
524   if (!LocalCache.isDirty())
525     return LocalCache;
526     
527   // Otherwise, if we have a dirty entry, we know we can start the scan at that
528   // instruction, which may save us some work.
529   if (Instruction *Inst = LocalCache.getInst()) {
530     ScanPos = Inst;
531    
532     RemoveFromReverseMap(ReverseLocalDeps, Inst, QueryInst);
533   }
534   
535   BasicBlock *QueryParent = QueryInst->getParent();
536   
537   // Do the scan.
538   if (BasicBlock::iterator(QueryInst) == QueryParent->begin()) {
539     // No dependence found.  If this is the entry block of the function, it is
540     // unknown, otherwise it is non-local.
541     if (QueryParent != &QueryParent->getParent()->getEntryBlock())
542       LocalCache = MemDepResult::getNonLocal();
543     else
544       LocalCache = MemDepResult::getNonFuncLocal();
545   } else {
546     AliasAnalysis::Location MemLoc;
547     AliasAnalysis::ModRefResult MR = GetLocation(QueryInst, MemLoc, AA);
548     if (MemLoc.Ptr) {
549       // If we can do a pointer scan, make it happen.
550       bool isLoad = !(MR & AliasAnalysis::Mod);
551       if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(QueryInst))
552         isLoad |= II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start;
553
554       LocalCache = getPointerDependencyFrom(MemLoc, isLoad, ScanPos,
555                                             QueryParent);
556     } else if (isa<CallInst>(QueryInst) || isa<InvokeInst>(QueryInst)) {
557       CallSite QueryCS(QueryInst);
558       bool isReadOnly = AA->onlyReadsMemory(QueryCS);
559       LocalCache = getCallSiteDependencyFrom(QueryCS, isReadOnly, ScanPos,
560                                              QueryParent);
561     } else
562       // Non-memory instruction.
563       LocalCache = MemDepResult::getUnknown();
564   }
565   
566   // Remember the result!
567   if (Instruction *I = LocalCache.getInst())
568     ReverseLocalDeps[I].insert(QueryInst);
569   
570   return LocalCache;
571 }
572
573 #ifndef NDEBUG
574 /// AssertSorted - This method is used when -debug is specified to verify that
575 /// cache arrays are properly kept sorted.
576 static void AssertSorted(MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo &Cache,
577                          int Count = -1) {
578   if (Count == -1) Count = Cache.size();
579   if (Count == 0) return;
580
581   for (unsigned i = 1; i != unsigned(Count); ++i)
582     assert(!(Cache[i] < Cache[i-1]) && "Cache isn't sorted!");
583 }
584 #endif
585
586 /// getNonLocalCallDependency - Perform a full dependency query for the
587 /// specified call, returning the set of blocks that the value is
588 /// potentially live across.  The returned set of results will include a
589 /// "NonLocal" result for all blocks where the value is live across.
590 ///
591 /// This method assumes the instruction returns a "NonLocal" dependency
592 /// within its own block.
593 ///
594 /// This returns a reference to an internal data structure that may be
595 /// invalidated on the next non-local query or when an instruction is
596 /// removed.  Clients must copy this data if they want it around longer than
597 /// that.
598 const MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo &
599 MemoryDependenceAnalysis::getNonLocalCallDependency(CallSite QueryCS) {
600   assert(getDependency(QueryCS.getInstruction()).isNonLocal() &&
601  "getNonLocalCallDependency should only be used on calls with non-local deps!");
602   PerInstNLInfo &CacheP = NonLocalDeps[QueryCS.getInstruction()];
603   NonLocalDepInfo &Cache = CacheP.first;
604
605   /// DirtyBlocks - This is the set of blocks that need to be recomputed.  In
606   /// the cached case, this can happen due to instructions being deleted etc. In
607   /// the uncached case, this starts out as the set of predecessors we care
608   /// about.
609   SmallVector<BasicBlock*, 32> DirtyBlocks;
610   
611   if (!Cache.empty()) {
612     // Okay, we have a cache entry.  If we know it is not dirty, just return it
613     // with no computation.
614     if (!CacheP.second) {
615       ++NumCacheNonLocal;
616       return Cache;
617     }
618     
619     // If we already have a partially computed set of results, scan them to
620     // determine what is dirty, seeding our initial DirtyBlocks worklist.
621     for (NonLocalDepInfo::iterator I = Cache.begin(), E = Cache.end();
622        I != E; ++I)
623       if (I->getResult().isDirty())
624         DirtyBlocks.push_back(I->getBB());
625     
626     // Sort the cache so that we can do fast binary search lookups below.
627     std::sort(Cache.begin(), Cache.end());
628     
629     ++NumCacheDirtyNonLocal;
630     //cerr << "CACHED CASE: " << DirtyBlocks.size() << " dirty: "
631     //     << Cache.size() << " cached: " << *QueryInst;
632   } else {
633     // Seed DirtyBlocks with each of the preds of QueryInst's block.
634     BasicBlock *QueryBB = QueryCS.getInstruction()->getParent();
635     for (BasicBlock **PI = PredCache->GetPreds(QueryBB); *PI; ++PI)
636       DirtyBlocks.push_back(*PI);
637     ++NumUncacheNonLocal;
638   }
639   
640   // isReadonlyCall - If this is a read-only call, we can be more aggressive.
641   bool isReadonlyCall = AA->onlyReadsMemory(QueryCS);
642
643   SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
644   
645   unsigned NumSortedEntries = Cache.size();
646   DEBUG(AssertSorted(Cache));
647   
648   // Iterate while we still have blocks to update.
649   while (!DirtyBlocks.empty()) {
650     BasicBlock *DirtyBB = DirtyBlocks.back();
651     DirtyBlocks.pop_back();
652     
653     // Already processed this block?
654     if (!Visited.insert(DirtyBB))
655       continue;
656     
657     // Do a binary search to see if we already have an entry for this block in
658     // the cache set.  If so, find it.
659     DEBUG(AssertSorted(Cache, NumSortedEntries));
660     NonLocalDepInfo::iterator Entry = 
661       std::upper_bound(Cache.begin(), Cache.begin()+NumSortedEntries,
662                        NonLocalDepEntry(DirtyBB));
663     if (Entry != Cache.begin() && prior(Entry)->getBB() == DirtyBB)
664       --Entry;
665     
666     NonLocalDepEntry *ExistingResult = 0;
667     if (Entry != Cache.begin()+NumSortedEntries && 
668         Entry->getBB() == DirtyBB) {
669       // If we already have an entry, and if it isn't already dirty, the block
670       // is done.
671       if (!Entry->getResult().isDirty())
672         continue;
673       
674       // Otherwise, remember this slot so we can update the value.
675       ExistingResult = &*Entry;
676     }
677     
678     // If the dirty entry has a pointer, start scanning from it so we don't have
679     // to rescan the entire block.
680     BasicBlock::iterator ScanPos = DirtyBB->end();
681     if (ExistingResult) {
682       if (Instruction *Inst = ExistingResult->getResult().getInst()) {
683         ScanPos = Inst;
684         // We're removing QueryInst's use of Inst.
685         RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalDeps, Inst,
686                              QueryCS.getInstruction());
687       }
688     }
689     
690     // Find out if this block has a local dependency for QueryInst.
691     MemDepResult Dep;
692     
693     if (ScanPos != DirtyBB->begin()) {
694       Dep = getCallSiteDependencyFrom(QueryCS, isReadonlyCall,ScanPos, DirtyBB);
695     } else if (DirtyBB != &DirtyBB->getParent()->getEntryBlock()) {
696       // No dependence found.  If this is the entry block of the function, it is
697       // a clobber, otherwise it is unknown.
698       Dep = MemDepResult::getNonLocal();
699     } else {
700       Dep = MemDepResult::getNonFuncLocal();
701     }
702     
703     // If we had a dirty entry for the block, update it.  Otherwise, just add
704     // a new entry.
705     if (ExistingResult)
706       ExistingResult->setResult(Dep);
707     else
708       Cache.push_back(NonLocalDepEntry(DirtyBB, Dep));
709     
710     // If the block has a dependency (i.e. it isn't completely transparent to
711     // the value), remember the association!
712     if (!Dep.isNonLocal()) {
713       // Keep the ReverseNonLocalDeps map up to date so we can efficiently
714       // update this when we remove instructions.
715       if (Instruction *Inst = Dep.getInst())
716         ReverseNonLocalDeps[Inst].insert(QueryCS.getInstruction());
717     } else {
718     
719       // If the block *is* completely transparent to the load, we need to check
720       // the predecessors of this block.  Add them to our worklist.
721       for (BasicBlock **PI = PredCache->GetPreds(DirtyBB); *PI; ++PI)
722         DirtyBlocks.push_back(*PI);
723     }
724   }
725   
726   return Cache;
727 }
728
729 /// getNonLocalPointerDependency - Perform a full dependency query for an
730 /// access to the specified (non-volatile) memory location, returning the
731 /// set of instructions that either define or clobber the value.
732 ///
733 /// This method assumes the pointer has a "NonLocal" dependency within its
734 /// own block.
735 ///
736 void MemoryDependenceAnalysis::
737 getNonLocalPointerDependency(const AliasAnalysis::Location &Loc, bool isLoad,
738                              BasicBlock *FromBB,
739                              SmallVectorImpl<NonLocalDepResult> &Result) {
740   assert(Loc.Ptr->getType()->isPointerTy() &&
741          "Can't get pointer deps of a non-pointer!");
742   Result.clear();
743   
744   PHITransAddr Address(const_cast<Value *>(Loc.Ptr), TD);
745   
746   // This is the set of blocks we've inspected, and the pointer we consider in
747   // each block.  Because of critical edges, we currently bail out if querying
748   // a block with multiple different pointers.  This can happen during PHI
749   // translation.
750   DenseMap<BasicBlock*, Value*> Visited;
751   if (!getNonLocalPointerDepFromBB(Address, Loc, isLoad, FromBB,
752                                    Result, Visited, true))
753     return;
754   Result.clear();
755   Result.push_back(NonLocalDepResult(FromBB,
756                                      MemDepResult::getUnknown(),
757                                      const_cast<Value *>(Loc.Ptr)));
758 }
759
760 /// GetNonLocalInfoForBlock - Compute the memdep value for BB with
761 /// Pointer/PointeeSize using either cached information in Cache or by doing a
762 /// lookup (which may use dirty cache info if available).  If we do a lookup,
763 /// add the result to the cache.
764 MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::
765 GetNonLocalInfoForBlock(const AliasAnalysis::Location &Loc,
766                         bool isLoad, BasicBlock *BB,
767                         NonLocalDepInfo *Cache, unsigned NumSortedEntries) {
768   
769   // Do a binary search to see if we already have an entry for this block in
770   // the cache set.  If so, find it.
771   NonLocalDepInfo::iterator Entry =
772     std::upper_bound(Cache->begin(), Cache->begin()+NumSortedEntries,
773                      NonLocalDepEntry(BB));
774   if (Entry != Cache->begin() && (Entry-1)->getBB() == BB)
775     --Entry;
776   
777   NonLocalDepEntry *ExistingResult = 0;
778   if (Entry != Cache->begin()+NumSortedEntries && Entry->getBB() == BB)
779     ExistingResult = &*Entry;
780   
781   // If we have a cached entry, and it is non-dirty, use it as the value for
782   // this dependency.
783   if (ExistingResult && !ExistingResult->getResult().isDirty()) {
784     ++NumCacheNonLocalPtr;
785     return ExistingResult->getResult();
786   }    
787   
788   // Otherwise, we have to scan for the value.  If we have a dirty cache
789   // entry, start scanning from its position, otherwise we scan from the end
790   // of the block.
791   BasicBlock::iterator ScanPos = BB->end();
792   if (ExistingResult && ExistingResult->getResult().getInst()) {
793     assert(ExistingResult->getResult().getInst()->getParent() == BB &&
794            "Instruction invalidated?");
795     ++NumCacheDirtyNonLocalPtr;
796     ScanPos = ExistingResult->getResult().getInst();
797     
798     // Eliminating the dirty entry from 'Cache', so update the reverse info.
799     ValueIsLoadPair CacheKey(Loc.Ptr, isLoad);
800     RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalPtrDeps, ScanPos, CacheKey);
801   } else {
802     ++NumUncacheNonLocalPtr;
803   }
804   
805   // Scan the block for the dependency.
806   MemDepResult Dep = getPointerDependencyFrom(Loc, isLoad, ScanPos, BB);
807   
808   // If we had a dirty entry for the block, update it.  Otherwise, just add
809   // a new entry.
810   if (ExistingResult)
811     ExistingResult->setResult(Dep);
812   else
813     Cache->push_back(NonLocalDepEntry(BB, Dep));
814   
815   // If the block has a dependency (i.e. it isn't completely transparent to
816   // the value), remember the reverse association because we just added it
817   // to Cache!
818   if (!Dep.isDef() && !Dep.isClobber())
819     return Dep;
820   
821   // Keep the ReverseNonLocalPtrDeps map up to date so we can efficiently
822   // update MemDep when we remove instructions.
823   Instruction *Inst = Dep.getInst();
824   assert(Inst && "Didn't depend on anything?");
825   ValueIsLoadPair CacheKey(Loc.Ptr, isLoad);
826   ReverseNonLocalPtrDeps[Inst].insert(CacheKey);
827   return Dep;
828 }
829
830 /// SortNonLocalDepInfoCache - Sort the a NonLocalDepInfo cache, given a certain
831 /// number of elements in the array that are already properly ordered.  This is
832 /// optimized for the case when only a few entries are added.
833 static void 
834 SortNonLocalDepInfoCache(MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo &Cache,
835                          unsigned NumSortedEntries) {
836   switch (Cache.size() - NumSortedEntries) {
837   case 0:
838     // done, no new entries.
839     break;
840   case 2: {
841     // Two new entries, insert the last one into place.
842     NonLocalDepEntry Val = Cache.back();
843     Cache.pop_back();
844     MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo::iterator Entry =
845       std::upper_bound(Cache.begin(), Cache.end()-1, Val);
846     Cache.insert(Entry, Val);
847     // FALL THROUGH.
848   }
849   case 1:
850     // One new entry, Just insert the new value at the appropriate position.
851     if (Cache.size() != 1) {
852       NonLocalDepEntry Val = Cache.back();
853       Cache.pop_back();
854       MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo::iterator Entry =
855         std::upper_bound(Cache.begin(), Cache.end(), Val);
856       Cache.insert(Entry, Val);
857     }
858     break;
859   default:
860     // Added many values, do a full scale sort.
861     std::sort(Cache.begin(), Cache.end());
862     break;
863   }
864 }
865
866 /// getNonLocalPointerDepFromBB - Perform a dependency query based on
867 /// pointer/pointeesize starting at the end of StartBB.  Add any clobber/def
868 /// results to the results vector and keep track of which blocks are visited in
869 /// 'Visited'.
870 ///
871 /// This has special behavior for the first block queries (when SkipFirstBlock
872 /// is true).  In this special case, it ignores the contents of the specified
873 /// block and starts returning dependence info for its predecessors.
874 ///
875 /// This function returns false on success, or true to indicate that it could
876 /// not compute dependence information for some reason.  This should be treated
877 /// as a clobber dependence on the first instruction in the predecessor block.
878 bool MemoryDependenceAnalysis::
879 getNonLocalPointerDepFromBB(const PHITransAddr &Pointer,
880                             const AliasAnalysis::Location &Loc,
881                             bool isLoad, BasicBlock *StartBB,
882                             SmallVectorImpl<NonLocalDepResult> &Result,
883                             DenseMap<BasicBlock*, Value*> &Visited,
884                             bool SkipFirstBlock) {
885   
886   // Look up the cached info for Pointer.
887   ValueIsLoadPair CacheKey(Pointer.getAddr(), isLoad);
888
889   // Set up a temporary NLPI value. If the map doesn't yet have an entry for
890   // CacheKey, this value will be inserted as the associated value. Otherwise,
891   // it'll be ignored, and we'll have to check to see if the cached size and
892   // tbaa tag are consistent with the current query.
893   NonLocalPointerInfo InitialNLPI;
894   InitialNLPI.Size = Loc.Size;
895   InitialNLPI.TBAATag = Loc.TBAATag;
896
897   // Get the NLPI for CacheKey, inserting one into the map if it doesn't
898   // already have one.
899   std::pair<CachedNonLocalPointerInfo::iterator, bool> Pair = 
900     NonLocalPointerDeps.insert(std::make_pair(CacheKey, InitialNLPI));
901   NonLocalPointerInfo *CacheInfo = &Pair.first->second;
902
903   // If we already have a cache entry for this CacheKey, we may need to do some
904   // work to reconcile the cache entry and the current query.
905   if (!Pair.second) {
906     if (CacheInfo->Size < Loc.Size) {
907       // The query's Size is greater than the cached one. Throw out the
908       // cached data and proceed with the query at the greater size.
909       CacheInfo->Pair = BBSkipFirstBlockPair();
910       CacheInfo->Size = Loc.Size;
911       for (NonLocalDepInfo::iterator DI = CacheInfo->NonLocalDeps.begin(),
912            DE = CacheInfo->NonLocalDeps.end(); DI != DE; ++DI)
913         if (Instruction *Inst = DI->getResult().getInst())
914           RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalPtrDeps, Inst, CacheKey);
915       CacheInfo->NonLocalDeps.clear();
916     } else if (CacheInfo->Size > Loc.Size) {
917       // This query's Size is less than the cached one. Conservatively restart
918       // the query using the greater size.
919       return getNonLocalPointerDepFromBB(Pointer,
920                                          Loc.getWithNewSize(CacheInfo->Size),
921                                          isLoad, StartBB, Result, Visited,
922                                          SkipFirstBlock);
923     }
924
925     // If the query's TBAATag is inconsistent with the cached one,
926     // conservatively throw out the cached data and restart the query with
927     // no tag if needed.
928     if (CacheInfo->TBAATag != Loc.TBAATag) {
929       if (CacheInfo->TBAATag) {
930         CacheInfo->Pair = BBSkipFirstBlockPair();
931         CacheInfo->TBAATag = 0;
932         for (NonLocalDepInfo::iterator DI = CacheInfo->NonLocalDeps.begin(),
933              DE = CacheInfo->NonLocalDeps.end(); DI != DE; ++DI)
934           if (Instruction *Inst = DI->getResult().getInst())
935             RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalPtrDeps, Inst, CacheKey);
936         CacheInfo->NonLocalDeps.clear();
937       }
938       if (Loc.TBAATag)
939         return getNonLocalPointerDepFromBB(Pointer, Loc.getWithoutTBAATag(),
940                                            isLoad, StartBB, Result, Visited,
941                                            SkipFirstBlock);
942     }
943   }
944
945   NonLocalDepInfo *Cache = &CacheInfo->NonLocalDeps;
946
947   // If we have valid cached information for exactly the block we are
948   // investigating, just return it with no recomputation.
949   if (CacheInfo->Pair == BBSkipFirstBlockPair(StartBB, SkipFirstBlock)) {
950     // We have a fully cached result for this query then we can just return the
951     // cached results and populate the visited set.  However, we have to verify
952     // that we don't already have conflicting results for these blocks.  Check
953     // to ensure that if a block in the results set is in the visited set that
954     // it was for the same pointer query.
955     if (!Visited.empty()) {
956       for (NonLocalDepInfo::iterator I = Cache->begin(), E = Cache->end();
957            I != E; ++I) {
958         DenseMap<BasicBlock*, Value*>::iterator VI = Visited.find(I->getBB());
959         if (VI == Visited.end() || VI->second == Pointer.getAddr())
960           continue;
961         
962         // We have a pointer mismatch in a block.  Just return clobber, saying
963         // that something was clobbered in this result.  We could also do a
964         // non-fully cached query, but there is little point in doing this.
965         return true;
966       }
967     }
968     
969     Value *Addr = Pointer.getAddr();
970     for (NonLocalDepInfo::iterator I = Cache->begin(), E = Cache->end();
971          I != E; ++I) {
972       Visited.insert(std::make_pair(I->getBB(), Addr));
973       if (!I->getResult().isNonLocal())
974         Result.push_back(NonLocalDepResult(I->getBB(), I->getResult(), Addr));
975     }
976     ++NumCacheCompleteNonLocalPtr;
977     return false;
978   }
979   
980   // Otherwise, either this is a new block, a block with an invalid cache
981   // pointer or one that we're about to invalidate by putting more info into it
982   // than its valid cache info.  If empty, the result will be valid cache info,
983   // otherwise it isn't.
984   if (Cache->empty())
985     CacheInfo->Pair = BBSkipFirstBlockPair(StartBB, SkipFirstBlock);
986   else
987     CacheInfo->Pair = BBSkipFirstBlockPair();
988   
989   SmallVector<BasicBlock*, 32> Worklist;
990   Worklist.push_back(StartBB);
991   
992   // PredList used inside loop.
993   SmallVector<std::pair<BasicBlock*, PHITransAddr>, 16> PredList;
994
995   // Keep track of the entries that we know are sorted.  Previously cached
996   // entries will all be sorted.  The entries we add we only sort on demand (we
997   // don't insert every element into its sorted position).  We know that we
998   // won't get any reuse from currently inserted values, because we don't
999   // revisit blocks after we insert info for them.
1000   unsigned NumSortedEntries = Cache->size();
1001   DEBUG(AssertSorted(*Cache));
1002   
1003   while (!Worklist.empty()) {
1004     BasicBlock *BB = Worklist.pop_back_val();
1005     
1006     // Skip the first block if we have it.
1007     if (!SkipFirstBlock) {
1008       // Analyze the dependency of *Pointer in FromBB.  See if we already have
1009       // been here.
1010       assert(Visited.count(BB) && "Should check 'visited' before adding to WL");
1011
1012       // Get the dependency info for Pointer in BB.  If we have cached
1013       // information, we will use it, otherwise we compute it.
1014       DEBUG(AssertSorted(*Cache, NumSortedEntries));
1015       MemDepResult Dep = GetNonLocalInfoForBlock(Loc, isLoad, BB, Cache,
1016                                                  NumSortedEntries);
1017       
1018       // If we got a Def or Clobber, add this to the list of results.
1019       if (!Dep.isNonLocal()) {
1020         Result.push_back(NonLocalDepResult(BB, Dep, Pointer.getAddr()));
1021         continue;
1022       }
1023     }
1024     
1025     // If 'Pointer' is an instruction defined in this block, then we need to do
1026     // phi translation to change it into a value live in the predecessor block.
1027     // If not, we just add the predecessors to the worklist and scan them with
1028     // the same Pointer.
1029     if (!Pointer.NeedsPHITranslationFromBlock(BB)) {
1030       SkipFirstBlock = false;
1031       SmallVector<BasicBlock*, 16> NewBlocks;
1032       for (BasicBlock **PI = PredCache->GetPreds(BB); *PI; ++PI) {
1033         // Verify that we haven't looked at this block yet.
1034         std::pair<DenseMap<BasicBlock*,Value*>::iterator, bool>
1035           InsertRes = Visited.insert(std::make_pair(*PI, Pointer.getAddr()));
1036         if (InsertRes.second) {
1037           // First time we've looked at *PI.
1038           NewBlocks.push_back(*PI);
1039           continue;
1040         }
1041         
1042         // If we have seen this block before, but it was with a different
1043         // pointer then we have a phi translation failure and we have to treat
1044         // this as a clobber.
1045         if (InsertRes.first->second != Pointer.getAddr()) {
1046           // Make sure to clean up the Visited map before continuing on to
1047           // PredTranslationFailure.
1048           for (unsigned i = 0; i < NewBlocks.size(); i++)
1049             Visited.erase(NewBlocks[i]);
1050           goto PredTranslationFailure;
1051         }
1052       }
1053       Worklist.append(NewBlocks.begin(), NewBlocks.end());
1054       continue;
1055     }
1056     
1057     // We do need to do phi translation, if we know ahead of time we can't phi
1058     // translate this value, don't even try.
1059     if (!Pointer.IsPotentiallyPHITranslatable())
1060       goto PredTranslationFailure;
1061     
1062     // We may have added values to the cache list before this PHI translation.
1063     // If so, we haven't done anything to ensure that the cache remains sorted.
1064     // Sort it now (if needed) so that recursive invocations of
1065     // getNonLocalPointerDepFromBB and other routines that could reuse the cache
1066     // value will only see properly sorted cache arrays.
1067     if (Cache && NumSortedEntries != Cache->size()) {
1068       SortNonLocalDepInfoCache(*Cache, NumSortedEntries);
1069       NumSortedEntries = Cache->size();
1070     }
1071     Cache = 0;
1072
1073     PredList.clear();
1074     for (BasicBlock **PI = PredCache->GetPreds(BB); *PI; ++PI) {
1075       BasicBlock *Pred = *PI;
1076       PredList.push_back(std::make_pair(Pred, Pointer));
1077
1078       // Get the PHI translated pointer in this predecessor.  This can fail if
1079       // not translatable, in which case the getAddr() returns null.
1080       PHITransAddr &PredPointer = PredList.back().second;
1081       PredPointer.PHITranslateValue(BB, Pred, 0);
1082
1083       Value *PredPtrVal = PredPointer.getAddr();
1084       
1085       // Check to see if we have already visited this pred block with another
1086       // pointer.  If so, we can't do this lookup.  This failure can occur
1087       // with PHI translation when a critical edge exists and the PHI node in
1088       // the successor translates to a pointer value different than the
1089       // pointer the block was first analyzed with.
1090       std::pair<DenseMap<BasicBlock*,Value*>::iterator, bool>
1091         InsertRes = Visited.insert(std::make_pair(Pred, PredPtrVal));
1092
1093       if (!InsertRes.second) {
1094         // We found the pred; take it off the list of preds to visit.
1095         PredList.pop_back();
1096
1097         // If the predecessor was visited with PredPtr, then we already did
1098         // the analysis and can ignore it.
1099         if (InsertRes.first->second == PredPtrVal)
1100           continue;
1101         
1102         // Otherwise, the block was previously analyzed with a different
1103         // pointer.  We can't represent the result of this case, so we just
1104         // treat this as a phi translation failure.
1105
1106         // Make sure to clean up the Visited map before continuing on to
1107         // PredTranslationFailure.
1108         for (unsigned i = 0; i < PredList.size(); i++)
1109           Visited.erase(PredList[i].first);
1110
1111         goto PredTranslationFailure;
1112       }
1113     }
1114
1115     // Actually process results here; this need to be a separate loop to avoid
1116     // calling getNonLocalPointerDepFromBB for blocks we don't want to return
1117     // any results for.  (getNonLocalPointerDepFromBB will modify our 
1118     // datastructures in ways the code after the PredTranslationFailure label
1119     // doesn't expect.)
1120     for (unsigned i = 0; i < PredList.size(); i++) {
1121       BasicBlock *Pred = PredList[i].first;
1122       PHITransAddr &PredPointer = PredList[i].second;
1123       Value *PredPtrVal = PredPointer.getAddr();
1124
1125       bool CanTranslate = true;
1126       // If PHI translation was unable to find an available pointer in this
1127       // predecessor, then we have to assume that the pointer is clobbered in
1128       // that predecessor.  We can still do PRE of the load, which would insert
1129       // a computation of the pointer in this predecessor.
1130       if (PredPtrVal == 0)
1131         CanTranslate = false;
1132
1133       // FIXME: it is entirely possible that PHI translating will end up with
1134       // the same value.  Consider PHI translating something like:
1135       // X = phi [x, bb1], [y, bb2].  PHI translating for bb1 doesn't *need*
1136       // to recurse here, pedantically speaking.
1137
1138       // If getNonLocalPointerDepFromBB fails here, that means the cached
1139       // result conflicted with the Visited list; we have to conservatively
1140       // assume it is unknown, but this also does not block PRE of the load.
1141       if (!CanTranslate ||
1142           getNonLocalPointerDepFromBB(PredPointer,
1143                                       Loc.getWithNewPtr(PredPtrVal),
1144                                       isLoad, Pred,
1145                                       Result, Visited)) {
1146         // Add the entry to the Result list.
1147         NonLocalDepResult Entry(Pred, MemDepResult::getUnknown(), PredPtrVal);
1148         Result.push_back(Entry);
1149
1150         // Since we had a phi translation failure, the cache for CacheKey won't
1151         // include all of the entries that we need to immediately satisfy future
1152         // queries.  Mark this in NonLocalPointerDeps by setting the
1153         // BBSkipFirstBlockPair pointer to null.  This requires reuse of the
1154         // cached value to do more work but not miss the phi trans failure.
1155         NonLocalPointerInfo &NLPI = NonLocalPointerDeps[CacheKey];
1156         NLPI.Pair = BBSkipFirstBlockPair();
1157         continue;
1158       }
1159     }
1160     
1161     // Refresh the CacheInfo/Cache pointer so that it isn't invalidated.
1162     CacheInfo = &NonLocalPointerDeps[CacheKey];
1163     Cache = &CacheInfo->NonLocalDeps;
1164     NumSortedEntries = Cache->size();
1165     
1166     // Since we did phi translation, the "Cache" set won't contain all of the
1167     // results for the query.  This is ok (we can still use it to accelerate
1168     // specific block queries) but we can't do the fastpath "return all
1169     // results from the set"  Clear out the indicator for this.
1170     CacheInfo->Pair = BBSkipFirstBlockPair();
1171     SkipFirstBlock = false;
1172     continue;
1173
1174   PredTranslationFailure:
1175     // The following code is "failure"; we can't produce a sane translation
1176     // for the given block.  It assumes that we haven't modified any of
1177     // our datastructures while processing the current block.
1178     
1179     if (Cache == 0) {
1180       // Refresh the CacheInfo/Cache pointer if it got invalidated.
1181       CacheInfo = &NonLocalPointerDeps[CacheKey];
1182       Cache = &CacheInfo->NonLocalDeps;
1183       NumSortedEntries = Cache->size();
1184     }
1185     
1186     // Since we failed phi translation, the "Cache" set won't contain all of the
1187     // results for the query.  This is ok (we can still use it to accelerate
1188     // specific block queries) but we can't do the fastpath "return all
1189     // results from the set".  Clear out the indicator for this.
1190     CacheInfo->Pair = BBSkipFirstBlockPair();
1191     
1192     // If *nothing* works, mark the pointer as unknown.
1193     //
1194     // If this is the magic first block, return this as a clobber of the whole
1195     // incoming value.  Since we can't phi translate to one of the predecessors,
1196     // we have to bail out.
1197     if (SkipFirstBlock)
1198       return true;
1199     
1200     for (NonLocalDepInfo::reverse_iterator I = Cache->rbegin(); ; ++I) {
1201       assert(I != Cache->rend() && "Didn't find current block??");
1202       if (I->getBB() != BB)
1203         continue;
1204       
1205       assert(I->getResult().isNonLocal() &&
1206              "Should only be here with transparent block");
1207       I->setResult(MemDepResult::getUnknown());
1208       Result.push_back(NonLocalDepResult(I->getBB(), I->getResult(),
1209                                          Pointer.getAddr()));
1210       break;
1211     }
1212   }
1213
1214   // Okay, we're done now.  If we added new values to the cache, re-sort it.
1215   SortNonLocalDepInfoCache(*Cache, NumSortedEntries);
1216   DEBUG(AssertSorted(*Cache));
1217   return false;
1218 }
1219
1220 /// RemoveCachedNonLocalPointerDependencies - If P exists in
1221 /// CachedNonLocalPointerInfo, remove it.
1222 void MemoryDependenceAnalysis::
1223 RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair P) {
1224   CachedNonLocalPointerInfo::iterator It = 
1225     NonLocalPointerDeps.find(P);
1226   if (It == NonLocalPointerDeps.end()) return;
1227   
1228   // Remove all of the entries in the BB->val map.  This involves removing
1229   // instructions from the reverse map.
1230   NonLocalDepInfo &PInfo = It->second.NonLocalDeps;
1231   
1232   for (unsigned i = 0, e = PInfo.size(); i != e; ++i) {
1233     Instruction *Target = PInfo[i].getResult().getInst();
1234     if (Target == 0) continue;  // Ignore non-local dep results.
1235     assert(Target->getParent() == PInfo[i].getBB());
1236     
1237     // Eliminating the dirty entry from 'Cache', so update the reverse info.
1238     RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalPtrDeps, Target, P);
1239   }
1240   
1241   // Remove P from NonLocalPointerDeps (which deletes NonLocalDepInfo).
1242   NonLocalPointerDeps.erase(It);
1243 }
1244
1245
1246 /// invalidateCachedPointerInfo - This method is used to invalidate cached
1247 /// information about the specified pointer, because it may be too
1248 /// conservative in memdep.  This is an optional call that can be used when
1249 /// the client detects an equivalence between the pointer and some other
1250 /// value and replaces the other value with ptr. This can make Ptr available
1251 /// in more places that cached info does not necessarily keep.
1252 void MemoryDependenceAnalysis::invalidateCachedPointerInfo(Value *Ptr) {
1253   // If Ptr isn't really a pointer, just ignore it.
1254   if (!Ptr->getType()->isPointerTy()) return;
1255   // Flush store info for the pointer.
1256   RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair(Ptr, false));
1257   // Flush load info for the pointer.
1258   RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair(Ptr, true));
1259 }
1260
1261 /// invalidateCachedPredecessors - Clear the PredIteratorCache info.
1262 /// This needs to be done when the CFG changes, e.g., due to splitting
1263 /// critical edges.
1264 void MemoryDependenceAnalysis::invalidateCachedPredecessors() {
1265   PredCache->clear();
1266 }
1267
1268 /// removeInstruction - Remove an instruction from the dependence analysis,
1269 /// updating the dependence of instructions that previously depended on it.
1270 /// This method attempts to keep the cache coherent using the reverse map.
1271 void MemoryDependenceAnalysis::removeInstruction(Instruction *RemInst) {
1272   // Walk through the Non-local dependencies, removing this one as the value
1273   // for any cached queries.
1274   NonLocalDepMapType::iterator NLDI = NonLocalDeps.find(RemInst);
1275   if (NLDI != NonLocalDeps.end()) {
1276     NonLocalDepInfo &BlockMap = NLDI->second.first;
1277     for (NonLocalDepInfo::iterator DI = BlockMap.begin(), DE = BlockMap.end();
1278          DI != DE; ++DI)
1279       if (Instruction *Inst = DI->getResult().getInst())
1280         RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalDeps, Inst, RemInst);
1281     NonLocalDeps.erase(NLDI);
1282   }
1283
1284   // If we have a cached local dependence query for this instruction, remove it.
1285   //
1286   LocalDepMapType::iterator LocalDepEntry = LocalDeps.find(RemInst);
1287   if (LocalDepEntry != LocalDeps.end()) {
1288     // Remove us from DepInst's reverse set now that the local dep info is gone.
1289     if (Instruction *Inst = LocalDepEntry->second.getInst())
1290       RemoveFromReverseMap(ReverseLocalDeps, Inst, RemInst);
1291
1292     // Remove this local dependency info.
1293     LocalDeps.erase(LocalDepEntry);
1294   }
1295   
1296   // If we have any cached pointer dependencies on this instruction, remove
1297   // them.  If the instruction has non-pointer type, then it can't be a pointer
1298   // base.
1299   
1300   // Remove it from both the load info and the store info.  The instruction
1301   // can't be in either of these maps if it is non-pointer.
1302   if (RemInst->getType()->isPointerTy()) {
1303     RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair(RemInst, false));
1304     RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair(RemInst, true));
1305   }
1306   
1307   // Loop over all of the things that depend on the instruction we're removing.
1308   // 
1309   SmallVector<std::pair<Instruction*, Instruction*>, 8> ReverseDepsToAdd;
1310
1311   // If we find RemInst as a clobber or Def in any of the maps for other values,
1312   // we need to replace its entry with a dirty version of the instruction after
1313   // it.  If RemInst is a terminator, we use a null dirty value.
1314   //
1315   // Using a dirty version of the instruction after RemInst saves having to scan
1316   // the entire block to get to this point.
1317   MemDepResult NewDirtyVal;
1318   if (!RemInst->isTerminator())
1319     NewDirtyVal = MemDepResult::getDirty(++BasicBlock::iterator(RemInst));
1320   
1321   ReverseDepMapType::iterator ReverseDepIt = ReverseLocalDeps.find(RemInst);
1322   if (ReverseDepIt != ReverseLocalDeps.end()) {
1323     SmallPtrSet<Instruction*, 4> &ReverseDeps = ReverseDepIt->second;
1324     // RemInst can't be the terminator if it has local stuff depending on it.
1325     assert(!ReverseDeps.empty() && !isa<TerminatorInst>(RemInst) &&
1326            "Nothing can locally depend on a terminator");
1327     
1328     for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::iterator I = ReverseDeps.begin(),
1329          E = ReverseDeps.end(); I != E; ++I) {
1330       Instruction *InstDependingOnRemInst = *I;
1331       assert(InstDependingOnRemInst != RemInst &&
1332              "Already removed our local dep info");
1333                         
1334       LocalDeps[InstDependingOnRemInst] = NewDirtyVal;
1335       
1336       // Make sure to remember that new things depend on NewDepInst.
1337       assert(NewDirtyVal.getInst() && "There is no way something else can have "
1338              "a local dep on this if it is a terminator!");
1339       ReverseDepsToAdd.push_back(std::make_pair(NewDirtyVal.getInst(), 
1340                                                 InstDependingOnRemInst));
1341     }
1342     
1343     ReverseLocalDeps.erase(ReverseDepIt);
1344
1345     // Add new reverse deps after scanning the set, to avoid invalidating the
1346     // 'ReverseDeps' reference.
1347     while (!ReverseDepsToAdd.empty()) {
1348       ReverseLocalDeps[ReverseDepsToAdd.back().first]
1349         .insert(ReverseDepsToAdd.back().second);
1350       ReverseDepsToAdd.pop_back();
1351     }
1352   }
1353   
1354   ReverseDepIt = ReverseNonLocalDeps.find(RemInst);
1355   if (ReverseDepIt != ReverseNonLocalDeps.end()) {
1356     SmallPtrSet<Instruction*, 4> &Set = ReverseDepIt->second;
1357     for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::iterator I = Set.begin(), E = Set.end();
1358          I != E; ++I) {
1359       assert(*I != RemInst && "Already removed NonLocalDep info for RemInst");
1360       
1361       PerInstNLInfo &INLD = NonLocalDeps[*I];
1362       // The information is now dirty!
1363       INLD.second = true;
1364       
1365       for (NonLocalDepInfo::iterator DI = INLD.first.begin(), 
1366            DE = INLD.first.end(); DI != DE; ++DI) {
1367         if (DI->getResult().getInst() != RemInst) continue;
1368         
1369         // Convert to a dirty entry for the subsequent instruction.
1370         DI->setResult(NewDirtyVal);
1371         
1372         if (Instruction *NextI = NewDirtyVal.getInst())
1373           ReverseDepsToAdd.push_back(std::make_pair(NextI, *I));
1374       }
1375     }
1376
1377     ReverseNonLocalDeps.erase(ReverseDepIt);
1378
1379     // Add new reverse deps after scanning the set, to avoid invalidating 'Set'
1380     while (!ReverseDepsToAdd.empty()) {
1381       ReverseNonLocalDeps[ReverseDepsToAdd.back().first]
1382         .insert(ReverseDepsToAdd.back().second);
1383       ReverseDepsToAdd.pop_back();
1384     }
1385   }
1386   
1387   // If the instruction is in ReverseNonLocalPtrDeps then it appears as a
1388   // value in the NonLocalPointerDeps info.
1389   ReverseNonLocalPtrDepTy::iterator ReversePtrDepIt =
1390     ReverseNonLocalPtrDeps.find(RemInst);
1391   if (ReversePtrDepIt != ReverseNonLocalPtrDeps.end()) {
1392     SmallPtrSet<ValueIsLoadPair, 4> &Set = ReversePtrDepIt->second;
1393     SmallVector<std::pair<Instruction*, ValueIsLoadPair>,8> ReversePtrDepsToAdd;
1394     
1395     for (SmallPtrSet<ValueIsLoadPair, 4>::iterator I = Set.begin(),
1396          E = Set.end(); I != E; ++I) {
1397       ValueIsLoadPair P = *I;
1398       assert(P.getPointer() != RemInst &&
1399              "Already removed NonLocalPointerDeps info for RemInst");
1400       
1401       NonLocalDepInfo &NLPDI = NonLocalPointerDeps[P].NonLocalDeps;
1402       
1403       // The cache is not valid for any specific block anymore.
1404       NonLocalPointerDeps[P].Pair = BBSkipFirstBlockPair();
1405       
1406       // Update any entries for RemInst to use the instruction after it.
1407       for (NonLocalDepInfo::iterator DI = NLPDI.begin(), DE = NLPDI.end();
1408            DI != DE; ++DI) {
1409         if (DI->getResult().getInst() != RemInst) continue;
1410         
1411         // Convert to a dirty entry for the subsequent instruction.
1412         DI->setResult(NewDirtyVal);
1413         
1414         if (Instruction *NewDirtyInst = NewDirtyVal.getInst())
1415           ReversePtrDepsToAdd.push_back(std::make_pair(NewDirtyInst, P));
1416       }
1417       
1418       // Re-sort the NonLocalDepInfo.  Changing the dirty entry to its
1419       // subsequent value may invalidate the sortedness.
1420       std::sort(NLPDI.begin(), NLPDI.end());
1421     }
1422     
1423     ReverseNonLocalPtrDeps.erase(ReversePtrDepIt);
1424     
1425     while (!ReversePtrDepsToAdd.empty()) {
1426       ReverseNonLocalPtrDeps[ReversePtrDepsToAdd.back().first]
1427         .insert(ReversePtrDepsToAdd.back().second);
1428       ReversePtrDepsToAdd.pop_back();
1429     }
1430   }
1431   
1432   
1433   assert(!NonLocalDeps.count(RemInst) && "RemInst got reinserted?");
1434   AA->deleteValue(RemInst);
1435   DEBUG(verifyRemoved(RemInst));
1436 }
1437 /// verifyRemoved - Verify that the specified instruction does not occur
1438 /// in our internal data structures.
1439 void MemoryDependenceAnalysis::verifyRemoved(Instruction *D) const {
1440   for (LocalDepMapType::const_iterator I = LocalDeps.begin(),
1441        E = LocalDeps.end(); I != E; ++I) {
1442     assert(I->first != D && "Inst occurs in data structures");
1443     assert(I->second.getInst() != D &&
1444            "Inst occurs in data structures");
1445   }
1446   
1447   for (CachedNonLocalPointerInfo::const_iterator I =NonLocalPointerDeps.begin(),
1448        E = NonLocalPointerDeps.end(); I != E; ++I) {
1449     assert(I->first.getPointer() != D && "Inst occurs in NLPD map key");
1450     const NonLocalDepInfo &Val = I->second.NonLocalDeps;
1451     for (NonLocalDepInfo::const_iterator II = Val.begin(), E = Val.end();
1452          II != E; ++II)
1453       assert(II->getResult().getInst() != D && "Inst occurs as NLPD value");
1454   }
1455   
1456   for (NonLocalDepMapType::const_iterator I = NonLocalDeps.begin(),
1457        E = NonLocalDeps.end(); I != E; ++I) {
1458     assert(I->first != D && "Inst occurs in data structures");
1459     const PerInstNLInfo &INLD = I->second;
1460     for (NonLocalDepInfo::const_iterator II = INLD.first.begin(),
1461          EE = INLD.first.end(); II  != EE; ++II)
1462       assert(II->getResult().getInst() != D && "Inst occurs in data structures");
1463   }
1464   
1465   for (ReverseDepMapType::const_iterator I = ReverseLocalDeps.begin(),
1466        E = ReverseLocalDeps.end(); I != E; ++I) {
1467     assert(I->first != D && "Inst occurs in data structures");
1468     for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::const_iterator II = I->second.begin(),
1469          EE = I->second.end(); II != EE; ++II)
1470       assert(*II != D && "Inst occurs in data structures");
1471   }
1472   
1473   for (ReverseDepMapType::const_iterator I = ReverseNonLocalDeps.begin(),
1474        E = ReverseNonLocalDeps.end();
1475        I != E; ++I) {
1476     assert(I->first != D && "Inst occurs in data structures");
1477     for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::const_iterator II = I->second.begin(),
1478          EE = I->second.end(); II != EE; ++II)
1479       assert(*II != D && "Inst occurs in data structures");
1480   }
1481   
1482   for (ReverseNonLocalPtrDepTy::const_iterator
1483        I = ReverseNonLocalPtrDeps.begin(),
1484        E = ReverseNonLocalPtrDeps.end(); I != E; ++I) {
1485     assert(I->first != D && "Inst occurs in rev NLPD map");
1486     
1487     for (SmallPtrSet<ValueIsLoadPair, 4>::const_iterator II = I->second.begin(),
1488          E = I->second.end(); II != E; ++II)
1489       assert(*II != ValueIsLoadPair(D, false) &&
1490              *II != ValueIsLoadPair(D, true) &&
1491              "Inst occurs in ReverseNonLocalPtrDeps map");
1492   }
1493   
1494 }