9eaf10958694335a3bd4ce1ad6a89783470c5780
[oota-llvm.git] / lib / Analysis / MemoryDependenceAnalysis.cpp
1 //===- MemoryDependenceAnalysis.cpp - Mem Deps Implementation -------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file implements an analysis that determines, for a given memory
11 // operation, what preceding memory operations it depends on.  It builds on
12 // alias analysis information, and tries to provide a lazy, caching interface to
13 // a common kind of alias information query.
14 //
15 //===----------------------------------------------------------------------===//
16
17 #include "llvm/Analysis/MemoryDependenceAnalysis.h"
18 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
19 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
20 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
21 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
22 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
23 #include "llvm/Analysis/PHITransAddr.h"
24 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
25 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
26 #include "llvm/IR/Dominators.h"
27 #include "llvm/IR/Function.h"
28 #include "llvm/IR/Instructions.h"
29 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
30 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
31 #include "llvm/IR/PredIteratorCache.h"
32 #include "llvm/Support/Debug.h"
33 using namespace llvm;
34
35 #define DEBUG_TYPE "memdep"
36
37 STATISTIC(NumCacheNonLocal, "Number of fully cached non-local responses");
38 STATISTIC(NumCacheDirtyNonLocal, "Number of dirty cached non-local responses");
39 STATISTIC(NumUncacheNonLocal, "Number of uncached non-local responses");
40
41 STATISTIC(NumCacheNonLocalPtr,
42           "Number of fully cached non-local ptr responses");
43 STATISTIC(NumCacheDirtyNonLocalPtr,
44           "Number of cached, but dirty, non-local ptr responses");
45 STATISTIC(NumUncacheNonLocalPtr,
46           "Number of uncached non-local ptr responses");
47 STATISTIC(NumCacheCompleteNonLocalPtr,
48           "Number of block queries that were completely cached");
49
50 // Limit for the number of instructions to scan in a block.
51 static const int BlockScanLimit = 100;
52
53 char MemoryDependenceAnalysis::ID = 0;
54
55 // Register this pass...
56 INITIALIZE_PASS_BEGIN(MemoryDependenceAnalysis, "memdep",
57                 "Memory Dependence Analysis", false, true)
58 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
59 INITIALIZE_PASS_END(MemoryDependenceAnalysis, "memdep",
60                       "Memory Dependence Analysis", false, true)
61
62 MemoryDependenceAnalysis::MemoryDependenceAnalysis()
63     : FunctionPass(ID), PredCache() {
64   initializeMemoryDependenceAnalysisPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
65 }
66 MemoryDependenceAnalysis::~MemoryDependenceAnalysis() {
67 }
68
69 /// Clean up memory in between runs
70 void MemoryDependenceAnalysis::releaseMemory() {
71   LocalDeps.clear();
72   NonLocalDeps.clear();
73   NonLocalPointerDeps.clear();
74   ReverseLocalDeps.clear();
75   ReverseNonLocalDeps.clear();
76   ReverseNonLocalPtrDeps.clear();
77   PredCache->clear();
78 }
79
80
81
82 /// getAnalysisUsage - Does not modify anything.  It uses Alias Analysis.
83 ///
84 void MemoryDependenceAnalysis::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
85   AU.setPreservesAll();
86   AU.addRequiredTransitive<AliasAnalysis>();
87 }
88
89 bool MemoryDependenceAnalysis::runOnFunction(Function &) {
90   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
91   DataLayoutPass *DLP = getAnalysisIfAvailable<DataLayoutPass>();
92   DL = DLP ? &DLP->getDataLayout() : nullptr;
93   DominatorTreeWrapperPass *DTWP =
94       getAnalysisIfAvailable<DominatorTreeWrapperPass>();
95   DT = DTWP ? &DTWP->getDomTree() : nullptr;
96   if (!PredCache)
97     PredCache.reset(new PredIteratorCache());
98   return false;
99 }
100
101 /// RemoveFromReverseMap - This is a helper function that removes Val from
102 /// 'Inst's set in ReverseMap.  If the set becomes empty, remove Inst's entry.
103 template <typename KeyTy>
104 static void RemoveFromReverseMap(DenseMap<Instruction*,
105                                  SmallPtrSet<KeyTy, 4> > &ReverseMap,
106                                  Instruction *Inst, KeyTy Val) {
107   typename DenseMap<Instruction*, SmallPtrSet<KeyTy, 4> >::iterator
108   InstIt = ReverseMap.find(Inst);
109   assert(InstIt != ReverseMap.end() && "Reverse map out of sync?");
110   bool Found = InstIt->second.erase(Val);
111   assert(Found && "Invalid reverse map!"); (void)Found;
112   if (InstIt->second.empty())
113     ReverseMap.erase(InstIt);
114 }
115
116 /// GetLocation - If the given instruction references a specific memory
117 /// location, fill in Loc with the details, otherwise set Loc.Ptr to null.
118 /// Return a ModRefInfo value describing the general behavior of the
119 /// instruction.
120 static
121 AliasAnalysis::ModRefResult GetLocation(const Instruction *Inst,
122                                         AliasAnalysis::Location &Loc,
123                                         AliasAnalysis *AA) {
124   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Inst)) {
125     if (LI->isUnordered()) {
126       Loc = AA->getLocation(LI);
127       return AliasAnalysis::Ref;
128     }
129     if (LI->getOrdering() == Monotonic) {
130       Loc = AA->getLocation(LI);
131       return AliasAnalysis::ModRef;
132     }
133     Loc = AliasAnalysis::Location();
134     return AliasAnalysis::ModRef;
135   }
136
137   if (const StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
138     if (SI->isUnordered()) {
139       Loc = AA->getLocation(SI);
140       return AliasAnalysis::Mod;
141     }
142     if (SI->getOrdering() == Monotonic) {
143       Loc = AA->getLocation(SI);
144       return AliasAnalysis::ModRef;
145     }
146     Loc = AliasAnalysis::Location();
147     return AliasAnalysis::ModRef;
148   }
149
150   if (const VAArgInst *V = dyn_cast<VAArgInst>(Inst)) {
151     Loc = AA->getLocation(V);
152     return AliasAnalysis::ModRef;
153   }
154
155   if (const CallInst *CI = isFreeCall(Inst, AA->getTargetLibraryInfo())) {
156     // calls to free() deallocate the entire structure
157     Loc = AliasAnalysis::Location(CI->getArgOperand(0));
158     return AliasAnalysis::Mod;
159   }
160
161   if (const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst))
162     switch (II->getIntrinsicID()) {
163     case Intrinsic::lifetime_start:
164     case Intrinsic::lifetime_end:
165     case Intrinsic::invariant_start:
166       Loc = AliasAnalysis::Location(II->getArgOperand(1),
167                                     cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(0))
168                                       ->getZExtValue(),
169                                     II->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa));
170       // These intrinsics don't really modify the memory, but returning Mod
171       // will allow them to be handled conservatively.
172       return AliasAnalysis::Mod;
173     case Intrinsic::invariant_end:
174       Loc = AliasAnalysis::Location(II->getArgOperand(2),
175                                     cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(1))
176                                       ->getZExtValue(),
177                                     II->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa));
178       // These intrinsics don't really modify the memory, but returning Mod
179       // will allow them to be handled conservatively.
180       return AliasAnalysis::Mod;
181     default:
182       break;
183     }
184
185   // Otherwise, just do the coarse-grained thing that always works.
186   if (Inst->mayWriteToMemory())
187     return AliasAnalysis::ModRef;
188   if (Inst->mayReadFromMemory())
189     return AliasAnalysis::Ref;
190   return AliasAnalysis::NoModRef;
191 }
192
193 /// getCallSiteDependencyFrom - Private helper for finding the local
194 /// dependencies of a call site.
195 MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::
196 getCallSiteDependencyFrom(CallSite CS, bool isReadOnlyCall,
197                           BasicBlock::iterator ScanIt, BasicBlock *BB) {
198   unsigned Limit = BlockScanLimit;
199
200   // Walk backwards through the block, looking for dependencies
201   while (ScanIt != BB->begin()) {
202     // Limit the amount of scanning we do so we don't end up with quadratic
203     // running time on extreme testcases.
204     --Limit;
205     if (!Limit)
206       return MemDepResult::getUnknown();
207
208     Instruction *Inst = --ScanIt;
209
210     // If this inst is a memory op, get the pointer it accessed
211     AliasAnalysis::Location Loc;
212     AliasAnalysis::ModRefResult MR = GetLocation(Inst, Loc, AA);
213     if (Loc.Ptr) {
214       // A simple instruction.
215       if (AA->getModRefInfo(CS, Loc) != AliasAnalysis::NoModRef)
216         return MemDepResult::getClobber(Inst);
217       continue;
218     }
219
220     if (CallSite InstCS = cast<Value>(Inst)) {
221       // Debug intrinsics don't cause dependences.
222       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(Inst)) continue;
223       // If these two calls do not interfere, look past it.
224       switch (AA->getModRefInfo(CS, InstCS)) {
225       case AliasAnalysis::NoModRef:
226         // If the two calls are the same, return InstCS as a Def, so that
227         // CS can be found redundant and eliminated.
228         if (isReadOnlyCall && !(MR & AliasAnalysis::Mod) &&
229             CS.getInstruction()->isIdenticalToWhenDefined(Inst))
230           return MemDepResult::getDef(Inst);
231
232         // Otherwise if the two calls don't interact (e.g. InstCS is readnone)
233         // keep scanning.
234         continue;
235       default:
236         return MemDepResult::getClobber(Inst);
237       }
238     }
239
240     // If we could not obtain a pointer for the instruction and the instruction
241     // touches memory then assume that this is a dependency.
242     if (MR != AliasAnalysis::NoModRef)
243       return MemDepResult::getClobber(Inst);
244   }
245
246   // No dependence found.  If this is the entry block of the function, it is
247   // unknown, otherwise it is non-local.
248   if (BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
249     return MemDepResult::getNonLocal();
250   return MemDepResult::getNonFuncLocal();
251 }
252
253 /// isLoadLoadClobberIfExtendedToFullWidth - Return true if LI is a load that
254 /// would fully overlap MemLoc if done as a wider legal integer load.
255 ///
256 /// MemLocBase, MemLocOffset are lazily computed here the first time the
257 /// base/offs of memloc is needed.
258 static bool
259 isLoadLoadClobberIfExtendedToFullWidth(const AliasAnalysis::Location &MemLoc,
260                                        const Value *&MemLocBase,
261                                        int64_t &MemLocOffs,
262                                        const LoadInst *LI,
263                                        const DataLayout *DL) {
264   // If we have no target data, we can't do this.
265   if (!DL) return false;
266
267   // If we haven't already computed the base/offset of MemLoc, do so now.
268   if (!MemLocBase)
269     MemLocBase = GetPointerBaseWithConstantOffset(MemLoc.Ptr, MemLocOffs, DL);
270
271   unsigned Size = MemoryDependenceAnalysis::
272     getLoadLoadClobberFullWidthSize(MemLocBase, MemLocOffs, MemLoc.Size,
273                                     LI, *DL);
274   return Size != 0;
275 }
276
277 /// getLoadLoadClobberFullWidthSize - This is a little bit of analysis that
278 /// looks at a memory location for a load (specified by MemLocBase, Offs,
279 /// and Size) and compares it against a load.  If the specified load could
280 /// be safely widened to a larger integer load that is 1) still efficient,
281 /// 2) safe for the target, and 3) would provide the specified memory
282 /// location value, then this function returns the size in bytes of the
283 /// load width to use.  If not, this returns zero.
284 unsigned MemoryDependenceAnalysis::
285 getLoadLoadClobberFullWidthSize(const Value *MemLocBase, int64_t MemLocOffs,
286                                 unsigned MemLocSize, const LoadInst *LI,
287                                 const DataLayout &DL) {
288   // We can only extend simple integer loads.
289   if (!isa<IntegerType>(LI->getType()) || !LI->isSimple()) return 0;
290
291   // Load widening is hostile to ThreadSanitizer: it may cause false positives
292   // or make the reports more cryptic (access sizes are wrong).
293   if (LI->getParent()->getParent()->getAttributes().
294       hasAttribute(AttributeSet::FunctionIndex, Attribute::SanitizeThread))
295     return 0;
296
297   // Get the base of this load.
298   int64_t LIOffs = 0;
299   const Value *LIBase =
300     GetPointerBaseWithConstantOffset(LI->getPointerOperand(), LIOffs, &DL);
301
302   // If the two pointers are not based on the same pointer, we can't tell that
303   // they are related.
304   if (LIBase != MemLocBase) return 0;
305
306   // Okay, the two values are based on the same pointer, but returned as
307   // no-alias.  This happens when we have things like two byte loads at "P+1"
308   // and "P+3".  Check to see if increasing the size of the "LI" load up to its
309   // alignment (or the largest native integer type) will allow us to load all
310   // the bits required by MemLoc.
311
312   // If MemLoc is before LI, then no widening of LI will help us out.
313   if (MemLocOffs < LIOffs) return 0;
314
315   // Get the alignment of the load in bytes.  We assume that it is safe to load
316   // any legal integer up to this size without a problem.  For example, if we're
317   // looking at an i8 load on x86-32 that is known 1024 byte aligned, we can
318   // widen it up to an i32 load.  If it is known 2-byte aligned, we can widen it
319   // to i16.
320   unsigned LoadAlign = LI->getAlignment();
321
322   int64_t MemLocEnd = MemLocOffs+MemLocSize;
323
324   // If no amount of rounding up will let MemLoc fit into LI, then bail out.
325   if (LIOffs+LoadAlign < MemLocEnd) return 0;
326
327   // This is the size of the load to try.  Start with the next larger power of
328   // two.
329   unsigned NewLoadByteSize = LI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()/8U;
330   NewLoadByteSize = NextPowerOf2(NewLoadByteSize);
331
332   while (1) {
333     // If this load size is bigger than our known alignment or would not fit
334     // into a native integer register, then we fail.
335     if (NewLoadByteSize > LoadAlign ||
336         !DL.fitsInLegalInteger(NewLoadByteSize*8))
337       return 0;
338
339     if (LIOffs+NewLoadByteSize > MemLocEnd &&
340         LI->getParent()->getParent()->getAttributes().
341           hasAttribute(AttributeSet::FunctionIndex, Attribute::SanitizeAddress))
342       // We will be reading past the location accessed by the original program.
343       // While this is safe in a regular build, Address Safety analysis tools
344       // may start reporting false warnings. So, don't do widening.
345       return 0;
346
347     // If a load of this width would include all of MemLoc, then we succeed.
348     if (LIOffs+NewLoadByteSize >= MemLocEnd)
349       return NewLoadByteSize;
350
351     NewLoadByteSize <<= 1;
352   }
353 }
354
355 /// getPointerDependencyFrom - Return the instruction on which a memory
356 /// location depends.  If isLoad is true, this routine ignores may-aliases with
357 /// read-only operations.  If isLoad is false, this routine ignores may-aliases
358 /// with reads from read-only locations.  If possible, pass the query
359 /// instruction as well; this function may take advantage of the metadata
360 /// annotated to the query instruction to refine the result.
361 MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::
362 getPointerDependencyFrom(const AliasAnalysis::Location &MemLoc, bool isLoad,
363                          BasicBlock::iterator ScanIt, BasicBlock *BB,
364                          Instruction *QueryInst) {
365
366   const Value *MemLocBase = nullptr;
367   int64_t MemLocOffset = 0;
368   unsigned Limit = BlockScanLimit;
369   bool isInvariantLoad = false;
370   if (isLoad && QueryInst) {
371     LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(QueryInst);
372     if (LI && LI->getMetadata(LLVMContext::MD_invariant_load) != nullptr)
373       isInvariantLoad = true;
374   }
375
376   // Walk backwards through the basic block, looking for dependencies.
377   while (ScanIt != BB->begin()) {
378     Instruction *Inst = --ScanIt;
379
380     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst))
381       // Debug intrinsics don't (and can't) cause dependencies.
382       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(II)) continue;
383
384     // Limit the amount of scanning we do so we don't end up with quadratic
385     // running time on extreme testcases.
386     --Limit;
387     if (!Limit)
388       return MemDepResult::getUnknown();
389
390     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst)) {
391       // If we reach a lifetime begin or end marker, then the query ends here
392       // because the value is undefined.
393       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start) {
394         // FIXME: This only considers queries directly on the invariant-tagged
395         // pointer, not on query pointers that are indexed off of them.  It'd
396         // be nice to handle that at some point (the right approach is to use
397         // GetPointerBaseWithConstantOffset).
398         if (AA->isMustAlias(AliasAnalysis::Location(II->getArgOperand(1)),
399                             MemLoc))
400           return MemDepResult::getDef(II);
401         continue;
402       }
403     }
404
405     // Values depend on loads if the pointers are must aliased.  This means that
406     // a load depends on another must aliased load from the same value.
407     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Inst)) {
408       // Atomic loads have complications involved.
409       // FIXME: This is overly conservative.
410       if (!LI->isUnordered())
411         return MemDepResult::getClobber(LI);
412
413       AliasAnalysis::Location LoadLoc = AA->getLocation(LI);
414
415       // If we found a pointer, check if it could be the same as our pointer.
416       AliasAnalysis::AliasResult R = AA->alias(LoadLoc, MemLoc);
417
418       if (isLoad) {
419         if (R == AliasAnalysis::NoAlias) {
420           // If this is an over-aligned integer load (for example,
421           // "load i8* %P, align 4") see if it would obviously overlap with the
422           // queried location if widened to a larger load (e.g. if the queried
423           // location is 1 byte at P+1).  If so, return it as a load/load
424           // clobber result, allowing the client to decide to widen the load if
425           // it wants to.
426           if (IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(LI->getType()))
427             if (LI->getAlignment()*8 > ITy->getPrimitiveSizeInBits() &&
428                 isLoadLoadClobberIfExtendedToFullWidth(MemLoc, MemLocBase,
429                                                        MemLocOffset, LI, DL))
430               return MemDepResult::getClobber(Inst);
431
432           continue;
433         }
434
435         // Must aliased loads are defs of each other.
436         if (R == AliasAnalysis::MustAlias)
437           return MemDepResult::getDef(Inst);
438
439 #if 0 // FIXME: Temporarily disabled. GVN is cleverly rewriting loads
440       // in terms of clobbering loads, but since it does this by looking
441       // at the clobbering load directly, it doesn't know about any
442       // phi translation that may have happened along the way.
443
444         // If we have a partial alias, then return this as a clobber for the
445         // client to handle.
446         if (R == AliasAnalysis::PartialAlias)
447           return MemDepResult::getClobber(Inst);
448 #endif
449
450         // Random may-alias loads don't depend on each other without a
451         // dependence.
452         continue;
453       }
454
455       // Stores don't depend on other no-aliased accesses.
456       if (R == AliasAnalysis::NoAlias)
457         continue;
458
459       // Stores don't alias loads from read-only memory.
460       if (AA->pointsToConstantMemory(LoadLoc))
461         continue;
462
463       // Stores depend on may/must aliased loads.
464       return MemDepResult::getDef(Inst);
465     }
466
467     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
468       // Atomic stores have complications involved.
469       // FIXME: This is overly conservative.
470       if (!SI->isUnordered())
471         return MemDepResult::getClobber(SI);
472
473       // If alias analysis can tell that this store is guaranteed to not modify
474       // the query pointer, ignore it.  Use getModRefInfo to handle cases where
475       // the query pointer points to constant memory etc.
476       if (AA->getModRefInfo(SI, MemLoc) == AliasAnalysis::NoModRef)
477         continue;
478
479       // Ok, this store might clobber the query pointer.  Check to see if it is
480       // a must alias: in this case, we want to return this as a def.
481       AliasAnalysis::Location StoreLoc = AA->getLocation(SI);
482
483       // If we found a pointer, check if it could be the same as our pointer.
484       AliasAnalysis::AliasResult R = AA->alias(StoreLoc, MemLoc);
485
486       if (R == AliasAnalysis::NoAlias)
487         continue;
488       if (R == AliasAnalysis::MustAlias)
489         return MemDepResult::getDef(Inst);
490       if (isInvariantLoad)
491        continue;
492       return MemDepResult::getClobber(Inst);
493     }
494
495     // If this is an allocation, and if we know that the accessed pointer is to
496     // the allocation, return Def.  This means that there is no dependence and
497     // the access can be optimized based on that.  For example, a load could
498     // turn into undef.
499     // Note: Only determine this to be a malloc if Inst is the malloc call, not
500     // a subsequent bitcast of the malloc call result.  There can be stores to
501     // the malloced memory between the malloc call and its bitcast uses, and we
502     // need to continue scanning until the malloc call.
503     const TargetLibraryInfo *TLI = AA->getTargetLibraryInfo();
504     if (isa<AllocaInst>(Inst) || isNoAliasFn(Inst, TLI)) {
505       const Value *AccessPtr = GetUnderlyingObject(MemLoc.Ptr, DL);
506
507       if (AccessPtr == Inst || AA->isMustAlias(Inst, AccessPtr))
508         return MemDepResult::getDef(Inst);
509       // Be conservative if the accessed pointer may alias the allocation.
510       if (AA->alias(Inst, AccessPtr) != AliasAnalysis::NoAlias)
511         return MemDepResult::getClobber(Inst);
512       // If the allocation is not aliased and does not read memory (like
513       // strdup), it is safe to ignore.
514       if (isa<AllocaInst>(Inst) ||
515           isMallocLikeFn(Inst, TLI) || isCallocLikeFn(Inst, TLI))
516         continue;
517     }
518
519     // See if this instruction (e.g. a call or vaarg) mod/ref's the pointer.
520     AliasAnalysis::ModRefResult MR = AA->getModRefInfo(Inst, MemLoc);
521     // If necessary, perform additional analysis.
522     if (MR == AliasAnalysis::ModRef)
523       MR = AA->callCapturesBefore(Inst, MemLoc, DT);
524     switch (MR) {
525     case AliasAnalysis::NoModRef:
526       // If the call has no effect on the queried pointer, just ignore it.
527       continue;
528     case AliasAnalysis::Mod:
529       return MemDepResult::getClobber(Inst);
530     case AliasAnalysis::Ref:
531       // If the call is known to never store to the pointer, and if this is a
532       // load query, we can safely ignore it (scan past it).
533       if (isLoad)
534         continue;
535     default:
536       // Otherwise, there is a potential dependence.  Return a clobber.
537       return MemDepResult::getClobber(Inst);
538     }
539   }
540
541   // No dependence found.  If this is the entry block of the function, it is
542   // unknown, otherwise it is non-local.
543   if (BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
544     return MemDepResult::getNonLocal();
545   return MemDepResult::getNonFuncLocal();
546 }
547
548 /// getDependency - Return the instruction on which a memory operation
549 /// depends.
550 MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::getDependency(Instruction *QueryInst) {
551   Instruction *ScanPos = QueryInst;
552
553   // Check for a cached result
554   MemDepResult &LocalCache = LocalDeps[QueryInst];
555
556   // If the cached entry is non-dirty, just return it.  Note that this depends
557   // on MemDepResult's default constructing to 'dirty'.
558   if (!LocalCache.isDirty())
559     return LocalCache;
560
561   // Otherwise, if we have a dirty entry, we know we can start the scan at that
562   // instruction, which may save us some work.
563   if (Instruction *Inst = LocalCache.getInst()) {
564     ScanPos = Inst;
565
566     RemoveFromReverseMap(ReverseLocalDeps, Inst, QueryInst);
567   }
568
569   BasicBlock *QueryParent = QueryInst->getParent();
570
571   // Do the scan.
572   if (BasicBlock::iterator(QueryInst) == QueryParent->begin()) {
573     // No dependence found.  If this is the entry block of the function, it is
574     // unknown, otherwise it is non-local.
575     if (QueryParent != &QueryParent->getParent()->getEntryBlock())
576       LocalCache = MemDepResult::getNonLocal();
577     else
578       LocalCache = MemDepResult::getNonFuncLocal();
579   } else {
580     AliasAnalysis::Location MemLoc;
581     AliasAnalysis::ModRefResult MR = GetLocation(QueryInst, MemLoc, AA);
582     if (MemLoc.Ptr) {
583       // If we can do a pointer scan, make it happen.
584       bool isLoad = !(MR & AliasAnalysis::Mod);
585       if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(QueryInst))
586         isLoad |= II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start;
587
588       LocalCache = getPointerDependencyFrom(MemLoc, isLoad, ScanPos,
589                                             QueryParent, QueryInst);
590     } else if (isa<CallInst>(QueryInst) || isa<InvokeInst>(QueryInst)) {
591       CallSite QueryCS(QueryInst);
592       bool isReadOnly = AA->onlyReadsMemory(QueryCS);
593       LocalCache = getCallSiteDependencyFrom(QueryCS, isReadOnly, ScanPos,
594                                              QueryParent);
595     } else
596       // Non-memory instruction.
597       LocalCache = MemDepResult::getUnknown();
598   }
599
600   // Remember the result!
601   if (Instruction *I = LocalCache.getInst())
602     ReverseLocalDeps[I].insert(QueryInst);
603
604   return LocalCache;
605 }
606
607 #ifndef NDEBUG
608 /// AssertSorted - This method is used when -debug is specified to verify that
609 /// cache arrays are properly kept sorted.
610 static void AssertSorted(MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo &Cache,
611                          int Count = -1) {
612   if (Count == -1) Count = Cache.size();
613   if (Count == 0) return;
614
615   for (unsigned i = 1; i != unsigned(Count); ++i)
616     assert(!(Cache[i] < Cache[i-1]) && "Cache isn't sorted!");
617 }
618 #endif
619
620 /// getNonLocalCallDependency - Perform a full dependency query for the
621 /// specified call, returning the set of blocks that the value is
622 /// potentially live across.  The returned set of results will include a
623 /// "NonLocal" result for all blocks where the value is live across.
624 ///
625 /// This method assumes the instruction returns a "NonLocal" dependency
626 /// within its own block.
627 ///
628 /// This returns a reference to an internal data structure that may be
629 /// invalidated on the next non-local query or when an instruction is
630 /// removed.  Clients must copy this data if they want it around longer than
631 /// that.
632 const MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo &
633 MemoryDependenceAnalysis::getNonLocalCallDependency(CallSite QueryCS) {
634   assert(getDependency(QueryCS.getInstruction()).isNonLocal() &&
635  "getNonLocalCallDependency should only be used on calls with non-local deps!");
636   PerInstNLInfo &CacheP = NonLocalDeps[QueryCS.getInstruction()];
637   NonLocalDepInfo &Cache = CacheP.first;
638
639   /// DirtyBlocks - This is the set of blocks that need to be recomputed.  In
640   /// the cached case, this can happen due to instructions being deleted etc. In
641   /// the uncached case, this starts out as the set of predecessors we care
642   /// about.
643   SmallVector<BasicBlock*, 32> DirtyBlocks;
644
645   if (!Cache.empty()) {
646     // Okay, we have a cache entry.  If we know it is not dirty, just return it
647     // with no computation.
648     if (!CacheP.second) {
649       ++NumCacheNonLocal;
650       return Cache;
651     }
652
653     // If we already have a partially computed set of results, scan them to
654     // determine what is dirty, seeding our initial DirtyBlocks worklist.
655     for (NonLocalDepInfo::iterator I = Cache.begin(), E = Cache.end();
656        I != E; ++I)
657       if (I->getResult().isDirty())
658         DirtyBlocks.push_back(I->getBB());
659
660     // Sort the cache so that we can do fast binary search lookups below.
661     std::sort(Cache.begin(), Cache.end());
662
663     ++NumCacheDirtyNonLocal;
664     //cerr << "CACHED CASE: " << DirtyBlocks.size() << " dirty: "
665     //     << Cache.size() << " cached: " << *QueryInst;
666   } else {
667     // Seed DirtyBlocks with each of the preds of QueryInst's block.
668     BasicBlock *QueryBB = QueryCS.getInstruction()->getParent();
669     for (BasicBlock **PI = PredCache->GetPreds(QueryBB); *PI; ++PI)
670       DirtyBlocks.push_back(*PI);
671     ++NumUncacheNonLocal;
672   }
673
674   // isReadonlyCall - If this is a read-only call, we can be more aggressive.
675   bool isReadonlyCall = AA->onlyReadsMemory(QueryCS);
676
677   SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
678
679   unsigned NumSortedEntries = Cache.size();
680   DEBUG(AssertSorted(Cache));
681
682   // Iterate while we still have blocks to update.
683   while (!DirtyBlocks.empty()) {
684     BasicBlock *DirtyBB = DirtyBlocks.back();
685     DirtyBlocks.pop_back();
686
687     // Already processed this block?
688     if (!Visited.insert(DirtyBB))
689       continue;
690
691     // Do a binary search to see if we already have an entry for this block in
692     // the cache set.  If so, find it.
693     DEBUG(AssertSorted(Cache, NumSortedEntries));
694     NonLocalDepInfo::iterator Entry =
695       std::upper_bound(Cache.begin(), Cache.begin()+NumSortedEntries,
696                        NonLocalDepEntry(DirtyBB));
697     if (Entry != Cache.begin() && std::prev(Entry)->getBB() == DirtyBB)
698       --Entry;
699
700     NonLocalDepEntry *ExistingResult = nullptr;
701     if (Entry != Cache.begin()+NumSortedEntries &&
702         Entry->getBB() == DirtyBB) {
703       // If we already have an entry, and if it isn't already dirty, the block
704       // is done.
705       if (!Entry->getResult().isDirty())
706         continue;
707
708       // Otherwise, remember this slot so we can update the value.
709       ExistingResult = &*Entry;
710     }
711
712     // If the dirty entry has a pointer, start scanning from it so we don't have
713     // to rescan the entire block.
714     BasicBlock::iterator ScanPos = DirtyBB->end();
715     if (ExistingResult) {
716       if (Instruction *Inst = ExistingResult->getResult().getInst()) {
717         ScanPos = Inst;
718         // We're removing QueryInst's use of Inst.
719         RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalDeps, Inst,
720                              QueryCS.getInstruction());
721       }
722     }
723
724     // Find out if this block has a local dependency for QueryInst.
725     MemDepResult Dep;
726
727     if (ScanPos != DirtyBB->begin()) {
728       Dep = getCallSiteDependencyFrom(QueryCS, isReadonlyCall,ScanPos, DirtyBB);
729     } else if (DirtyBB != &DirtyBB->getParent()->getEntryBlock()) {
730       // No dependence found.  If this is the entry block of the function, it is
731       // a clobber, otherwise it is unknown.
732       Dep = MemDepResult::getNonLocal();
733     } else {
734       Dep = MemDepResult::getNonFuncLocal();
735     }
736
737     // If we had a dirty entry for the block, update it.  Otherwise, just add
738     // a new entry.
739     if (ExistingResult)
740       ExistingResult->setResult(Dep);
741     else
742       Cache.push_back(NonLocalDepEntry(DirtyBB, Dep));
743
744     // If the block has a dependency (i.e. it isn't completely transparent to
745     // the value), remember the association!
746     if (!Dep.isNonLocal()) {
747       // Keep the ReverseNonLocalDeps map up to date so we can efficiently
748       // update this when we remove instructions.
749       if (Instruction *Inst = Dep.getInst())
750         ReverseNonLocalDeps[Inst].insert(QueryCS.getInstruction());
751     } else {
752
753       // If the block *is* completely transparent to the load, we need to check
754       // the predecessors of this block.  Add them to our worklist.
755       for (BasicBlock **PI = PredCache->GetPreds(DirtyBB); *PI; ++PI)
756         DirtyBlocks.push_back(*PI);
757     }
758   }
759
760   return Cache;
761 }
762
763 /// getNonLocalPointerDependency - Perform a full dependency query for an
764 /// access to the specified (non-volatile) memory location, returning the
765 /// set of instructions that either define or clobber the value.
766 ///
767 /// This method assumes the pointer has a "NonLocal" dependency within its
768 /// own block.
769 ///
770 void MemoryDependenceAnalysis::
771 getNonLocalPointerDependency(const AliasAnalysis::Location &Loc, bool isLoad,
772                              BasicBlock *FromBB,
773                              SmallVectorImpl<NonLocalDepResult> &Result) {
774   assert(Loc.Ptr->getType()->isPointerTy() &&
775          "Can't get pointer deps of a non-pointer!");
776   Result.clear();
777
778   PHITransAddr Address(const_cast<Value *>(Loc.Ptr), DL);
779
780   // This is the set of blocks we've inspected, and the pointer we consider in
781   // each block.  Because of critical edges, we currently bail out if querying
782   // a block with multiple different pointers.  This can happen during PHI
783   // translation.
784   DenseMap<BasicBlock*, Value*> Visited;
785   if (!getNonLocalPointerDepFromBB(Address, Loc, isLoad, FromBB,
786                                    Result, Visited, true))
787     return;
788   Result.clear();
789   Result.push_back(NonLocalDepResult(FromBB,
790                                      MemDepResult::getUnknown(),
791                                      const_cast<Value *>(Loc.Ptr)));
792 }
793
794 /// GetNonLocalInfoForBlock - Compute the memdep value for BB with
795 /// Pointer/PointeeSize using either cached information in Cache or by doing a
796 /// lookup (which may use dirty cache info if available).  If we do a lookup,
797 /// add the result to the cache.
798 MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::
799 GetNonLocalInfoForBlock(const AliasAnalysis::Location &Loc,
800                         bool isLoad, BasicBlock *BB,
801                         NonLocalDepInfo *Cache, unsigned NumSortedEntries) {
802
803   // Do a binary search to see if we already have an entry for this block in
804   // the cache set.  If so, find it.
805   NonLocalDepInfo::iterator Entry =
806     std::upper_bound(Cache->begin(), Cache->begin()+NumSortedEntries,
807                      NonLocalDepEntry(BB));
808   if (Entry != Cache->begin() && (Entry-1)->getBB() == BB)
809     --Entry;
810
811   NonLocalDepEntry *ExistingResult = nullptr;
812   if (Entry != Cache->begin()+NumSortedEntries && Entry->getBB() == BB)
813     ExistingResult = &*Entry;
814
815   // If we have a cached entry, and it is non-dirty, use it as the value for
816   // this dependency.
817   if (ExistingResult && !ExistingResult->getResult().isDirty()) {
818     ++NumCacheNonLocalPtr;
819     return ExistingResult->getResult();
820   }
821
822   // Otherwise, we have to scan for the value.  If we have a dirty cache
823   // entry, start scanning from its position, otherwise we scan from the end
824   // of the block.
825   BasicBlock::iterator ScanPos = BB->end();
826   if (ExistingResult && ExistingResult->getResult().getInst()) {
827     assert(ExistingResult->getResult().getInst()->getParent() == BB &&
828            "Instruction invalidated?");
829     ++NumCacheDirtyNonLocalPtr;
830     ScanPos = ExistingResult->getResult().getInst();
831
832     // Eliminating the dirty entry from 'Cache', so update the reverse info.
833     ValueIsLoadPair CacheKey(Loc.Ptr, isLoad);
834     RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalPtrDeps, ScanPos, CacheKey);
835   } else {
836     ++NumUncacheNonLocalPtr;
837   }
838
839   // Scan the block for the dependency.
840   MemDepResult Dep = getPointerDependencyFrom(Loc, isLoad, ScanPos, BB);
841
842   // If we had a dirty entry for the block, update it.  Otherwise, just add
843   // a new entry.
844   if (ExistingResult)
845     ExistingResult->setResult(Dep);
846   else
847     Cache->push_back(NonLocalDepEntry(BB, Dep));
848
849   // If the block has a dependency (i.e. it isn't completely transparent to
850   // the value), remember the reverse association because we just added it
851   // to Cache!
852   if (!Dep.isDef() && !Dep.isClobber())
853     return Dep;
854
855   // Keep the ReverseNonLocalPtrDeps map up to date so we can efficiently
856   // update MemDep when we remove instructions.
857   Instruction *Inst = Dep.getInst();
858   assert(Inst && "Didn't depend on anything?");
859   ValueIsLoadPair CacheKey(Loc.Ptr, isLoad);
860   ReverseNonLocalPtrDeps[Inst].insert(CacheKey);
861   return Dep;
862 }
863
864 /// SortNonLocalDepInfoCache - Sort the a NonLocalDepInfo cache, given a certain
865 /// number of elements in the array that are already properly ordered.  This is
866 /// optimized for the case when only a few entries are added.
867 static void
868 SortNonLocalDepInfoCache(MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo &Cache,
869                          unsigned NumSortedEntries) {
870   switch (Cache.size() - NumSortedEntries) {
871   case 0:
872     // done, no new entries.
873     break;
874   case 2: {
875     // Two new entries, insert the last one into place.
876     NonLocalDepEntry Val = Cache.back();
877     Cache.pop_back();
878     MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo::iterator Entry =
879       std::upper_bound(Cache.begin(), Cache.end()-1, Val);
880     Cache.insert(Entry, Val);
881     // FALL THROUGH.
882   }
883   case 1:
884     // One new entry, Just insert the new value at the appropriate position.
885     if (Cache.size() != 1) {
886       NonLocalDepEntry Val = Cache.back();
887       Cache.pop_back();
888       MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo::iterator Entry =
889         std::upper_bound(Cache.begin(), Cache.end(), Val);
890       Cache.insert(Entry, Val);
891     }
892     break;
893   default:
894     // Added many values, do a full scale sort.
895     std::sort(Cache.begin(), Cache.end());
896     break;
897   }
898 }
899
900 /// getNonLocalPointerDepFromBB - Perform a dependency query based on
901 /// pointer/pointeesize starting at the end of StartBB.  Add any clobber/def
902 /// results to the results vector and keep track of which blocks are visited in
903 /// 'Visited'.
904 ///
905 /// This has special behavior for the first block queries (when SkipFirstBlock
906 /// is true).  In this special case, it ignores the contents of the specified
907 /// block and starts returning dependence info for its predecessors.
908 ///
909 /// This function returns false on success, or true to indicate that it could
910 /// not compute dependence information for some reason.  This should be treated
911 /// as a clobber dependence on the first instruction in the predecessor block.
912 bool MemoryDependenceAnalysis::
913 getNonLocalPointerDepFromBB(const PHITransAddr &Pointer,
914                             const AliasAnalysis::Location &Loc,
915                             bool isLoad, BasicBlock *StartBB,
916                             SmallVectorImpl<NonLocalDepResult> &Result,
917                             DenseMap<BasicBlock*, Value*> &Visited,
918                             bool SkipFirstBlock) {
919   // Look up the cached info for Pointer.
920   ValueIsLoadPair CacheKey(Pointer.getAddr(), isLoad);
921
922   // Set up a temporary NLPI value. If the map doesn't yet have an entry for
923   // CacheKey, this value will be inserted as the associated value. Otherwise,
924   // it'll be ignored, and we'll have to check to see if the cached size and
925   // tbaa tag are consistent with the current query.
926   NonLocalPointerInfo InitialNLPI;
927   InitialNLPI.Size = Loc.Size;
928   InitialNLPI.TBAATag = Loc.TBAATag;
929
930   // Get the NLPI for CacheKey, inserting one into the map if it doesn't
931   // already have one.
932   std::pair<CachedNonLocalPointerInfo::iterator, bool> Pair =
933     NonLocalPointerDeps.insert(std::make_pair(CacheKey, InitialNLPI));
934   NonLocalPointerInfo *CacheInfo = &Pair.first->second;
935
936   // If we already have a cache entry for this CacheKey, we may need to do some
937   // work to reconcile the cache entry and the current query.
938   if (!Pair.second) {
939     if (CacheInfo->Size < Loc.Size) {
940       // The query's Size is greater than the cached one. Throw out the
941       // cached data and proceed with the query at the greater size.
942       CacheInfo->Pair = BBSkipFirstBlockPair();
943       CacheInfo->Size = Loc.Size;
944       for (NonLocalDepInfo::iterator DI = CacheInfo->NonLocalDeps.begin(),
945            DE = CacheInfo->NonLocalDeps.end(); DI != DE; ++DI)
946         if (Instruction *Inst = DI->getResult().getInst())
947           RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalPtrDeps, Inst, CacheKey);
948       CacheInfo->NonLocalDeps.clear();
949     } else if (CacheInfo->Size > Loc.Size) {
950       // This query's Size is less than the cached one. Conservatively restart
951       // the query using the greater size.
952       return getNonLocalPointerDepFromBB(Pointer,
953                                          Loc.getWithNewSize(CacheInfo->Size),
954                                          isLoad, StartBB, Result, Visited,
955                                          SkipFirstBlock);
956     }
957
958     // If the query's TBAATag is inconsistent with the cached one,
959     // conservatively throw out the cached data and restart the query with
960     // no tag if needed.
961     if (CacheInfo->TBAATag != Loc.TBAATag) {
962       if (CacheInfo->TBAATag) {
963         CacheInfo->Pair = BBSkipFirstBlockPair();
964         CacheInfo->TBAATag = nullptr;
965         for (NonLocalDepInfo::iterator DI = CacheInfo->NonLocalDeps.begin(),
966              DE = CacheInfo->NonLocalDeps.end(); DI != DE; ++DI)
967           if (Instruction *Inst = DI->getResult().getInst())
968             RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalPtrDeps, Inst, CacheKey);
969         CacheInfo->NonLocalDeps.clear();
970       }
971       if (Loc.TBAATag)
972         return getNonLocalPointerDepFromBB(Pointer, Loc.getWithoutTBAATag(),
973                                            isLoad, StartBB, Result, Visited,
974                                            SkipFirstBlock);
975     }
976   }
977
978   NonLocalDepInfo *Cache = &CacheInfo->NonLocalDeps;
979
980   // If we have valid cached information for exactly the block we are
981   // investigating, just return it with no recomputation.
982   if (CacheInfo->Pair == BBSkipFirstBlockPair(StartBB, SkipFirstBlock)) {
983     // We have a fully cached result for this query then we can just return the
984     // cached results and populate the visited set.  However, we have to verify
985     // that we don't already have conflicting results for these blocks.  Check
986     // to ensure that if a block in the results set is in the visited set that
987     // it was for the same pointer query.
988     if (!Visited.empty()) {
989       for (NonLocalDepInfo::iterator I = Cache->begin(), E = Cache->end();
990            I != E; ++I) {
991         DenseMap<BasicBlock*, Value*>::iterator VI = Visited.find(I->getBB());
992         if (VI == Visited.end() || VI->second == Pointer.getAddr())
993           continue;
994
995         // We have a pointer mismatch in a block.  Just return clobber, saying
996         // that something was clobbered in this result.  We could also do a
997         // non-fully cached query, but there is little point in doing this.
998         return true;
999       }
1000     }
1001
1002     Value *Addr = Pointer.getAddr();
1003     for (NonLocalDepInfo::iterator I = Cache->begin(), E = Cache->end();
1004          I != E; ++I) {
1005       Visited.insert(std::make_pair(I->getBB(), Addr));
1006       if (I->getResult().isNonLocal()) {
1007         continue;
1008       }
1009
1010       if (!DT) {
1011         Result.push_back(NonLocalDepResult(I->getBB(),
1012                                            MemDepResult::getUnknown(),
1013                                            Addr));
1014       } else if (DT->isReachableFromEntry(I->getBB())) {
1015         Result.push_back(NonLocalDepResult(I->getBB(), I->getResult(), Addr));
1016       }
1017     }
1018     ++NumCacheCompleteNonLocalPtr;
1019     return false;
1020   }
1021
1022   // Otherwise, either this is a new block, a block with an invalid cache
1023   // pointer or one that we're about to invalidate by putting more info into it
1024   // than its valid cache info.  If empty, the result will be valid cache info,
1025   // otherwise it isn't.
1026   if (Cache->empty())
1027     CacheInfo->Pair = BBSkipFirstBlockPair(StartBB, SkipFirstBlock);
1028   else
1029     CacheInfo->Pair = BBSkipFirstBlockPair();
1030
1031   SmallVector<BasicBlock*, 32> Worklist;
1032   Worklist.push_back(StartBB);
1033
1034   // PredList used inside loop.
1035   SmallVector<std::pair<BasicBlock*, PHITransAddr>, 16> PredList;
1036
1037   // Keep track of the entries that we know are sorted.  Previously cached
1038   // entries will all be sorted.  The entries we add we only sort on demand (we
1039   // don't insert every element into its sorted position).  We know that we
1040   // won't get any reuse from currently inserted values, because we don't
1041   // revisit blocks after we insert info for them.
1042   unsigned NumSortedEntries = Cache->size();
1043   DEBUG(AssertSorted(*Cache));
1044
1045   while (!Worklist.empty()) {
1046     BasicBlock *BB = Worklist.pop_back_val();
1047
1048     // Skip the first block if we have it.
1049     if (!SkipFirstBlock) {
1050       // Analyze the dependency of *Pointer in FromBB.  See if we already have
1051       // been here.
1052       assert(Visited.count(BB) && "Should check 'visited' before adding to WL");
1053
1054       // Get the dependency info for Pointer in BB.  If we have cached
1055       // information, we will use it, otherwise we compute it.
1056       DEBUG(AssertSorted(*Cache, NumSortedEntries));
1057       MemDepResult Dep = GetNonLocalInfoForBlock(Loc, isLoad, BB, Cache,
1058                                                  NumSortedEntries);
1059
1060       // If we got a Def or Clobber, add this to the list of results.
1061       if (!Dep.isNonLocal()) {
1062         if (!DT) {
1063           Result.push_back(NonLocalDepResult(BB,
1064                                              MemDepResult::getUnknown(),
1065                                              Pointer.getAddr()));
1066           continue;
1067         } else if (DT->isReachableFromEntry(BB)) {
1068           Result.push_back(NonLocalDepResult(BB, Dep, Pointer.getAddr()));
1069           continue;
1070         }
1071       }
1072     }
1073
1074     // If 'Pointer' is an instruction defined in this block, then we need to do
1075     // phi translation to change it into a value live in the predecessor block.
1076     // If not, we just add the predecessors to the worklist and scan them with
1077     // the same Pointer.
1078     if (!Pointer.NeedsPHITranslationFromBlock(BB)) {
1079       SkipFirstBlock = false;
1080       SmallVector<BasicBlock*, 16> NewBlocks;
1081       for (BasicBlock **PI = PredCache->GetPreds(BB); *PI; ++PI) {
1082         // Verify that we haven't looked at this block yet.
1083         std::pair<DenseMap<BasicBlock*,Value*>::iterator, bool>
1084           InsertRes = Visited.insert(std::make_pair(*PI, Pointer.getAddr()));
1085         if (InsertRes.second) {
1086           // First time we've looked at *PI.
1087           NewBlocks.push_back(*PI);
1088           continue;
1089         }
1090
1091         // If we have seen this block before, but it was with a different
1092         // pointer then we have a phi translation failure and we have to treat
1093         // this as a clobber.
1094         if (InsertRes.first->second != Pointer.getAddr()) {
1095           // Make sure to clean up the Visited map before continuing on to
1096           // PredTranslationFailure.
1097           for (unsigned i = 0; i < NewBlocks.size(); i++)
1098             Visited.erase(NewBlocks[i]);
1099           goto PredTranslationFailure;
1100         }
1101       }
1102       Worklist.append(NewBlocks.begin(), NewBlocks.end());
1103       continue;
1104     }
1105
1106     // We do need to do phi translation, if we know ahead of time we can't phi
1107     // translate this value, don't even try.
1108     if (!Pointer.IsPotentiallyPHITranslatable())
1109       goto PredTranslationFailure;
1110
1111     // We may have added values to the cache list before this PHI translation.
1112     // If so, we haven't done anything to ensure that the cache remains sorted.
1113     // Sort it now (if needed) so that recursive invocations of
1114     // getNonLocalPointerDepFromBB and other routines that could reuse the cache
1115     // value will only see properly sorted cache arrays.
1116     if (Cache && NumSortedEntries != Cache->size()) {
1117       SortNonLocalDepInfoCache(*Cache, NumSortedEntries);
1118       NumSortedEntries = Cache->size();
1119     }
1120     Cache = nullptr;
1121
1122     PredList.clear();
1123     for (BasicBlock **PI = PredCache->GetPreds(BB); *PI; ++PI) {
1124       BasicBlock *Pred = *PI;
1125       PredList.push_back(std::make_pair(Pred, Pointer));
1126
1127       // Get the PHI translated pointer in this predecessor.  This can fail if
1128       // not translatable, in which case the getAddr() returns null.
1129       PHITransAddr &PredPointer = PredList.back().second;
1130       PredPointer.PHITranslateValue(BB, Pred, nullptr);
1131
1132       Value *PredPtrVal = PredPointer.getAddr();
1133
1134       // Check to see if we have already visited this pred block with another
1135       // pointer.  If so, we can't do this lookup.  This failure can occur
1136       // with PHI translation when a critical edge exists and the PHI node in
1137       // the successor translates to a pointer value different than the
1138       // pointer the block was first analyzed with.
1139       std::pair<DenseMap<BasicBlock*,Value*>::iterator, bool>
1140         InsertRes = Visited.insert(std::make_pair(Pred, PredPtrVal));
1141
1142       if (!InsertRes.second) {
1143         // We found the pred; take it off the list of preds to visit.
1144         PredList.pop_back();
1145
1146         // If the predecessor was visited with PredPtr, then we already did
1147         // the analysis and can ignore it.
1148         if (InsertRes.first->second == PredPtrVal)
1149           continue;
1150
1151         // Otherwise, the block was previously analyzed with a different
1152         // pointer.  We can't represent the result of this case, so we just
1153         // treat this as a phi translation failure.
1154
1155         // Make sure to clean up the Visited map before continuing on to
1156         // PredTranslationFailure.
1157         for (unsigned i = 0, n = PredList.size(); i < n; ++i)
1158           Visited.erase(PredList[i].first);
1159
1160         goto PredTranslationFailure;
1161       }
1162     }
1163
1164     // Actually process results here; this need to be a separate loop to avoid
1165     // calling getNonLocalPointerDepFromBB for blocks we don't want to return
1166     // any results for.  (getNonLocalPointerDepFromBB will modify our
1167     // datastructures in ways the code after the PredTranslationFailure label
1168     // doesn't expect.)
1169     for (unsigned i = 0, n = PredList.size(); i < n; ++i) {
1170       BasicBlock *Pred = PredList[i].first;
1171       PHITransAddr &PredPointer = PredList[i].second;
1172       Value *PredPtrVal = PredPointer.getAddr();
1173
1174       bool CanTranslate = true;
1175       // If PHI translation was unable to find an available pointer in this
1176       // predecessor, then we have to assume that the pointer is clobbered in
1177       // that predecessor.  We can still do PRE of the load, which would insert
1178       // a computation of the pointer in this predecessor.
1179       if (!PredPtrVal)
1180         CanTranslate = false;
1181
1182       // FIXME: it is entirely possible that PHI translating will end up with
1183       // the same value.  Consider PHI translating something like:
1184       // X = phi [x, bb1], [y, bb2].  PHI translating for bb1 doesn't *need*
1185       // to recurse here, pedantically speaking.
1186
1187       // If getNonLocalPointerDepFromBB fails here, that means the cached
1188       // result conflicted with the Visited list; we have to conservatively
1189       // assume it is unknown, but this also does not block PRE of the load.
1190       if (!CanTranslate ||
1191           getNonLocalPointerDepFromBB(PredPointer,
1192                                       Loc.getWithNewPtr(PredPtrVal),
1193                                       isLoad, Pred,
1194                                       Result, Visited)) {
1195         // Add the entry to the Result list.
1196         NonLocalDepResult Entry(Pred, MemDepResult::getUnknown(), PredPtrVal);
1197         Result.push_back(Entry);
1198
1199         // Since we had a phi translation failure, the cache for CacheKey won't
1200         // include all of the entries that we need to immediately satisfy future
1201         // queries.  Mark this in NonLocalPointerDeps by setting the
1202         // BBSkipFirstBlockPair pointer to null.  This requires reuse of the
1203         // cached value to do more work but not miss the phi trans failure.
1204         NonLocalPointerInfo &NLPI = NonLocalPointerDeps[CacheKey];
1205         NLPI.Pair = BBSkipFirstBlockPair();
1206         continue;
1207       }
1208     }
1209
1210     // Refresh the CacheInfo/Cache pointer so that it isn't invalidated.
1211     CacheInfo = &NonLocalPointerDeps[CacheKey];
1212     Cache = &CacheInfo->NonLocalDeps;
1213     NumSortedEntries = Cache->size();
1214
1215     // Since we did phi translation, the "Cache" set won't contain all of the
1216     // results for the query.  This is ok (we can still use it to accelerate
1217     // specific block queries) but we can't do the fastpath "return all
1218     // results from the set"  Clear out the indicator for this.
1219     CacheInfo->Pair = BBSkipFirstBlockPair();
1220     SkipFirstBlock = false;
1221     continue;
1222
1223   PredTranslationFailure:
1224     // The following code is "failure"; we can't produce a sane translation
1225     // for the given block.  It assumes that we haven't modified any of
1226     // our datastructures while processing the current block.
1227
1228     if (!Cache) {
1229       // Refresh the CacheInfo/Cache pointer if it got invalidated.
1230       CacheInfo = &NonLocalPointerDeps[CacheKey];
1231       Cache = &CacheInfo->NonLocalDeps;
1232       NumSortedEntries = Cache->size();
1233     }
1234
1235     // Since we failed phi translation, the "Cache" set won't contain all of the
1236     // results for the query.  This is ok (we can still use it to accelerate
1237     // specific block queries) but we can't do the fastpath "return all
1238     // results from the set".  Clear out the indicator for this.
1239     CacheInfo->Pair = BBSkipFirstBlockPair();
1240
1241     // If *nothing* works, mark the pointer as unknown.
1242     //
1243     // If this is the magic first block, return this as a clobber of the whole
1244     // incoming value.  Since we can't phi translate to one of the predecessors,
1245     // we have to bail out.
1246     if (SkipFirstBlock)
1247       return true;
1248
1249     for (NonLocalDepInfo::reverse_iterator I = Cache->rbegin(); ; ++I) {
1250       assert(I != Cache->rend() && "Didn't find current block??");
1251       if (I->getBB() != BB)
1252         continue;
1253
1254       assert(I->getResult().isNonLocal() &&
1255              "Should only be here with transparent block");
1256       I->setResult(MemDepResult::getUnknown());
1257       Result.push_back(NonLocalDepResult(I->getBB(), I->getResult(),
1258                                          Pointer.getAddr()));
1259       break;
1260     }
1261   }
1262
1263   // Okay, we're done now.  If we added new values to the cache, re-sort it.
1264   SortNonLocalDepInfoCache(*Cache, NumSortedEntries);
1265   DEBUG(AssertSorted(*Cache));
1266   return false;
1267 }
1268
1269 /// RemoveCachedNonLocalPointerDependencies - If P exists in
1270 /// CachedNonLocalPointerInfo, remove it.
1271 void MemoryDependenceAnalysis::
1272 RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair P) {
1273   CachedNonLocalPointerInfo::iterator It =
1274     NonLocalPointerDeps.find(P);
1275   if (It == NonLocalPointerDeps.end()) return;
1276
1277   // Remove all of the entries in the BB->val map.  This involves removing
1278   // instructions from the reverse map.
1279   NonLocalDepInfo &PInfo = It->second.NonLocalDeps;
1280
1281   for (unsigned i = 0, e = PInfo.size(); i != e; ++i) {
1282     Instruction *Target = PInfo[i].getResult().getInst();
1283     if (!Target) continue;  // Ignore non-local dep results.
1284     assert(Target->getParent() == PInfo[i].getBB());
1285
1286     // Eliminating the dirty entry from 'Cache', so update the reverse info.
1287     RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalPtrDeps, Target, P);
1288   }
1289
1290   // Remove P from NonLocalPointerDeps (which deletes NonLocalDepInfo).
1291   NonLocalPointerDeps.erase(It);
1292 }
1293
1294
1295 /// invalidateCachedPointerInfo - This method is used to invalidate cached
1296 /// information about the specified pointer, because it may be too
1297 /// conservative in memdep.  This is an optional call that can be used when
1298 /// the client detects an equivalence between the pointer and some other
1299 /// value and replaces the other value with ptr. This can make Ptr available
1300 /// in more places that cached info does not necessarily keep.
1301 void MemoryDependenceAnalysis::invalidateCachedPointerInfo(Value *Ptr) {
1302   // If Ptr isn't really a pointer, just ignore it.
1303   if (!Ptr->getType()->isPointerTy()) return;
1304   // Flush store info for the pointer.
1305   RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair(Ptr, false));
1306   // Flush load info for the pointer.
1307   RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair(Ptr, true));
1308 }
1309
1310 /// invalidateCachedPredecessors - Clear the PredIteratorCache info.
1311 /// This needs to be done when the CFG changes, e.g., due to splitting
1312 /// critical edges.
1313 void MemoryDependenceAnalysis::invalidateCachedPredecessors() {
1314   PredCache->clear();
1315 }
1316
1317 /// removeInstruction - Remove an instruction from the dependence analysis,
1318 /// updating the dependence of instructions that previously depended on it.
1319 /// This method attempts to keep the cache coherent using the reverse map.
1320 void MemoryDependenceAnalysis::removeInstruction(Instruction *RemInst) {
1321   // Walk through the Non-local dependencies, removing this one as the value
1322   // for any cached queries.
1323   NonLocalDepMapType::iterator NLDI = NonLocalDeps.find(RemInst);
1324   if (NLDI != NonLocalDeps.end()) {
1325     NonLocalDepInfo &BlockMap = NLDI->second.first;
1326     for (NonLocalDepInfo::iterator DI = BlockMap.begin(), DE = BlockMap.end();
1327          DI != DE; ++DI)
1328       if (Instruction *Inst = DI->getResult().getInst())
1329         RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalDeps, Inst, RemInst);
1330     NonLocalDeps.erase(NLDI);
1331   }
1332
1333   // If we have a cached local dependence query for this instruction, remove it.
1334   //
1335   LocalDepMapType::iterator LocalDepEntry = LocalDeps.find(RemInst);
1336   if (LocalDepEntry != LocalDeps.end()) {
1337     // Remove us from DepInst's reverse set now that the local dep info is gone.
1338     if (Instruction *Inst = LocalDepEntry->second.getInst())
1339       RemoveFromReverseMap(ReverseLocalDeps, Inst, RemInst);
1340
1341     // Remove this local dependency info.
1342     LocalDeps.erase(LocalDepEntry);
1343   }
1344
1345   // If we have any cached pointer dependencies on this instruction, remove
1346   // them.  If the instruction has non-pointer type, then it can't be a pointer
1347   // base.
1348
1349   // Remove it from both the load info and the store info.  The instruction
1350   // can't be in either of these maps if it is non-pointer.
1351   if (RemInst->getType()->isPointerTy()) {
1352     RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair(RemInst, false));
1353     RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair(RemInst, true));
1354   }
1355
1356   // Loop over all of the things that depend on the instruction we're removing.
1357   //
1358   SmallVector<std::pair<Instruction*, Instruction*>, 8> ReverseDepsToAdd;
1359
1360   // If we find RemInst as a clobber or Def in any of the maps for other values,
1361   // we need to replace its entry with a dirty version of the instruction after
1362   // it.  If RemInst is a terminator, we use a null dirty value.
1363   //
1364   // Using a dirty version of the instruction after RemInst saves having to scan
1365   // the entire block to get to this point.
1366   MemDepResult NewDirtyVal;
1367   if (!RemInst->isTerminator())
1368     NewDirtyVal = MemDepResult::getDirty(++BasicBlock::iterator(RemInst));
1369
1370   ReverseDepMapType::iterator ReverseDepIt = ReverseLocalDeps.find(RemInst);
1371   if (ReverseDepIt != ReverseLocalDeps.end()) {
1372     SmallPtrSet<Instruction*, 4> &ReverseDeps = ReverseDepIt->second;
1373     // RemInst can't be the terminator if it has local stuff depending on it.
1374     assert(!ReverseDeps.empty() && !isa<TerminatorInst>(RemInst) &&
1375            "Nothing can locally depend on a terminator");
1376
1377     for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::iterator I = ReverseDeps.begin(),
1378          E = ReverseDeps.end(); I != E; ++I) {
1379       Instruction *InstDependingOnRemInst = *I;
1380       assert(InstDependingOnRemInst != RemInst &&
1381              "Already removed our local dep info");
1382
1383       LocalDeps[InstDependingOnRemInst] = NewDirtyVal;
1384
1385       // Make sure to remember that new things depend on NewDepInst.
1386       assert(NewDirtyVal.getInst() && "There is no way something else can have "
1387              "a local dep on this if it is a terminator!");
1388       ReverseDepsToAdd.push_back(std::make_pair(NewDirtyVal.getInst(),
1389                                                 InstDependingOnRemInst));
1390     }
1391
1392     ReverseLocalDeps.erase(ReverseDepIt);
1393
1394     // Add new reverse deps after scanning the set, to avoid invalidating the
1395     // 'ReverseDeps' reference.
1396     while (!ReverseDepsToAdd.empty()) {
1397       ReverseLocalDeps[ReverseDepsToAdd.back().first]
1398         .insert(ReverseDepsToAdd.back().second);
1399       ReverseDepsToAdd.pop_back();
1400     }
1401   }
1402
1403   ReverseDepIt = ReverseNonLocalDeps.find(RemInst);
1404   if (ReverseDepIt != ReverseNonLocalDeps.end()) {
1405     SmallPtrSet<Instruction*, 4> &Set = ReverseDepIt->second;
1406     for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::iterator I = Set.begin(), E = Set.end();
1407          I != E; ++I) {
1408       assert(*I != RemInst && "Already removed NonLocalDep info for RemInst");
1409
1410       PerInstNLInfo &INLD = NonLocalDeps[*I];
1411       // The information is now dirty!
1412       INLD.second = true;
1413
1414       for (NonLocalDepInfo::iterator DI = INLD.first.begin(),
1415            DE = INLD.first.end(); DI != DE; ++DI) {
1416         if (DI->getResult().getInst() != RemInst) continue;
1417
1418         // Convert to a dirty entry for the subsequent instruction.
1419         DI->setResult(NewDirtyVal);
1420
1421         if (Instruction *NextI = NewDirtyVal.getInst())
1422           ReverseDepsToAdd.push_back(std::make_pair(NextI, *I));
1423       }
1424     }
1425
1426     ReverseNonLocalDeps.erase(ReverseDepIt);
1427
1428     // Add new reverse deps after scanning the set, to avoid invalidating 'Set'
1429     while (!ReverseDepsToAdd.empty()) {
1430       ReverseNonLocalDeps[ReverseDepsToAdd.back().first]
1431         .insert(ReverseDepsToAdd.back().second);
1432       ReverseDepsToAdd.pop_back();
1433     }
1434   }
1435
1436   // If the instruction is in ReverseNonLocalPtrDeps then it appears as a
1437   // value in the NonLocalPointerDeps info.
1438   ReverseNonLocalPtrDepTy::iterator ReversePtrDepIt =
1439     ReverseNonLocalPtrDeps.find(RemInst);
1440   if (ReversePtrDepIt != ReverseNonLocalPtrDeps.end()) {
1441     SmallPtrSet<ValueIsLoadPair, 4> &Set = ReversePtrDepIt->second;
1442     SmallVector<std::pair<Instruction*, ValueIsLoadPair>,8> ReversePtrDepsToAdd;
1443
1444     for (SmallPtrSet<ValueIsLoadPair, 4>::iterator I = Set.begin(),
1445          E = Set.end(); I != E; ++I) {
1446       ValueIsLoadPair P = *I;
1447       assert(P.getPointer() != RemInst &&
1448              "Already removed NonLocalPointerDeps info for RemInst");
1449
1450       NonLocalDepInfo &NLPDI = NonLocalPointerDeps[P].NonLocalDeps;
1451
1452       // The cache is not valid for any specific block anymore.
1453       NonLocalPointerDeps[P].Pair = BBSkipFirstBlockPair();
1454
1455       // Update any entries for RemInst to use the instruction after it.
1456       for (NonLocalDepInfo::iterator DI = NLPDI.begin(), DE = NLPDI.end();
1457            DI != DE; ++DI) {
1458         if (DI->getResult().getInst() != RemInst) continue;
1459
1460         // Convert to a dirty entry for the subsequent instruction.
1461         DI->setResult(NewDirtyVal);
1462
1463         if (Instruction *NewDirtyInst = NewDirtyVal.getInst())
1464           ReversePtrDepsToAdd.push_back(std::make_pair(NewDirtyInst, P));
1465       }
1466
1467       // Re-sort the NonLocalDepInfo.  Changing the dirty entry to its
1468       // subsequent value may invalidate the sortedness.
1469       std::sort(NLPDI.begin(), NLPDI.end());
1470     }
1471
1472     ReverseNonLocalPtrDeps.erase(ReversePtrDepIt);
1473
1474     while (!ReversePtrDepsToAdd.empty()) {
1475       ReverseNonLocalPtrDeps[ReversePtrDepsToAdd.back().first]
1476         .insert(ReversePtrDepsToAdd.back().second);
1477       ReversePtrDepsToAdd.pop_back();
1478     }
1479   }
1480
1481
1482   assert(!NonLocalDeps.count(RemInst) && "RemInst got reinserted?");
1483   AA->deleteValue(RemInst);
1484   DEBUG(verifyRemoved(RemInst));
1485 }
1486 /// verifyRemoved - Verify that the specified instruction does not occur
1487 /// in our internal data structures.
1488 void MemoryDependenceAnalysis::verifyRemoved(Instruction *D) const {
1489   for (LocalDepMapType::const_iterator I = LocalDeps.begin(),
1490        E = LocalDeps.end(); I != E; ++I) {
1491     assert(I->first != D && "Inst occurs in data structures");
1492     assert(I->second.getInst() != D &&
1493            "Inst occurs in data structures");
1494   }
1495
1496   for (CachedNonLocalPointerInfo::const_iterator I =NonLocalPointerDeps.begin(),
1497        E = NonLocalPointerDeps.end(); I != E; ++I) {
1498     assert(I->first.getPointer() != D && "Inst occurs in NLPD map key");
1499     const NonLocalDepInfo &Val = I->second.NonLocalDeps;
1500     for (NonLocalDepInfo::const_iterator II = Val.begin(), E = Val.end();
1501          II != E; ++II)
1502       assert(II->getResult().getInst() != D && "Inst occurs as NLPD value");
1503   }
1504
1505   for (NonLocalDepMapType::const_iterator I = NonLocalDeps.begin(),
1506        E = NonLocalDeps.end(); I != E; ++I) {
1507     assert(I->first != D && "Inst occurs in data structures");
1508     const PerInstNLInfo &INLD = I->second;
1509     for (NonLocalDepInfo::const_iterator II = INLD.first.begin(),
1510          EE = INLD.first.end(); II  != EE; ++II)
1511       assert(II->getResult().getInst() != D && "Inst occurs in data structures");
1512   }
1513
1514   for (ReverseDepMapType::const_iterator I = ReverseLocalDeps.begin(),
1515        E = ReverseLocalDeps.end(); I != E; ++I) {
1516     assert(I->first != D && "Inst occurs in data structures");
1517     for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::const_iterator II = I->second.begin(),
1518          EE = I->second.end(); II != EE; ++II)
1519       assert(*II != D && "Inst occurs in data structures");
1520   }
1521
1522   for (ReverseDepMapType::const_iterator I = ReverseNonLocalDeps.begin(),
1523        E = ReverseNonLocalDeps.end();
1524        I != E; ++I) {
1525     assert(I->first != D && "Inst occurs in data structures");
1526     for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::const_iterator II = I->second.begin(),
1527          EE = I->second.end(); II != EE; ++II)
1528       assert(*II != D && "Inst occurs in data structures");
1529   }
1530
1531   for (ReverseNonLocalPtrDepTy::const_iterator
1532        I = ReverseNonLocalPtrDeps.begin(),
1533        E = ReverseNonLocalPtrDeps.end(); I != E; ++I) {
1534     assert(I->first != D && "Inst occurs in rev NLPD map");
1535
1536     for (SmallPtrSet<ValueIsLoadPair, 4>::const_iterator II = I->second.begin(),
1537          E = I->second.end(); II != E; ++II)
1538       assert(*II != ValueIsLoadPair(D, false) &&
1539              *II != ValueIsLoadPair(D, true) &&
1540              "Inst occurs in ReverseNonLocalPtrDeps map");
1541   }
1542
1543 }