lib/Analysis/ScalarEvolutionAliasAnalysis.cpp

   1 //===- ScalarEvolutionAliasAnalysis.cpp - SCEV-based Alias Analysis -------===//
   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 defines the ScalarEvolutionAliasAnalysis pass, which implements a
  11 // simple alias analysis implemented in terms of ScalarEvolution queries.
  12 //
  13 // This differs from traditional loop dependence analysis in that it tests
  14 // for dependencies within a single iteration of a loop, rather than
  15 // dependencies between different iterations.
  16 //
  17 // ScalarEvolution has a more complete understanding of pointer arithmetic
  18 // than BasicAliasAnalysis' collection of ad-hoc analyses.
  19 //
  20 //===----------------------------------------------------------------------===//
  21
  22 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionAliasAnalysis.h"
  23 using namespace llvm;
  24
  25 // Register this pass...
  26 char ScalarEvolutionAliasAnalysis::ID = 0;
  27 INITIALIZE_AG_PASS_BEGIN(ScalarEvolutionAliasAnalysis, AliasAnalysis, "scev-aa",
  28                          "ScalarEvolution-based Alias Analysis", false, true,
  29                          false)
  30 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ScalarEvolution)
  31 INITIALIZE_AG_PASS_END(ScalarEvolutionAliasAnalysis, AliasAnalysis, "scev-aa",
  32                        "ScalarEvolution-based Alias Analysis", false, true,
  33                        false)
  34
  35 FunctionPass *llvm::createScalarEvolutionAliasAnalysisPass() {
  36   return new ScalarEvolutionAliasAnalysis();
  37 }
  38
  39 void ScalarEvolutionAliasAnalysis::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  40   AU.addRequiredTransitive<ScalarEvolution>();
  41   AU.setPreservesAll();
  42   AliasAnalysis::getAnalysisUsage(AU);
  43 }
  44
  45 bool ScalarEvolutionAliasAnalysis::runOnFunction(Function &F) {
  46   InitializeAliasAnalysis(this, &F.getParent()->getDataLayout());
  47   SE = &getAnalysis<ScalarEvolution>();
  48   return false;
  49 }
  50
  51 /// Given an expression, try to find a base value.
  52 ///
  53 /// Returns null if none was found.
  54 Value *ScalarEvolutionAliasAnalysis::GetBaseValue(const SCEV *S) {
  55   if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S)) {
  56     // In an addrec, assume that the base will be in the start, rather
  57     // than the step.
  58     return GetBaseValue(AR->getStart());
  59   } else if (const SCEVAddExpr *A = dyn_cast<SCEVAddExpr>(S)) {
  60     // If there's a pointer operand, it'll be sorted at the end of the list.
  61     const SCEV *Last = A->getOperand(A->getNumOperands() - 1);
  62     if (Last->getType()->isPointerTy())
  63       return GetBaseValue(Last);
  64   } else if (const SCEVUnknown *U = dyn_cast<SCEVUnknown>(S)) {
  65     // This is a leaf node.
  66     return U->getValue();
  67   }
  68   // No Identified object found.
  69   return nullptr;
  70 }
  71
  72 AliasResult ScalarEvolutionAliasAnalysis::alias(const MemoryLocation &LocA,
  73                                                 const MemoryLocation &LocB) {
  74   // If either of the memory references is empty, it doesn't matter what the
  75   // pointer values are. This allows the code below to ignore this special
  76   // case.
  77   if (LocA.Size == 0 || LocB.Size == 0)
  78     return NoAlias;
  79
  80   // This is ScalarEvolutionAliasAnalysis. Get the SCEVs!
  81   const SCEV *AS = SE->getSCEV(const_cast<Value *>(LocA.Ptr));
  82   const SCEV *BS = SE->getSCEV(const_cast<Value *>(LocB.Ptr));
  83
  84   // If they evaluate to the same expression, it's a MustAlias.
  85   if (AS == BS)
  86     return MustAlias;
  87
  88   // If something is known about the difference between the two addresses,
  89   // see if it's enough to prove a NoAlias.
  90   if (SE->getEffectiveSCEVType(AS->getType()) ==
  91       SE->getEffectiveSCEVType(BS->getType())) {
  92     unsigned BitWidth = SE->getTypeSizeInBits(AS->getType());
  93     APInt ASizeInt(BitWidth, LocA.Size);
  94     APInt BSizeInt(BitWidth, LocB.Size);
  95
  96     // Compute the difference between the two pointers.
  97     const SCEV *BA = SE->getMinusSCEV(BS, AS);
  98
  99     // Test whether the difference is known to be great enough that memory of
 100     // the given sizes don't overlap. This assumes that ASizeInt and BSizeInt
 101     // are non-zero, which is special-cased above.
 102     if (ASizeInt.ule(SE->getUnsignedRange(BA).getUnsignedMin()) &&
 103         (-BSizeInt).uge(SE->getUnsignedRange(BA).getUnsignedMax()))
 104       return NoAlias;
 105
 106     // Folding the subtraction while preserving range information can be tricky
 107     // (because of INT_MIN, etc.); if the prior test failed, swap AS and BS
 108     // and try again to see if things fold better that way.
 109
 110     // Compute the difference between the two pointers.
 111     const SCEV *AB = SE->getMinusSCEV(AS, BS);
 112
 113     // Test whether the difference is known to be great enough that memory of
 114     // the given sizes don't overlap. This assumes that ASizeInt and BSizeInt
 115     // are non-zero, which is special-cased above.
 116     if (BSizeInt.ule(SE->getUnsignedRange(AB).getUnsignedMin()) &&
 117         (-ASizeInt).uge(SE->getUnsignedRange(AB).getUnsignedMax()))
 118       return NoAlias;
 119   }
 120
 121   // If ScalarEvolution can find an underlying object, form a new query.
 122   // The correctness of this depends on ScalarEvolution not recognizing
 123   // inttoptr and ptrtoint operators.
 124   Value *AO = GetBaseValue(AS);
 125   Value *BO = GetBaseValue(BS);
 126   if ((AO && AO != LocA.Ptr) || (BO && BO != LocB.Ptr))
 127     if (alias(MemoryLocation(AO ? AO : LocA.Ptr,
 128                              AO ? +MemoryLocation::UnknownSize : LocA.Size,
 129                              AO ? AAMDNodes() : LocA.AATags),
 130               MemoryLocation(BO ? BO : LocB.Ptr,
 131                              BO ? +MemoryLocation::UnknownSize : LocB.Size,
 132                              BO ? AAMDNodes() : LocB.AATags)) == NoAlias)
 133       return NoAlias;
 134
 135   // Forward the query to the next analysis.
 136   return AliasAnalysis::alias(LocA, LocB);
 137 }