lib/Analysis/TypeBasedAliasAnalysis.cpp

   1 //===- TypeBasedAliasAnalysis.cpp - Type-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 TypeBasedAliasAnalysis pass, which implements
  11 // metadata-based TBAA.
  12 //
  13 // In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
  14 // suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to describe
  15 // a type system of a higher level language. This can be used to implement
  16 // typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement custom alias
  17 // analysis behavior for other languages.
  18 //
  19 // We now support two types of metadata format: scalar TBAA and struct-path
  20 // aware TBAA. After all testing cases are upgraded to use struct-path aware
  21 // TBAA and we can auto-upgrade existing bc files, the support for scalar TBAA
  22 // can be dropped.
  23 //
  24 // The scalar TBAA metadata format is very simple. TBAA MDNodes have up to
  25 // three fields, e.g.:
  26 //   !0 = metadata !{ metadata !"an example type tree" }
  27 //   !1 = metadata !{ metadata !"int", metadata !0 }
  28 //   !2 = metadata !{ metadata !"float", metadata !0 }
  29 //   !3 = metadata !{ metadata !"const float", metadata !2, i64 1 }
  30 //
  31 // The first field is an identity field. It can be any value, usually
  32 // an MDString, which uniquely identifies the type. The most important
  33 // name in the tree is the name of the root node. Two trees with
  34 // different root node names are entirely disjoint, even if they
  35 // have leaves with common names.
  36 //
  37 // The second field identifies the type's parent node in the tree, or
  38 // is null or omitted for a root node. A type is considered to alias
  39 // all of its descendants and all of its ancestors in the tree. Also,
  40 // a type is considered to alias all types in other trees, so that
  41 // bitcode produced from multiple front-ends is handled conservatively.
  42 //
  43 // If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
  44 // indicates that the type is "constant" (meaning pointsToConstantMemory
  45 // should return true; see
  46 // http://llvm.org/docs/AliasAnalysis.html#OtherItfs).
  47 //
  48 // With struct-path aware TBAA, the MDNodes attached to an instruction using
  49 // "!tbaa" are called path tag nodes.
  50 //
  51 // The path tag node has 4 fields with the last field being optional.
  52 //
  53 // The first field is the base type node, it can be a struct type node
  54 // or a scalar type node. The second field is the access type node, it
  55 // must be a scalar type node. The third field is the offset into the base type.
  56 // The last field has the same meaning as the last field of our scalar TBAA:
  57 // it's an integer which if equal to 1 indicates that the access is "constant".
  58 //
  59 // The struct type node has a name and a list of pairs, one pair for each member
  60 // of the struct. The first element of each pair is a type node (a struct type
  61 // node or a sclar type node), specifying the type of the member, the second
  62 // element of each pair is the offset of the member.
  63 //
  64 // Given an example
  65 // typedef struct {
  66 //   short s;
  67 // } A;
  68 // typedef struct {
  69 //   uint16_t s;
  70 //   A a;
  71 // } B;
  72 //
  73 // For an acess to B.a.s, we attach !5 (a path tag node) to the load/store
  74 // instruction. The base type is !4 (struct B), the access type is !2 (scalar
  75 // type short) and the offset is 4.
  76 //
  77 // !0 = metadata !{metadata !"Simple C/C++ TBAA"}
  78 // !1 = metadata !{metadata !"omnipotent char", metadata !0} // Scalar type node
  79 // !2 = metadata !{metadata !"short", metadata !1}           // Scalar type node
  80 // !3 = metadata !{metadata !"A", metadata !2, i64 0}        // Struct type node
  81 // !4 = metadata !{metadata !"B", metadata !2, i64 0, metadata !3, i64 4}
  82 //                                                           // Struct type node
  83 // !5 = metadata !{metadata !4, metadata !2, i64 4}          // Path tag node
  84 //
  85 // The struct type nodes and the scalar type nodes form a type DAG.
  86 //         Root (!0)
  87 //         char (!1)  -- edge to Root
  88 //         short (!2) -- edge to char
  89 //         A (!3) -- edge with offset 0 to short
  90 //         B (!4) -- edge with offset 0 to short and edge with offset 4 to A
  91 //
  92 // To check if two tags (tagX and tagY) can alias, we start from the base type
  93 // of tagX, follow the edge with the correct offset in the type DAG and adjust
  94 // the offset until we reach the base type of tagY or until we reach the Root
  95 // node.
  96 // If we reach the base type of tagY, compare the adjusted offset with
  97 // offset of tagY, return Alias if the offsets are the same, return NoAlias
  98 // otherwise.
  99 // If we reach the Root node, perform the above starting from base type of tagY
 100 // to see if we reach base type of tagX.
 101 //
 102 // If they have different roots, they're part of different potentially
 103 // unrelated type systems, so we return Alias to be conservative.
 104 // If neither node is an ancestor of the other and they have the same root,
 105 // then we say NoAlias.
 106 //
 107 // TODO: The current metadata format doesn't support struct
 108 // fields. For example:
 109 //   struct X {
 110 //     double d;
 111 //     int i;
 112 //   };
 113 //   void foo(struct X *x, struct X *y, double *p) {
 114 //     *x = *y;
 115 //     *p = 0.0;
 116 //   }
 117 // Struct X has a double member, so the store to *x can alias the store to *p.
 118 // Currently it's not possible to precisely describe all the things struct X
 119 // aliases, so struct assignments must use conservative TBAA nodes. There's
 120 // no scheme for attaching metadata to @llvm.memcpy yet either.
 121 //
 122 //===----------------------------------------------------------------------===//
 123
 124 #include "llvm/Analysis/Passes.h"
 125 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
 126 #include "llvm/IR/Constants.h"
 127 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
 128 #include "llvm/IR/Metadata.h"
 129 #include "llvm/IR/Module.h"
 130 #include "llvm/Pass.h"
 131 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
 132 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
 133 using namespace llvm;
 134
 135 // A handy option for disabling TBAA functionality. The same effect can also be
 136 // achieved by stripping the !tbaa tags from IR, but this option is sometimes
 137 // more convenient.
 138 static cl::opt<bool> EnableTBAA("enable-tbaa", cl::init(true));
 139
 140 namespace {
 141   /// TBAANode - This is a simple wrapper around an MDNode which provides a
 142   /// higher-level interface by hiding the details of how alias analysis
 143   /// information is encoded in its operands.
 144   class TBAANode {
 145     const MDNode *Node;
 146
 147   public:
 148     TBAANode() : Node(nullptr) {}
 149     explicit TBAANode(const MDNode *N) : Node(N) {}
 150
 151     /// getNode - Get the MDNode for this TBAANode.
 152     const MDNode *getNode() const { return Node; }
 153
 154     /// getParent - Get this TBAANode's Alias tree parent.
 155     TBAANode getParent() const {
 156       if (Node->getNumOperands() < 2)
 157         return TBAANode();
 158       MDNode *P = dyn_cast_or_null<MDNode>(Node->getOperand(1));
 159       if (!P)
 160         return TBAANode();
 161       // Ok, this node has a valid parent. Return it.
 162       return TBAANode(P);
 163     }
 164
 165     /// TypeIsImmutable - Test if this TBAANode represents a type for objects
 166     /// which are not modified (by any means) in the context where this
 167     /// AliasAnalysis is relevant.
 168     bool TypeIsImmutable() const {
 169       if (Node->getNumOperands() < 3)
 170         return false;
 171       ConstantInt *CI = mdconst::dyn_extract<ConstantInt>(Node->getOperand(2));
 172       if (!CI)
 173         return false;
 174       return CI->getValue()[0];
 175     }
 176   };
 177
 178   /// This is a simple wrapper around an MDNode which provides a
 179   /// higher-level interface by hiding the details of how alias analysis
 180   /// information is encoded in its operands.
 181   class TBAAStructTagNode {
 182     /// This node should be created with createTBAAStructTagNode.
 183     const MDNode *Node;
 184
 185   public:
 186     explicit TBAAStructTagNode(const MDNode *N) : Node(N) {}
 187
 188     /// Get the MDNode for this TBAAStructTagNode.
 189     const MDNode *getNode() const { return Node; }
 190
 191     const MDNode *getBaseType() const {
 192       return dyn_cast_or_null<MDNode>(Node->getOperand(0));
 193     }
 194     const MDNode *getAccessType() const {
 195       return dyn_cast_or_null<MDNode>(Node->getOperand(1));
 196     }
 197     uint64_t getOffset() const {
 198       return mdconst::extract<ConstantInt>(Node->getOperand(2))->getZExtValue();
 199     }
 200     /// TypeIsImmutable - Test if this TBAAStructTagNode represents a type for
 201     /// objects which are not modified (by any means) in the context where this
 202     /// AliasAnalysis is relevant.
 203     bool TypeIsImmutable() const {
 204       if (Node->getNumOperands() < 4)
 205         return false;
 206       ConstantInt *CI = mdconst::dyn_extract<ConstantInt>(Node->getOperand(3));
 207       if (!CI)
 208         return false;
 209       return CI->getValue()[0];
 210     }
 211   };
 212
 213   /// This is a simple wrapper around an MDNode which provides a
 214   /// higher-level interface by hiding the details of how alias analysis
 215   /// information is encoded in its operands.
 216   class TBAAStructTypeNode {
 217     /// This node should be created with createTBAAStructTypeNode.
 218     const MDNode *Node;
 219
 220   public:
 221     TBAAStructTypeNode() : Node(nullptr) {}
 222     explicit TBAAStructTypeNode(const MDNode *N) : Node(N) {}
 223
 224     /// Get the MDNode for this TBAAStructTypeNode.
 225     const MDNode *getNode() const { return Node; }
 226
 227     /// Get this TBAAStructTypeNode's field in the type DAG with
 228     /// given offset. Update the offset to be relative to the field type.
 229     TBAAStructTypeNode getParent(uint64_t &Offset) const {
 230       // Parent can be omitted for the root node.
 231       if (Node->getNumOperands() < 2)
 232         return TBAAStructTypeNode();
 233
 234       // Fast path for a scalar type node and a struct type node with a single
 235       // field.
 236       if (Node->getNumOperands() <= 3) {
 237         uint64_t Cur = Node->getNumOperands() == 2
 238                            ? 0
 239                            : mdconst::extract<ConstantInt>(Node->getOperand(2))
 240                                  ->getZExtValue();
 241         Offset -= Cur;
 242         MDNode *P = dyn_cast_or_null<MDNode>(Node->getOperand(1));
 243         if (!P)
 244           return TBAAStructTypeNode();
 245         return TBAAStructTypeNode(P);
 246       }
 247
 248       // Assume the offsets are in order. We return the previous field if
 249       // the current offset is bigger than the given offset.
 250       unsigned TheIdx = 0;
 251       for (unsigned Idx = 1; Idx < Node->getNumOperands(); Idx += 2) {
 252         uint64_t Cur = mdconst::extract<ConstantInt>(Node->getOperand(Idx + 1))
 253                            ->getZExtValue();
 254         if (Cur > Offset) {
 255           assert(Idx >= 3 &&
 256                  "TBAAStructTypeNode::getParent should have an offset match!");
 257           TheIdx = Idx - 2;
 258           break;
 259         }
 260       }
 261       // Move along the last field.
 262       if (TheIdx == 0)
 263         TheIdx = Node->getNumOperands() - 2;
 264       uint64_t Cur = mdconst::extract<ConstantInt>(Node->getOperand(TheIdx + 1))
 265                          ->getZExtValue();
 266       Offset -= Cur;
 267       MDNode *P = dyn_cast_or_null<MDNode>(Node->getOperand(TheIdx));
 268       if (!P)
 269         return TBAAStructTypeNode();
 270       return TBAAStructTypeNode(P);
 271     }
 272   };
 273 } // namespace
 274
 275 namespace {
 276   /// TypeBasedAliasAnalysis - This is a simple alias analysis
 277   /// implementation that uses TypeBased to answer queries.
 278   class TypeBasedAliasAnalysis : public ImmutablePass,
 279                                  public AliasAnalysis {
 280   public:
 281     static char ID; // Class identification, replacement for typeinfo
 282     TypeBasedAliasAnalysis() : ImmutablePass(ID) {
 283       initializeTypeBasedAliasAnalysisPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
 284     }
 285
 286     bool doInitialization(Module &M) override;
 287
 288     /// getAdjustedAnalysisPointer - This method is used when a pass implements
 289     /// an analysis interface through multiple inheritance.  If needed, it
 290     /// should override this to adjust the this pointer as needed for the
 291     /// specified pass info.
 292     void *getAdjustedAnalysisPointer(const void *PI) override {
 293       if (PI == &AliasAnalysis::ID)
 294         return (AliasAnalysis*)this;
 295       return this;
 296     }
 297
 298     bool Aliases(const MDNode *A, const MDNode *B) const;
 299     bool PathAliases(const MDNode *A, const MDNode *B) const;
 300
 301   private:
 302     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override;
 303     AliasResult alias(const MemoryLocation &LocA,
 304                       const MemoryLocation &LocB) override;
 305     bool pointsToConstantMemory(const MemoryLocation &Loc,
 306                                 bool OrLocal) override;
 307     ModRefBehavior getModRefBehavior(ImmutableCallSite CS) override;
 308     ModRefBehavior getModRefBehavior(const Function *F) override;
 309     ModRefResult getModRefInfo(ImmutableCallSite CS,
 310                                const MemoryLocation &Loc) override;
 311     ModRefResult getModRefInfo(ImmutableCallSite CS1,
 312                                ImmutableCallSite CS2) override;
 313   };
 314 }  // End of anonymous namespace
 315
 316 // Register this pass...
 317 char TypeBasedAliasAnalysis::ID = 0;
 318 INITIALIZE_AG_PASS(TypeBasedAliasAnalysis, AliasAnalysis, "tbaa",
 319                    "Type-Based Alias Analysis", false, true, false)
 320
 321 ImmutablePass *llvm::createTypeBasedAliasAnalysisPass() {
 322   return new TypeBasedAliasAnalysis();
 323 }
 324
 325 bool TypeBasedAliasAnalysis::doInitialization(Module &M) {
 326   InitializeAliasAnalysis(this, &M.getDataLayout());
 327   return true;
 328 }
 329
 330 void
 331 TypeBasedAliasAnalysis::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
 332   AU.setPreservesAll();
 333   AliasAnalysis::getAnalysisUsage(AU);
 334 }
 335
 336 /// Check the first operand of the tbaa tag node, if it is a MDNode, we treat
 337 /// it as struct-path aware TBAA format, otherwise, we treat it as scalar TBAA
 338 /// format.
 339 static bool isStructPathTBAA(const MDNode *MD) {
 340   // Anonymous TBAA root starts with a MDNode and dragonegg uses it as
 341   // a TBAA tag.
 342   return isa<MDNode>(MD->getOperand(0)) && MD->getNumOperands() >= 3;
 343 }
 344
 345 /// Aliases - Test whether the type represented by A may alias the
 346 /// type represented by B.
 347 bool
 348 TypeBasedAliasAnalysis::Aliases(const MDNode *A,
 349                                 const MDNode *B) const {
 350   // Make sure that both MDNodes are struct-path aware.
 351   if (isStructPathTBAA(A) && isStructPathTBAA(B))
 352     return PathAliases(A, B);
 353
 354   // Keep track of the root node for A and B.
 355   TBAANode RootA, RootB;
 356
 357   // Climb the tree from A to see if we reach B.
 358   for (TBAANode T(A); ; ) {
 359     if (T.getNode() == B)
 360       // B is an ancestor of A.
 361       return true;
 362
 363     RootA = T;
 364     T = T.getParent();
 365     if (!T.getNode())
 366       break;
 367   }
 368
 369   // Climb the tree from B to see if we reach A.
 370   for (TBAANode T(B); ; ) {
 371     if (T.getNode() == A)
 372       // A is an ancestor of B.
 373       return true;
 374
 375     RootB = T;
 376     T = T.getParent();
 377     if (!T.getNode())
 378       break;
 379   }
 380
 381   // Neither node is an ancestor of the other.
 382
 383   // If they have different roots, they're part of different potentially
 384   // unrelated type systems, so we must be conservative.
 385   if (RootA.getNode() != RootB.getNode())
 386     return true;
 387
 388   // If they have the same root, then we've proved there's no alias.
 389   return false;
 390 }
 391
 392 /// Test whether the struct-path tag represented by A may alias the
 393 /// struct-path tag represented by B.
 394 bool
 395 TypeBasedAliasAnalysis::PathAliases(const MDNode *A,
 396                                     const MDNode *B) const {
 397   // Verify that both input nodes are struct-path aware.
 398   assert(isStructPathTBAA(A) && "MDNode A is not struct-path aware.");
 399   assert(isStructPathTBAA(B) && "MDNode B is not struct-path aware.");
 400
 401   // Keep track of the root node for A and B.
 402   TBAAStructTypeNode RootA, RootB;
 403   TBAAStructTagNode TagA(A), TagB(B);
 404
 405   // TODO: We need to check if AccessType of TagA encloses AccessType of
 406   // TagB to support aggregate AccessType. If yes, return true.
 407
 408   // Start from the base type of A, follow the edge with the correct offset in
 409   // the type DAG and adjust the offset until we reach the base type of B or
 410   // until we reach the Root node.
 411   // Compare the adjusted offset once we have the same base.
 412
 413   // Climb the type DAG from base type of A to see if we reach base type of B.
 414   const MDNode *BaseA = TagA.getBaseType();
 415   const MDNode *BaseB = TagB.getBaseType();
 416   uint64_t OffsetA = TagA.getOffset(), OffsetB = TagB.getOffset();
 417   for (TBAAStructTypeNode T(BaseA); ; ) {
 418     if (T.getNode() == BaseB)
 419       // Base type of A encloses base type of B, check if the offsets match.
 420       return OffsetA == OffsetB;
 421
 422     RootA = T;
 423     // Follow the edge with the correct offset, OffsetA will be adjusted to
 424     // be relative to the field type.
 425     T = T.getParent(OffsetA);
 426     if (!T.getNode())
 427       break;
 428   }
 429
 430   // Reset OffsetA and climb the type DAG from base type of B to see if we reach
 431   // base type of A.
 432   OffsetA = TagA.getOffset();
 433   for (TBAAStructTypeNode T(BaseB); ; ) {
 434     if (T.getNode() == BaseA)
 435       // Base type of B encloses base type of A, check if the offsets match.
 436       return OffsetA == OffsetB;
 437
 438     RootB = T;
 439     // Follow the edge with the correct offset, OffsetB will be adjusted to
 440     // be relative to the field type.
 441     T = T.getParent(OffsetB);
 442     if (!T.getNode())
 443       break;
 444   }
 445
 446   // Neither node is an ancestor of the other.
 447
 448   // If they have different roots, they're part of different potentially
 449   // unrelated type systems, so we must be conservative.
 450   if (RootA.getNode() != RootB.getNode())
 451     return true;
 452
 453   // If they have the same root, then we've proved there's no alias.
 454   return false;
 455 }
 456
 457 AliasAnalysis::AliasResult
 458 TypeBasedAliasAnalysis::alias(const MemoryLocation &LocA,
 459                               const MemoryLocation &LocB) {
 460   if (!EnableTBAA)
 461     return AliasAnalysis::alias(LocA, LocB);
 462
 463   // Get the attached MDNodes. If either value lacks a tbaa MDNode, we must
 464   // be conservative.
 465   const MDNode *AM = LocA.AATags.TBAA;
 466   if (!AM) return AliasAnalysis::alias(LocA, LocB);
 467   const MDNode *BM = LocB.AATags.TBAA;
 468   if (!BM) return AliasAnalysis::alias(LocA, LocB);
 469
 470   // If they may alias, chain to the next AliasAnalysis.
 471   if (Aliases(AM, BM))
 472     return AliasAnalysis::alias(LocA, LocB);
 473
 474   // Otherwise return a definitive result.
 475   return NoAlias;
 476 }
 477
 478 bool TypeBasedAliasAnalysis::pointsToConstantMemory(const MemoryLocation &Loc,
 479                                                     bool OrLocal) {
 480   if (!EnableTBAA)
 481     return AliasAnalysis::pointsToConstantMemory(Loc, OrLocal);
 482
 483   const MDNode *M = Loc.AATags.TBAA;
 484   if (!M) return AliasAnalysis::pointsToConstantMemory(Loc, OrLocal);
 485
 486   // If this is an "immutable" type, we can assume the pointer is pointing
 487   // to constant memory.
 488   if ((!isStructPathTBAA(M) && TBAANode(M).TypeIsImmutable()) ||
 489       (isStructPathTBAA(M) && TBAAStructTagNode(M).TypeIsImmutable()))
 490     return true;
 491
 492   return AliasAnalysis::pointsToConstantMemory(Loc, OrLocal);
 493 }
 494
 495 AliasAnalysis::ModRefBehavior
 496 TypeBasedAliasAnalysis::getModRefBehavior(ImmutableCallSite CS) {
 497   if (!EnableTBAA)
 498     return AliasAnalysis::getModRefBehavior(CS);
 499
 500   ModRefBehavior Min = UnknownModRefBehavior;
 501
 502   // If this is an "immutable" type, we can assume the call doesn't write
 503   // to memory.
 504   if (const MDNode *M = CS.getInstruction()->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa))
 505     if ((!isStructPathTBAA(M) && TBAANode(M).TypeIsImmutable()) ||
 506         (isStructPathTBAA(M) && TBAAStructTagNode(M).TypeIsImmutable()))
 507       Min = OnlyReadsMemory;
 508
 509   return ModRefBehavior(AliasAnalysis::getModRefBehavior(CS) & Min);
 510 }
 511
 512 AliasAnalysis::ModRefBehavior
 513 TypeBasedAliasAnalysis::getModRefBehavior(const Function *F) {
 514   // Functions don't have metadata. Just chain to the next implementation.
 515   return AliasAnalysis::getModRefBehavior(F);
 516 }
 517
 518 AliasAnalysis::ModRefResult
 519 TypeBasedAliasAnalysis::getModRefInfo(ImmutableCallSite CS,
 520                                       const MemoryLocation &Loc) {
 521   if (!EnableTBAA)
 522     return AliasAnalysis::getModRefInfo(CS, Loc);
 523
 524   if (const MDNode *L = Loc.AATags.TBAA)
 525     if (const MDNode *M =
 526             CS.getInstruction()->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa))
 527       if (!Aliases(L, M))
 528         return NoModRef;
 529
 530   return AliasAnalysis::getModRefInfo(CS, Loc);
 531 }
 532
 533 AliasAnalysis::ModRefResult
 534 TypeBasedAliasAnalysis::getModRefInfo(ImmutableCallSite CS1,
 535                                       ImmutableCallSite CS2) {
 536   if (!EnableTBAA)
 537     return AliasAnalysis::getModRefInfo(CS1, CS2);
 538
 539   if (const MDNode *M1 =
 540           CS1.getInstruction()->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa))
 541     if (const MDNode *M2 =
 542             CS2.getInstruction()->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa))
 543       if (!Aliases(M1, M2))
 544         return NoModRef;
 545
 546   return AliasAnalysis::getModRefInfo(CS1, CS2);
 547 }
 548
 549 bool MDNode::isTBAAVtableAccess() const {
 550   if (!isStructPathTBAA(this)) {
 551     if (getNumOperands() < 1) return false;
 552     if (MDString *Tag1 = dyn_cast<MDString>(getOperand(0))) {
 553       if (Tag1->getString() == "vtable pointer") return true;
 554     }
 555     return false;
 556   }
 557
 558   // For struct-path aware TBAA, we use the access type of the tag.
 559   if (getNumOperands() < 2) return false;
 560   MDNode *Tag = cast_or_null<MDNode>(getOperand(1));
 561   if (!Tag) return false;
 562   if (MDString *Tag1 = dyn_cast<MDString>(Tag->getOperand(0))) {
 563     if (Tag1->getString() == "vtable pointer") return true;
 564   }
 565   return false;
 566 }
 567
 568 MDNode *MDNode::getMostGenericTBAA(MDNode *A, MDNode *B) {
 569   if (!A || !B)
 570     return nullptr;
 571
 572   if (A == B)
 573     return A;
 574
 575   // For struct-path aware TBAA, we use the access type of the tag.
 576   bool StructPath = isStructPathTBAA(A) && isStructPathTBAA(B);
 577   if (StructPath) {
 578     A = cast_or_null<MDNode>(A->getOperand(1));
 579     if (!A) return nullptr;
 580     B = cast_or_null<MDNode>(B->getOperand(1));
 581     if (!B) return nullptr;
 582   }
 583
 584   SmallSetVector<MDNode *, 4> PathA;
 585   MDNode *T = A;
 586   while (T) {
 587     if (PathA.count(T))
 588       report_fatal_error("Cycle found in TBAA metadata.");
 589     PathA.insert(T);
 590     T = T->getNumOperands() >= 2 ? cast_or_null<MDNode>(T->getOperand(1))
 591                                  : nullptr;
 592   }
 593
 594   SmallSetVector<MDNode *, 4> PathB;
 595   T = B;
 596   while (T) {
 597     if (PathB.count(T))
 598       report_fatal_error("Cycle found in TBAA metadata.");
 599     PathB.insert(T);
 600     T = T->getNumOperands() >= 2 ? cast_or_null<MDNode>(T->getOperand(1))
 601                                  : nullptr;
 602   }
 603
 604   int IA = PathA.size() - 1;
 605   int IB = PathB.size() - 1;
 606
 607   MDNode *Ret = nullptr;
 608   while (IA >= 0 && IB >=0) {
 609     if (PathA[IA] == PathB[IB])
 610       Ret = PathA[IA];
 611     else
 612       break;
 613     --IA;
 614     --IB;
 615   }
 616   if (!StructPath)
 617     return Ret;
 618
 619   if (!Ret)
 620     return nullptr;
 621   // We need to convert from a type node to a tag node.
 622   Type *Int64 = IntegerType::get(A->getContext(), 64);
 623   Metadata *Ops[3] = {Ret, Ret,
 624                       ConstantAsMetadata::get(ConstantInt::get(Int64, 0))};
 625   return MDNode::get(A->getContext(), Ops);
 626 }
 627
 628 void Instruction::getAAMetadata(AAMDNodes &N, bool Merge) const {
 629   if (Merge)
 630     N.TBAA =
 631         MDNode::getMostGenericTBAA(N.TBAA, getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa));
 632   else
 633     N.TBAA = getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa);
 634
 635   if (Merge)
 636     N.Scope = MDNode::getMostGenericAliasScope(
 637         N.Scope, getMetadata(LLVMContext::MD_alias_scope));
 638   else
 639     N.Scope = getMetadata(LLVMContext::MD_alias_scope);
 640
 641   if (Merge)
 642     N.NoAlias =
 643         MDNode::intersect(N.NoAlias, getMetadata(LLVMContext::MD_noalias));
 644   else
 645     N.NoAlias = getMetadata(LLVMContext::MD_noalias);
 646 }
 647