Remove an optimization where we were changing an objc_autorelease into an objc_autore...
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / ObjCARC / ObjCARCOpts.cpp
1 //===- ObjCARCOpts.cpp - ObjC ARC Optimization ----------------------------===//
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 /// \file
10 /// This file defines ObjC ARC optimizations. ARC stands for Automatic
11 /// Reference Counting and is a system for managing reference counts for objects
12 /// in Objective C.
13 ///
14 /// The optimizations performed include elimination of redundant, partially
15 /// redundant, and inconsequential reference count operations, elimination of
16 /// redundant weak pointer operations, and numerous minor simplifications.
17 ///
18 /// WARNING: This file knows about certain library functions. It recognizes them
19 /// by name, and hardwires knowledge of their semantics.
20 ///
21 /// WARNING: This file knows about how certain Objective-C library functions are
22 /// used. Naive LLVM IR transformations which would otherwise be
23 /// behavior-preserving may break these assumptions.
24 ///
25 //===----------------------------------------------------------------------===//
26
27 #define DEBUG_TYPE "objc-arc-opts"
28 #include "ObjCARC.h"
29 #include "DependencyAnalysis.h"
30 #include "ObjCARCAliasAnalysis.h"
31 #include "ProvenanceAnalysis.h"
32 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
33 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
34 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
35 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
36 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
37 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
38 #include "llvm/Support/CFG.h"
39 #include "llvm/Support/Debug.h"
40 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
41
42 using namespace llvm;
43 using namespace llvm::objcarc;
44
45 /// \defgroup MiscUtils Miscellaneous utilities that are not ARC specific.
46 /// @{
47
48 namespace {
49   /// \brief An associative container with fast insertion-order (deterministic)
50   /// iteration over its elements. Plus the special blot operation.
51   template<class KeyT, class ValueT>
52   class MapVector {
53     /// Map keys to indices in Vector.
54     typedef DenseMap<KeyT, size_t> MapTy;
55     MapTy Map;
56
57     typedef std::vector<std::pair<KeyT, ValueT> > VectorTy;
58     /// Keys and values.
59     VectorTy Vector;
60
61   public:
62     typedef typename VectorTy::iterator iterator;
63     typedef typename VectorTy::const_iterator const_iterator;
64     iterator begin() { return Vector.begin(); }
65     iterator end() { return Vector.end(); }
66     const_iterator begin() const { return Vector.begin(); }
67     const_iterator end() const { return Vector.end(); }
68
69 #ifdef XDEBUG
70     ~MapVector() {
71       assert(Vector.size() >= Map.size()); // May differ due to blotting.
72       for (typename MapTy::const_iterator I = Map.begin(), E = Map.end();
73            I != E; ++I) {
74         assert(I->second < Vector.size());
75         assert(Vector[I->second].first == I->first);
76       }
77       for (typename VectorTy::const_iterator I = Vector.begin(),
78            E = Vector.end(); I != E; ++I)
79         assert(!I->first ||
80                (Map.count(I->first) &&
81                 Map[I->first] == size_t(I - Vector.begin())));
82     }
83 #endif
84
85     ValueT &operator[](const KeyT &Arg) {
86       std::pair<typename MapTy::iterator, bool> Pair =
87         Map.insert(std::make_pair(Arg, size_t(0)));
88       if (Pair.second) {
89         size_t Num = Vector.size();
90         Pair.first->second = Num;
91         Vector.push_back(std::make_pair(Arg, ValueT()));
92         return Vector[Num].second;
93       }
94       return Vector[Pair.first->second].second;
95     }
96
97     std::pair<iterator, bool>
98     insert(const std::pair<KeyT, ValueT> &InsertPair) {
99       std::pair<typename MapTy::iterator, bool> Pair =
100         Map.insert(std::make_pair(InsertPair.first, size_t(0)));
101       if (Pair.second) {
102         size_t Num = Vector.size();
103         Pair.first->second = Num;
104         Vector.push_back(InsertPair);
105         return std::make_pair(Vector.begin() + Num, true);
106       }
107       return std::make_pair(Vector.begin() + Pair.first->second, false);
108     }
109
110     const_iterator find(const KeyT &Key) const {
111       typename MapTy::const_iterator It = Map.find(Key);
112       if (It == Map.end()) return Vector.end();
113       return Vector.begin() + It->second;
114     }
115
116     /// This is similar to erase, but instead of removing the element from the
117     /// vector, it just zeros out the key in the vector. This leaves iterators
118     /// intact, but clients must be prepared for zeroed-out keys when iterating.
119     void blot(const KeyT &Key) {
120       typename MapTy::iterator It = Map.find(Key);
121       if (It == Map.end()) return;
122       Vector[It->second].first = KeyT();
123       Map.erase(It);
124     }
125
126     void clear() {
127       Map.clear();
128       Vector.clear();
129     }
130   };
131 }
132
133 /// @}
134 ///
135 /// \defgroup ARCUtilities Utility declarations/definitions specific to ARC.
136 /// @{
137
138 /// \brief This is similar to StripPointerCastsAndObjCCalls but it stops as soon
139 /// as it finds a value with multiple uses.
140 static const Value *FindSingleUseIdentifiedObject(const Value *Arg) {
141   if (Arg->hasOneUse()) {
142     if (const BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Arg))
143       return FindSingleUseIdentifiedObject(BC->getOperand(0));
144     if (const GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Arg))
145       if (GEP->hasAllZeroIndices())
146         return FindSingleUseIdentifiedObject(GEP->getPointerOperand());
147     if (IsForwarding(GetBasicInstructionClass(Arg)))
148       return FindSingleUseIdentifiedObject(
149                cast<CallInst>(Arg)->getArgOperand(0));
150     if (!IsObjCIdentifiedObject(Arg))
151       return 0;
152     return Arg;
153   }
154
155   // If we found an identifiable object but it has multiple uses, but they are
156   // trivial uses, we can still consider this to be a single-use value.
157   if (IsObjCIdentifiedObject(Arg)) {
158     for (Value::const_use_iterator UI = Arg->use_begin(), UE = Arg->use_end();
159          UI != UE; ++UI) {
160       const User *U = *UI;
161       if (!U->use_empty() || StripPointerCastsAndObjCCalls(U) != Arg)
162          return 0;
163     }
164
165     return Arg;
166   }
167
168   return 0;
169 }
170
171 /// \brief Test whether the given retainable object pointer escapes.
172 ///
173 /// This differs from regular escape analysis in that a use as an
174 /// argument to a call is not considered an escape.
175 ///
176 static bool DoesRetainableObjPtrEscape(const User *Ptr) {
177   DEBUG(dbgs() << "DoesRetainableObjPtrEscape: Target: " << *Ptr << "\n");
178
179   // Walk the def-use chains.
180   SmallVector<const Value *, 4> Worklist;
181   Worklist.push_back(Ptr);
182   // If Ptr has any operands add them as well.
183   for (User::const_op_iterator I = Ptr->op_begin(), E = Ptr->op_end(); I != E;
184        ++I) {
185     Worklist.push_back(*I);
186   }
187
188   // Ensure we do not visit any value twice.
189   SmallPtrSet<const Value *, 8> VisitedSet;
190
191   do {
192     const Value *V = Worklist.pop_back_val();
193
194     DEBUG(dbgs() << "DoesRetainableObjPtrEscape: Visiting: " << *V << "\n");
195
196     for (Value::const_use_iterator UI = V->use_begin(), UE = V->use_end();
197          UI != UE; ++UI) {
198       const User *UUser = *UI;
199
200       DEBUG(dbgs() << "DoesRetainableObjPtrEscape: User: " << *UUser << "\n");
201
202       // Special - Use by a call (callee or argument) is not considered
203       // to be an escape.
204       switch (GetBasicInstructionClass(UUser)) {
205       case IC_StoreWeak:
206       case IC_InitWeak:
207       case IC_StoreStrong:
208       case IC_Autorelease:
209       case IC_AutoreleaseRV: {
210         DEBUG(dbgs() << "DoesRetainableObjPtrEscape: User copies pointer "
211               "arguments. Pointer Escapes!\n");
212         // These special functions make copies of their pointer arguments.
213         return true;
214       }
215       case IC_IntrinsicUser:
216         // Use by the use intrinsic is not an escape.
217         continue;
218       case IC_User:
219       case IC_None:
220         // Use by an instruction which copies the value is an escape if the
221         // result is an escape.
222         if (isa<BitCastInst>(UUser) || isa<GetElementPtrInst>(UUser) ||
223             isa<PHINode>(UUser) || isa<SelectInst>(UUser)) {
224
225           if (VisitedSet.insert(UUser)) {
226             DEBUG(dbgs() << "DoesRetainableObjPtrEscape: User copies value. "
227                   "Ptr escapes if result escapes. Adding to list.\n");
228             Worklist.push_back(UUser);
229           } else {
230             DEBUG(dbgs() << "DoesRetainableObjPtrEscape: Already visited node."
231                   "\n");
232           }
233           continue;
234         }
235         // Use by a load is not an escape.
236         if (isa<LoadInst>(UUser))
237           continue;
238         // Use by a store is not an escape if the use is the address.
239         if (const StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(UUser))
240           if (V != SI->getValueOperand())
241             continue;
242         break;
243       default:
244         // Regular calls and other stuff are not considered escapes.
245         continue;
246       }
247       // Otherwise, conservatively assume an escape.
248       DEBUG(dbgs() << "DoesRetainableObjPtrEscape: Assuming ptr escapes.\n");
249       return true;
250     }
251   } while (!Worklist.empty());
252
253   // No escapes found.
254   DEBUG(dbgs() << "DoesRetainableObjPtrEscape: Ptr does not escape.\n");
255   return false;
256 }
257
258 /// @}
259 ///
260 /// \defgroup ARCOpt ARC Optimization.
261 /// @{
262
263 // TODO: On code like this:
264 //
265 // objc_retain(%x)
266 // stuff_that_cannot_release()
267 // objc_autorelease(%x)
268 // stuff_that_cannot_release()
269 // objc_retain(%x)
270 // stuff_that_cannot_release()
271 // objc_autorelease(%x)
272 //
273 // The second retain and autorelease can be deleted.
274
275 // TODO: It should be possible to delete
276 // objc_autoreleasePoolPush and objc_autoreleasePoolPop
277 // pairs if nothing is actually autoreleased between them. Also, autorelease
278 // calls followed by objc_autoreleasePoolPop calls (perhaps in ObjC++ code
279 // after inlining) can be turned into plain release calls.
280
281 // TODO: Critical-edge splitting. If the optimial insertion point is
282 // a critical edge, the current algorithm has to fail, because it doesn't
283 // know how to split edges. It should be possible to make the optimizer
284 // think in terms of edges, rather than blocks, and then split critical
285 // edges on demand.
286
287 // TODO: OptimizeSequences could generalized to be Interprocedural.
288
289 // TODO: Recognize that a bunch of other objc runtime calls have
290 // non-escaping arguments and non-releasing arguments, and may be
291 // non-autoreleasing.
292
293 // TODO: Sink autorelease calls as far as possible. Unfortunately we
294 // usually can't sink them past other calls, which would be the main
295 // case where it would be useful.
296
297 // TODO: The pointer returned from objc_loadWeakRetained is retained.
298
299 // TODO: Delete release+retain pairs (rare).
300
301 STATISTIC(NumNoops,       "Number of no-op objc calls eliminated");
302 STATISTIC(NumPartialNoops, "Number of partially no-op objc calls eliminated");
303 STATISTIC(NumAutoreleases,"Number of autoreleases converted to releases");
304 STATISTIC(NumRets,        "Number of return value forwarding "
305                           "retain+autoreleaes eliminated");
306 STATISTIC(NumRRs,         "Number of retain+release paths eliminated");
307 STATISTIC(NumPeeps,       "Number of calls peephole-optimized");
308
309 namespace {
310   /// \enum Sequence
311   ///
312   /// \brief A sequence of states that a pointer may go through in which an
313   /// objc_retain and objc_release are actually needed.
314   enum Sequence {
315     S_None,
316     S_Retain,         ///< objc_retain(x).
317     S_CanRelease,     ///< foo(x) -- x could possibly see a ref count decrement.
318     S_Use,            ///< any use of x.
319     S_Stop,           ///< like S_Release, but code motion is stopped.
320     S_Release,        ///< objc_release(x).
321     S_MovableRelease  ///< objc_release(x), !clang.imprecise_release.
322   };
323
324   raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const Sequence S)
325     LLVM_ATTRIBUTE_UNUSED;
326   raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const Sequence S) {
327     switch (S) {
328     case S_None:
329       return OS << "S_None";
330     case S_Retain:
331       return OS << "S_Retain";
332     case S_CanRelease:
333       return OS << "S_CanRelease";
334     case S_Use:
335       return OS << "S_Use";
336     case S_Release:
337       return OS << "S_Release";
338     case S_MovableRelease:
339       return OS << "S_MovableRelease";
340     case S_Stop:
341       return OS << "S_Stop";
342     }
343     llvm_unreachable("Unknown sequence type.");
344   }
345 }
346
347 static Sequence MergeSeqs(Sequence A, Sequence B, bool TopDown) {
348   // The easy cases.
349   if (A == B)
350     return A;
351   if (A == S_None || B == S_None)
352     return S_None;
353
354   if (A > B) std::swap(A, B);
355   if (TopDown) {
356     // Choose the side which is further along in the sequence.
357     if ((A == S_Retain || A == S_CanRelease) &&
358         (B == S_CanRelease || B == S_Use))
359       return B;
360   } else {
361     // Choose the side which is further along in the sequence.
362     if ((A == S_Use || A == S_CanRelease) &&
363         (B == S_Use || B == S_Release || B == S_Stop || B == S_MovableRelease))
364       return A;
365     // If both sides are releases, choose the more conservative one.
366     if (A == S_Stop && (B == S_Release || B == S_MovableRelease))
367       return A;
368     if (A == S_Release && B == S_MovableRelease)
369       return A;
370   }
371
372   return S_None;
373 }
374
375 namespace {
376   /// \brief Unidirectional information about either a
377   /// retain-decrement-use-release sequence or release-use-decrement-retain
378   /// reverese sequence.
379   struct RRInfo {
380     /// After an objc_retain, the reference count of the referenced
381     /// object is known to be positive. Similarly, before an objc_release, the
382     /// reference count of the referenced object is known to be positive. If
383     /// there are retain-release pairs in code regions where the retain count
384     /// is known to be positive, they can be eliminated, regardless of any side
385     /// effects between them.
386     ///
387     /// Also, a retain+release pair nested within another retain+release
388     /// pair all on the known same pointer value can be eliminated, regardless
389     /// of any intervening side effects.
390     ///
391     /// KnownSafe is true when either of these conditions is satisfied.
392     bool KnownSafe;
393
394     /// True of the objc_release calls are all marked with the "tail" keyword.
395     bool IsTailCallRelease;
396
397     /// If the Calls are objc_release calls and they all have a
398     /// clang.imprecise_release tag, this is the metadata tag.
399     MDNode *ReleaseMetadata;
400
401     /// For a top-down sequence, the set of objc_retains or
402     /// objc_retainBlocks. For bottom-up, the set of objc_releases.
403     SmallPtrSet<Instruction *, 2> Calls;
404
405     /// The set of optimal insert positions for moving calls in the opposite
406     /// sequence.
407     SmallPtrSet<Instruction *, 2> ReverseInsertPts;
408
409     RRInfo() :
410       KnownSafe(false), IsTailCallRelease(false), ReleaseMetadata(0) {}
411
412     void clear();
413   };
414 }
415
416 void RRInfo::clear() {
417   KnownSafe = false;
418   IsTailCallRelease = false;
419   ReleaseMetadata = 0;
420   Calls.clear();
421   ReverseInsertPts.clear();
422 }
423
424 namespace {
425   /// \brief This class summarizes several per-pointer runtime properties which
426   /// are propogated through the flow graph.
427   class PtrState {
428     /// True if the reference count is known to be incremented.
429     bool KnownPositiveRefCount;
430
431     /// True of we've seen an opportunity for partial RR elimination, such as
432     /// pushing calls into a CFG triangle or into one side of a CFG diamond.
433     bool Partial;
434
435     /// The current position in the sequence.
436     Sequence Seq : 8;
437
438   public:
439     /// Unidirectional information about the current sequence.
440     ///
441     /// TODO: Encapsulate this better.
442     RRInfo RRI;
443
444     PtrState() : KnownPositiveRefCount(false), Partial(false),
445                  Seq(S_None) {}
446
447     void SetKnownPositiveRefCount() {
448       KnownPositiveRefCount = true;
449     }
450
451     void ClearKnownPositiveRefCount() {
452       KnownPositiveRefCount = false;
453     }
454
455     bool HasKnownPositiveRefCount() const {
456       return KnownPositiveRefCount;
457     }
458
459     void SetSeq(Sequence NewSeq) {
460       Seq = NewSeq;
461     }
462
463     Sequence GetSeq() const {
464       return Seq;
465     }
466
467     void ClearSequenceProgress() {
468       ResetSequenceProgress(S_None);
469     }
470
471     void ResetSequenceProgress(Sequence NewSeq) {
472       Seq = NewSeq;
473       Partial = false;
474       RRI.clear();
475     }
476
477     void Merge(const PtrState &Other, bool TopDown);
478   };
479 }
480
481 void
482 PtrState::Merge(const PtrState &Other, bool TopDown) {
483   Seq = MergeSeqs(Seq, Other.Seq, TopDown);
484   KnownPositiveRefCount = KnownPositiveRefCount && Other.KnownPositiveRefCount;
485
486   // If we're not in a sequence (anymore), drop all associated state.
487   if (Seq == S_None) {
488     Partial = false;
489     RRI.clear();
490   } else if (Partial || Other.Partial) {
491     // If we're doing a merge on a path that's previously seen a partial
492     // merge, conservatively drop the sequence, to avoid doing partial
493     // RR elimination. If the branch predicates for the two merge differ,
494     // mixing them is unsafe.
495     ClearSequenceProgress();
496   } else {
497     // Conservatively merge the ReleaseMetadata information.
498     if (RRI.ReleaseMetadata != Other.RRI.ReleaseMetadata)
499       RRI.ReleaseMetadata = 0;
500
501     RRI.KnownSafe = RRI.KnownSafe && Other.RRI.KnownSafe;
502     RRI.IsTailCallRelease = RRI.IsTailCallRelease &&
503                             Other.RRI.IsTailCallRelease;
504     RRI.Calls.insert(Other.RRI.Calls.begin(), Other.RRI.Calls.end());
505
506     // Merge the insert point sets. If there are any differences,
507     // that makes this a partial merge.
508     Partial = RRI.ReverseInsertPts.size() != Other.RRI.ReverseInsertPts.size();
509     for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
510          I = Other.RRI.ReverseInsertPts.begin(),
511          E = Other.RRI.ReverseInsertPts.end(); I != E; ++I)
512       Partial |= RRI.ReverseInsertPts.insert(*I);
513   }
514 }
515
516 namespace {
517   /// \brief Per-BasicBlock state.
518   class BBState {
519     /// The number of unique control paths from the entry which can reach this
520     /// block.
521     unsigned TopDownPathCount;
522
523     /// The number of unique control paths to exits from this block.
524     unsigned BottomUpPathCount;
525
526     /// A type for PerPtrTopDown and PerPtrBottomUp.
527     typedef MapVector<const Value *, PtrState> MapTy;
528
529     /// The top-down traversal uses this to record information known about a
530     /// pointer at the bottom of each block.
531     MapTy PerPtrTopDown;
532
533     /// The bottom-up traversal uses this to record information known about a
534     /// pointer at the top of each block.
535     MapTy PerPtrBottomUp;
536
537     /// Effective predecessors of the current block ignoring ignorable edges and
538     /// ignored backedges.
539     SmallVector<BasicBlock *, 2> Preds;
540     /// Effective successors of the current block ignoring ignorable edges and
541     /// ignored backedges.
542     SmallVector<BasicBlock *, 2> Succs;
543
544   public:
545     BBState() : TopDownPathCount(0), BottomUpPathCount(0) {}
546
547     typedef MapTy::iterator ptr_iterator;
548     typedef MapTy::const_iterator ptr_const_iterator;
549
550     ptr_iterator top_down_ptr_begin() { return PerPtrTopDown.begin(); }
551     ptr_iterator top_down_ptr_end() { return PerPtrTopDown.end(); }
552     ptr_const_iterator top_down_ptr_begin() const {
553       return PerPtrTopDown.begin();
554     }
555     ptr_const_iterator top_down_ptr_end() const {
556       return PerPtrTopDown.end();
557     }
558
559     ptr_iterator bottom_up_ptr_begin() { return PerPtrBottomUp.begin(); }
560     ptr_iterator bottom_up_ptr_end() { return PerPtrBottomUp.end(); }
561     ptr_const_iterator bottom_up_ptr_begin() const {
562       return PerPtrBottomUp.begin();
563     }
564     ptr_const_iterator bottom_up_ptr_end() const {
565       return PerPtrBottomUp.end();
566     }
567
568     /// Mark this block as being an entry block, which has one path from the
569     /// entry by definition.
570     void SetAsEntry() { TopDownPathCount = 1; }
571
572     /// Mark this block as being an exit block, which has one path to an exit by
573     /// definition.
574     void SetAsExit()  { BottomUpPathCount = 1; }
575
576     PtrState &getPtrTopDownState(const Value *Arg) {
577       return PerPtrTopDown[Arg];
578     }
579
580     PtrState &getPtrBottomUpState(const Value *Arg) {
581       return PerPtrBottomUp[Arg];
582     }
583
584     void clearBottomUpPointers() {
585       PerPtrBottomUp.clear();
586     }
587
588     void clearTopDownPointers() {
589       PerPtrTopDown.clear();
590     }
591
592     void InitFromPred(const BBState &Other);
593     void InitFromSucc(const BBState &Other);
594     void MergePred(const BBState &Other);
595     void MergeSucc(const BBState &Other);
596
597     /// Return the number of possible unique paths from an entry to an exit
598     /// which pass through this block. This is only valid after both the
599     /// top-down and bottom-up traversals are complete.
600     unsigned GetAllPathCount() const {
601       assert(TopDownPathCount != 0);
602       assert(BottomUpPathCount != 0);
603       return TopDownPathCount * BottomUpPathCount;
604     }
605
606     // Specialized CFG utilities.
607     typedef SmallVectorImpl<BasicBlock *>::const_iterator edge_iterator;
608     edge_iterator pred_begin() { return Preds.begin(); }
609     edge_iterator pred_end() { return Preds.end(); }
610     edge_iterator succ_begin() { return Succs.begin(); }
611     edge_iterator succ_end() { return Succs.end(); }
612
613     void addSucc(BasicBlock *Succ) { Succs.push_back(Succ); }
614     void addPred(BasicBlock *Pred) { Preds.push_back(Pred); }
615
616     bool isExit() const { return Succs.empty(); }
617   };
618 }
619
620 void BBState::InitFromPred(const BBState &Other) {
621   PerPtrTopDown = Other.PerPtrTopDown;
622   TopDownPathCount = Other.TopDownPathCount;
623 }
624
625 void BBState::InitFromSucc(const BBState &Other) {
626   PerPtrBottomUp = Other.PerPtrBottomUp;
627   BottomUpPathCount = Other.BottomUpPathCount;
628 }
629
630 /// The top-down traversal uses this to merge information about predecessors to
631 /// form the initial state for a new block.
632 void BBState::MergePred(const BBState &Other) {
633   // Other.TopDownPathCount can be 0, in which case it is either dead or a
634   // loop backedge. Loop backedges are special.
635   TopDownPathCount += Other.TopDownPathCount;
636
637   // Check for overflow. If we have overflow, fall back to conservative
638   // behavior.
639   if (TopDownPathCount < Other.TopDownPathCount) {
640     clearTopDownPointers();
641     return;
642   }
643
644   // For each entry in the other set, if our set has an entry with the same key,
645   // merge the entries. Otherwise, copy the entry and merge it with an empty
646   // entry.
647   for (ptr_const_iterator MI = Other.top_down_ptr_begin(),
648        ME = Other.top_down_ptr_end(); MI != ME; ++MI) {
649     std::pair<ptr_iterator, bool> Pair = PerPtrTopDown.insert(*MI);
650     Pair.first->second.Merge(Pair.second ? PtrState() : MI->second,
651                              /*TopDown=*/true);
652   }
653
654   // For each entry in our set, if the other set doesn't have an entry with the
655   // same key, force it to merge with an empty entry.
656   for (ptr_iterator MI = top_down_ptr_begin(),
657        ME = top_down_ptr_end(); MI != ME; ++MI)
658     if (Other.PerPtrTopDown.find(MI->first) == Other.PerPtrTopDown.end())
659       MI->second.Merge(PtrState(), /*TopDown=*/true);
660 }
661
662 /// The bottom-up traversal uses this to merge information about successors to
663 /// form the initial state for a new block.
664 void BBState::MergeSucc(const BBState &Other) {
665   // Other.BottomUpPathCount can be 0, in which case it is either dead or a
666   // loop backedge. Loop backedges are special.
667   BottomUpPathCount += Other.BottomUpPathCount;
668
669   // Check for overflow. If we have overflow, fall back to conservative
670   // behavior.
671   if (BottomUpPathCount < Other.BottomUpPathCount) {
672     clearBottomUpPointers();
673     return;
674   }
675
676   // For each entry in the other set, if our set has an entry with the
677   // same key, merge the entries. Otherwise, copy the entry and merge
678   // it with an empty entry.
679   for (ptr_const_iterator MI = Other.bottom_up_ptr_begin(),
680        ME = Other.bottom_up_ptr_end(); MI != ME; ++MI) {
681     std::pair<ptr_iterator, bool> Pair = PerPtrBottomUp.insert(*MI);
682     Pair.first->second.Merge(Pair.second ? PtrState() : MI->second,
683                              /*TopDown=*/false);
684   }
685
686   // For each entry in our set, if the other set doesn't have an entry
687   // with the same key, force it to merge with an empty entry.
688   for (ptr_iterator MI = bottom_up_ptr_begin(),
689        ME = bottom_up_ptr_end(); MI != ME; ++MI)
690     if (Other.PerPtrBottomUp.find(MI->first) == Other.PerPtrBottomUp.end())
691       MI->second.Merge(PtrState(), /*TopDown=*/false);
692 }
693
694 // Only enable ARC Annotations if we are building a debug version of
695 // libObjCARCOpts.
696 #ifndef NDEBUG
697 #define ARC_ANNOTATIONS
698 #endif
699
700 // Define some macros along the lines of DEBUG and some helper functions to make
701 // it cleaner to create annotations in the source code and to no-op when not
702 // building in debug mode.
703 #ifdef ARC_ANNOTATIONS
704
705 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
706
707 /// Enable/disable ARC sequence annotations.
708 static cl::opt<bool>
709 EnableARCAnnotations("enable-objc-arc-annotations", cl::init(false));
710
711 /// This function appends a unique ARCAnnotationProvenanceSourceMDKind id to an
712 /// instruction so that we can track backwards when post processing via the llvm
713 /// arc annotation processor tool. If the function is an
714 static MDString *AppendMDNodeToSourcePtr(unsigned NodeId,
715                                          Value *Ptr) {
716   MDString *Hash = 0;
717
718   // If pointer is a result of an instruction and it does not have a source
719   // MDNode it, attach a new MDNode onto it. If pointer is a result of
720   // an instruction and does have a source MDNode attached to it, return a
721   // reference to said Node. Otherwise just return 0.
722   if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(Ptr)) {
723     MDNode *Node;
724     if (!(Node = Inst->getMetadata(NodeId))) {
725       // We do not have any node. Generate and attatch the hash MDString to the
726       // instruction.
727
728       // We just use an MDString to ensure that this metadata gets written out
729       // of line at the module level and to provide a very simple format
730       // encoding the information herein. Both of these makes it simpler to
731       // parse the annotations by a simple external program.
732       std::string Str;
733       raw_string_ostream os(Str);
734       os << "(" << Inst->getParent()->getParent()->getName() << ",%"
735          << Inst->getName() << ")";
736
737       Hash = MDString::get(Inst->getContext(), os.str());
738       Inst->setMetadata(NodeId, MDNode::get(Inst->getContext(),Hash));
739     } else {
740       // We have a node. Grab its hash and return it.
741       assert(Node->getNumOperands() == 1 &&
742         "An ARCAnnotationProvenanceSourceMDKind can only have 1 operand.");
743       Hash = cast<MDString>(Node->getOperand(0));
744     }
745   } else if (Argument *Arg = dyn_cast<Argument>(Ptr)) {
746     std::string str;
747     raw_string_ostream os(str);
748     os << "(" << Arg->getParent()->getName() << ",%" << Arg->getName()
749        << ")";
750     Hash = MDString::get(Arg->getContext(), os.str());
751   }
752
753   return Hash;
754 }
755
756 static std::string SequenceToString(Sequence A) {
757   std::string str;
758   raw_string_ostream os(str);
759   os << A;
760   return os.str();
761 }
762
763 /// Helper function to change a Sequence into a String object using our overload
764 /// for raw_ostream so we only have printing code in one location.
765 static MDString *SequenceToMDString(LLVMContext &Context,
766                                     Sequence A) {
767   return MDString::get(Context, SequenceToString(A));
768 }
769
770 /// A simple function to generate a MDNode which describes the change in state
771 /// for Value *Ptr caused by Instruction *Inst.
772 static void AppendMDNodeToInstForPtr(unsigned NodeId,
773                                      Instruction *Inst,
774                                      Value *Ptr,
775                                      MDString *PtrSourceMDNodeID,
776                                      Sequence OldSeq,
777                                      Sequence NewSeq) {
778   MDNode *Node = 0;
779   Value *tmp[3] = {PtrSourceMDNodeID,
780                    SequenceToMDString(Inst->getContext(),
781                                       OldSeq),
782                    SequenceToMDString(Inst->getContext(),
783                                       NewSeq)};
784   Node = MDNode::get(Inst->getContext(),
785                      ArrayRef<Value*>(tmp, 3));
786
787   Inst->setMetadata(NodeId, Node);
788 }
789
790 /// Add to the beginning of the basic block llvm.ptr.annotations which show the
791 /// state of a pointer at the entrance to a basic block.
792 static void GenerateARCBBEntranceAnnotation(const char *Name, BasicBlock *BB,
793                                             Value *Ptr, Sequence Seq) {
794   Module *M = BB->getParent()->getParent();
795   LLVMContext &C = M->getContext();
796   Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
797   Type *I8XX = PointerType::getUnqual(I8X);
798   Type *Params[] = {I8XX, I8XX};
799   FunctionType *FTy = FunctionType::get(Type::getVoidTy(C),
800                                         ArrayRef<Type*>(Params, 2),
801                                         /*isVarArg=*/false);
802   Constant *Callee = M->getOrInsertFunction(Name, FTy);
803
804   IRBuilder<> Builder(BB, BB->getFirstInsertionPt());
805
806   Value *PtrName;
807   StringRef Tmp = Ptr->getName();
808   if (0 == (PtrName = M->getGlobalVariable(Tmp, true))) {
809     Value *ActualPtrName = Builder.CreateGlobalStringPtr(Tmp,
810                                                          Tmp + "_STR");
811     PtrName = new GlobalVariable(*M, I8X, true, GlobalVariable::InternalLinkage,
812                                  cast<Constant>(ActualPtrName), Tmp);
813   }
814
815   Value *S;
816   std::string SeqStr = SequenceToString(Seq);
817   if (0 == (S = M->getGlobalVariable(SeqStr, true))) {
818     Value *ActualPtrName = Builder.CreateGlobalStringPtr(SeqStr,
819                                                          SeqStr + "_STR");
820     S = new GlobalVariable(*M, I8X, true, GlobalVariable::InternalLinkage,
821                            cast<Constant>(ActualPtrName), SeqStr);
822   }
823
824   Builder.CreateCall2(Callee, PtrName, S);
825 }
826
827 /// Add to the end of the basic block llvm.ptr.annotations which show the state
828 /// of the pointer at the bottom of the basic block.
829 static void GenerateARCBBTerminatorAnnotation(const char *Name, BasicBlock *BB,
830                                               Value *Ptr, Sequence Seq) {
831   Module *M = BB->getParent()->getParent();
832   LLVMContext &C = M->getContext();
833   Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
834   Type *I8XX = PointerType::getUnqual(I8X);
835   Type *Params[] = {I8XX, I8XX};
836   FunctionType *FTy = FunctionType::get(Type::getVoidTy(C),
837                                         ArrayRef<Type*>(Params, 2),
838                                         /*isVarArg=*/false);
839   Constant *Callee = M->getOrInsertFunction(Name, FTy);
840
841   IRBuilder<> Builder(BB, llvm::prior(BB->end()));
842
843   Value *PtrName;
844   StringRef Tmp = Ptr->getName();
845   if (0 == (PtrName = M->getGlobalVariable(Tmp, true))) {
846     Value *ActualPtrName = Builder.CreateGlobalStringPtr(Tmp,
847                                                          Tmp + "_STR");
848     PtrName = new GlobalVariable(*M, I8X, true, GlobalVariable::InternalLinkage,
849                                  cast<Constant>(ActualPtrName), Tmp);
850   }
851
852   Value *S;
853   std::string SeqStr = SequenceToString(Seq);
854   if (0 == (S = M->getGlobalVariable(SeqStr, true))) {
855     Value *ActualPtrName = Builder.CreateGlobalStringPtr(SeqStr,
856                                                          SeqStr + "_STR");
857     S = new GlobalVariable(*M, I8X, true, GlobalVariable::InternalLinkage,
858                            cast<Constant>(ActualPtrName), SeqStr);
859   }
860   Builder.CreateCall2(Callee, PtrName, S);
861 }
862
863 /// Adds a source annotation to pointer and a state change annotation to Inst
864 /// referencing the source annotation and the old/new state of pointer.
865 static void GenerateARCAnnotation(unsigned InstMDId,
866                                   unsigned PtrMDId,
867                                   Instruction *Inst,
868                                   Value *Ptr,
869                                   Sequence OldSeq,
870                                   Sequence NewSeq) {
871   if (EnableARCAnnotations) {
872     // First generate the source annotation on our pointer. This will return an
873     // MDString* if Ptr actually comes from an instruction implying we can put
874     // in a source annotation. If AppendMDNodeToSourcePtr returns 0 (i.e. NULL),
875     // then we know that our pointer is from an Argument so we put a reference
876     // to the argument number.
877     //
878     // The point of this is to make it easy for the
879     // llvm-arc-annotation-processor tool to cross reference where the source
880     // pointer is in the LLVM IR since the LLVM IR parser does not submit such
881     // information via debug info for backends to use (since why would anyone
882     // need such a thing from LLVM IR besides in non standard cases
883     // [i.e. this]).
884     MDString *SourcePtrMDNode =
885       AppendMDNodeToSourcePtr(PtrMDId, Ptr);
886     AppendMDNodeToInstForPtr(InstMDId, Inst, Ptr, SourcePtrMDNode, OldSeq,
887                              NewSeq);
888   }
889 }
890
891 // The actual interface for accessing the above functionality is defined via
892 // some simple macros which are defined below. We do this so that the user does
893 // not need to pass in what metadata id is needed resulting in cleaner code and
894 // additionally since it provides an easy way to conditionally no-op all
895 // annotation support in a non-debug build.
896
897 /// Use this macro to annotate a sequence state change when processing
898 /// instructions bottom up,
899 #define ANNOTATE_BOTTOMUP(inst, ptr, old, new)                          \
900   GenerateARCAnnotation(ARCAnnotationBottomUpMDKind,                    \
901                         ARCAnnotationProvenanceSourceMDKind, (inst),    \
902                         const_cast<Value*>(ptr), (old), (new))
903 /// Use this macro to annotate a sequence state change when processing
904 /// instructions top down.
905 #define ANNOTATE_TOPDOWN(inst, ptr, old, new)                           \
906   GenerateARCAnnotation(ARCAnnotationTopDownMDKind,                     \
907                         ARCAnnotationProvenanceSourceMDKind, (inst),    \
908                         const_cast<Value*>(ptr), (old), (new))
909
910 #else // !ARC_ANNOTATION
911 // If annotations are off, noop.
912 #define ANNOTATE_BOTTOMUP(inst, ptr, old, new)
913 #define ANNOTATE_TOPDOWN(inst, ptr, old, new)
914 #endif // !ARC_ANNOTATION
915
916 namespace {
917   /// \brief The main ARC optimization pass.
918   class ObjCARCOpt : public FunctionPass {
919     bool Changed;
920     ProvenanceAnalysis PA;
921
922     /// A flag indicating whether this optimization pass should run.
923     bool Run;
924
925     /// Declarations for ObjC runtime functions, for use in creating calls to
926     /// them. These are initialized lazily to avoid cluttering up the Module
927     /// with unused declarations.
928
929     /// Declaration for ObjC runtime function
930     /// objc_retainAutoreleasedReturnValue.
931     Constant *RetainRVCallee;
932     /// Declaration for ObjC runtime function objc_autoreleaseReturnValue.
933     Constant *AutoreleaseRVCallee;
934     /// Declaration for ObjC runtime function objc_release.
935     Constant *ReleaseCallee;
936     /// Declaration for ObjC runtime function objc_retain.
937     Constant *RetainCallee;
938     /// Declaration for ObjC runtime function objc_retainBlock.
939     Constant *RetainBlockCallee;
940     /// Declaration for ObjC runtime function objc_autorelease.
941     Constant *AutoreleaseCallee;
942
943     /// Flags which determine whether each of the interesting runtine functions
944     /// is in fact used in the current function.
945     unsigned UsedInThisFunction;
946
947     /// The Metadata Kind for clang.imprecise_release metadata.
948     unsigned ImpreciseReleaseMDKind;
949
950     /// The Metadata Kind for clang.arc.copy_on_escape metadata.
951     unsigned CopyOnEscapeMDKind;
952
953     /// The Metadata Kind for clang.arc.no_objc_arc_exceptions metadata.
954     unsigned NoObjCARCExceptionsMDKind;
955
956 #ifdef ARC_ANNOTATIONS
957     /// The Metadata Kind for llvm.arc.annotation.bottomup metadata.
958     unsigned ARCAnnotationBottomUpMDKind;
959     /// The Metadata Kind for llvm.arc.annotation.topdown metadata.
960     unsigned ARCAnnotationTopDownMDKind;
961     /// The Metadata Kind for llvm.arc.annotation.provenancesource metadata.
962     unsigned ARCAnnotationProvenanceSourceMDKind;
963 #endif // ARC_ANNOATIONS
964
965     Constant *getRetainRVCallee(Module *M);
966     Constant *getAutoreleaseRVCallee(Module *M);
967     Constant *getReleaseCallee(Module *M);
968     Constant *getRetainCallee(Module *M);
969     Constant *getRetainBlockCallee(Module *M);
970     Constant *getAutoreleaseCallee(Module *M);
971
972     bool IsRetainBlockOptimizable(const Instruction *Inst);
973
974     void OptimizeRetainCall(Function &F, Instruction *Retain);
975     bool OptimizeRetainRVCall(Function &F, Instruction *RetainRV);
976     void OptimizeAutoreleaseRVCall(Function &F, Instruction *AutoreleaseRV,
977                                    InstructionClass &Class);
978     bool OptimizeRetainBlockCall(Function &F, Instruction *RetainBlock,
979                                  InstructionClass &Class);
980     void OptimizeIndividualCalls(Function &F);
981
982     void CheckForCFGHazards(const BasicBlock *BB,
983                             DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
984                             BBState &MyStates) const;
985     bool VisitInstructionBottomUp(Instruction *Inst,
986                                   BasicBlock *BB,
987                                   MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
988                                   BBState &MyStates);
989     bool VisitBottomUp(BasicBlock *BB,
990                        DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
991                        MapVector<Value *, RRInfo> &Retains);
992     bool VisitInstructionTopDown(Instruction *Inst,
993                                  DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
994                                  BBState &MyStates);
995     bool VisitTopDown(BasicBlock *BB,
996                       DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
997                       DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases);
998     bool Visit(Function &F,
999                DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1000                MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1001                DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases);
1002
1003     void MoveCalls(Value *Arg, RRInfo &RetainsToMove, RRInfo &ReleasesToMove,
1004                    MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1005                    DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
1006                    SmallVectorImpl<Instruction *> &DeadInsts,
1007                    Module *M);
1008
1009     bool ConnectTDBUTraversals(DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1010                                MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1011                                DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
1012                                Module *M,
1013                                SmallVector<Instruction *, 4> &NewRetains,
1014                                SmallVector<Instruction *, 4> &NewReleases,
1015                                SmallVector<Instruction *, 8> &DeadInsts,
1016                                RRInfo &RetainsToMove,
1017                                RRInfo &ReleasesToMove,
1018                                Value *Arg,
1019                                bool KnownSafe,
1020                                bool &AnyPairsCompletelyEliminated);
1021
1022     bool PerformCodePlacement(DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1023                               MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1024                               DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
1025                               Module *M);
1026
1027     void OptimizeWeakCalls(Function &F);
1028
1029     bool OptimizeSequences(Function &F);
1030
1031     void OptimizeReturns(Function &F);
1032
1033     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
1034     virtual bool doInitialization(Module &M);
1035     virtual bool runOnFunction(Function &F);
1036     virtual void releaseMemory();
1037
1038   public:
1039     static char ID;
1040     ObjCARCOpt() : FunctionPass(ID) {
1041       initializeObjCARCOptPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
1042     }
1043   };
1044 }
1045
1046 char ObjCARCOpt::ID = 0;
1047 INITIALIZE_PASS_BEGIN(ObjCARCOpt,
1048                       "objc-arc", "ObjC ARC optimization", false, false)
1049 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ObjCARCAliasAnalysis)
1050 INITIALIZE_PASS_END(ObjCARCOpt,
1051                     "objc-arc", "ObjC ARC optimization", false, false)
1052
1053 Pass *llvm::createObjCARCOptPass() {
1054   return new ObjCARCOpt();
1055 }
1056
1057 void ObjCARCOpt::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
1058   AU.addRequired<ObjCARCAliasAnalysis>();
1059   AU.addRequired<AliasAnalysis>();
1060   // ARC optimization doesn't currently split critical edges.
1061   AU.setPreservesCFG();
1062 }
1063
1064 bool ObjCARCOpt::IsRetainBlockOptimizable(const Instruction *Inst) {
1065   // Without the magic metadata tag, we have to assume this might be an
1066   // objc_retainBlock call inserted to convert a block pointer to an id,
1067   // in which case it really is needed.
1068   if (!Inst->getMetadata(CopyOnEscapeMDKind))
1069     return false;
1070
1071   // If the pointer "escapes" (not including being used in a call),
1072   // the copy may be needed.
1073   if (DoesRetainableObjPtrEscape(Inst))
1074     return false;
1075
1076   // Otherwise, it's not needed.
1077   return true;
1078 }
1079
1080 Constant *ObjCARCOpt::getRetainRVCallee(Module *M) {
1081   if (!RetainRVCallee) {
1082     LLVMContext &C = M->getContext();
1083     Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
1084     Type *Params[] = { I8X };
1085     FunctionType *FTy = FunctionType::get(I8X, Params, /*isVarArg=*/false);
1086     AttributeSet Attribute =
1087       AttributeSet().addAttribute(M->getContext(), AttributeSet::FunctionIndex,
1088                                   Attribute::NoUnwind);
1089     RetainRVCallee =
1090       M->getOrInsertFunction("objc_retainAutoreleasedReturnValue", FTy,
1091                              Attribute);
1092   }
1093   return RetainRVCallee;
1094 }
1095
1096 Constant *ObjCARCOpt::getAutoreleaseRVCallee(Module *M) {
1097   if (!AutoreleaseRVCallee) {
1098     LLVMContext &C = M->getContext();
1099     Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
1100     Type *Params[] = { I8X };
1101     FunctionType *FTy = FunctionType::get(I8X, Params, /*isVarArg=*/false);
1102     AttributeSet Attribute =
1103       AttributeSet().addAttribute(M->getContext(), AttributeSet::FunctionIndex,
1104                                   Attribute::NoUnwind);
1105     AutoreleaseRVCallee =
1106       M->getOrInsertFunction("objc_autoreleaseReturnValue", FTy,
1107                              Attribute);
1108   }
1109   return AutoreleaseRVCallee;
1110 }
1111
1112 Constant *ObjCARCOpt::getReleaseCallee(Module *M) {
1113   if (!ReleaseCallee) {
1114     LLVMContext &C = M->getContext();
1115     Type *Params[] = { PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C)) };
1116     AttributeSet Attribute =
1117       AttributeSet().addAttribute(M->getContext(), AttributeSet::FunctionIndex,
1118                                   Attribute::NoUnwind);
1119     ReleaseCallee =
1120       M->getOrInsertFunction(
1121         "objc_release",
1122         FunctionType::get(Type::getVoidTy(C), Params, /*isVarArg=*/false),
1123         Attribute);
1124   }
1125   return ReleaseCallee;
1126 }
1127
1128 Constant *ObjCARCOpt::getRetainCallee(Module *M) {
1129   if (!RetainCallee) {
1130     LLVMContext &C = M->getContext();
1131     Type *Params[] = { PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C)) };
1132     AttributeSet Attribute =
1133       AttributeSet().addAttribute(M->getContext(), AttributeSet::FunctionIndex,
1134                                   Attribute::NoUnwind);
1135     RetainCallee =
1136       M->getOrInsertFunction(
1137         "objc_retain",
1138         FunctionType::get(Params[0], Params, /*isVarArg=*/false),
1139         Attribute);
1140   }
1141   return RetainCallee;
1142 }
1143
1144 Constant *ObjCARCOpt::getRetainBlockCallee(Module *M) {
1145   if (!RetainBlockCallee) {
1146     LLVMContext &C = M->getContext();
1147     Type *Params[] = { PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C)) };
1148     // objc_retainBlock is not nounwind because it calls user copy constructors
1149     // which could theoretically throw.
1150     RetainBlockCallee =
1151       M->getOrInsertFunction(
1152         "objc_retainBlock",
1153         FunctionType::get(Params[0], Params, /*isVarArg=*/false),
1154         AttributeSet());
1155   }
1156   return RetainBlockCallee;
1157 }
1158
1159 Constant *ObjCARCOpt::getAutoreleaseCallee(Module *M) {
1160   if (!AutoreleaseCallee) {
1161     LLVMContext &C = M->getContext();
1162     Type *Params[] = { PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C)) };
1163     AttributeSet Attribute =
1164       AttributeSet().addAttribute(M->getContext(), AttributeSet::FunctionIndex,
1165                                   Attribute::NoUnwind);
1166     AutoreleaseCallee =
1167       M->getOrInsertFunction(
1168         "objc_autorelease",
1169         FunctionType::get(Params[0], Params, /*isVarArg=*/false),
1170         Attribute);
1171   }
1172   return AutoreleaseCallee;
1173 }
1174
1175 /// Turn objc_retain into objc_retainAutoreleasedReturnValue if the operand is a
1176 /// return value.
1177 void
1178 ObjCARCOpt::OptimizeRetainCall(Function &F, Instruction *Retain) {
1179   ImmutableCallSite CS(GetObjCArg(Retain));
1180   const Instruction *Call = CS.getInstruction();
1181   if (!Call) return;
1182   if (Call->getParent() != Retain->getParent()) return;
1183
1184   // Check that the call is next to the retain.
1185   BasicBlock::const_iterator I = Call;
1186   ++I;
1187   while (IsNoopInstruction(I)) ++I;
1188   if (&*I != Retain)
1189     return;
1190
1191   // Turn it to an objc_retainAutoreleasedReturnValue..
1192   Changed = true;
1193   ++NumPeeps;
1194
1195   DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeRetainCall: Transforming "
1196                   "objc_retain => objc_retainAutoreleasedReturnValue"
1197                   " since the operand is a return value.\n"
1198                   "                                Old: "
1199                << *Retain << "\n");
1200
1201   cast<CallInst>(Retain)->setCalledFunction(getRetainRVCallee(F.getParent()));
1202
1203   DEBUG(dbgs() << "                                New: "
1204                << *Retain << "\n");
1205 }
1206
1207 /// Turn objc_retainAutoreleasedReturnValue into objc_retain if the operand is
1208 /// not a return value.  Or, if it can be paired with an
1209 /// objc_autoreleaseReturnValue, delete the pair and return true.
1210 bool
1211 ObjCARCOpt::OptimizeRetainRVCall(Function &F, Instruction *RetainRV) {
1212   // Check for the argument being from an immediately preceding call or invoke.
1213   const Value *Arg = GetObjCArg(RetainRV);
1214   ImmutableCallSite CS(Arg);
1215   if (const Instruction *Call = CS.getInstruction()) {
1216     if (Call->getParent() == RetainRV->getParent()) {
1217       BasicBlock::const_iterator I = Call;
1218       ++I;
1219       while (IsNoopInstruction(I)) ++I;
1220       if (&*I == RetainRV)
1221         return false;
1222     } else if (const InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
1223       BasicBlock *RetainRVParent = RetainRV->getParent();
1224       if (II->getNormalDest() == RetainRVParent) {
1225         BasicBlock::const_iterator I = RetainRVParent->begin();
1226         while (IsNoopInstruction(I)) ++I;
1227         if (&*I == RetainRV)
1228           return false;
1229       }
1230     }
1231   }
1232
1233   // Check for being preceded by an objc_autoreleaseReturnValue on the same
1234   // pointer. In this case, we can delete the pair.
1235   BasicBlock::iterator I = RetainRV, Begin = RetainRV->getParent()->begin();
1236   if (I != Begin) {
1237     do --I; while (I != Begin && IsNoopInstruction(I));
1238     if (GetBasicInstructionClass(I) == IC_AutoreleaseRV &&
1239         GetObjCArg(I) == Arg) {
1240       Changed = true;
1241       ++NumPeeps;
1242
1243       DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeRetainRVCall: Erasing " << *I << "\n"
1244                    << "                                  Erasing " << *RetainRV
1245                    << "\n");
1246
1247       EraseInstruction(I);
1248       EraseInstruction(RetainRV);
1249       return true;
1250     }
1251   }
1252
1253   // Turn it to a plain objc_retain.
1254   Changed = true;
1255   ++NumPeeps;
1256
1257   DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeRetainRVCall: Transforming "
1258                   "objc_retainAutoreleasedReturnValue => "
1259                   "objc_retain since the operand is not a return value.\n"
1260                   "                                  Old: "
1261                << *RetainRV << "\n");
1262
1263   cast<CallInst>(RetainRV)->setCalledFunction(getRetainCallee(F.getParent()));
1264
1265   DEBUG(dbgs() << "                                  New: "
1266                << *RetainRV << "\n");
1267
1268   return false;
1269 }
1270
1271 /// Turn objc_autoreleaseReturnValue into objc_autorelease if the result is not
1272 /// used as a return value.
1273 void
1274 ObjCARCOpt::OptimizeAutoreleaseRVCall(Function &F, Instruction *AutoreleaseRV,
1275                                       InstructionClass &Class) {
1276   // Check for a return of the pointer value.
1277   const Value *Ptr = GetObjCArg(AutoreleaseRV);
1278   SmallVector<const Value *, 2> Users;
1279   Users.push_back(Ptr);
1280   do {
1281     Ptr = Users.pop_back_val();
1282     for (Value::const_use_iterator UI = Ptr->use_begin(), UE = Ptr->use_end();
1283          UI != UE; ++UI) {
1284       const User *I = *UI;
1285       if (isa<ReturnInst>(I) || GetBasicInstructionClass(I) == IC_RetainRV)
1286         return;
1287       if (isa<BitCastInst>(I))
1288         Users.push_back(I);
1289     }
1290   } while (!Users.empty());
1291
1292   Changed = true;
1293   ++NumPeeps;
1294
1295   DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeAutoreleaseRVCall: Transforming "
1296                   "objc_autoreleaseReturnValue => "
1297                   "objc_autorelease since its operand is not used as a return "
1298                   "value.\n"
1299                   "                                       Old: "
1300                << *AutoreleaseRV << "\n");
1301
1302   CallInst *AutoreleaseRVCI = cast<CallInst>(AutoreleaseRV);
1303   AutoreleaseRVCI->
1304     setCalledFunction(getAutoreleaseCallee(F.getParent()));
1305   AutoreleaseRVCI->setTailCall(false); // Never tail call objc_autorelease.
1306   Class = IC_Autorelease;
1307
1308   DEBUG(dbgs() << "                                       New: "
1309                << *AutoreleaseRV << "\n");
1310
1311 }
1312
1313 // \brief Attempt to strength reduce objc_retainBlock calls to objc_retain
1314 // calls.
1315 //
1316 // Specifically: If an objc_retainBlock call has the copy_on_escape metadata and
1317 // does not escape (following the rules of block escaping), strength reduce the
1318 // objc_retainBlock to an objc_retain.
1319 //
1320 // TODO: If an objc_retainBlock call is dominated period by a previous
1321 // objc_retainBlock call, strength reduce the objc_retainBlock to an
1322 // objc_retain.
1323 bool
1324 ObjCARCOpt::OptimizeRetainBlockCall(Function &F, Instruction *Inst,
1325                                     InstructionClass &Class) {
1326   assert(GetBasicInstructionClass(Inst) == Class);
1327   assert(IC_RetainBlock == Class);
1328
1329   // If we can not optimize Inst, return false.
1330   if (!IsRetainBlockOptimizable(Inst))
1331     return false;
1332
1333   CallInst *RetainBlock = cast<CallInst>(Inst);
1334   RetainBlock->setCalledFunction(getRetainCallee(F.getParent()));
1335   // Remove copy_on_escape metadata.
1336   RetainBlock->setMetadata(CopyOnEscapeMDKind, 0);
1337   Class = IC_Retain;
1338
1339   return true;
1340 }
1341
1342 /// Visit each call, one at a time, and make simplifications without doing any
1343 /// additional analysis.
1344 void ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls(Function &F) {
1345   // Reset all the flags in preparation for recomputing them.
1346   UsedInThisFunction = 0;
1347
1348   // Visit all objc_* calls in F.
1349   for (inst_iterator I = inst_begin(&F), E = inst_end(&F); I != E; ) {
1350     Instruction *Inst = &*I++;
1351
1352     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
1353
1354     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls: Visiting: Class: "
1355           << Class << "; " << *Inst << "\n");
1356
1357     switch (Class) {
1358     default: break;
1359
1360     // Delete no-op casts. These function calls have special semantics, but
1361     // the semantics are entirely implemented via lowering in the front-end,
1362     // so by the time they reach the optimizer, they are just no-op calls
1363     // which return their argument.
1364     //
1365     // There are gray areas here, as the ability to cast reference-counted
1366     // pointers to raw void* and back allows code to break ARC assumptions,
1367     // however these are currently considered to be unimportant.
1368     case IC_NoopCast:
1369       Changed = true;
1370       ++NumNoops;
1371       DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls: Erasing no-op cast:"
1372                    " " << *Inst << "\n");
1373       EraseInstruction(Inst);
1374       continue;
1375
1376     // If the pointer-to-weak-pointer is null, it's undefined behavior.
1377     case IC_StoreWeak:
1378     case IC_LoadWeak:
1379     case IC_LoadWeakRetained:
1380     case IC_InitWeak:
1381     case IC_DestroyWeak: {
1382       CallInst *CI = cast<CallInst>(Inst);
1383       if (IsNullOrUndef(CI->getArgOperand(0))) {
1384         Changed = true;
1385         Type *Ty = CI->getArgOperand(0)->getType();
1386         new StoreInst(UndefValue::get(cast<PointerType>(Ty)->getElementType()),
1387                       Constant::getNullValue(Ty),
1388                       CI);
1389         llvm::Value *NewValue = UndefValue::get(CI->getType());
1390         DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls: A null "
1391                         "pointer-to-weak-pointer is undefined behavior.\n"
1392                         "                                     Old = " << *CI <<
1393                         "\n                                     New = " <<
1394                         *NewValue << "\n");
1395         CI->replaceAllUsesWith(NewValue);
1396         CI->eraseFromParent();
1397         continue;
1398       }
1399       break;
1400     }
1401     case IC_CopyWeak:
1402     case IC_MoveWeak: {
1403       CallInst *CI = cast<CallInst>(Inst);
1404       if (IsNullOrUndef(CI->getArgOperand(0)) ||
1405           IsNullOrUndef(CI->getArgOperand(1))) {
1406         Changed = true;
1407         Type *Ty = CI->getArgOperand(0)->getType();
1408         new StoreInst(UndefValue::get(cast<PointerType>(Ty)->getElementType()),
1409                       Constant::getNullValue(Ty),
1410                       CI);
1411
1412         llvm::Value *NewValue = UndefValue::get(CI->getType());
1413         DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls: A null "
1414                         "pointer-to-weak-pointer is undefined behavior.\n"
1415                         "                                     Old = " << *CI <<
1416                         "\n                                     New = " <<
1417                         *NewValue << "\n");
1418
1419         CI->replaceAllUsesWith(NewValue);
1420         CI->eraseFromParent();
1421         continue;
1422       }
1423       break;
1424     }
1425     case IC_RetainBlock:
1426       // If we strength reduce an objc_retainBlock to amn objc_retain, continue
1427       // onto the objc_retain peephole optimizations. Otherwise break.
1428       if (!OptimizeRetainBlockCall(F, Inst, Class))
1429         break;
1430       // FALLTHROUGH
1431     case IC_Retain:
1432       OptimizeRetainCall(F, Inst);
1433       break;
1434     case IC_RetainRV:
1435       if (OptimizeRetainRVCall(F, Inst))
1436         continue;
1437       break;
1438     case IC_AutoreleaseRV:
1439       OptimizeAutoreleaseRVCall(F, Inst, Class);
1440       break;
1441     }
1442
1443     // objc_autorelease(x) -> objc_release(x) if x is otherwise unused.
1444     if (IsAutorelease(Class) && Inst->use_empty()) {
1445       CallInst *Call = cast<CallInst>(Inst);
1446       const Value *Arg = Call->getArgOperand(0);
1447       Arg = FindSingleUseIdentifiedObject(Arg);
1448       if (Arg) {
1449         Changed = true;
1450         ++NumAutoreleases;
1451
1452         // Create the declaration lazily.
1453         LLVMContext &C = Inst->getContext();
1454         CallInst *NewCall =
1455           CallInst::Create(getReleaseCallee(F.getParent()),
1456                            Call->getArgOperand(0), "", Call);
1457         NewCall->setMetadata(ImpreciseReleaseMDKind,
1458                              MDNode::get(C, ArrayRef<Value *>()));
1459
1460         DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls: Replacing "
1461                         "objc_autorelease(x) with objc_release(x) since x is "
1462                         "otherwise unused.\n"
1463                         "                                     Old: " << *Call <<
1464                         "\n                                     New: " <<
1465                         *NewCall << "\n");
1466
1467         EraseInstruction(Call);
1468         Inst = NewCall;
1469         Class = IC_Release;
1470       }
1471     }
1472
1473     // For functions which can never be passed stack arguments, add
1474     // a tail keyword.
1475     if (IsAlwaysTail(Class)) {
1476       Changed = true;
1477       DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls: Adding tail keyword"
1478             " to function since it can never be passed stack args: " << *Inst <<
1479             "\n");
1480       cast<CallInst>(Inst)->setTailCall();
1481     }
1482
1483     // Ensure that functions that can never have a "tail" keyword due to the
1484     // semantics of ARC truly do not do so.
1485     if (IsNeverTail(Class)) {
1486       Changed = true;
1487       DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls: Removing tail "
1488             "keyword from function: " << *Inst <<
1489             "\n");
1490       cast<CallInst>(Inst)->setTailCall(false);
1491     }
1492
1493     // Set nounwind as needed.
1494     if (IsNoThrow(Class)) {
1495       Changed = true;
1496       DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls: Found no throw"
1497             " class. Setting nounwind on: " << *Inst << "\n");
1498       cast<CallInst>(Inst)->setDoesNotThrow();
1499     }
1500
1501     if (!IsNoopOnNull(Class)) {
1502       UsedInThisFunction |= 1 << Class;
1503       continue;
1504     }
1505
1506     const Value *Arg = GetObjCArg(Inst);
1507
1508     // ARC calls with null are no-ops. Delete them.
1509     if (IsNullOrUndef(Arg)) {
1510       Changed = true;
1511       ++NumNoops;
1512       DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls: ARC calls with "
1513             " null are no-ops. Erasing: " << *Inst << "\n");
1514       EraseInstruction(Inst);
1515       continue;
1516     }
1517
1518     // Keep track of which of retain, release, autorelease, and retain_block
1519     // are actually present in this function.
1520     UsedInThisFunction |= 1 << Class;
1521
1522     // If Arg is a PHI, and one or more incoming values to the
1523     // PHI are null, and the call is control-equivalent to the PHI, and there
1524     // are no relevant side effects between the PHI and the call, the call
1525     // could be pushed up to just those paths with non-null incoming values.
1526     // For now, don't bother splitting critical edges for this.
1527     SmallVector<std::pair<Instruction *, const Value *>, 4> Worklist;
1528     Worklist.push_back(std::make_pair(Inst, Arg));
1529     do {
1530       std::pair<Instruction *, const Value *> Pair = Worklist.pop_back_val();
1531       Inst = Pair.first;
1532       Arg = Pair.second;
1533
1534       const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Arg);
1535       if (!PN) continue;
1536
1537       // Determine if the PHI has any null operands, or any incoming
1538       // critical edges.
1539       bool HasNull = false;
1540       bool HasCriticalEdges = false;
1541       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1542         Value *Incoming =
1543           StripPointerCastsAndObjCCalls(PN->getIncomingValue(i));
1544         if (IsNullOrUndef(Incoming))
1545           HasNull = true;
1546         else if (cast<TerminatorInst>(PN->getIncomingBlock(i)->back())
1547                    .getNumSuccessors() != 1) {
1548           HasCriticalEdges = true;
1549           break;
1550         }
1551       }
1552       // If we have null operands and no critical edges, optimize.
1553       if (!HasCriticalEdges && HasNull) {
1554         SmallPtrSet<Instruction *, 4> DependingInstructions;
1555         SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4> Visited;
1556
1557         // Check that there is nothing that cares about the reference
1558         // count between the call and the phi.
1559         switch (Class) {
1560         case IC_Retain:
1561         case IC_RetainBlock:
1562           // These can always be moved up.
1563           break;
1564         case IC_Release:
1565           // These can't be moved across things that care about the retain
1566           // count.
1567           FindDependencies(NeedsPositiveRetainCount, Arg,
1568                            Inst->getParent(), Inst,
1569                            DependingInstructions, Visited, PA);
1570           break;
1571         case IC_Autorelease:
1572           // These can't be moved across autorelease pool scope boundaries.
1573           FindDependencies(AutoreleasePoolBoundary, Arg,
1574                            Inst->getParent(), Inst,
1575                            DependingInstructions, Visited, PA);
1576           break;
1577         case IC_RetainRV:
1578         case IC_AutoreleaseRV:
1579           // Don't move these; the RV optimization depends on the autoreleaseRV
1580           // being tail called, and the retainRV being immediately after a call
1581           // (which might still happen if we get lucky with codegen layout, but
1582           // it's not worth taking the chance).
1583           continue;
1584         default:
1585           llvm_unreachable("Invalid dependence flavor");
1586         }
1587
1588         if (DependingInstructions.size() == 1 &&
1589             *DependingInstructions.begin() == PN) {
1590           Changed = true;
1591           ++NumPartialNoops;
1592           // Clone the call into each predecessor that has a non-null value.
1593           CallInst *CInst = cast<CallInst>(Inst);
1594           Type *ParamTy = CInst->getArgOperand(0)->getType();
1595           for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1596             Value *Incoming =
1597               StripPointerCastsAndObjCCalls(PN->getIncomingValue(i));
1598             if (!IsNullOrUndef(Incoming)) {
1599               CallInst *Clone = cast<CallInst>(CInst->clone());
1600               Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
1601               Instruction *InsertPos = &PN->getIncomingBlock(i)->back();
1602               if (Op->getType() != ParamTy)
1603                 Op = new BitCastInst(Op, ParamTy, "", InsertPos);
1604               Clone->setArgOperand(0, Op);
1605               Clone->insertBefore(InsertPos);
1606
1607               DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls: Cloning "
1608                            << *CInst << "\n"
1609                            "                                     And inserting "
1610                            "clone at " << *InsertPos << "\n");
1611               Worklist.push_back(std::make_pair(Clone, Incoming));
1612             }
1613           }
1614           // Erase the original call.
1615           DEBUG(dbgs() << "Erasing: " << *CInst << "\n");
1616           EraseInstruction(CInst);
1617           continue;
1618         }
1619       }
1620     } while (!Worklist.empty());
1621   }
1622   DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls: Finished List.\n");
1623 }
1624
1625 /// Check for critical edges, loop boundaries, irreducible control flow, or
1626 /// other CFG structures where moving code across the edge would result in it
1627 /// being executed more.
1628 void
1629 ObjCARCOpt::CheckForCFGHazards(const BasicBlock *BB,
1630                                DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1631                                BBState &MyStates) const {
1632   // If any top-down local-use or possible-dec has a succ which is earlier in
1633   // the sequence, forget it.
1634   for (BBState::ptr_iterator I = MyStates.top_down_ptr_begin(),
1635        E = MyStates.top_down_ptr_end(); I != E; ++I)
1636     switch (I->second.GetSeq()) {
1637     default: break;
1638     case S_Use: {
1639       const Value *Arg = I->first;
1640       const TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&BB->back());
1641       bool SomeSuccHasSame = false;
1642       bool AllSuccsHaveSame = true;
1643       PtrState &S = I->second;
1644       succ_const_iterator SI(TI), SE(TI, false);
1645
1646       for (; SI != SE; ++SI) {
1647         Sequence SuccSSeq = S_None;
1648         bool SuccSRRIKnownSafe = false;
1649         // If VisitBottomUp has pointer information for this successor, take
1650         // what we know about it.
1651         DenseMap<const BasicBlock *, BBState>::iterator BBI =
1652           BBStates.find(*SI);
1653         assert(BBI != BBStates.end());
1654         const PtrState &SuccS = BBI->second.getPtrBottomUpState(Arg);
1655         SuccSSeq = SuccS.GetSeq();
1656         SuccSRRIKnownSafe = SuccS.RRI.KnownSafe;
1657         switch (SuccSSeq) {
1658         case S_None:
1659         case S_CanRelease: {
1660           if (!S.RRI.KnownSafe && !SuccSRRIKnownSafe) {
1661             S.ClearSequenceProgress();
1662             break;
1663           }
1664           continue;
1665         }
1666         case S_Use:
1667           SomeSuccHasSame = true;
1668           break;
1669         case S_Stop:
1670         case S_Release:
1671         case S_MovableRelease:
1672           if (!S.RRI.KnownSafe && !SuccSRRIKnownSafe)
1673             AllSuccsHaveSame = false;
1674           break;
1675         case S_Retain:
1676           llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
1677         }
1678       }
1679       // If the state at the other end of any of the successor edges
1680       // matches the current state, require all edges to match. This
1681       // guards against loops in the middle of a sequence.
1682       if (SomeSuccHasSame && !AllSuccsHaveSame)
1683         S.ClearSequenceProgress();
1684       break;
1685     }
1686     case S_CanRelease: {
1687       const Value *Arg = I->first;
1688       const TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&BB->back());
1689       bool SomeSuccHasSame = false;
1690       bool AllSuccsHaveSame = true;
1691       PtrState &S = I->second;
1692       succ_const_iterator SI(TI), SE(TI, false);
1693
1694       for (; SI != SE; ++SI) {
1695         Sequence SuccSSeq = S_None;
1696         bool SuccSRRIKnownSafe = false;
1697         // If VisitBottomUp has pointer information for this successor, take
1698         // what we know about it.
1699         DenseMap<const BasicBlock *, BBState>::iterator BBI =
1700           BBStates.find(*SI);
1701         assert(BBI != BBStates.end());
1702         const PtrState &SuccS = BBI->second.getPtrBottomUpState(Arg);
1703         SuccSSeq = SuccS.GetSeq();
1704         SuccSRRIKnownSafe = SuccS.RRI.KnownSafe;
1705         switch (SuccSSeq) {
1706         case S_None: {
1707           if (!S.RRI.KnownSafe && !SuccSRRIKnownSafe) {
1708             S.ClearSequenceProgress();
1709             break;
1710           }
1711           continue;
1712         }
1713         case S_CanRelease:
1714           SomeSuccHasSame = true;
1715           break;
1716         case S_Stop:
1717         case S_Release:
1718         case S_MovableRelease:
1719         case S_Use:
1720           if (!S.RRI.KnownSafe && !SuccSRRIKnownSafe)
1721             AllSuccsHaveSame = false;
1722           break;
1723         case S_Retain:
1724           llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
1725         }
1726       }
1727       // If the state at the other end of any of the successor edges
1728       // matches the current state, require all edges to match. This
1729       // guards against loops in the middle of a sequence.
1730       if (SomeSuccHasSame && !AllSuccsHaveSame)
1731         S.ClearSequenceProgress();
1732       break;
1733     }
1734     }
1735 }
1736
1737 bool
1738 ObjCARCOpt::VisitInstructionBottomUp(Instruction *Inst,
1739                                      BasicBlock *BB,
1740                                      MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1741                                      BBState &MyStates) {
1742   bool NestingDetected = false;
1743   InstructionClass Class = GetInstructionClass(Inst);
1744   const Value *Arg = 0;
1745
1746   switch (Class) {
1747   case IC_Release: {
1748     Arg = GetObjCArg(Inst);
1749
1750     PtrState &S = MyStates.getPtrBottomUpState(Arg);
1751
1752     // If we see two releases in a row on the same pointer. If so, make
1753     // a note, and we'll cicle back to revisit it after we've
1754     // hopefully eliminated the second release, which may allow us to
1755     // eliminate the first release too.
1756     // Theoretically we could implement removal of nested retain+release
1757     // pairs by making PtrState hold a stack of states, but this is
1758     // simple and avoids adding overhead for the non-nested case.
1759     if (S.GetSeq() == S_Release || S.GetSeq() == S_MovableRelease) {
1760       DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::VisitInstructionBottomUp: Found nested "
1761                       "releases (i.e. a release pair)\n");
1762       NestingDetected = true;
1763     }
1764
1765     MDNode *ReleaseMetadata = Inst->getMetadata(ImpreciseReleaseMDKind);
1766     Sequence NewSeq = ReleaseMetadata ? S_MovableRelease : S_Release;
1767     ANNOTATE_BOTTOMUP(Inst, Arg, S.GetSeq(), NewSeq);
1768     S.ResetSequenceProgress(NewSeq);
1769     S.RRI.ReleaseMetadata = ReleaseMetadata;
1770     S.RRI.KnownSafe = S.HasKnownPositiveRefCount();
1771     S.RRI.IsTailCallRelease = cast<CallInst>(Inst)->isTailCall();
1772     S.RRI.Calls.insert(Inst);
1773     S.SetKnownPositiveRefCount();
1774     break;
1775   }
1776   case IC_RetainBlock:
1777     // In OptimizeIndividualCalls, we have strength reduced all optimizable
1778     // objc_retainBlocks to objc_retains. Thus at this point any
1779     // objc_retainBlocks that we see are not optimizable.
1780     break;
1781   case IC_Retain:
1782   case IC_RetainRV: {
1783     Arg = GetObjCArg(Inst);
1784
1785     PtrState &S = MyStates.getPtrBottomUpState(Arg);
1786     S.SetKnownPositiveRefCount();
1787
1788     Sequence OldSeq = S.GetSeq();
1789     switch (OldSeq) {
1790     case S_Stop:
1791     case S_Release:
1792     case S_MovableRelease:
1793     case S_Use:
1794       S.RRI.ReverseInsertPts.clear();
1795       // FALL THROUGH
1796     case S_CanRelease:
1797       // Don't do retain+release tracking for IC_RetainRV, because it's
1798       // better to let it remain as the first instruction after a call.
1799       if (Class != IC_RetainRV)
1800         Retains[Inst] = S.RRI;
1801       S.ClearSequenceProgress();
1802       break;
1803     case S_None:
1804       break;
1805     case S_Retain:
1806       llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
1807     }
1808     ANNOTATE_BOTTOMUP(Inst, Arg, OldSeq, S.GetSeq());
1809     return NestingDetected;
1810   }
1811   case IC_AutoreleasepoolPop:
1812     // Conservatively, clear MyStates for all known pointers.
1813     MyStates.clearBottomUpPointers();
1814     return NestingDetected;
1815   case IC_AutoreleasepoolPush:
1816   case IC_None:
1817     // These are irrelevant.
1818     return NestingDetected;
1819   default:
1820     break;
1821   }
1822
1823   // Consider any other possible effects of this instruction on each
1824   // pointer being tracked.
1825   for (BBState::ptr_iterator MI = MyStates.bottom_up_ptr_begin(),
1826        ME = MyStates.bottom_up_ptr_end(); MI != ME; ++MI) {
1827     const Value *Ptr = MI->first;
1828     if (Ptr == Arg)
1829       continue; // Handled above.
1830     PtrState &S = MI->second;
1831     Sequence Seq = S.GetSeq();
1832
1833     // Check for possible releases.
1834     if (CanAlterRefCount(Inst, Ptr, PA, Class)) {
1835       S.ClearKnownPositiveRefCount();
1836       switch (Seq) {
1837       case S_Use:
1838         S.SetSeq(S_CanRelease);
1839         ANNOTATE_BOTTOMUP(Inst, Ptr, Seq, S.GetSeq());
1840         continue;
1841       case S_CanRelease:
1842       case S_Release:
1843       case S_MovableRelease:
1844       case S_Stop:
1845       case S_None:
1846         break;
1847       case S_Retain:
1848         llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
1849       }
1850     }
1851
1852     // Check for possible direct uses.
1853     switch (Seq) {
1854     case S_Release:
1855     case S_MovableRelease:
1856       if (CanUse(Inst, Ptr, PA, Class)) {
1857         assert(S.RRI.ReverseInsertPts.empty());
1858         // If this is an invoke instruction, we're scanning it as part of
1859         // one of its successor blocks, since we can't insert code after it
1860         // in its own block, and we don't want to split critical edges.
1861         if (isa<InvokeInst>(Inst))
1862           S.RRI.ReverseInsertPts.insert(BB->getFirstInsertionPt());
1863         else
1864           S.RRI.ReverseInsertPts.insert(llvm::next(BasicBlock::iterator(Inst)));
1865         S.SetSeq(S_Use);
1866         ANNOTATE_BOTTOMUP(Inst, Ptr, Seq, S_Use);
1867       } else if (Seq == S_Release && IsUser(Class)) {
1868         // Non-movable releases depend on any possible objc pointer use.
1869         S.SetSeq(S_Stop);
1870         ANNOTATE_BOTTOMUP(Inst, Ptr, S_Release, S_Stop);
1871         assert(S.RRI.ReverseInsertPts.empty());
1872         // As above; handle invoke specially.
1873         if (isa<InvokeInst>(Inst))
1874           S.RRI.ReverseInsertPts.insert(BB->getFirstInsertionPt());
1875         else
1876           S.RRI.ReverseInsertPts.insert(llvm::next(BasicBlock::iterator(Inst)));
1877       }
1878       break;
1879     case S_Stop:
1880       if (CanUse(Inst, Ptr, PA, Class)) {
1881         S.SetSeq(S_Use);
1882         ANNOTATE_BOTTOMUP(Inst, Ptr, Seq, S_Use);
1883       }
1884       break;
1885     case S_CanRelease:
1886     case S_Use:
1887     case S_None:
1888       break;
1889     case S_Retain:
1890       llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
1891     }
1892   }
1893
1894   return NestingDetected;
1895 }
1896
1897 bool
1898 ObjCARCOpt::VisitBottomUp(BasicBlock *BB,
1899                           DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1900                           MapVector<Value *, RRInfo> &Retains) {
1901   bool NestingDetected = false;
1902   BBState &MyStates = BBStates[BB];
1903
1904   // Merge the states from each successor to compute the initial state
1905   // for the current block.
1906   BBState::edge_iterator SI(MyStates.succ_begin()),
1907                          SE(MyStates.succ_end());
1908   if (SI != SE) {
1909     const BasicBlock *Succ = *SI;
1910     DenseMap<const BasicBlock *, BBState>::iterator I = BBStates.find(Succ);
1911     assert(I != BBStates.end());
1912     MyStates.InitFromSucc(I->second);
1913     ++SI;
1914     for (; SI != SE; ++SI) {
1915       Succ = *SI;
1916       I = BBStates.find(Succ);
1917       assert(I != BBStates.end());
1918       MyStates.MergeSucc(I->second);
1919     }
1920   }
1921
1922 #ifdef ARC_ANNOTATIONS
1923   if (EnableARCAnnotations) {
1924     // If ARC Annotations are enabled, output the current state of pointers at the
1925     // bottom of the basic block.
1926     for(BBState::ptr_const_iterator I = MyStates.bottom_up_ptr_begin(),
1927           E = MyStates.bottom_up_ptr_end(); I != E; ++I) {
1928       Value *Ptr = const_cast<Value*>(I->first);
1929       Sequence Seq = I->second.GetSeq();
1930       GenerateARCBBTerminatorAnnotation("llvm.arc.annotation.bottomup.bbend",
1931                                         BB, Ptr, Seq);
1932     }
1933   }
1934 #endif
1935
1936
1937   // Visit all the instructions, bottom-up.
1938   for (BasicBlock::iterator I = BB->end(), E = BB->begin(); I != E; --I) {
1939     Instruction *Inst = llvm::prior(I);
1940
1941     // Invoke instructions are visited as part of their successors (below).
1942     if (isa<InvokeInst>(Inst))
1943       continue;
1944
1945     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::VisitButtonUp: Visiting " << *Inst << "\n");
1946
1947     NestingDetected |= VisitInstructionBottomUp(Inst, BB, Retains, MyStates);
1948   }
1949
1950   // If there's a predecessor with an invoke, visit the invoke as if it were
1951   // part of this block, since we can't insert code after an invoke in its own
1952   // block, and we don't want to split critical edges.
1953   for (BBState::edge_iterator PI(MyStates.pred_begin()),
1954        PE(MyStates.pred_end()); PI != PE; ++PI) {
1955     BasicBlock *Pred = *PI;
1956     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(&Pred->back()))
1957       NestingDetected |= VisitInstructionBottomUp(II, BB, Retains, MyStates);
1958   }
1959
1960 #ifdef ARC_ANNOTATIONS
1961   if (EnableARCAnnotations) {
1962     // If ARC Annotations are enabled, output the current state of pointers at the
1963     // top of the basic block.
1964     for(BBState::ptr_const_iterator I = MyStates.bottom_up_ptr_begin(),
1965           E = MyStates.bottom_up_ptr_end(); I != E; ++I) {
1966       Value *Ptr = const_cast<Value*>(I->first);
1967       Sequence Seq = I->second.GetSeq();
1968       GenerateARCBBEntranceAnnotation("llvm.arc.annotation.bottomup.bbstart",
1969                                       BB, Ptr, Seq);
1970     }
1971   }
1972 #endif
1973
1974   return NestingDetected;
1975 }
1976
1977 bool
1978 ObjCARCOpt::VisitInstructionTopDown(Instruction *Inst,
1979                                     DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
1980                                     BBState &MyStates) {
1981   bool NestingDetected = false;
1982   InstructionClass Class = GetInstructionClass(Inst);
1983   const Value *Arg = 0;
1984
1985   switch (Class) {
1986   case IC_RetainBlock:
1987     // In OptimizeIndividualCalls, we have strength reduced all optimizable
1988     // objc_retainBlocks to objc_retains. Thus at this point any
1989     // objc_retainBlocks that we see are not optimizable.
1990     break;
1991   case IC_Retain:
1992   case IC_RetainRV: {
1993     Arg = GetObjCArg(Inst);
1994
1995     PtrState &S = MyStates.getPtrTopDownState(Arg);
1996
1997     // Don't do retain+release tracking for IC_RetainRV, because it's
1998     // better to let it remain as the first instruction after a call.
1999     if (Class != IC_RetainRV) {
2000       // If we see two retains in a row on the same pointer. If so, make
2001       // a note, and we'll cicle back to revisit it after we've
2002       // hopefully eliminated the second retain, which may allow us to
2003       // eliminate the first retain too.
2004       // Theoretically we could implement removal of nested retain+release
2005       // pairs by making PtrState hold a stack of states, but this is
2006       // simple and avoids adding overhead for the non-nested case.
2007       if (S.GetSeq() == S_Retain)
2008         NestingDetected = true;
2009
2010       ANNOTATE_TOPDOWN(Inst, Arg, S.GetSeq(), S_Retain);
2011       S.ResetSequenceProgress(S_Retain);
2012       S.RRI.KnownSafe = S.HasKnownPositiveRefCount();
2013       S.RRI.Calls.insert(Inst);
2014     }
2015
2016     S.SetKnownPositiveRefCount();
2017
2018     // A retain can be a potential use; procede to the generic checking
2019     // code below.
2020     break;
2021   }
2022   case IC_Release: {
2023     Arg = GetObjCArg(Inst);
2024
2025     PtrState &S = MyStates.getPtrTopDownState(Arg);
2026     S.ClearKnownPositiveRefCount();
2027
2028     switch (S.GetSeq()) {
2029     case S_Retain:
2030     case S_CanRelease:
2031       S.RRI.ReverseInsertPts.clear();
2032       // FALL THROUGH
2033     case S_Use:
2034       S.RRI.ReleaseMetadata = Inst->getMetadata(ImpreciseReleaseMDKind);
2035       S.RRI.IsTailCallRelease = cast<CallInst>(Inst)->isTailCall();
2036       Releases[Inst] = S.RRI;
2037       ANNOTATE_TOPDOWN(Inst, Arg, S.GetSeq(), S_None);
2038       S.ClearSequenceProgress();
2039       break;
2040     case S_None:
2041       break;
2042     case S_Stop:
2043     case S_Release:
2044     case S_MovableRelease:
2045       llvm_unreachable("top-down pointer in release state!");
2046     }
2047     break;
2048   }
2049   case IC_AutoreleasepoolPop:
2050     // Conservatively, clear MyStates for all known pointers.
2051     MyStates.clearTopDownPointers();
2052     return NestingDetected;
2053   case IC_AutoreleasepoolPush:
2054   case IC_None:
2055     // These are irrelevant.
2056     return NestingDetected;
2057   default:
2058     break;
2059   }
2060
2061   // Consider any other possible effects of this instruction on each
2062   // pointer being tracked.
2063   for (BBState::ptr_iterator MI = MyStates.top_down_ptr_begin(),
2064        ME = MyStates.top_down_ptr_end(); MI != ME; ++MI) {
2065     const Value *Ptr = MI->first;
2066     if (Ptr == Arg)
2067       continue; // Handled above.
2068     PtrState &S = MI->second;
2069     Sequence Seq = S.GetSeq();
2070
2071     // Check for possible releases.
2072     if (CanAlterRefCount(Inst, Ptr, PA, Class)) {
2073       S.ClearKnownPositiveRefCount();
2074       switch (Seq) {
2075       case S_Retain:
2076         S.SetSeq(S_CanRelease);
2077         ANNOTATE_TOPDOWN(Inst, Ptr, Seq, S_CanRelease);
2078         assert(S.RRI.ReverseInsertPts.empty());
2079         S.RRI.ReverseInsertPts.insert(Inst);
2080
2081         // One call can't cause a transition from S_Retain to S_CanRelease
2082         // and S_CanRelease to S_Use. If we've made the first transition,
2083         // we're done.
2084         continue;
2085       case S_Use:
2086       case S_CanRelease:
2087       case S_None:
2088         break;
2089       case S_Stop:
2090       case S_Release:
2091       case S_MovableRelease:
2092         llvm_unreachable("top-down pointer in release state!");
2093       }
2094     }
2095
2096     // Check for possible direct uses.
2097     switch (Seq) {
2098     case S_CanRelease:
2099       if (CanUse(Inst, Ptr, PA, Class)) {
2100         S.SetSeq(S_Use);
2101         ANNOTATE_TOPDOWN(Inst, Ptr, Seq, S_Use);
2102       }
2103       break;
2104     case S_Retain:
2105     case S_Use:
2106     case S_None:
2107       break;
2108     case S_Stop:
2109     case S_Release:
2110     case S_MovableRelease:
2111       llvm_unreachable("top-down pointer in release state!");
2112     }
2113   }
2114
2115   return NestingDetected;
2116 }
2117
2118 bool
2119 ObjCARCOpt::VisitTopDown(BasicBlock *BB,
2120                          DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
2121                          DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases) {
2122   bool NestingDetected = false;
2123   BBState &MyStates = BBStates[BB];
2124
2125   // Merge the states from each predecessor to compute the initial state
2126   // for the current block.
2127   BBState::edge_iterator PI(MyStates.pred_begin()),
2128                          PE(MyStates.pred_end());
2129   if (PI != PE) {
2130     const BasicBlock *Pred = *PI;
2131     DenseMap<const BasicBlock *, BBState>::iterator I = BBStates.find(Pred);
2132     assert(I != BBStates.end());
2133     MyStates.InitFromPred(I->second);
2134     ++PI;
2135     for (; PI != PE; ++PI) {
2136       Pred = *PI;
2137       I = BBStates.find(Pred);
2138       assert(I != BBStates.end());
2139       MyStates.MergePred(I->second);
2140     }
2141   }
2142
2143 #ifdef ARC_ANNOTATIONS
2144   if (EnableARCAnnotations) {
2145     // If ARC Annotations are enabled, output the current state of pointers at the
2146     // top of the basic block.
2147     for(BBState::ptr_const_iterator I = MyStates.top_down_ptr_begin(),
2148           E = MyStates.top_down_ptr_end(); I != E; ++I) {
2149       Value *Ptr = const_cast<Value*>(I->first);
2150       Sequence Seq = I->second.GetSeq();
2151       GenerateARCBBEntranceAnnotation("llvm.arc.annotation.topdown.bbstart",
2152                                       BB, Ptr, Seq);
2153     }
2154   }
2155 #endif
2156
2157   // Visit all the instructions, top-down.
2158   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
2159     Instruction *Inst = I;
2160
2161     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::VisitTopDown: Visiting " << *Inst << "\n");
2162
2163     NestingDetected |= VisitInstructionTopDown(Inst, Releases, MyStates);
2164   }
2165
2166 #ifdef ARC_ANNOTATIONS
2167   if (EnableARCAnnotations) {
2168     // If ARC Annotations are enabled, output the current state of pointers at the
2169     // bottom of the basic block.
2170     for(BBState::ptr_const_iterator I = MyStates.top_down_ptr_begin(),
2171           E = MyStates.top_down_ptr_end(); I != E; ++I) {
2172       Value *Ptr = const_cast<Value*>(I->first);
2173       Sequence Seq = I->second.GetSeq();
2174       GenerateARCBBTerminatorAnnotation("llvm.arc.annotation.topdown.bbend",
2175                                         BB, Ptr, Seq);
2176     }
2177   }
2178 #endif
2179
2180   CheckForCFGHazards(BB, BBStates, MyStates);
2181   return NestingDetected;
2182 }
2183
2184 static void
2185 ComputePostOrders(Function &F,
2186                   SmallVectorImpl<BasicBlock *> &PostOrder,
2187                   SmallVectorImpl<BasicBlock *> &ReverseCFGPostOrder,
2188                   unsigned NoObjCARCExceptionsMDKind,
2189                   DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates) {
2190   /// The visited set, for doing DFS walks.
2191   SmallPtrSet<BasicBlock *, 16> Visited;
2192
2193   // Do DFS, computing the PostOrder.
2194   SmallPtrSet<BasicBlock *, 16> OnStack;
2195   SmallVector<std::pair<BasicBlock *, succ_iterator>, 16> SuccStack;
2196
2197   // Functions always have exactly one entry block, and we don't have
2198   // any other block that we treat like an entry block.
2199   BasicBlock *EntryBB = &F.getEntryBlock();
2200   BBState &MyStates = BBStates[EntryBB];
2201   MyStates.SetAsEntry();
2202   TerminatorInst *EntryTI = cast<TerminatorInst>(&EntryBB->back());
2203   SuccStack.push_back(std::make_pair(EntryBB, succ_iterator(EntryTI)));
2204   Visited.insert(EntryBB);
2205   OnStack.insert(EntryBB);
2206   do {
2207   dfs_next_succ:
2208     BasicBlock *CurrBB = SuccStack.back().first;
2209     TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&CurrBB->back());
2210     succ_iterator SE(TI, false);
2211
2212     while (SuccStack.back().second != SE) {
2213       BasicBlock *SuccBB = *SuccStack.back().second++;
2214       if (Visited.insert(SuccBB)) {
2215         TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&SuccBB->back());
2216         SuccStack.push_back(std::make_pair(SuccBB, succ_iterator(TI)));
2217         BBStates[CurrBB].addSucc(SuccBB);
2218         BBState &SuccStates = BBStates[SuccBB];
2219         SuccStates.addPred(CurrBB);
2220         OnStack.insert(SuccBB);
2221         goto dfs_next_succ;
2222       }
2223
2224       if (!OnStack.count(SuccBB)) {
2225         BBStates[CurrBB].addSucc(SuccBB);
2226         BBStates[SuccBB].addPred(CurrBB);
2227       }
2228     }
2229     OnStack.erase(CurrBB);
2230     PostOrder.push_back(CurrBB);
2231     SuccStack.pop_back();
2232   } while (!SuccStack.empty());
2233
2234   Visited.clear();
2235
2236   // Do reverse-CFG DFS, computing the reverse-CFG PostOrder.
2237   // Functions may have many exits, and there also blocks which we treat
2238   // as exits due to ignored edges.
2239   SmallVector<std::pair<BasicBlock *, BBState::edge_iterator>, 16> PredStack;
2240   for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E; ++I) {
2241     BasicBlock *ExitBB = I;
2242     BBState &MyStates = BBStates[ExitBB];
2243     if (!MyStates.isExit())
2244       continue;
2245
2246     MyStates.SetAsExit();
2247
2248     PredStack.push_back(std::make_pair(ExitBB, MyStates.pred_begin()));
2249     Visited.insert(ExitBB);
2250     while (!PredStack.empty()) {
2251     reverse_dfs_next_succ:
2252       BBState::edge_iterator PE = BBStates[PredStack.back().first].pred_end();
2253       while (PredStack.back().second != PE) {
2254         BasicBlock *BB = *PredStack.back().second++;
2255         if (Visited.insert(BB)) {
2256           PredStack.push_back(std::make_pair(BB, BBStates[BB].pred_begin()));
2257           goto reverse_dfs_next_succ;
2258         }
2259       }
2260       ReverseCFGPostOrder.push_back(PredStack.pop_back_val().first);
2261     }
2262   }
2263 }
2264
2265 // Visit the function both top-down and bottom-up.
2266 bool
2267 ObjCARCOpt::Visit(Function &F,
2268                   DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
2269                   MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
2270                   DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases) {
2271
2272   // Use reverse-postorder traversals, because we magically know that loops
2273   // will be well behaved, i.e. they won't repeatedly call retain on a single
2274   // pointer without doing a release. We can't use the ReversePostOrderTraversal
2275   // class here because we want the reverse-CFG postorder to consider each
2276   // function exit point, and we want to ignore selected cycle edges.
2277   SmallVector<BasicBlock *, 16> PostOrder;
2278   SmallVector<BasicBlock *, 16> ReverseCFGPostOrder;
2279   ComputePostOrders(F, PostOrder, ReverseCFGPostOrder,
2280                     NoObjCARCExceptionsMDKind,
2281                     BBStates);
2282
2283   // Use reverse-postorder on the reverse CFG for bottom-up.
2284   bool BottomUpNestingDetected = false;
2285   for (SmallVectorImpl<BasicBlock *>::const_reverse_iterator I =
2286        ReverseCFGPostOrder.rbegin(), E = ReverseCFGPostOrder.rend();
2287        I != E; ++I)
2288     BottomUpNestingDetected |= VisitBottomUp(*I, BBStates, Retains);
2289
2290   // Use reverse-postorder for top-down.
2291   bool TopDownNestingDetected = false;
2292   for (SmallVectorImpl<BasicBlock *>::const_reverse_iterator I =
2293        PostOrder.rbegin(), E = PostOrder.rend();
2294        I != E; ++I)
2295     TopDownNestingDetected |= VisitTopDown(*I, BBStates, Releases);
2296
2297   return TopDownNestingDetected && BottomUpNestingDetected;
2298 }
2299
2300 /// Move the calls in RetainsToMove and ReleasesToMove.
2301 void ObjCARCOpt::MoveCalls(Value *Arg,
2302                            RRInfo &RetainsToMove,
2303                            RRInfo &ReleasesToMove,
2304                            MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
2305                            DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
2306                            SmallVectorImpl<Instruction *> &DeadInsts,
2307                            Module *M) {
2308   Type *ArgTy = Arg->getType();
2309   Type *ParamTy = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(ArgTy->getContext()));
2310
2311   // Insert the new retain and release calls.
2312   for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
2313        PI = ReleasesToMove.ReverseInsertPts.begin(),
2314        PE = ReleasesToMove.ReverseInsertPts.end(); PI != PE; ++PI) {
2315     Instruction *InsertPt = *PI;
2316     Value *MyArg = ArgTy == ParamTy ? Arg :
2317                    new BitCastInst(Arg, ParamTy, "", InsertPt);
2318     CallInst *Call =
2319       CallInst::Create(getRetainCallee(M), MyArg, "", InsertPt);
2320     Call->setDoesNotThrow();
2321     Call->setTailCall();
2322
2323     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::MoveCalls: Inserting new Release: " << *Call
2324                  << "\n"
2325                     "                       At insertion point: " << *InsertPt
2326                  << "\n");
2327   }
2328   for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
2329        PI = RetainsToMove.ReverseInsertPts.begin(),
2330        PE = RetainsToMove.ReverseInsertPts.end(); PI != PE; ++PI) {
2331     Instruction *InsertPt = *PI;
2332     Value *MyArg = ArgTy == ParamTy ? Arg :
2333                    new BitCastInst(Arg, ParamTy, "", InsertPt);
2334     CallInst *Call = CallInst::Create(getReleaseCallee(M), MyArg,
2335                                       "", InsertPt);
2336     // Attach a clang.imprecise_release metadata tag, if appropriate.
2337     if (MDNode *M = ReleasesToMove.ReleaseMetadata)
2338       Call->setMetadata(ImpreciseReleaseMDKind, M);
2339     Call->setDoesNotThrow();
2340     if (ReleasesToMove.IsTailCallRelease)
2341       Call->setTailCall();
2342
2343     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::MoveCalls: Inserting new Retain: " << *Call
2344                  << "\n"
2345                     "                       At insertion point: " << *InsertPt
2346                  << "\n");
2347   }
2348
2349   // Delete the original retain and release calls.
2350   for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
2351        AI = RetainsToMove.Calls.begin(),
2352        AE = RetainsToMove.Calls.end(); AI != AE; ++AI) {
2353     Instruction *OrigRetain = *AI;
2354     Retains.blot(OrigRetain);
2355     DeadInsts.push_back(OrigRetain);
2356     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::MoveCalls: Deleting retain: " << *OrigRetain <<
2357                     "\n");
2358   }
2359   for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
2360        AI = ReleasesToMove.Calls.begin(),
2361        AE = ReleasesToMove.Calls.end(); AI != AE; ++AI) {
2362     Instruction *OrigRelease = *AI;
2363     Releases.erase(OrigRelease);
2364     DeadInsts.push_back(OrigRelease);
2365     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::MoveCalls: Deleting release: " << *OrigRelease
2366                  << "\n");
2367   }
2368 }
2369
2370 bool
2371 ObjCARCOpt::ConnectTDBUTraversals(DenseMap<const BasicBlock *, BBState>
2372                                     &BBStates,
2373                                   MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
2374                                   DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
2375                                   Module *M,
2376                                   SmallVector<Instruction *, 4> &NewRetains,
2377                                   SmallVector<Instruction *, 4> &NewReleases,
2378                                   SmallVector<Instruction *, 8> &DeadInsts,
2379                                   RRInfo &RetainsToMove,
2380                                   RRInfo &ReleasesToMove,
2381                                   Value *Arg,
2382                                   bool KnownSafe,
2383                                   bool &AnyPairsCompletelyEliminated) {
2384   // If a pair happens in a region where it is known that the reference count
2385   // is already incremented, we can similarly ignore possible decrements.
2386   bool KnownSafeTD = true, KnownSafeBU = true;
2387
2388   // Connect the dots between the top-down-collected RetainsToMove and
2389   // bottom-up-collected ReleasesToMove to form sets of related calls.
2390   // This is an iterative process so that we connect multiple releases
2391   // to multiple retains if needed.
2392   unsigned OldDelta = 0;
2393   unsigned NewDelta = 0;
2394   unsigned OldCount = 0;
2395   unsigned NewCount = 0;
2396   bool FirstRelease = true;
2397   for (;;) {
2398     for (SmallVectorImpl<Instruction *>::const_iterator
2399            NI = NewRetains.begin(), NE = NewRetains.end(); NI != NE; ++NI) {
2400       Instruction *NewRetain = *NI;
2401       MapVector<Value *, RRInfo>::const_iterator It = Retains.find(NewRetain);
2402       assert(It != Retains.end());
2403       const RRInfo &NewRetainRRI = It->second;
2404       KnownSafeTD &= NewRetainRRI.KnownSafe;
2405       for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
2406              LI = NewRetainRRI.Calls.begin(),
2407              LE = NewRetainRRI.Calls.end(); LI != LE; ++LI) {
2408         Instruction *NewRetainRelease = *LI;
2409         DenseMap<Value *, RRInfo>::const_iterator Jt =
2410           Releases.find(NewRetainRelease);
2411         if (Jt == Releases.end())
2412           return false;
2413         const RRInfo &NewRetainReleaseRRI = Jt->second;
2414         assert(NewRetainReleaseRRI.Calls.count(NewRetain));
2415         if (ReleasesToMove.Calls.insert(NewRetainRelease)) {
2416           OldDelta -=
2417             BBStates[NewRetainRelease->getParent()].GetAllPathCount();
2418
2419           // Merge the ReleaseMetadata and IsTailCallRelease values.
2420           if (FirstRelease) {
2421             ReleasesToMove.ReleaseMetadata =
2422               NewRetainReleaseRRI.ReleaseMetadata;
2423             ReleasesToMove.IsTailCallRelease =
2424               NewRetainReleaseRRI.IsTailCallRelease;
2425             FirstRelease = false;
2426           } else {
2427             if (ReleasesToMove.ReleaseMetadata !=
2428                 NewRetainReleaseRRI.ReleaseMetadata)
2429               ReleasesToMove.ReleaseMetadata = 0;
2430             if (ReleasesToMove.IsTailCallRelease !=
2431                 NewRetainReleaseRRI.IsTailCallRelease)
2432               ReleasesToMove.IsTailCallRelease = false;
2433           }
2434
2435           // Collect the optimal insertion points.
2436           if (!KnownSafe)
2437             for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
2438                    RI = NewRetainReleaseRRI.ReverseInsertPts.begin(),
2439                    RE = NewRetainReleaseRRI.ReverseInsertPts.end();
2440                  RI != RE; ++RI) {
2441               Instruction *RIP = *RI;
2442               if (ReleasesToMove.ReverseInsertPts.insert(RIP))
2443                 NewDelta -= BBStates[RIP->getParent()].GetAllPathCount();
2444             }
2445           NewReleases.push_back(NewRetainRelease);
2446         }
2447       }
2448     }
2449     NewRetains.clear();
2450     if (NewReleases.empty()) break;
2451
2452     // Back the other way.
2453     for (SmallVectorImpl<Instruction *>::const_iterator
2454            NI = NewReleases.begin(), NE = NewReleases.end(); NI != NE; ++NI) {
2455       Instruction *NewRelease = *NI;
2456       DenseMap<Value *, RRInfo>::const_iterator It =
2457         Releases.find(NewRelease);
2458       assert(It != Releases.end());
2459       const RRInfo &NewReleaseRRI = It->second;
2460       KnownSafeBU &= NewReleaseRRI.KnownSafe;
2461       for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
2462              LI = NewReleaseRRI.Calls.begin(),
2463              LE = NewReleaseRRI.Calls.end(); LI != LE; ++LI) {
2464         Instruction *NewReleaseRetain = *LI;
2465         MapVector<Value *, RRInfo>::const_iterator Jt =
2466           Retains.find(NewReleaseRetain);
2467         if (Jt == Retains.end())
2468           return false;
2469         const RRInfo &NewReleaseRetainRRI = Jt->second;
2470         assert(NewReleaseRetainRRI.Calls.count(NewRelease));
2471         if (RetainsToMove.Calls.insert(NewReleaseRetain)) {
2472           unsigned PathCount =
2473             BBStates[NewReleaseRetain->getParent()].GetAllPathCount();
2474           OldDelta += PathCount;
2475           OldCount += PathCount;
2476
2477           // Collect the optimal insertion points.
2478           if (!KnownSafe)
2479             for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
2480                    RI = NewReleaseRetainRRI.ReverseInsertPts.begin(),
2481                    RE = NewReleaseRetainRRI.ReverseInsertPts.end();
2482                  RI != RE; ++RI) {
2483               Instruction *RIP = *RI;
2484               if (RetainsToMove.ReverseInsertPts.insert(RIP)) {
2485                 PathCount = BBStates[RIP->getParent()].GetAllPathCount();
2486                 NewDelta += PathCount;
2487                 NewCount += PathCount;
2488               }
2489             }
2490           NewRetains.push_back(NewReleaseRetain);
2491         }
2492       }
2493     }
2494     NewReleases.clear();
2495     if (NewRetains.empty()) break;
2496   }
2497
2498   // If the pointer is known incremented or nested, we can safely delete the
2499   // pair regardless of what's between them.
2500   if (KnownSafeTD || KnownSafeBU) {
2501     RetainsToMove.ReverseInsertPts.clear();
2502     ReleasesToMove.ReverseInsertPts.clear();
2503     NewCount = 0;
2504   } else {
2505     // Determine whether the new insertion points we computed preserve the
2506     // balance of retain and release calls through the program.
2507     // TODO: If the fully aggressive solution isn't valid, try to find a
2508     // less aggressive solution which is.
2509     if (NewDelta != 0)
2510       return false;
2511   }
2512
2513   // Determine whether the original call points are balanced in the retain and
2514   // release calls through the program. If not, conservatively don't touch
2515   // them.
2516   // TODO: It's theoretically possible to do code motion in this case, as
2517   // long as the existing imbalances are maintained.
2518   if (OldDelta != 0)
2519     return false;
2520
2521   Changed = true;
2522   assert(OldCount != 0 && "Unreachable code?");
2523   NumRRs += OldCount - NewCount;
2524   // Set to true if we completely removed any RR pairs.
2525   AnyPairsCompletelyEliminated = NewCount == 0;
2526
2527   // We can move calls!
2528   return true;
2529 }
2530
2531 /// Identify pairings between the retains and releases, and delete and/or move
2532 /// them.
2533 bool
2534 ObjCARCOpt::PerformCodePlacement(DenseMap<const BasicBlock *, BBState>
2535                                    &BBStates,
2536                                  MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
2537                                  DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
2538                                  Module *M) {
2539   bool AnyPairsCompletelyEliminated = false;
2540   RRInfo RetainsToMove;
2541   RRInfo ReleasesToMove;
2542   SmallVector<Instruction *, 4> NewRetains;
2543   SmallVector<Instruction *, 4> NewReleases;
2544   SmallVector<Instruction *, 8> DeadInsts;
2545
2546   // Visit each retain.
2547   for (MapVector<Value *, RRInfo>::const_iterator I = Retains.begin(),
2548        E = Retains.end(); I != E; ++I) {
2549     Value *V = I->first;
2550     if (!V) continue; // blotted
2551
2552     Instruction *Retain = cast<Instruction>(V);
2553
2554     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::PerformCodePlacement: Visiting: " << *Retain
2555           << "\n");
2556
2557     Value *Arg = GetObjCArg(Retain);
2558
2559     // If the object being released is in static or stack storage, we know it's
2560     // not being managed by ObjC reference counting, so we can delete pairs
2561     // regardless of what possible decrements or uses lie between them.
2562     bool KnownSafe = isa<Constant>(Arg) || isa<AllocaInst>(Arg);
2563
2564     // A constant pointer can't be pointing to an object on the heap. It may
2565     // be reference-counted, but it won't be deleted.
2566     if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Arg))
2567       if (const GlobalVariable *GV =
2568             dyn_cast<GlobalVariable>(
2569               StripPointerCastsAndObjCCalls(LI->getPointerOperand())))
2570         if (GV->isConstant())
2571           KnownSafe = true;
2572
2573     // Connect the dots between the top-down-collected RetainsToMove and
2574     // bottom-up-collected ReleasesToMove to form sets of related calls.
2575     NewRetains.push_back(Retain);
2576     bool PerformMoveCalls =
2577       ConnectTDBUTraversals(BBStates, Retains, Releases, M, NewRetains,
2578                             NewReleases, DeadInsts, RetainsToMove,
2579                             ReleasesToMove, Arg, KnownSafe,
2580                             AnyPairsCompletelyEliminated);
2581
2582 #ifdef ARC_ANNOTATIONS
2583     // Do not move calls if ARC annotations are requested. If we were to move
2584     // calls in this case, we would not be able
2585     PerformMoveCalls = PerformMoveCalls && !EnableARCAnnotations;
2586 #endif // ARC_ANNOTATIONS
2587
2588     if (PerformMoveCalls) {
2589       // Ok, everything checks out and we're all set. Let's move/delete some
2590       // code!
2591       MoveCalls(Arg, RetainsToMove, ReleasesToMove,
2592                 Retains, Releases, DeadInsts, M);
2593     }
2594
2595     // Clean up state for next retain.
2596     NewReleases.clear();
2597     NewRetains.clear();
2598     RetainsToMove.clear();
2599     ReleasesToMove.clear();
2600   }
2601
2602   // Now that we're done moving everything, we can delete the newly dead
2603   // instructions, as we no longer need them as insert points.
2604   while (!DeadInsts.empty())
2605     EraseInstruction(DeadInsts.pop_back_val());
2606
2607   return AnyPairsCompletelyEliminated;
2608 }
2609
2610 /// Weak pointer optimizations.
2611 void ObjCARCOpt::OptimizeWeakCalls(Function &F) {
2612   // First, do memdep-style RLE and S2L optimizations. We can't use memdep
2613   // itself because it uses AliasAnalysis and we need to do provenance
2614   // queries instead.
2615   for (inst_iterator I = inst_begin(&F), E = inst_end(&F); I != E; ) {
2616     Instruction *Inst = &*I++;
2617
2618     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeWeakCalls: Visiting: " << *Inst <<
2619           "\n");
2620
2621     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
2622     if (Class != IC_LoadWeak && Class != IC_LoadWeakRetained)
2623       continue;
2624
2625     // Delete objc_loadWeak calls with no users.
2626     if (Class == IC_LoadWeak && Inst->use_empty()) {
2627       Inst->eraseFromParent();
2628       continue;
2629     }
2630
2631     // TODO: For now, just look for an earlier available version of this value
2632     // within the same block. Theoretically, we could do memdep-style non-local
2633     // analysis too, but that would want caching. A better approach would be to
2634     // use the technique that EarlyCSE uses.
2635     inst_iterator Current = llvm::prior(I);
2636     BasicBlock *CurrentBB = Current.getBasicBlockIterator();
2637     for (BasicBlock::iterator B = CurrentBB->begin(),
2638                               J = Current.getInstructionIterator();
2639          J != B; --J) {
2640       Instruction *EarlierInst = &*llvm::prior(J);
2641       InstructionClass EarlierClass = GetInstructionClass(EarlierInst);
2642       switch (EarlierClass) {
2643       case IC_LoadWeak:
2644       case IC_LoadWeakRetained: {
2645         // If this is loading from the same pointer, replace this load's value
2646         // with that one.
2647         CallInst *Call = cast<CallInst>(Inst);
2648         CallInst *EarlierCall = cast<CallInst>(EarlierInst);
2649         Value *Arg = Call->getArgOperand(0);
2650         Value *EarlierArg = EarlierCall->getArgOperand(0);
2651         switch (PA.getAA()->alias(Arg, EarlierArg)) {
2652         case AliasAnalysis::MustAlias:
2653           Changed = true;
2654           // If the load has a builtin retain, insert a plain retain for it.
2655           if (Class == IC_LoadWeakRetained) {
2656             CallInst *CI =
2657               CallInst::Create(getRetainCallee(F.getParent()), EarlierCall,
2658                                "", Call);
2659             CI->setTailCall();
2660           }
2661           // Zap the fully redundant load.
2662           Call->replaceAllUsesWith(EarlierCall);
2663           Call->eraseFromParent();
2664           goto clobbered;
2665         case AliasAnalysis::MayAlias:
2666         case AliasAnalysis::PartialAlias:
2667           goto clobbered;
2668         case AliasAnalysis::NoAlias:
2669           break;
2670         }
2671         break;
2672       }
2673       case IC_StoreWeak:
2674       case IC_InitWeak: {
2675         // If this is storing to the same pointer and has the same size etc.
2676         // replace this load's value with the stored value.
2677         CallInst *Call = cast<CallInst>(Inst);
2678         CallInst *EarlierCall = cast<CallInst>(EarlierInst);
2679         Value *Arg = Call->getArgOperand(0);
2680         Value *EarlierArg = EarlierCall->getArgOperand(0);
2681         switch (PA.getAA()->alias(Arg, EarlierArg)) {
2682         case AliasAnalysis::MustAlias:
2683           Changed = true;
2684           // If the load has a builtin retain, insert a plain retain for it.
2685           if (Class == IC_LoadWeakRetained) {
2686             CallInst *CI =
2687               CallInst::Create(getRetainCallee(F.getParent()), EarlierCall,
2688                                "", Call);
2689             CI->setTailCall();
2690           }
2691           // Zap the fully redundant load.
2692           Call->replaceAllUsesWith(EarlierCall->getArgOperand(1));
2693           Call->eraseFromParent();
2694           goto clobbered;
2695         case AliasAnalysis::MayAlias:
2696         case AliasAnalysis::PartialAlias:
2697           goto clobbered;
2698         case AliasAnalysis::NoAlias:
2699           break;
2700         }
2701         break;
2702       }
2703       case IC_MoveWeak:
2704       case IC_CopyWeak:
2705         // TOOD: Grab the copied value.
2706         goto clobbered;
2707       case IC_AutoreleasepoolPush:
2708       case IC_None:
2709       case IC_IntrinsicUser:
2710       case IC_User:
2711         // Weak pointers are only modified through the weak entry points
2712         // (and arbitrary calls, which could call the weak entry points).
2713         break;
2714       default:
2715         // Anything else could modify the weak pointer.
2716         goto clobbered;
2717       }
2718     }
2719   clobbered:;
2720   }
2721
2722   // Then, for each destroyWeak with an alloca operand, check to see if
2723   // the alloca and all its users can be zapped.
2724   for (inst_iterator I = inst_begin(&F), E = inst_end(&F); I != E; ) {
2725     Instruction *Inst = &*I++;
2726     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
2727     if (Class != IC_DestroyWeak)
2728       continue;
2729
2730     CallInst *Call = cast<CallInst>(Inst);
2731     Value *Arg = Call->getArgOperand(0);
2732     if (AllocaInst *Alloca = dyn_cast<AllocaInst>(Arg)) {
2733       for (Value::use_iterator UI = Alloca->use_begin(),
2734            UE = Alloca->use_end(); UI != UE; ++UI) {
2735         const Instruction *UserInst = cast<Instruction>(*UI);
2736         switch (GetBasicInstructionClass(UserInst)) {
2737         case IC_InitWeak:
2738         case IC_StoreWeak:
2739         case IC_DestroyWeak:
2740           continue;
2741         default:
2742           goto done;
2743         }
2744       }
2745       Changed = true;
2746       for (Value::use_iterator UI = Alloca->use_begin(),
2747            UE = Alloca->use_end(); UI != UE; ) {
2748         CallInst *UserInst = cast<CallInst>(*UI++);
2749         switch (GetBasicInstructionClass(UserInst)) {
2750         case IC_InitWeak:
2751         case IC_StoreWeak:
2752           // These functions return their second argument.
2753           UserInst->replaceAllUsesWith(UserInst->getArgOperand(1));
2754           break;
2755         case IC_DestroyWeak:
2756           // No return value.
2757           break;
2758         default:
2759           llvm_unreachable("alloca really is used!");
2760         }
2761         UserInst->eraseFromParent();
2762       }
2763       Alloca->eraseFromParent();
2764     done:;
2765     }
2766   }
2767
2768   DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeWeakCalls: Finished List.\n\n");
2769
2770 }
2771
2772 /// Identify program paths which execute sequences of retains and releases which
2773 /// can be eliminated.
2774 bool ObjCARCOpt::OptimizeSequences(Function &F) {
2775   /// Releases, Retains - These are used to store the results of the main flow
2776   /// analysis. These use Value* as the key instead of Instruction* so that the
2777   /// map stays valid when we get around to rewriting code and calls get
2778   /// replaced by arguments.
2779   DenseMap<Value *, RRInfo> Releases;
2780   MapVector<Value *, RRInfo> Retains;
2781
2782   /// This is used during the traversal of the function to track the
2783   /// states for each identified object at each block.
2784   DenseMap<const BasicBlock *, BBState> BBStates;
2785
2786   // Analyze the CFG of the function, and all instructions.
2787   bool NestingDetected = Visit(F, BBStates, Retains, Releases);
2788
2789   // Transform.
2790   return PerformCodePlacement(BBStates, Retains, Releases, F.getParent()) &&
2791          NestingDetected;
2792 }
2793
2794 /// Look for this pattern:
2795 /// \code
2796 ///    %call = call i8* @something(...)
2797 ///    %2 = call i8* @objc_retain(i8* %call)
2798 ///    %3 = call i8* @objc_autorelease(i8* %2)
2799 ///    ret i8* %3
2800 /// \endcode
2801 /// And delete the retain and autorelease.
2802 ///
2803 /// Otherwise if it's just this:
2804 /// \code
2805 ///    %3 = call i8* @objc_autorelease(i8* %2)
2806 ///    ret i8* %3
2807 /// \endcode
2808 /// convert the autorelease to autoreleaseRV.
2809 void ObjCARCOpt::OptimizeReturns(Function &F) {
2810   if (!F.getReturnType()->isPointerTy())
2811     return;
2812
2813   SmallPtrSet<Instruction *, 4> DependingInstructions;
2814   SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4> Visited;
2815   for (Function::iterator FI = F.begin(), FE = F.end(); FI != FE; ++FI) {
2816     BasicBlock *BB = FI;
2817     ReturnInst *Ret = dyn_cast<ReturnInst>(&BB->back());
2818
2819     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeReturns: Visiting: " << *Ret << "\n");
2820
2821     if (!Ret) continue;
2822
2823     const Value *Arg = StripPointerCastsAndObjCCalls(Ret->getOperand(0));
2824     FindDependencies(NeedsPositiveRetainCount, Arg,
2825                      BB, Ret, DependingInstructions, Visited, PA);
2826     if (DependingInstructions.size() != 1)
2827       goto next_block;
2828
2829     {
2830       CallInst *Autorelease =
2831         dyn_cast_or_null<CallInst>(*DependingInstructions.begin());
2832       if (!Autorelease)
2833         goto next_block;
2834       InstructionClass AutoreleaseClass = GetBasicInstructionClass(Autorelease);
2835       if (!IsAutorelease(AutoreleaseClass))
2836         goto next_block;
2837       if (GetObjCArg(Autorelease) != Arg)
2838         goto next_block;
2839
2840       DependingInstructions.clear();
2841       Visited.clear();
2842
2843       // Check that there is nothing that can affect the reference
2844       // count between the autorelease and the retain.
2845       FindDependencies(CanChangeRetainCount, Arg,
2846                        BB, Autorelease, DependingInstructions, Visited, PA);
2847       if (DependingInstructions.size() != 1)
2848         goto next_block;
2849
2850       {
2851         CallInst *Retain =
2852           dyn_cast_or_null<CallInst>(*DependingInstructions.begin());
2853
2854         // Check that we found a retain with the same argument.
2855         if (!Retain ||
2856             !IsRetain(GetBasicInstructionClass(Retain)) ||
2857             GetObjCArg(Retain) != Arg)
2858           goto next_block;
2859
2860         DependingInstructions.clear();
2861         Visited.clear();
2862
2863         // Check that there is nothing that can affect the reference
2864         // count between the retain and the call.
2865         // Note that Retain need not be in BB.
2866         FindDependencies(CanChangeRetainCount, Arg, Retain->getParent(), Retain,
2867                          DependingInstructions, Visited, PA);
2868         if (DependingInstructions.size() != 1)
2869           goto next_block;
2870
2871         {
2872           CallInst *Call =
2873             dyn_cast_or_null<CallInst>(*DependingInstructions.begin());
2874
2875           // Check that the pointer is the return value of the call.
2876           if (!Call || Arg != Call)
2877             goto next_block;
2878
2879           // Check that the call is a regular call.
2880           InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Call);
2881           if (Class != IC_CallOrUser && Class != IC_Call)
2882             goto next_block;
2883
2884           // If so, we can zap the retain and autorelease.
2885           Changed = true;
2886           ++NumRets;
2887           DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeReturns: Erasing: " << *Retain
2888                        << "\n                             Erasing: "
2889                        << *Autorelease << "\n");
2890           EraseInstruction(Retain);
2891           EraseInstruction(Autorelease);
2892         }
2893       }
2894     }
2895
2896   next_block:
2897     DependingInstructions.clear();
2898     Visited.clear();
2899   }
2900
2901   DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeReturns: Finished List.\n\n");
2902
2903 }
2904
2905 bool ObjCARCOpt::doInitialization(Module &M) {
2906   if (!EnableARCOpts)
2907     return false;
2908
2909   // If nothing in the Module uses ARC, don't do anything.
2910   Run = ModuleHasARC(M);
2911   if (!Run)
2912     return false;
2913
2914   // Identify the imprecise release metadata kind.
2915   ImpreciseReleaseMDKind =
2916     M.getContext().getMDKindID("clang.imprecise_release");
2917   CopyOnEscapeMDKind =
2918     M.getContext().getMDKindID("clang.arc.copy_on_escape");
2919   NoObjCARCExceptionsMDKind =
2920     M.getContext().getMDKindID("clang.arc.no_objc_arc_exceptions");
2921 #ifdef ARC_ANNOTATIONS
2922   ARCAnnotationBottomUpMDKind =
2923     M.getContext().getMDKindID("llvm.arc.annotation.bottomup");
2924   ARCAnnotationTopDownMDKind =
2925     M.getContext().getMDKindID("llvm.arc.annotation.topdown");
2926   ARCAnnotationProvenanceSourceMDKind =
2927     M.getContext().getMDKindID("llvm.arc.annotation.provenancesource");
2928 #endif // ARC_ANNOTATIONS
2929
2930   // Intuitively, objc_retain and others are nocapture, however in practice
2931   // they are not, because they return their argument value. And objc_release
2932   // calls finalizers which can have arbitrary side effects.
2933
2934   // These are initialized lazily.
2935   RetainRVCallee = 0;
2936   AutoreleaseRVCallee = 0;
2937   ReleaseCallee = 0;
2938   RetainCallee = 0;
2939   RetainBlockCallee = 0;
2940   AutoreleaseCallee = 0;
2941
2942   return false;
2943 }
2944
2945 bool ObjCARCOpt::runOnFunction(Function &F) {
2946   if (!EnableARCOpts)
2947     return false;
2948
2949   // If nothing in the Module uses ARC, don't do anything.
2950   if (!Run)
2951     return false;
2952
2953   Changed = false;
2954
2955   DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt: Visiting Function: " << F.getName() << "\n");
2956
2957   PA.setAA(&getAnalysis<AliasAnalysis>());
2958
2959   // This pass performs several distinct transformations. As a compile-time aid
2960   // when compiling code that isn't ObjC, skip these if the relevant ObjC
2961   // library functions aren't declared.
2962
2963   // Preliminary optimizations. This also computs UsedInThisFunction.
2964   OptimizeIndividualCalls(F);
2965
2966   // Optimizations for weak pointers.
2967   if (UsedInThisFunction & ((1 << IC_LoadWeak) |
2968                             (1 << IC_LoadWeakRetained) |
2969                             (1 << IC_StoreWeak) |
2970                             (1 << IC_InitWeak) |
2971                             (1 << IC_CopyWeak) |
2972                             (1 << IC_MoveWeak) |
2973                             (1 << IC_DestroyWeak)))
2974     OptimizeWeakCalls(F);
2975
2976   // Optimizations for retain+release pairs.
2977   if (UsedInThisFunction & ((1 << IC_Retain) |
2978                             (1 << IC_RetainRV) |
2979                             (1 << IC_RetainBlock)))
2980     if (UsedInThisFunction & (1 << IC_Release))
2981       // Run OptimizeSequences until it either stops making changes or
2982       // no retain+release pair nesting is detected.
2983       while (OptimizeSequences(F)) {}
2984
2985   // Optimizations if objc_autorelease is used.
2986   if (UsedInThisFunction & ((1 << IC_Autorelease) |
2987                             (1 << IC_AutoreleaseRV)))
2988     OptimizeReturns(F);
2989
2990   DEBUG(dbgs() << "\n");
2991
2992   return Changed;
2993 }
2994
2995 void ObjCARCOpt::releaseMemory() {
2996   PA.clear();
2997 }
2998
2999 /// @}
3000 ///