8937e1c86334c2274c0b821d7ffcc6ebced64c7e
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / MemCpyOptimizer.cpp
1 //===- MemCpyOptimizer.cpp - Optimize use of memcpy and friends -----------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This pass performs various transformations related to eliminating memcpy
11 // calls, or transforming sets of stores into memset's.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #define DEBUG_TYPE "memcpyopt"
16 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
17 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
18 #include "llvm/Instructions.h"
19 #include "llvm/LLVMContext.h"
20 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
21 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
22 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
23 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
24 #include "llvm/Analysis/MemoryDependenceAnalysis.h"
25 #include "llvm/Support/Debug.h"
26 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
27 #include "llvm/Target/TargetData.h"
28 #include <list>
29 using namespace llvm;
30
31 STATISTIC(NumMemCpyInstr, "Number of memcpy instructions deleted");
32 STATISTIC(NumMemSetInfer, "Number of memsets inferred");
33
34 /// isBytewiseValue - If the specified value can be set by repeating the same
35 /// byte in memory, return the i8 value that it is represented with.  This is
36 /// true for all i8 values obviously, but is also true for i32 0, i32 -1,
37 /// i16 0xF0F0, double 0.0 etc.  If the value can't be handled with a repeated
38 /// byte store (e.g. i16 0x1234), return null.
39 static Value *isBytewiseValue(Value *V, LLVMContext& Context) {
40   // All byte-wide stores are splatable, even of arbitrary variables.
41   if (V->getType() == Type::Int8Ty) return V;
42   
43   // Constant float and double values can be handled as integer values if the
44   // corresponding integer value is "byteable".  An important case is 0.0. 
45   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
46     if (CFP->getType() == Type::FloatTy)
47       V = Context.getConstantExprBitCast(CFP, Type::Int32Ty);
48     if (CFP->getType() == Type::DoubleTy)
49       V = Context.getConstantExprBitCast(CFP, Type::Int64Ty);
50     // Don't handle long double formats, which have strange constraints.
51   }
52   
53   // We can handle constant integers that are power of two in size and a 
54   // multiple of 8 bits.
55   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
56     unsigned Width = CI->getBitWidth();
57     if (isPowerOf2_32(Width) && Width > 8) {
58       // We can handle this value if the recursive binary decomposition is the
59       // same at all levels.
60       APInt Val = CI->getValue();
61       APInt Val2;
62       while (Val.getBitWidth() != 8) {
63         unsigned NextWidth = Val.getBitWidth()/2;
64         Val2  = Val.lshr(NextWidth);
65         Val2.trunc(Val.getBitWidth()/2);
66         Val.trunc(Val.getBitWidth()/2);
67
68         // If the top/bottom halves aren't the same, reject it.
69         if (Val != Val2)
70           return 0;
71       }
72       return Context.getConstantInt(Val);
73     }
74   }
75   
76   // Conceptually, we could handle things like:
77   //   %a = zext i8 %X to i16
78   //   %b = shl i16 %a, 8
79   //   %c = or i16 %a, %b
80   // but until there is an example that actually needs this, it doesn't seem
81   // worth worrying about.
82   return 0;
83 }
84
85 static int64_t GetOffsetFromIndex(const GetElementPtrInst *GEP, unsigned Idx,
86                                   bool &VariableIdxFound, TargetData &TD) {
87   // Skip over the first indices.
88   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
89   for (unsigned i = 1; i != Idx; ++i, ++GTI)
90     /*skip along*/;
91   
92   // Compute the offset implied by the rest of the indices.
93   int64_t Offset = 0;
94   for (unsigned i = Idx, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
95     ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
96     if (OpC == 0)
97       return VariableIdxFound = true;
98     if (OpC->isZero()) continue;  // No offset.
99
100     // Handle struct indices, which add their field offset to the pointer.
101     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
102       Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
103       continue;
104     }
105     
106     // Otherwise, we have a sequential type like an array or vector.  Multiply
107     // the index by the ElementSize.
108     uint64_t Size = TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
109     Offset += Size*OpC->getSExtValue();
110   }
111
112   return Offset;
113 }
114
115 /// IsPointerOffset - Return true if Ptr1 is provably equal to Ptr2 plus a
116 /// constant offset, and return that constant offset.  For example, Ptr1 might
117 /// be &A[42], and Ptr2 might be &A[40].  In this case offset would be -8.
118 static bool IsPointerOffset(Value *Ptr1, Value *Ptr2, int64_t &Offset,
119                             TargetData &TD) {
120   // Right now we handle the case when Ptr1/Ptr2 are both GEPs with an identical
121   // base.  After that base, they may have some number of common (and
122   // potentially variable) indices.  After that they handle some constant
123   // offset, which determines their offset from each other.  At this point, we
124   // handle no other case.
125   GetElementPtrInst *GEP1 = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr1);
126   GetElementPtrInst *GEP2 = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr2);
127   if (!GEP1 || !GEP2 || GEP1->getOperand(0) != GEP2->getOperand(0))
128     return false;
129   
130   // Skip any common indices and track the GEP types.
131   unsigned Idx = 1;
132   for (; Idx != GEP1->getNumOperands() && Idx != GEP2->getNumOperands(); ++Idx)
133     if (GEP1->getOperand(Idx) != GEP2->getOperand(Idx))
134       break;
135
136   bool VariableIdxFound = false;
137   int64_t Offset1 = GetOffsetFromIndex(GEP1, Idx, VariableIdxFound, TD);
138   int64_t Offset2 = GetOffsetFromIndex(GEP2, Idx, VariableIdxFound, TD);
139   if (VariableIdxFound) return false;
140   
141   Offset = Offset2-Offset1;
142   return true;
143 }
144
145
146 /// MemsetRange - Represents a range of memset'd bytes with the ByteVal value.
147 /// This allows us to analyze stores like:
148 ///   store 0 -> P+1
149 ///   store 0 -> P+0
150 ///   store 0 -> P+3
151 ///   store 0 -> P+2
152 /// which sometimes happens with stores to arrays of structs etc.  When we see
153 /// the first store, we make a range [1, 2).  The second store extends the range
154 /// to [0, 2).  The third makes a new range [2, 3).  The fourth store joins the
155 /// two ranges into [0, 3) which is memset'able.
156 namespace {
157 struct MemsetRange {
158   // Start/End - A semi range that describes the span that this range covers.
159   // The range is closed at the start and open at the end: [Start, End).  
160   int64_t Start, End;
161
162   /// StartPtr - The getelementptr instruction that points to the start of the
163   /// range.
164   Value *StartPtr;
165   
166   /// Alignment - The known alignment of the first store.
167   unsigned Alignment;
168   
169   /// TheStores - The actual stores that make up this range.
170   SmallVector<StoreInst*, 16> TheStores;
171   
172   bool isProfitableToUseMemset(const TargetData &TD) const;
173
174 };
175 } // end anon namespace
176
177 bool MemsetRange::isProfitableToUseMemset(const TargetData &TD) const {
178   // If we found more than 8 stores to merge or 64 bytes, use memset.
179   if (TheStores.size() >= 8 || End-Start >= 64) return true;
180   
181   // Assume that the code generator is capable of merging pairs of stores
182   // together if it wants to.
183   if (TheStores.size() <= 2) return false;
184   
185   // If we have fewer than 8 stores, it can still be worthwhile to do this.
186   // For example, merging 4 i8 stores into an i32 store is useful almost always.
187   // However, merging 2 32-bit stores isn't useful on a 32-bit architecture (the
188   // memset will be split into 2 32-bit stores anyway) and doing so can
189   // pessimize the llvm optimizer.
190   //
191   // Since we don't have perfect knowledge here, make some assumptions: assume
192   // the maximum GPR width is the same size as the pointer size and assume that
193   // this width can be stored.  If so, check to see whether we will end up
194   // actually reducing the number of stores used.
195   unsigned Bytes = unsigned(End-Start);
196   unsigned NumPointerStores = Bytes/TD.getPointerSize();
197   
198   // Assume the remaining bytes if any are done a byte at a time.
199   unsigned NumByteStores = Bytes - NumPointerStores*TD.getPointerSize();
200   
201   // If we will reduce the # stores (according to this heuristic), do the
202   // transformation.  This encourages merging 4 x i8 -> i32 and 2 x i16 -> i32
203   // etc.
204   return TheStores.size() > NumPointerStores+NumByteStores;
205 }    
206
207
208 namespace {
209 class MemsetRanges {
210   /// Ranges - A sorted list of the memset ranges.  We use std::list here
211   /// because each element is relatively large and expensive to copy.
212   std::list<MemsetRange> Ranges;
213   typedef std::list<MemsetRange>::iterator range_iterator;
214   TargetData &TD;
215 public:
216   MemsetRanges(TargetData &td) : TD(td) {}
217   
218   typedef std::list<MemsetRange>::const_iterator const_iterator;
219   const_iterator begin() const { return Ranges.begin(); }
220   const_iterator end() const { return Ranges.end(); }
221   bool empty() const { return Ranges.empty(); }
222   
223   void addStore(int64_t OffsetFromFirst, StoreInst *SI);
224 };
225   
226 } // end anon namespace
227
228
229 /// addStore - Add a new store to the MemsetRanges data structure.  This adds a
230 /// new range for the specified store at the specified offset, merging into
231 /// existing ranges as appropriate.
232 void MemsetRanges::addStore(int64_t Start, StoreInst *SI) {
233   int64_t End = Start+TD.getTypeStoreSize(SI->getOperand(0)->getType());
234   
235   // Do a linear search of the ranges to see if this can be joined and/or to
236   // find the insertion point in the list.  We keep the ranges sorted for
237   // simplicity here.  This is a linear search of a linked list, which is ugly,
238   // however the number of ranges is limited, so this won't get crazy slow.
239   range_iterator I = Ranges.begin(), E = Ranges.end();
240   
241   while (I != E && Start > I->End)
242     ++I;
243   
244   // We now know that I == E, in which case we didn't find anything to merge
245   // with, or that Start <= I->End.  If End < I->Start or I == E, then we need
246   // to insert a new range.  Handle this now.
247   if (I == E || End < I->Start) {
248     MemsetRange &R = *Ranges.insert(I, MemsetRange());
249     R.Start        = Start;
250     R.End          = End;
251     R.StartPtr     = SI->getPointerOperand();
252     R.Alignment    = SI->getAlignment();
253     R.TheStores.push_back(SI);
254     return;
255   }
256
257   // This store overlaps with I, add it.
258   I->TheStores.push_back(SI);
259   
260   // At this point, we may have an interval that completely contains our store.
261   // If so, just add it to the interval and return.
262   if (I->Start <= Start && I->End >= End)
263     return;
264   
265   // Now we know that Start <= I->End and End >= I->Start so the range overlaps
266   // but is not entirely contained within the range.
267   
268   // See if the range extends the start of the range.  In this case, it couldn't
269   // possibly cause it to join the prior range, because otherwise we would have
270   // stopped on *it*.
271   if (Start < I->Start) {
272     I->Start = Start;
273     I->StartPtr = SI->getPointerOperand();
274   }
275     
276   // Now we know that Start <= I->End and Start >= I->Start (so the startpoint
277   // is in or right at the end of I), and that End >= I->Start.  Extend I out to
278   // End.
279   if (End > I->End) {
280     I->End = End;
281     range_iterator NextI = I;
282     while (++NextI != E && End >= NextI->Start) {
283       // Merge the range in.
284       I->TheStores.append(NextI->TheStores.begin(), NextI->TheStores.end());
285       if (NextI->End > I->End)
286         I->End = NextI->End;
287       Ranges.erase(NextI);
288       NextI = I;
289     }
290   }
291 }
292
293 //===----------------------------------------------------------------------===//
294 //                         MemCpyOpt Pass
295 //===----------------------------------------------------------------------===//
296
297 namespace {
298
299   class VISIBILITY_HIDDEN MemCpyOpt : public FunctionPass {
300     bool runOnFunction(Function &F);
301   public:
302     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
303     MemCpyOpt() : FunctionPass(&ID) {}
304
305   private:
306     // This transformation requires dominator postdominator info
307     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
308       AU.setPreservesCFG();
309       AU.addRequired<DominatorTree>();
310       AU.addRequired<MemoryDependenceAnalysis>();
311       AU.addRequired<AliasAnalysis>();
312       AU.addRequired<TargetData>();
313       AU.addPreserved<AliasAnalysis>();
314       AU.addPreserved<MemoryDependenceAnalysis>();
315       AU.addPreserved<TargetData>();
316     }
317   
318     // Helper fuctions
319     bool processStore(StoreInst *SI, BasicBlock::iterator& BBI);
320     bool processMemCpy(MemCpyInst* M);
321     bool performCallSlotOptzn(MemCpyInst* cpy, CallInst* C);
322     bool iterateOnFunction(Function &F);
323   };
324   
325   char MemCpyOpt::ID = 0;
326 }
327
328 // createMemCpyOptPass - The public interface to this file...
329 FunctionPass *llvm::createMemCpyOptPass() { return new MemCpyOpt(); }
330
331 static RegisterPass<MemCpyOpt> X("memcpyopt",
332                                  "MemCpy Optimization");
333
334
335
336 /// processStore - When GVN is scanning forward over instructions, we look for
337 /// some other patterns to fold away.  In particular, this looks for stores to
338 /// neighboring locations of memory.  If it sees enough consequtive ones
339 /// (currently 4) it attempts to merge them together into a memcpy/memset.
340 bool MemCpyOpt::processStore(StoreInst *SI, BasicBlock::iterator& BBI) {
341   if (SI->isVolatile()) return false;
342   
343   // There are two cases that are interesting for this code to handle: memcpy
344   // and memset.  Right now we only handle memset.
345   
346   // Ensure that the value being stored is something that can be memset'able a
347   // byte at a time like "0" or "-1" or any width, as well as things like
348   // 0xA0A0A0A0 and 0.0.
349   Value *ByteVal = isBytewiseValue(SI->getOperand(0), SI->getContext());
350   if (!ByteVal)
351     return false;
352
353   TargetData &TD = getAnalysis<TargetData>();
354   AliasAnalysis &AA = getAnalysis<AliasAnalysis>();
355
356   // Okay, so we now have a single store that can be splatable.  Scan to find
357   // all subsequent stores of the same value to offset from the same pointer.
358   // Join these together into ranges, so we can decide whether contiguous blocks
359   // are stored.
360   MemsetRanges Ranges(TD);
361   
362   Value *StartPtr = SI->getPointerOperand();
363   
364   BasicBlock::iterator BI = SI;
365   for (++BI; !isa<TerminatorInst>(BI); ++BI) {
366     if (isa<CallInst>(BI) || isa<InvokeInst>(BI)) { 
367       // If the call is readnone, ignore it, otherwise bail out.  We don't even
368       // allow readonly here because we don't want something like:
369       // A[1] = 2; strlen(A); A[2] = 2; -> memcpy(A, ...); strlen(A).
370       if (AA.getModRefBehavior(CallSite::get(BI)) ==
371             AliasAnalysis::DoesNotAccessMemory)
372         continue;
373       
374       // TODO: If this is a memset, try to join it in.
375       
376       break;
377     } else if (isa<VAArgInst>(BI) || isa<LoadInst>(BI))
378       break;
379
380     // If this is a non-store instruction it is fine, ignore it.
381     StoreInst *NextStore = dyn_cast<StoreInst>(BI);
382     if (NextStore == 0) continue;
383     
384     // If this is a store, see if we can merge it in.
385     if (NextStore->isVolatile()) break;
386     
387     // Check to see if this stored value is of the same byte-splattable value.
388     if (ByteVal != isBytewiseValue(NextStore->getOperand(0), 
389                                    NextStore->getContext()))
390       break;
391
392     // Check to see if this store is to a constant offset from the start ptr.
393     int64_t Offset;
394     if (!IsPointerOffset(StartPtr, NextStore->getPointerOperand(), Offset, TD))
395       break;
396
397     Ranges.addStore(Offset, NextStore);
398   }
399
400   // If we have no ranges, then we just had a single store with nothing that
401   // could be merged in.  This is a very common case of course.
402   if (Ranges.empty())
403     return false;
404   
405   // If we had at least one store that could be merged in, add the starting
406   // store as well.  We try to avoid this unless there is at least something
407   // interesting as a small compile-time optimization.
408   Ranges.addStore(0, SI);
409
410   
411   Function *MemSetF = 0;
412   
413   // Now that we have full information about ranges, loop over the ranges and
414   // emit memset's for anything big enough to be worthwhile.
415   bool MadeChange = false;
416   for (MemsetRanges::const_iterator I = Ranges.begin(), E = Ranges.end();
417        I != E; ++I) {
418     const MemsetRange &Range = *I;
419
420     if (Range.TheStores.size() == 1) continue;
421     
422     // If it is profitable to lower this range to memset, do so now.
423     if (!Range.isProfitableToUseMemset(TD))
424       continue;
425     
426     // Otherwise, we do want to transform this!  Create a new memset.  We put
427     // the memset right before the first instruction that isn't part of this
428     // memset block.  This ensure that the memset is dominated by any addressing
429     // instruction needed by the start of the block.
430     BasicBlock::iterator InsertPt = BI;
431   
432     if (MemSetF == 0) {
433       const Type *Tys[] = {Type::Int64Ty};
434       MemSetF = Intrinsic::getDeclaration(SI->getParent()->getParent()
435                                           ->getParent(), Intrinsic::memset,
436                                           Tys, 1);
437    }
438     
439     // Get the starting pointer of the block.
440     StartPtr = Range.StartPtr;
441   
442     // Cast the start ptr to be i8* as memset requires.
443     const Type *i8Ptr = SI->getContext().getPointerTypeUnqual(Type::Int8Ty);
444     if (StartPtr->getType() != i8Ptr)
445       StartPtr = new BitCastInst(StartPtr, i8Ptr, StartPtr->getNameStart(),
446                                  InsertPt);
447   
448     Value *Ops[] = {
449       StartPtr, ByteVal,   // Start, value
450       // size
451       SI->getContext().getConstantInt(Type::Int64Ty, Range.End-Range.Start),
452       // align
453       SI->getContext().getConstantInt(Type::Int32Ty, Range.Alignment)
454     };
455     Value *C = CallInst::Create(MemSetF, Ops, Ops+4, "", InsertPt);
456     DEBUG(cerr << "Replace stores:\n";
457           for (unsigned i = 0, e = Range.TheStores.size(); i != e; ++i)
458             cerr << *Range.TheStores[i];
459           cerr << "With: " << *C); C=C;
460   
461     // Don't invalidate the iterator
462     BBI = BI;
463   
464     // Zap all the stores.
465     for (SmallVector<StoreInst*, 16>::const_iterator SI = Range.TheStores.begin(),
466          SE = Range.TheStores.end(); SI != SE; ++SI)
467       (*SI)->eraseFromParent();
468     ++NumMemSetInfer;
469     MadeChange = true;
470   }
471   
472   return MadeChange;
473 }
474
475
476 /// performCallSlotOptzn - takes a memcpy and a call that it depends on,
477 /// and checks for the possibility of a call slot optimization by having
478 /// the call write its result directly into the destination of the memcpy.
479 bool MemCpyOpt::performCallSlotOptzn(MemCpyInst *cpy, CallInst *C) {
480   // The general transformation to keep in mind is
481   //
482   //   call @func(..., src, ...)
483   //   memcpy(dest, src, ...)
484   //
485   // ->
486   //
487   //   memcpy(dest, src, ...)
488   //   call @func(..., dest, ...)
489   //
490   // Since moving the memcpy is technically awkward, we additionally check that
491   // src only holds uninitialized values at the moment of the call, meaning that
492   // the memcpy can be discarded rather than moved.
493
494   // Deliberately get the source and destination with bitcasts stripped away,
495   // because we'll need to do type comparisons based on the underlying type.
496   Value* cpyDest = cpy->getDest();
497   Value* cpySrc = cpy->getSource();
498   CallSite CS = CallSite::get(C);
499
500   // We need to be able to reason about the size of the memcpy, so we require
501   // that it be a constant.
502   ConstantInt* cpyLength = dyn_cast<ConstantInt>(cpy->getLength());
503   if (!cpyLength)
504     return false;
505
506   // Require that src be an alloca.  This simplifies the reasoning considerably.
507   AllocaInst* srcAlloca = dyn_cast<AllocaInst>(cpySrc);
508   if (!srcAlloca)
509     return false;
510
511   // Check that all of src is copied to dest.
512   TargetData& TD = getAnalysis<TargetData>();
513
514   ConstantInt* srcArraySize = dyn_cast<ConstantInt>(srcAlloca->getArraySize());
515   if (!srcArraySize)
516     return false;
517
518   uint64_t srcSize = TD.getTypeAllocSize(srcAlloca->getAllocatedType()) *
519     srcArraySize->getZExtValue();
520
521   if (cpyLength->getZExtValue() < srcSize)
522     return false;
523
524   // Check that accessing the first srcSize bytes of dest will not cause a
525   // trap.  Otherwise the transform is invalid since it might cause a trap
526   // to occur earlier than it otherwise would.
527   if (AllocaInst* A = dyn_cast<AllocaInst>(cpyDest)) {
528     // The destination is an alloca.  Check it is larger than srcSize.
529     ConstantInt* destArraySize = dyn_cast<ConstantInt>(A->getArraySize());
530     if (!destArraySize)
531       return false;
532
533     uint64_t destSize = TD.getTypeAllocSize(A->getAllocatedType()) *
534       destArraySize->getZExtValue();
535
536     if (destSize < srcSize)
537       return false;
538   } else if (Argument* A = dyn_cast<Argument>(cpyDest)) {
539     // If the destination is an sret parameter then only accesses that are
540     // outside of the returned struct type can trap.
541     if (!A->hasStructRetAttr())
542       return false;
543
544     const Type* StructTy = cast<PointerType>(A->getType())->getElementType();
545     uint64_t destSize = TD.getTypeAllocSize(StructTy);
546
547     if (destSize < srcSize)
548       return false;
549   } else {
550     return false;
551   }
552
553   // Check that src is not accessed except via the call and the memcpy.  This
554   // guarantees that it holds only undefined values when passed in (so the final
555   // memcpy can be dropped), that it is not read or written between the call and
556   // the memcpy, and that writing beyond the end of it is undefined.
557   SmallVector<User*, 8> srcUseList(srcAlloca->use_begin(),
558                                    srcAlloca->use_end());
559   while (!srcUseList.empty()) {
560     User* UI = srcUseList.back();
561     srcUseList.pop_back();
562
563     if (isa<BitCastInst>(UI)) {
564       for (User::use_iterator I = UI->use_begin(), E = UI->use_end();
565            I != E; ++I)
566         srcUseList.push_back(*I);
567     } else if (GetElementPtrInst* G = dyn_cast<GetElementPtrInst>(UI)) {
568       if (G->hasAllZeroIndices())
569         for (User::use_iterator I = UI->use_begin(), E = UI->use_end();
570              I != E; ++I)
571           srcUseList.push_back(*I);
572       else
573         return false;
574     } else if (UI != C && UI != cpy) {
575       return false;
576     }
577   }
578
579   // Since we're changing the parameter to the callsite, we need to make sure
580   // that what would be the new parameter dominates the callsite.
581   DominatorTree& DT = getAnalysis<DominatorTree>();
582   if (Instruction* cpyDestInst = dyn_cast<Instruction>(cpyDest))
583     if (!DT.dominates(cpyDestInst, C))
584       return false;
585
586   // In addition to knowing that the call does not access src in some
587   // unexpected manner, for example via a global, which we deduce from
588   // the use analysis, we also need to know that it does not sneakily
589   // access dest.  We rely on AA to figure this out for us.
590   AliasAnalysis& AA = getAnalysis<AliasAnalysis>();
591   if (AA.getModRefInfo(C, cpy->getRawDest(), srcSize) !=
592       AliasAnalysis::NoModRef)
593     return false;
594
595   // All the checks have passed, so do the transformation.
596   bool changedArgument = false;
597   for (unsigned i = 0; i < CS.arg_size(); ++i)
598     if (CS.getArgument(i)->stripPointerCasts() == cpySrc) {
599       if (cpySrc->getType() != cpyDest->getType())
600         cpyDest = CastInst::CreatePointerCast(cpyDest, cpySrc->getType(),
601                                               cpyDest->getName(), C);
602       changedArgument = true;
603       if (CS.getArgument(i)->getType() != cpyDest->getType())
604         CS.setArgument(i, CastInst::CreatePointerCast(cpyDest, 
605                        CS.getArgument(i)->getType(), cpyDest->getName(), C));
606       else
607         CS.setArgument(i, cpyDest);
608     }
609
610   if (!changedArgument)
611     return false;
612
613   // Drop any cached information about the call, because we may have changed
614   // its dependence information by changing its parameter.
615   MemoryDependenceAnalysis& MD = getAnalysis<MemoryDependenceAnalysis>();
616   MD.removeInstruction(C);
617
618   // Remove the memcpy
619   MD.removeInstruction(cpy);
620   cpy->eraseFromParent();
621   NumMemCpyInstr++;
622
623   return true;
624 }
625
626 /// processMemCpy - perform simplication of memcpy's.  If we have memcpy A which
627 /// copies X to Y, and memcpy B which copies Y to Z, then we can rewrite B to be
628 /// a memcpy from X to Z (or potentially a memmove, depending on circumstances).
629 ///  This allows later passes to remove the first memcpy altogether.
630 bool MemCpyOpt::processMemCpy(MemCpyInst* M) {
631   MemoryDependenceAnalysis& MD = getAnalysis<MemoryDependenceAnalysis>();
632
633   // The are two possible optimizations we can do for memcpy:
634   //   a) memcpy-memcpy xform which exposes redundance for DSE
635   //   b) call-memcpy xform for return slot optimization
636   MemDepResult dep = MD.getDependency(M);
637   if (!dep.isClobber())
638     return false;
639   if (!isa<MemCpyInst>(dep.getInst())) {
640     if (CallInst* C = dyn_cast<CallInst>(dep.getInst()))
641       return performCallSlotOptzn(M, C);
642     return false;
643   }
644   
645   MemCpyInst* MDep = cast<MemCpyInst>(dep.getInst());
646   
647   // We can only transforms memcpy's where the dest of one is the source of the
648   // other
649   if (M->getSource() != MDep->getDest())
650     return false;
651   
652   // Second, the length of the memcpy's must be the same, or the preceeding one
653   // must be larger than the following one.
654   ConstantInt* C1 = dyn_cast<ConstantInt>(MDep->getLength());
655   ConstantInt* C2 = dyn_cast<ConstantInt>(M->getLength());
656   if (!C1 || !C2)
657     return false;
658   
659   uint64_t DepSize = C1->getValue().getZExtValue();
660   uint64_t CpySize = C2->getValue().getZExtValue();
661   
662   if (DepSize < CpySize)
663     return false;
664   
665   // Finally, we have to make sure that the dest of the second does not
666   // alias the source of the first
667   AliasAnalysis& AA = getAnalysis<AliasAnalysis>();
668   if (AA.alias(M->getRawDest(), CpySize, MDep->getRawSource(), DepSize) !=
669       AliasAnalysis::NoAlias)
670     return false;
671   else if (AA.alias(M->getRawDest(), CpySize, M->getRawSource(), CpySize) !=
672            AliasAnalysis::NoAlias)
673     return false;
674   else if (AA.alias(MDep->getRawDest(), DepSize, MDep->getRawSource(), DepSize)
675            != AliasAnalysis::NoAlias)
676     return false;
677   
678   // If all checks passed, then we can transform these memcpy's
679   const Type *Tys[1];
680   Tys[0] = M->getLength()->getType();
681   Function* MemCpyFun = Intrinsic::getDeclaration(
682                                  M->getParent()->getParent()->getParent(),
683                                  M->getIntrinsicID(), Tys, 1);
684     
685   Value *Args[4] = {
686     M->getRawDest(), MDep->getRawSource(), M->getLength(), M->getAlignmentCst()
687   };
688   
689   CallInst* C = CallInst::Create(MemCpyFun, Args, Args+4, "", M);
690   
691   
692   // If C and M don't interfere, then this is a valid transformation.  If they
693   // did, this would mean that the two sources overlap, which would be bad.
694   if (MD.getDependency(C) == dep) {
695     MD.removeInstruction(M);
696     M->eraseFromParent();
697     NumMemCpyInstr++;
698     return true;
699   }
700   
701   // Otherwise, there was no point in doing this, so we remove the call we
702   // inserted and act like nothing happened.
703   MD.removeInstruction(C);
704   C->eraseFromParent();
705   return false;
706 }
707
708 // MemCpyOpt::runOnFunction - This is the main transformation entry point for a
709 // function.
710 //
711 bool MemCpyOpt::runOnFunction(Function& F) {
712   
713   bool changed = false;
714   bool shouldContinue = true;
715   
716   while (shouldContinue) {
717     shouldContinue = iterateOnFunction(F);
718     changed |= shouldContinue;
719   }
720   
721   return changed;
722 }
723
724
725 // MemCpyOpt::iterateOnFunction - Executes one iteration of GVN
726 bool MemCpyOpt::iterateOnFunction(Function &F) {
727   bool changed_function = false;
728
729   // Walk all instruction in the function
730   for (Function::iterator BB = F.begin(), BBE = F.end(); BB != BBE; ++BB) {
731     for (BasicBlock::iterator BI = BB->begin(), BE = BB->end();
732          BI != BE;) {
733       // Avoid invalidating the iterator
734       Instruction* I = BI++;
735       
736       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I))
737         changed_function |= processStore(SI, BI);
738       else if (MemCpyInst* M = dyn_cast<MemCpyInst>(I)) {
739         changed_function |= processMemCpy(M);
740       }
741     }
742   }
743   
744   return changed_function;
745 }