017df8f1a4db7f7d109e4679bf2031eecafcfd78
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / ObjCARC.cpp
1 //===- ObjCARC.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 //
10 // This file defines ObjC ARC optimizations. ARC stands for
11 // Automatic Reference Counting and is a system for managing reference counts
12 // for objects 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, pattern-matching and replacement of
17 // low-level operations into higher-level operations, and numerous minor
18 // simplifications.
19 //
20 // This file also defines a simple ARC-aware AliasAnalysis.
21 //
22 // WARNING: This file knows about certain library functions. It recognizes them
23 // by name, and hardwires knowledge of their semantics.
24 //
25 // WARNING: This file knows about how certain Objective-C library functions are
26 // used. Naive LLVM IR transformations which would otherwise be
27 // behavior-preserving may break these assumptions.
28 //
29 //===----------------------------------------------------------------------===//
30
31 #define DEBUG_TYPE "objc-arc"
32 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
33 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
34 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
35 using namespace llvm;
36
37 // A handy option to enable/disable all optimizations in this file.
38 static cl::opt<bool> EnableARCOpts("enable-objc-arc-opts", cl::init(true));
39
40 //===----------------------------------------------------------------------===//
41 // Misc. Utilities
42 //===----------------------------------------------------------------------===//
43
44 namespace {
45   /// MapVector - An associative container with fast insertion-order
46   /// (deterministic) iteration over its elements. Plus the special
47   /// blot operation.
48   template<class KeyT, class ValueT>
49   class MapVector {
50     /// Map - Map keys to indices in Vector.
51     typedef DenseMap<KeyT, size_t> MapTy;
52     MapTy Map;
53
54     /// Vector - Keys and values.
55     typedef std::vector<std::pair<KeyT, ValueT> > VectorTy;
56     VectorTy Vector;
57
58   public:
59     typedef typename VectorTy::iterator iterator;
60     typedef typename VectorTy::const_iterator const_iterator;
61     iterator begin() { return Vector.begin(); }
62     iterator end() { return Vector.end(); }
63     const_iterator begin() const { return Vector.begin(); }
64     const_iterator end() const { return Vector.end(); }
65
66 #ifdef XDEBUG
67     ~MapVector() {
68       assert(Vector.size() >= Map.size()); // May differ due to blotting.
69       for (typename MapTy::const_iterator I = Map.begin(), E = Map.end();
70            I != E; ++I) {
71         assert(I->second < Vector.size());
72         assert(Vector[I->second].first == I->first);
73       }
74       for (typename VectorTy::const_iterator I = Vector.begin(),
75            E = Vector.end(); I != E; ++I)
76         assert(!I->first ||
77                (Map.count(I->first) &&
78                 Map[I->first] == size_t(I - Vector.begin())));
79     }
80 #endif
81
82     ValueT &operator[](const KeyT &Arg) {
83       std::pair<typename MapTy::iterator, bool> Pair =
84         Map.insert(std::make_pair(Arg, size_t(0)));
85       if (Pair.second) {
86         size_t Num = Vector.size();
87         Pair.first->second = Num;
88         Vector.push_back(std::make_pair(Arg, ValueT()));
89         return Vector[Num].second;
90       }
91       return Vector[Pair.first->second].second;
92     }
93
94     std::pair<iterator, bool>
95     insert(const std::pair<KeyT, ValueT> &InsertPair) {
96       std::pair<typename MapTy::iterator, bool> Pair =
97         Map.insert(std::make_pair(InsertPair.first, size_t(0)));
98       if (Pair.second) {
99         size_t Num = Vector.size();
100         Pair.first->second = Num;
101         Vector.push_back(InsertPair);
102         return std::make_pair(Vector.begin() + Num, true);
103       }
104       return std::make_pair(Vector.begin() + Pair.first->second, false);
105     }
106
107     const_iterator find(const KeyT &Key) const {
108       typename MapTy::const_iterator It = Map.find(Key);
109       if (It == Map.end()) return Vector.end();
110       return Vector.begin() + It->second;
111     }
112
113     /// blot - This is similar to erase, but instead of removing the element
114     /// from the vector, it just zeros out the key in the vector. This leaves
115     /// iterators intact, but clients must be prepared for zeroed-out keys when
116     /// iterating.
117     void blot(const KeyT &Key) {
118       typename MapTy::iterator It = Map.find(Key);
119       if (It == Map.end()) return;
120       Vector[It->second].first = KeyT();
121       Map.erase(It);
122     }
123
124     void clear() {
125       Map.clear();
126       Vector.clear();
127     }
128   };
129 }
130
131 //===----------------------------------------------------------------------===//
132 // ARC Utilities.
133 //===----------------------------------------------------------------------===//
134
135 #include "llvm/Intrinsics.h"
136 #include "llvm/Module.h"
137 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
138 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
139 #include "llvm/Support/CallSite.h"
140 #include "llvm/ADT/StringSwitch.h"
141
142 namespace {
143   /// InstructionClass - A simple classification for instructions.
144   enum InstructionClass {
145     IC_Retain,              ///< objc_retain
146     IC_RetainRV,            ///< objc_retainAutoreleasedReturnValue
147     IC_RetainBlock,         ///< objc_retainBlock
148     IC_Release,             ///< objc_release
149     IC_Autorelease,         ///< objc_autorelease
150     IC_AutoreleaseRV,       ///< objc_autoreleaseReturnValue
151     IC_AutoreleasepoolPush, ///< objc_autoreleasePoolPush
152     IC_AutoreleasepoolPop,  ///< objc_autoreleasePoolPop
153     IC_NoopCast,            ///< objc_retainedObject, etc.
154     IC_FusedRetainAutorelease, ///< objc_retainAutorelease
155     IC_FusedRetainAutoreleaseRV, ///< objc_retainAutoreleaseReturnValue
156     IC_LoadWeakRetained,    ///< objc_loadWeakRetained (primitive)
157     IC_StoreWeak,           ///< objc_storeWeak (primitive)
158     IC_InitWeak,            ///< objc_initWeak (derived)
159     IC_LoadWeak,            ///< objc_loadWeak (derived)
160     IC_MoveWeak,            ///< objc_moveWeak (derived)
161     IC_CopyWeak,            ///< objc_copyWeak (derived)
162     IC_DestroyWeak,         ///< objc_destroyWeak (derived)
163     IC_StoreStrong,         ///< objc_storeStrong (derived)
164     IC_CallOrUser,          ///< could call objc_release and/or "use" pointers
165     IC_Call,                ///< could call objc_release
166     IC_User,                ///< could "use" a pointer
167     IC_None                 ///< anything else
168   };
169 }
170
171 /// IsPotentialUse - Test whether the given value is possible a
172 /// reference-counted pointer.
173 static bool IsPotentialUse(const Value *Op) {
174   // Pointers to static or stack storage are not reference-counted pointers.
175   if (isa<Constant>(Op) || isa<AllocaInst>(Op))
176     return false;
177   // Special arguments are not reference-counted.
178   if (const Argument *Arg = dyn_cast<Argument>(Op))
179     if (Arg->hasByValAttr() ||
180         Arg->hasNestAttr() ||
181         Arg->hasStructRetAttr())
182       return false;
183   // Only consider values with pointer types.
184   // It seemes intuitive to exclude function pointer types as well, since
185   // functions are never reference-counted, however clang occasionally
186   // bitcasts reference-counted pointers to function-pointer type
187   // temporarily.
188   PointerType *Ty = dyn_cast<PointerType>(Op->getType());
189   if (!Ty)
190     return false;
191   // Conservatively assume anything else is a potential use.
192   return true;
193 }
194
195 /// GetCallSiteClass - Helper for GetInstructionClass. Determines what kind
196 /// of construct CS is.
197 static InstructionClass GetCallSiteClass(ImmutableCallSite CS) {
198   for (ImmutableCallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
199        I != E; ++I)
200     if (IsPotentialUse(*I))
201       return CS.onlyReadsMemory() ? IC_User : IC_CallOrUser;
202
203   return CS.onlyReadsMemory() ? IC_None : IC_Call;
204 }
205
206 /// GetFunctionClass - Determine if F is one of the special known Functions.
207 /// If it isn't, return IC_CallOrUser.
208 static InstructionClass GetFunctionClass(const Function *F) {
209   Function::const_arg_iterator AI = F->arg_begin(), AE = F->arg_end();
210
211   // No arguments.
212   if (AI == AE)
213     return StringSwitch<InstructionClass>(F->getName())
214       .Case("objc_autoreleasePoolPush",  IC_AutoreleasepoolPush)
215       .Default(IC_CallOrUser);
216
217   // One argument.
218   const Argument *A0 = AI++;
219   if (AI == AE)
220     // Argument is a pointer.
221     if (PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(A0->getType())) {
222       Type *ETy = PTy->getElementType();
223       // Argument is i8*.
224       if (ETy->isIntegerTy(8))
225         return StringSwitch<InstructionClass>(F->getName())
226           .Case("objc_retain",                IC_Retain)
227           .Case("objc_retainAutoreleasedReturnValue", IC_RetainRV)
228           .Case("objc_retainBlock",           IC_RetainBlock)
229           .Case("objc_release",               IC_Release)
230           .Case("objc_autorelease",           IC_Autorelease)
231           .Case("objc_autoreleaseReturnValue", IC_AutoreleaseRV)
232           .Case("objc_autoreleasePoolPop",    IC_AutoreleasepoolPop)
233           .Case("objc_retainedObject",        IC_NoopCast)
234           .Case("objc_unretainedObject",      IC_NoopCast)
235           .Case("objc_unretainedPointer",     IC_NoopCast)
236           .Case("objc_retain_autorelease",    IC_FusedRetainAutorelease)
237           .Case("objc_retainAutorelease",     IC_FusedRetainAutorelease)
238           .Case("objc_retainAutoreleaseReturnValue",IC_FusedRetainAutoreleaseRV)
239           .Default(IC_CallOrUser);
240
241       // Argument is i8**
242       if (PointerType *Pte = dyn_cast<PointerType>(ETy))
243         if (Pte->getElementType()->isIntegerTy(8))
244           return StringSwitch<InstructionClass>(F->getName())
245             .Case("objc_loadWeakRetained",      IC_LoadWeakRetained)
246             .Case("objc_loadWeak",              IC_LoadWeak)
247             .Case("objc_destroyWeak",           IC_DestroyWeak)
248             .Default(IC_CallOrUser);
249     }
250
251   // Two arguments, first is i8**.
252   const Argument *A1 = AI++;
253   if (AI == AE)
254     if (PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(A0->getType()))
255       if (PointerType *Pte = dyn_cast<PointerType>(PTy->getElementType()))
256         if (Pte->getElementType()->isIntegerTy(8))
257           if (PointerType *PTy1 = dyn_cast<PointerType>(A1->getType())) {
258             Type *ETy1 = PTy1->getElementType();
259             // Second argument is i8*
260             if (ETy1->isIntegerTy(8))
261               return StringSwitch<InstructionClass>(F->getName())
262                      .Case("objc_storeWeak",             IC_StoreWeak)
263                      .Case("objc_initWeak",              IC_InitWeak)
264                      .Case("objc_storeStrong",           IC_StoreStrong)
265                      .Default(IC_CallOrUser);
266             // Second argument is i8**.
267             if (PointerType *Pte1 = dyn_cast<PointerType>(ETy1))
268               if (Pte1->getElementType()->isIntegerTy(8))
269                 return StringSwitch<InstructionClass>(F->getName())
270                        .Case("objc_moveWeak",              IC_MoveWeak)
271                        .Case("objc_copyWeak",              IC_CopyWeak)
272                        .Default(IC_CallOrUser);
273           }
274
275   // Anything else.
276   return IC_CallOrUser;
277 }
278
279 /// GetInstructionClass - Determine what kind of construct V is.
280 static InstructionClass GetInstructionClass(const Value *V) {
281   if (const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
282     // Any instruction other than bitcast and gep with a pointer operand have a
283     // use of an objc pointer. Bitcasts, GEPs, Selects, PHIs transfer a pointer
284     // to a subsequent use, rather than using it themselves, in this sense.
285     // As a short cut, several other opcodes are known to have no pointer
286     // operands of interest. And ret is never followed by a release, so it's
287     // not interesting to examine.
288     switch (I->getOpcode()) {
289     case Instruction::Call: {
290       const CallInst *CI = cast<CallInst>(I);
291       // Check for calls to special functions.
292       if (const Function *F = CI->getCalledFunction()) {
293         InstructionClass Class = GetFunctionClass(F);
294         if (Class != IC_CallOrUser)
295           return Class;
296
297         // None of the intrinsic functions do objc_release. For intrinsics, the
298         // only question is whether or not they may be users.
299         switch (F->getIntrinsicID()) {
300         case Intrinsic::returnaddress: case Intrinsic::frameaddress:
301         case Intrinsic::stacksave: case Intrinsic::stackrestore:
302         case Intrinsic::vastart: case Intrinsic::vacopy: case Intrinsic::vaend:
303         case Intrinsic::objectsize: case Intrinsic::prefetch:
304         case Intrinsic::stackprotector:
305         case Intrinsic::eh_return_i32: case Intrinsic::eh_return_i64:
306         case Intrinsic::eh_typeid_for: case Intrinsic::eh_dwarf_cfa:
307         case Intrinsic::eh_sjlj_lsda: case Intrinsic::eh_sjlj_functioncontext:
308         case Intrinsic::init_trampoline: case Intrinsic::adjust_trampoline:
309         case Intrinsic::lifetime_start: case Intrinsic::lifetime_end:
310         case Intrinsic::invariant_start: case Intrinsic::invariant_end:
311         // Don't let dbg info affect our results.
312         case Intrinsic::dbg_declare: case Intrinsic::dbg_value:
313           // Short cut: Some intrinsics obviously don't use ObjC pointers.
314           return IC_None;
315         default:
316           break;
317         }
318       }
319       return GetCallSiteClass(CI);
320     }
321     case Instruction::Invoke:
322       return GetCallSiteClass(cast<InvokeInst>(I));
323     case Instruction::BitCast:
324     case Instruction::GetElementPtr:
325     case Instruction::Select: case Instruction::PHI:
326     case Instruction::Ret: case Instruction::Br:
327     case Instruction::Switch: case Instruction::IndirectBr:
328     case Instruction::Alloca: case Instruction::VAArg:
329     case Instruction::Add: case Instruction::FAdd:
330     case Instruction::Sub: case Instruction::FSub:
331     case Instruction::Mul: case Instruction::FMul:
332     case Instruction::SDiv: case Instruction::UDiv: case Instruction::FDiv:
333     case Instruction::SRem: case Instruction::URem: case Instruction::FRem:
334     case Instruction::Shl: case Instruction::LShr: case Instruction::AShr:
335     case Instruction::And: case Instruction::Or: case Instruction::Xor:
336     case Instruction::SExt: case Instruction::ZExt: case Instruction::Trunc:
337     case Instruction::IntToPtr: case Instruction::FCmp:
338     case Instruction::FPTrunc: case Instruction::FPExt:
339     case Instruction::FPToUI: case Instruction::FPToSI:
340     case Instruction::UIToFP: case Instruction::SIToFP:
341     case Instruction::InsertElement: case Instruction::ExtractElement:
342     case Instruction::ShuffleVector:
343     case Instruction::ExtractValue:
344       break;
345     case Instruction::ICmp:
346       // Comparing a pointer with null, or any other constant, isn't an
347       // interesting use, because we don't care what the pointer points to, or
348       // about the values of any other dynamic reference-counted pointers.
349       if (IsPotentialUse(I->getOperand(1)))
350         return IC_User;
351       break;
352     default:
353       // For anything else, check all the operands.
354       // Note that this includes both operands of a Store: while the first
355       // operand isn't actually being dereferenced, it is being stored to
356       // memory where we can no longer track who might read it and dereference
357       // it, so we have to consider it potentially used.
358       for (User::const_op_iterator OI = I->op_begin(), OE = I->op_end();
359            OI != OE; ++OI)
360         if (IsPotentialUse(*OI))
361           return IC_User;
362     }
363   }
364
365   // Otherwise, it's totally inert for ARC purposes.
366   return IC_None;
367 }
368
369 /// GetBasicInstructionClass - Determine what kind of construct V is. This is
370 /// similar to GetInstructionClass except that it only detects objc runtine
371 /// calls. This allows it to be faster.
372 static InstructionClass GetBasicInstructionClass(const Value *V) {
373   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(V)) {
374     if (const Function *F = CI->getCalledFunction())
375       return GetFunctionClass(F);
376     // Otherwise, be conservative.
377     return IC_CallOrUser;
378   }
379
380   // Otherwise, be conservative.
381   return isa<InvokeInst>(V) ? IC_CallOrUser : IC_User;
382 }
383
384 /// IsRetain - Test if the given class is objc_retain or
385 /// equivalent.
386 static bool IsRetain(InstructionClass Class) {
387   return Class == IC_Retain ||
388          Class == IC_RetainRV;
389 }
390
391 /// IsAutorelease - Test if the given class is objc_autorelease or
392 /// equivalent.
393 static bool IsAutorelease(InstructionClass Class) {
394   return Class == IC_Autorelease ||
395          Class == IC_AutoreleaseRV;
396 }
397
398 /// IsForwarding - Test if the given class represents instructions which return
399 /// their argument verbatim.
400 static bool IsForwarding(InstructionClass Class) {
401   // objc_retainBlock technically doesn't always return its argument
402   // verbatim, but it doesn't matter for our purposes here.
403   return Class == IC_Retain ||
404          Class == IC_RetainRV ||
405          Class == IC_Autorelease ||
406          Class == IC_AutoreleaseRV ||
407          Class == IC_RetainBlock ||
408          Class == IC_NoopCast;
409 }
410
411 /// IsNoopOnNull - Test if the given class represents instructions which do
412 /// nothing if passed a null pointer.
413 static bool IsNoopOnNull(InstructionClass Class) {
414   return Class == IC_Retain ||
415          Class == IC_RetainRV ||
416          Class == IC_Release ||
417          Class == IC_Autorelease ||
418          Class == IC_AutoreleaseRV ||
419          Class == IC_RetainBlock;
420 }
421
422 /// IsAlwaysTail - Test if the given class represents instructions which are
423 /// always safe to mark with the "tail" keyword.
424 static bool IsAlwaysTail(InstructionClass Class) {
425   // IC_RetainBlock may be given a stack argument.
426   return Class == IC_Retain ||
427          Class == IC_RetainRV ||
428          Class == IC_Autorelease ||
429          Class == IC_AutoreleaseRV;
430 }
431
432 /// IsNoThrow - Test if the given class represents instructions which are always
433 /// safe to mark with the nounwind attribute..
434 static bool IsNoThrow(InstructionClass Class) {
435   // objc_retainBlock is not nounwind because it calls user copy constructors
436   // which could theoretically throw.
437   return Class == IC_Retain ||
438          Class == IC_RetainRV ||
439          Class == IC_Release ||
440          Class == IC_Autorelease ||
441          Class == IC_AutoreleaseRV ||
442          Class == IC_AutoreleasepoolPush ||
443          Class == IC_AutoreleasepoolPop;
444 }
445
446 /// EraseInstruction - Erase the given instruction. Many ObjC calls return their
447 /// argument verbatim, so if it's such a call and the return value has users,
448 /// replace them with the argument value.
449 static void EraseInstruction(Instruction *CI) {
450   Value *OldArg = cast<CallInst>(CI)->getArgOperand(0);
451
452   bool Unused = CI->use_empty();
453
454   if (!Unused) {
455     // Replace the return value with the argument.
456     assert(IsForwarding(GetBasicInstructionClass(CI)) &&
457            "Can't delete non-forwarding instruction with users!");
458     CI->replaceAllUsesWith(OldArg);
459   }
460
461   CI->eraseFromParent();
462
463   if (Unused)
464     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(OldArg);
465 }
466
467 /// GetUnderlyingObjCPtr - This is a wrapper around getUnderlyingObject which
468 /// also knows how to look through objc_retain and objc_autorelease calls, which
469 /// we know to return their argument verbatim.
470 static const Value *GetUnderlyingObjCPtr(const Value *V) {
471   for (;;) {
472     V = GetUnderlyingObject(V);
473     if (!IsForwarding(GetBasicInstructionClass(V)))
474       break;
475     V = cast<CallInst>(V)->getArgOperand(0);
476   }
477
478   return V;
479 }
480
481 /// StripPointerCastsAndObjCCalls - This is a wrapper around
482 /// Value::stripPointerCasts which also knows how to look through objc_retain
483 /// and objc_autorelease calls, which we know to return their argument verbatim.
484 static const Value *StripPointerCastsAndObjCCalls(const Value *V) {
485   for (;;) {
486     V = V->stripPointerCasts();
487     if (!IsForwarding(GetBasicInstructionClass(V)))
488       break;
489     V = cast<CallInst>(V)->getArgOperand(0);
490   }
491   return V;
492 }
493
494 /// StripPointerCastsAndObjCCalls - This is a wrapper around
495 /// Value::stripPointerCasts which also knows how to look through objc_retain
496 /// and objc_autorelease calls, which we know to return their argument verbatim.
497 static Value *StripPointerCastsAndObjCCalls(Value *V) {
498   for (;;) {
499     V = V->stripPointerCasts();
500     if (!IsForwarding(GetBasicInstructionClass(V)))
501       break;
502     V = cast<CallInst>(V)->getArgOperand(0);
503   }
504   return V;
505 }
506
507 /// GetObjCArg - Assuming the given instruction is one of the special calls such
508 /// as objc_retain or objc_release, return the argument value, stripped of no-op
509 /// casts and forwarding calls.
510 static Value *GetObjCArg(Value *Inst) {
511   return StripPointerCastsAndObjCCalls(cast<CallInst>(Inst)->getArgOperand(0));
512 }
513
514 /// IsObjCIdentifiedObject - This is similar to AliasAnalysis'
515 /// isObjCIdentifiedObject, except that it uses special knowledge of
516 /// ObjC conventions...
517 static bool IsObjCIdentifiedObject(const Value *V) {
518   // Assume that call results and arguments have their own "provenance".
519   // Constants (including GlobalVariables) and Allocas are never
520   // reference-counted.
521   if (isa<CallInst>(V) || isa<InvokeInst>(V) ||
522       isa<Argument>(V) || isa<Constant>(V) ||
523       isa<AllocaInst>(V))
524     return true;
525
526   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(V)) {
527     const Value *Pointer =
528       StripPointerCastsAndObjCCalls(LI->getPointerOperand());
529     if (const GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Pointer)) {
530       // A constant pointer can't be pointing to an object on the heap. It may
531       // be reference-counted, but it won't be deleted.
532       if (GV->isConstant())
533         return true;
534       StringRef Name = GV->getName();
535       // These special variables are known to hold values which are not
536       // reference-counted pointers.
537       if (Name.startswith("\01L_OBJC_SELECTOR_REFERENCES_") ||
538           Name.startswith("\01L_OBJC_CLASSLIST_REFERENCES_") ||
539           Name.startswith("\01L_OBJC_CLASSLIST_SUP_REFS_$_") ||
540           Name.startswith("\01L_OBJC_METH_VAR_NAME_") ||
541           Name.startswith("\01l_objc_msgSend_fixup_"))
542         return true;
543     }
544   }
545
546   return false;
547 }
548
549 /// FindSingleUseIdentifiedObject - This is similar to
550 /// StripPointerCastsAndObjCCalls but it stops as soon as it finds a value
551 /// with multiple uses.
552 static const Value *FindSingleUseIdentifiedObject(const Value *Arg) {
553   if (Arg->hasOneUse()) {
554     if (const BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Arg))
555       return FindSingleUseIdentifiedObject(BC->getOperand(0));
556     if (const GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Arg))
557       if (GEP->hasAllZeroIndices())
558         return FindSingleUseIdentifiedObject(GEP->getPointerOperand());
559     if (IsForwarding(GetBasicInstructionClass(Arg)))
560       return FindSingleUseIdentifiedObject(
561                cast<CallInst>(Arg)->getArgOperand(0));
562     if (!IsObjCIdentifiedObject(Arg))
563       return 0;
564     return Arg;
565   }
566
567   // If we found an identifiable object but it has multiple uses, but they are
568   // trivial uses, we can still consider this to be a single-use value.
569   if (IsObjCIdentifiedObject(Arg)) {
570     for (Value::const_use_iterator UI = Arg->use_begin(), UE = Arg->use_end();
571          UI != UE; ++UI) {
572       const User *U = *UI;
573       if (!U->use_empty() || StripPointerCastsAndObjCCalls(U) != Arg)
574          return 0;
575     }
576
577     return Arg;
578   }
579
580   return 0;
581 }
582
583 /// ModuleHasARC - Test if the given module looks interesting to run ARC
584 /// optimization on.
585 static bool ModuleHasARC(const Module &M) {
586   return
587     M.getNamedValue("objc_retain") ||
588     M.getNamedValue("objc_release") ||
589     M.getNamedValue("objc_autorelease") ||
590     M.getNamedValue("objc_retainAutoreleasedReturnValue") ||
591     M.getNamedValue("objc_retainBlock") ||
592     M.getNamedValue("objc_autoreleaseReturnValue") ||
593     M.getNamedValue("objc_autoreleasePoolPush") ||
594     M.getNamedValue("objc_loadWeakRetained") ||
595     M.getNamedValue("objc_loadWeak") ||
596     M.getNamedValue("objc_destroyWeak") ||
597     M.getNamedValue("objc_storeWeak") ||
598     M.getNamedValue("objc_initWeak") ||
599     M.getNamedValue("objc_moveWeak") ||
600     M.getNamedValue("objc_copyWeak") ||
601     M.getNamedValue("objc_retainedObject") ||
602     M.getNamedValue("objc_unretainedObject") ||
603     M.getNamedValue("objc_unretainedPointer");
604 }
605
606 /// DoesObjCBlockEscape - Test whether the given pointer, which is an
607 /// Objective C block pointer, does not "escape". This differs from regular
608 /// escape analysis in that a use as an argument to a call is not considered
609 /// an escape.
610 static bool DoesObjCBlockEscape(const Value *BlockPtr) {
611   // Walk the def-use chains.
612   SmallVector<const Value *, 4> Worklist;
613   Worklist.push_back(BlockPtr);
614   do {
615     const Value *V = Worklist.pop_back_val();
616     for (Value::const_use_iterator UI = V->use_begin(), UE = V->use_end();
617          UI != UE; ++UI) {
618       const User *UUser = *UI;
619       // Special - Use by a call (callee or argument) is not considered
620       // to be an escape.
621       switch (GetBasicInstructionClass(UUser)) {
622       case IC_StoreWeak:
623       case IC_InitWeak:
624       case IC_StoreStrong:
625       case IC_Autorelease:
626       case IC_AutoreleaseRV:
627         // These special functions make copies of their pointer arguments.
628         return true;
629       case IC_User:
630       case IC_None:
631         // Use by an instruction which copies the value is an escape if the
632         // result is an escape.
633         if (isa<BitCastInst>(UUser) || isa<GetElementPtrInst>(UUser) ||
634             isa<PHINode>(UUser) || isa<SelectInst>(UUser)) {
635           Worklist.push_back(UUser);
636           continue;
637         }
638         // Use by a load is not an escape.
639         if (isa<LoadInst>(UUser))
640           continue;
641         // Use by a store is not an escape if the use is the address.
642         if (const StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(UUser))
643           if (V != SI->getValueOperand())
644             continue;
645         break;
646       default:
647         // Regular calls and other stuff are not considered escapes.
648         continue;
649       }
650       // Otherwise, conservatively assume an escape.
651       return true;
652     }
653   } while (!Worklist.empty());
654
655   // No escapes found.
656   return false;
657 }
658
659 //===----------------------------------------------------------------------===//
660 // ARC AliasAnalysis.
661 //===----------------------------------------------------------------------===//
662
663 #include "llvm/Pass.h"
664 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
665 #include "llvm/Analysis/Passes.h"
666
667 namespace {
668   /// ObjCARCAliasAnalysis - This is a simple alias analysis
669   /// implementation that uses knowledge of ARC constructs to answer queries.
670   ///
671   /// TODO: This class could be generalized to know about other ObjC-specific
672   /// tricks. Such as knowing that ivars in the non-fragile ABI are non-aliasing
673   /// even though their offsets are dynamic.
674   class ObjCARCAliasAnalysis : public ImmutablePass,
675                                public AliasAnalysis {
676   public:
677     static char ID; // Class identification, replacement for typeinfo
678     ObjCARCAliasAnalysis() : ImmutablePass(ID) {
679       initializeObjCARCAliasAnalysisPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
680     }
681
682   private:
683     virtual void initializePass() {
684       InitializeAliasAnalysis(this);
685     }
686
687     /// getAdjustedAnalysisPointer - This method is used when a pass implements
688     /// an analysis interface through multiple inheritance.  If needed, it
689     /// should override this to adjust the this pointer as needed for the
690     /// specified pass info.
691     virtual void *getAdjustedAnalysisPointer(const void *PI) {
692       if (PI == &AliasAnalysis::ID)
693         return static_cast<AliasAnalysis *>(this);
694       return this;
695     }
696
697     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
698     virtual AliasResult alias(const Location &LocA, const Location &LocB);
699     virtual bool pointsToConstantMemory(const Location &Loc, bool OrLocal);
700     virtual ModRefBehavior getModRefBehavior(ImmutableCallSite CS);
701     virtual ModRefBehavior getModRefBehavior(const Function *F);
702     virtual ModRefResult getModRefInfo(ImmutableCallSite CS,
703                                        const Location &Loc);
704     virtual ModRefResult getModRefInfo(ImmutableCallSite CS1,
705                                        ImmutableCallSite CS2);
706   };
707 }  // End of anonymous namespace
708
709 // Register this pass...
710 char ObjCARCAliasAnalysis::ID = 0;
711 INITIALIZE_AG_PASS(ObjCARCAliasAnalysis, AliasAnalysis, "objc-arc-aa",
712                    "ObjC-ARC-Based Alias Analysis", false, true, false)
713
714 ImmutablePass *llvm::createObjCARCAliasAnalysisPass() {
715   return new ObjCARCAliasAnalysis();
716 }
717
718 void
719 ObjCARCAliasAnalysis::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
720   AU.setPreservesAll();
721   AliasAnalysis::getAnalysisUsage(AU);
722 }
723
724 AliasAnalysis::AliasResult
725 ObjCARCAliasAnalysis::alias(const Location &LocA, const Location &LocB) {
726   if (!EnableARCOpts)
727     return AliasAnalysis::alias(LocA, LocB);
728
729   // First, strip off no-ops, including ObjC-specific no-ops, and try making a
730   // precise alias query.
731   const Value *SA = StripPointerCastsAndObjCCalls(LocA.Ptr);
732   const Value *SB = StripPointerCastsAndObjCCalls(LocB.Ptr);
733   AliasResult Result =
734     AliasAnalysis::alias(Location(SA, LocA.Size, LocA.TBAATag),
735                          Location(SB, LocB.Size, LocB.TBAATag));
736   if (Result != MayAlias)
737     return Result;
738
739   // If that failed, climb to the underlying object, including climbing through
740   // ObjC-specific no-ops, and try making an imprecise alias query.
741   const Value *UA = GetUnderlyingObjCPtr(SA);
742   const Value *UB = GetUnderlyingObjCPtr(SB);
743   if (UA != SA || UB != SB) {
744     Result = AliasAnalysis::alias(Location(UA), Location(UB));
745     // We can't use MustAlias or PartialAlias results here because
746     // GetUnderlyingObjCPtr may return an offsetted pointer value.
747     if (Result == NoAlias)
748       return NoAlias;
749   }
750
751   // If that failed, fail. We don't need to chain here, since that's covered
752   // by the earlier precise query.
753   return MayAlias;
754 }
755
756 bool
757 ObjCARCAliasAnalysis::pointsToConstantMemory(const Location &Loc,
758                                              bool OrLocal) {
759   if (!EnableARCOpts)
760     return AliasAnalysis::pointsToConstantMemory(Loc, OrLocal);
761
762   // First, strip off no-ops, including ObjC-specific no-ops, and try making
763   // a precise alias query.
764   const Value *S = StripPointerCastsAndObjCCalls(Loc.Ptr);
765   if (AliasAnalysis::pointsToConstantMemory(Location(S, Loc.Size, Loc.TBAATag),
766                                             OrLocal))
767     return true;
768
769   // If that failed, climb to the underlying object, including climbing through
770   // ObjC-specific no-ops, and try making an imprecise alias query.
771   const Value *U = GetUnderlyingObjCPtr(S);
772   if (U != S)
773     return AliasAnalysis::pointsToConstantMemory(Location(U), OrLocal);
774
775   // If that failed, fail. We don't need to chain here, since that's covered
776   // by the earlier precise query.
777   return false;
778 }
779
780 AliasAnalysis::ModRefBehavior
781 ObjCARCAliasAnalysis::getModRefBehavior(ImmutableCallSite CS) {
782   // We have nothing to do. Just chain to the next AliasAnalysis.
783   return AliasAnalysis::getModRefBehavior(CS);
784 }
785
786 AliasAnalysis::ModRefBehavior
787 ObjCARCAliasAnalysis::getModRefBehavior(const Function *F) {
788   if (!EnableARCOpts)
789     return AliasAnalysis::getModRefBehavior(F);
790
791   switch (GetFunctionClass(F)) {
792   case IC_NoopCast:
793     return DoesNotAccessMemory;
794   default:
795     break;
796   }
797
798   return AliasAnalysis::getModRefBehavior(F);
799 }
800
801 AliasAnalysis::ModRefResult
802 ObjCARCAliasAnalysis::getModRefInfo(ImmutableCallSite CS, const Location &Loc) {
803   if (!EnableARCOpts)
804     return AliasAnalysis::getModRefInfo(CS, Loc);
805
806   switch (GetBasicInstructionClass(CS.getInstruction())) {
807   case IC_Retain:
808   case IC_RetainRV:
809   case IC_Autorelease:
810   case IC_AutoreleaseRV:
811   case IC_NoopCast:
812   case IC_AutoreleasepoolPush:
813   case IC_FusedRetainAutorelease:
814   case IC_FusedRetainAutoreleaseRV:
815     // These functions don't access any memory visible to the compiler.
816     // Note that this doesn't include objc_retainBlock, because it updates
817     // pointers when it copies block data.
818     return NoModRef;
819   default:
820     break;
821   }
822
823   return AliasAnalysis::getModRefInfo(CS, Loc);
824 }
825
826 AliasAnalysis::ModRefResult
827 ObjCARCAliasAnalysis::getModRefInfo(ImmutableCallSite CS1,
828                                     ImmutableCallSite CS2) {
829   // TODO: Theoretically we could check for dependencies between objc_* calls
830   // and OnlyAccessesArgumentPointees calls or other well-behaved calls.
831   return AliasAnalysis::getModRefInfo(CS1, CS2);
832 }
833
834 //===----------------------------------------------------------------------===//
835 // ARC expansion.
836 //===----------------------------------------------------------------------===//
837
838 #include "llvm/Support/InstIterator.h"
839 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
840
841 namespace {
842   /// ObjCARCExpand - Early ARC transformations.
843   class ObjCARCExpand : public FunctionPass {
844     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
845     virtual bool doInitialization(Module &M);
846     virtual bool runOnFunction(Function &F);
847
848     /// Run - A flag indicating whether this optimization pass should run.
849     bool Run;
850
851   public:
852     static char ID;
853     ObjCARCExpand() : FunctionPass(ID) {
854       initializeObjCARCExpandPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
855     }
856   };
857 }
858
859 char ObjCARCExpand::ID = 0;
860 INITIALIZE_PASS(ObjCARCExpand,
861                 "objc-arc-expand", "ObjC ARC expansion", false, false)
862
863 Pass *llvm::createObjCARCExpandPass() {
864   return new ObjCARCExpand();
865 }
866
867 void ObjCARCExpand::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
868   AU.setPreservesCFG();
869 }
870
871 bool ObjCARCExpand::doInitialization(Module &M) {
872   Run = ModuleHasARC(M);
873   return false;
874 }
875
876 bool ObjCARCExpand::runOnFunction(Function &F) {
877   if (!EnableARCOpts)
878     return false;
879
880   // If nothing in the Module uses ARC, don't do anything.
881   if (!Run)
882     return false;
883
884   bool Changed = false;
885
886   for (inst_iterator I = inst_begin(&F), E = inst_end(&F); I != E; ++I) {
887     Instruction *Inst = &*I;
888
889     switch (GetBasicInstructionClass(Inst)) {
890     case IC_Retain:
891     case IC_RetainRV:
892     case IC_Autorelease:
893     case IC_AutoreleaseRV:
894     case IC_FusedRetainAutorelease:
895     case IC_FusedRetainAutoreleaseRV:
896       // These calls return their argument verbatim, as a low-level
897       // optimization. However, this makes high-level optimizations
898       // harder. Undo any uses of this optimization that the front-end
899       // emitted here. We'll redo them in the contract pass.
900       Changed = true;
901       Inst->replaceAllUsesWith(cast<CallInst>(Inst)->getArgOperand(0));
902       break;
903     default:
904       break;
905     }
906   }
907
908   return Changed;
909 }
910
911 //===----------------------------------------------------------------------===//
912 // ARC autorelease pool elimination.
913 //===----------------------------------------------------------------------===//
914
915 #include "llvm/Constants.h"
916 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
917
918 namespace {
919   /// ObjCARCAPElim - Autorelease pool elimination.
920   class ObjCARCAPElim : public ModulePass {
921     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
922     virtual bool runOnModule(Module &M);
923
924     static bool MayAutorelease(ImmutableCallSite CS, unsigned Depth = 0);
925     static bool OptimizeBB(BasicBlock *BB);
926
927   public:
928     static char ID;
929     ObjCARCAPElim() : ModulePass(ID) {
930       initializeObjCARCAPElimPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
931     }
932   };
933 }
934
935 char ObjCARCAPElim::ID = 0;
936 INITIALIZE_PASS(ObjCARCAPElim,
937                 "objc-arc-apelim",
938                 "ObjC ARC autorelease pool elimination",
939                 false, false)
940
941 Pass *llvm::createObjCARCAPElimPass() {
942   return new ObjCARCAPElim();
943 }
944
945 void ObjCARCAPElim::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
946   AU.setPreservesCFG();
947 }
948
949 /// MayAutorelease - Interprocedurally determine if calls made by the
950 /// given call site can possibly produce autoreleases.
951 bool ObjCARCAPElim::MayAutorelease(ImmutableCallSite CS, unsigned Depth) {
952   if (const Function *Callee = CS.getCalledFunction()) {
953     if (Callee->isDeclaration() || Callee->mayBeOverridden())
954       return true;
955     for (Function::const_iterator I = Callee->begin(), E = Callee->end();
956          I != E; ++I) {
957       const BasicBlock *BB = I;
958       for (BasicBlock::const_iterator J = BB->begin(), F = BB->end();
959            J != F; ++J)
960         if (ImmutableCallSite JCS = ImmutableCallSite(J))
961           // This recursion depth limit is arbitrary. It's just great
962           // enough to cover known interesting testcases.
963           if (Depth < 3 &&
964               !JCS.onlyReadsMemory() &&
965               MayAutorelease(JCS, Depth + 1))
966             return true;
967     }
968     return false;
969   }
970
971   return true;
972 }
973
974 bool ObjCARCAPElim::OptimizeBB(BasicBlock *BB) {
975   bool Changed = false;
976
977   Instruction *Push = 0;
978   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ) {
979     Instruction *Inst = I++;
980     switch (GetBasicInstructionClass(Inst)) {
981     case IC_AutoreleasepoolPush:
982       Push = Inst;
983       break;
984     case IC_AutoreleasepoolPop:
985       // If this pop matches a push and nothing in between can autorelease,
986       // zap the pair.
987       if (Push && cast<CallInst>(Inst)->getArgOperand(0) == Push) {
988         Changed = true;
989         Inst->eraseFromParent();
990         Push->eraseFromParent();
991       }
992       Push = 0;
993       break;
994     case IC_CallOrUser:
995       if (MayAutorelease(ImmutableCallSite(Inst)))
996         Push = 0;
997       break;
998     default:
999       break;
1000     }
1001   }
1002
1003   return Changed;
1004 }
1005
1006 bool ObjCARCAPElim::runOnModule(Module &M) {
1007   if (!EnableARCOpts)
1008     return false;
1009
1010   // If nothing in the Module uses ARC, don't do anything.
1011   if (!ModuleHasARC(M))
1012     return false;
1013
1014   // Find the llvm.global_ctors variable, as the first step in
1015   // identifying the global constructors. In theory, unnecessary autorelease
1016   // pools could occur anywhere, but in practice it's pretty rare. Global
1017   // ctors are a place where autorelease pools get inserted automatically,
1018   // so it's pretty common for them to be unnecessary, and it's pretty
1019   // profitable to eliminate them.
1020   GlobalVariable *GV = M.getGlobalVariable("llvm.global_ctors");
1021   if (!GV)
1022     return false;
1023
1024   assert(GV->hasDefinitiveInitializer() &&
1025          "llvm.global_ctors is uncooperative!");
1026
1027   bool Changed = false;
1028
1029   // Dig the constructor functions out of GV's initializer.
1030   ConstantArray *Init = cast<ConstantArray>(GV->getInitializer());
1031   for (User::op_iterator OI = Init->op_begin(), OE = Init->op_end();
1032        OI != OE; ++OI) {
1033     Value *Op = *OI;
1034     // llvm.global_ctors is an array of pairs where the second members
1035     // are constructor functions.
1036     Function *F = dyn_cast<Function>(cast<ConstantStruct>(Op)->getOperand(1));
1037     // If the user used a constructor function with the wrong signature and
1038     // it got bitcasted or whatever, look the other way.
1039     if (!F)
1040       continue;
1041     // Only look at function definitions.
1042     if (F->isDeclaration())
1043       continue;
1044     // Only look at functions with one basic block.
1045     if (llvm::next(F->begin()) != F->end())
1046       continue;
1047     // Ok, a single-block constructor function definition. Try to optimize it.
1048     Changed |= OptimizeBB(F->begin());
1049   }
1050
1051   return Changed;
1052 }
1053
1054 //===----------------------------------------------------------------------===//
1055 // ARC optimization.
1056 //===----------------------------------------------------------------------===//
1057
1058 // TODO: On code like this:
1059 //
1060 // objc_retain(%x)
1061 // stuff_that_cannot_release()
1062 // objc_autorelease(%x)
1063 // stuff_that_cannot_release()
1064 // objc_retain(%x)
1065 // stuff_that_cannot_release()
1066 // objc_autorelease(%x)
1067 //
1068 // The second retain and autorelease can be deleted.
1069
1070 // TODO: It should be possible to delete
1071 // objc_autoreleasePoolPush and objc_autoreleasePoolPop
1072 // pairs if nothing is actually autoreleased between them. Also, autorelease
1073 // calls followed by objc_autoreleasePoolPop calls (perhaps in ObjC++ code
1074 // after inlining) can be turned into plain release calls.
1075
1076 // TODO: Critical-edge splitting. If the optimial insertion point is
1077 // a critical edge, the current algorithm has to fail, because it doesn't
1078 // know how to split edges. It should be possible to make the optimizer
1079 // think in terms of edges, rather than blocks, and then split critical
1080 // edges on demand.
1081
1082 // TODO: OptimizeSequences could generalized to be Interprocedural.
1083
1084 // TODO: Recognize that a bunch of other objc runtime calls have
1085 // non-escaping arguments and non-releasing arguments, and may be
1086 // non-autoreleasing.
1087
1088 // TODO: Sink autorelease calls as far as possible. Unfortunately we
1089 // usually can't sink them past other calls, which would be the main
1090 // case where it would be useful.
1091
1092 // TODO: The pointer returned from objc_loadWeakRetained is retained.
1093
1094 // TODO: Delete release+retain pairs (rare).
1095
1096 #include "llvm/LLVMContext.h"
1097 #include "llvm/Support/CFG.h"
1098 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
1099 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
1100
1101 STATISTIC(NumNoops,       "Number of no-op objc calls eliminated");
1102 STATISTIC(NumPartialNoops, "Number of partially no-op objc calls eliminated");
1103 STATISTIC(NumAutoreleases,"Number of autoreleases converted to releases");
1104 STATISTIC(NumRets,        "Number of return value forwarding "
1105                           "retain+autoreleaes eliminated");
1106 STATISTIC(NumRRs,         "Number of retain+release paths eliminated");
1107 STATISTIC(NumPeeps,       "Number of calls peephole-optimized");
1108
1109 namespace {
1110   /// ProvenanceAnalysis - This is similar to BasicAliasAnalysis, and it
1111   /// uses many of the same techniques, except it uses special ObjC-specific
1112   /// reasoning about pointer relationships.
1113   class ProvenanceAnalysis {
1114     AliasAnalysis *AA;
1115
1116     typedef std::pair<const Value *, const Value *> ValuePairTy;
1117     typedef DenseMap<ValuePairTy, bool> CachedResultsTy;
1118     CachedResultsTy CachedResults;
1119
1120     bool relatedCheck(const Value *A, const Value *B);
1121     bool relatedSelect(const SelectInst *A, const Value *B);
1122     bool relatedPHI(const PHINode *A, const Value *B);
1123
1124     void operator=(const ProvenanceAnalysis &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
1125     ProvenanceAnalysis(const ProvenanceAnalysis &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
1126
1127   public:
1128     ProvenanceAnalysis() {}
1129
1130     void setAA(AliasAnalysis *aa) { AA = aa; }
1131
1132     AliasAnalysis *getAA() const { return AA; }
1133
1134     bool related(const Value *A, const Value *B);
1135
1136     void clear() {
1137       CachedResults.clear();
1138     }
1139   };
1140 }
1141
1142 bool ProvenanceAnalysis::relatedSelect(const SelectInst *A, const Value *B) {
1143   // If the values are Selects with the same condition, we can do a more precise
1144   // check: just check for relations between the values on corresponding arms.
1145   if (const SelectInst *SB = dyn_cast<SelectInst>(B))
1146     if (A->getCondition() == SB->getCondition())
1147       return related(A->getTrueValue(), SB->getTrueValue()) ||
1148              related(A->getFalseValue(), SB->getFalseValue());
1149
1150   // Check both arms of the Select node individually.
1151   return related(A->getTrueValue(), B) ||
1152          related(A->getFalseValue(), B);
1153 }
1154
1155 bool ProvenanceAnalysis::relatedPHI(const PHINode *A, const Value *B) {
1156   // If the values are PHIs in the same block, we can do a more precise as well
1157   // as efficient check: just check for relations between the values on
1158   // corresponding edges.
1159   if (const PHINode *PNB = dyn_cast<PHINode>(B))
1160     if (PNB->getParent() == A->getParent()) {
1161       for (unsigned i = 0, e = A->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
1162         if (related(A->getIncomingValue(i),
1163                     PNB->getIncomingValueForBlock(A->getIncomingBlock(i))))
1164           return true;
1165       return false;
1166     }
1167
1168   // Check each unique source of the PHI node against B.
1169   SmallPtrSet<const Value *, 4> UniqueSrc;
1170   for (unsigned i = 0, e = A->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1171     const Value *PV1 = A->getIncomingValue(i);
1172     if (UniqueSrc.insert(PV1) && related(PV1, B))
1173       return true;
1174   }
1175
1176   // All of the arms checked out.
1177   return false;
1178 }
1179
1180 /// isStoredObjCPointer - Test if the value of P, or any value covered by its
1181 /// provenance, is ever stored within the function (not counting callees).
1182 static bool isStoredObjCPointer(const Value *P) {
1183   SmallPtrSet<const Value *, 8> Visited;
1184   SmallVector<const Value *, 8> Worklist;
1185   Worklist.push_back(P);
1186   Visited.insert(P);
1187   do {
1188     P = Worklist.pop_back_val();
1189     for (Value::const_use_iterator UI = P->use_begin(), UE = P->use_end();
1190          UI != UE; ++UI) {
1191       const User *Ur = *UI;
1192       if (isa<StoreInst>(Ur)) {
1193         if (UI.getOperandNo() == 0)
1194           // The pointer is stored.
1195           return true;
1196         // The pointed is stored through.
1197         continue;
1198       }
1199       if (isa<CallInst>(Ur))
1200         // The pointer is passed as an argument, ignore this.
1201         continue;
1202       if (isa<PtrToIntInst>(P))
1203         // Assume the worst.
1204         return true;
1205       if (Visited.insert(Ur))
1206         Worklist.push_back(Ur);
1207     }
1208   } while (!Worklist.empty());
1209
1210   // Everything checked out.
1211   return false;
1212 }
1213
1214 bool ProvenanceAnalysis::relatedCheck(const Value *A, const Value *B) {
1215   // Skip past provenance pass-throughs.
1216   A = GetUnderlyingObjCPtr(A);
1217   B = GetUnderlyingObjCPtr(B);
1218
1219   // Quick check.
1220   if (A == B)
1221     return true;
1222
1223   // Ask regular AliasAnalysis, for a first approximation.
1224   switch (AA->alias(A, B)) {
1225   case AliasAnalysis::NoAlias:
1226     return false;
1227   case AliasAnalysis::MustAlias:
1228   case AliasAnalysis::PartialAlias:
1229     return true;
1230   case AliasAnalysis::MayAlias:
1231     break;
1232   }
1233
1234   bool AIsIdentified = IsObjCIdentifiedObject(A);
1235   bool BIsIdentified = IsObjCIdentifiedObject(B);
1236
1237   // An ObjC-Identified object can't alias a load if it is never locally stored.
1238   if (AIsIdentified) {
1239     // Check for an obvious escape.
1240     if (isa<LoadInst>(B))
1241       return isStoredObjCPointer(A);
1242     if (BIsIdentified) {
1243       // Check for an obvious escape.
1244       if (isa<LoadInst>(A))
1245         return isStoredObjCPointer(B);
1246       // Both pointers are identified and escapes aren't an evident problem.
1247       return false;
1248     }
1249   } else if (BIsIdentified) {
1250     // Check for an obvious escape.
1251     if (isa<LoadInst>(A))
1252       return isStoredObjCPointer(B);
1253   }
1254
1255    // Special handling for PHI and Select.
1256   if (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(A))
1257     return relatedPHI(PN, B);
1258   if (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(B))
1259     return relatedPHI(PN, A);
1260   if (const SelectInst *S = dyn_cast<SelectInst>(A))
1261     return relatedSelect(S, B);
1262   if (const SelectInst *S = dyn_cast<SelectInst>(B))
1263     return relatedSelect(S, A);
1264
1265   // Conservative.
1266   return true;
1267 }
1268
1269 bool ProvenanceAnalysis::related(const Value *A, const Value *B) {
1270   // Begin by inserting a conservative value into the map. If the insertion
1271   // fails, we have the answer already. If it succeeds, leave it there until we
1272   // compute the real answer to guard against recursive queries.
1273   if (A > B) std::swap(A, B);
1274   std::pair<CachedResultsTy::iterator, bool> Pair =
1275     CachedResults.insert(std::make_pair(ValuePairTy(A, B), true));
1276   if (!Pair.second)
1277     return Pair.first->second;
1278
1279   bool Result = relatedCheck(A, B);
1280   CachedResults[ValuePairTy(A, B)] = Result;
1281   return Result;
1282 }
1283
1284 namespace {
1285   // Sequence - A sequence of states that a pointer may go through in which an
1286   // objc_retain and objc_release are actually needed.
1287   enum Sequence {
1288     S_None,
1289     S_Retain,         ///< objc_retain(x)
1290     S_CanRelease,     ///< foo(x) -- x could possibly see a ref count decrement
1291     S_Use,            ///< any use of x
1292     S_Stop,           ///< like S_Release, but code motion is stopped
1293     S_Release,        ///< objc_release(x)
1294     S_MovableRelease  ///< objc_release(x), !clang.imprecise_release
1295   };
1296 }
1297
1298 static Sequence MergeSeqs(Sequence A, Sequence B, bool TopDown) {
1299   // The easy cases.
1300   if (A == B)
1301     return A;
1302   if (A == S_None || B == S_None)
1303     return S_None;
1304
1305   if (A > B) std::swap(A, B);
1306   if (TopDown) {
1307     // Choose the side which is further along in the sequence.
1308     if ((A == S_Retain || A == S_CanRelease) &&
1309         (B == S_CanRelease || B == S_Use))
1310       return B;
1311   } else {
1312     // Choose the side which is further along in the sequence.
1313     if ((A == S_Use || A == S_CanRelease) &&
1314         (B == S_Use || B == S_Release || B == S_Stop || B == S_MovableRelease))
1315       return A;
1316     // If both sides are releases, choose the more conservative one.
1317     if (A == S_Stop && (B == S_Release || B == S_MovableRelease))
1318       return A;
1319     if (A == S_Release && B == S_MovableRelease)
1320       return A;
1321   }
1322
1323   return S_None;
1324 }
1325
1326 namespace {
1327   /// RRInfo - Unidirectional information about either a
1328   /// retain-decrement-use-release sequence or release-use-decrement-retain
1329   /// reverese sequence.
1330   struct RRInfo {
1331     /// KnownSafe - After an objc_retain, the reference count of the referenced
1332     /// object is known to be positive. Similarly, before an objc_release, the
1333     /// reference count of the referenced object is known to be positive. If
1334     /// there are retain-release pairs in code regions where the retain count
1335     /// is known to be positive, they can be eliminated, regardless of any side
1336     /// effects between them.
1337     ///
1338     /// Also, a retain+release pair nested within another retain+release
1339     /// pair all on the known same pointer value can be eliminated, regardless
1340     /// of any intervening side effects.
1341     ///
1342     /// KnownSafe is true when either of these conditions is satisfied.
1343     bool KnownSafe;
1344
1345     /// IsRetainBlock - True if the Calls are objc_retainBlock calls (as
1346     /// opposed to objc_retain calls).
1347     bool IsRetainBlock;
1348
1349     /// IsTailCallRelease - True of the objc_release calls are all marked
1350     /// with the "tail" keyword.
1351     bool IsTailCallRelease;
1352
1353     /// ReleaseMetadata - If the Calls are objc_release calls and they all have
1354     /// a clang.imprecise_release tag, this is the metadata tag.
1355     MDNode *ReleaseMetadata;
1356
1357     /// Calls - For a top-down sequence, the set of objc_retains or
1358     /// objc_retainBlocks. For bottom-up, the set of objc_releases.
1359     SmallPtrSet<Instruction *, 2> Calls;
1360
1361     /// ReverseInsertPts - The set of optimal insert positions for
1362     /// moving calls in the opposite sequence.
1363     SmallPtrSet<Instruction *, 2> ReverseInsertPts;
1364
1365     RRInfo() :
1366       KnownSafe(false), IsRetainBlock(false),
1367       IsTailCallRelease(false),
1368       ReleaseMetadata(0) {}
1369
1370     void clear();
1371   };
1372 }
1373
1374 void RRInfo::clear() {
1375   KnownSafe = false;
1376   IsRetainBlock = false;
1377   IsTailCallRelease = false;
1378   ReleaseMetadata = 0;
1379   Calls.clear();
1380   ReverseInsertPts.clear();
1381 }
1382
1383 namespace {
1384   /// PtrState - This class summarizes several per-pointer runtime properties
1385   /// which are propogated through the flow graph.
1386   class PtrState {
1387     /// KnownPositiveRefCount - True if the reference count is known to
1388     /// be incremented.
1389     bool KnownPositiveRefCount;
1390
1391     /// Partial - True of we've seen an opportunity for partial RR elimination,
1392     /// such as pushing calls into a CFG triangle or into one side of a
1393     /// CFG diamond.
1394     bool Partial;
1395
1396     /// Seq - The current position in the sequence.
1397     Sequence Seq : 8;
1398
1399   public:
1400     /// RRI - Unidirectional information about the current sequence.
1401     /// TODO: Encapsulate this better.
1402     RRInfo RRI;
1403
1404     PtrState() : KnownPositiveRefCount(false), Partial(false),
1405                  Seq(S_None) {}
1406
1407     void SetKnownPositiveRefCount() {
1408       KnownPositiveRefCount = true;
1409     }
1410
1411     void ClearRefCount() {
1412       KnownPositiveRefCount = false;
1413     }
1414
1415     bool IsKnownIncremented() const {
1416       return KnownPositiveRefCount;
1417     }
1418
1419     void SetSeq(Sequence NewSeq) {
1420       Seq = NewSeq;
1421     }
1422
1423     Sequence GetSeq() const {
1424       return Seq;
1425     }
1426
1427     void ClearSequenceProgress() {
1428       ResetSequenceProgress(S_None);
1429     }
1430
1431     void ResetSequenceProgress(Sequence NewSeq) {
1432       Seq = NewSeq;
1433       Partial = false;
1434       RRI.clear();
1435     }
1436
1437     void Merge(const PtrState &Other, bool TopDown);
1438   };
1439 }
1440
1441 void
1442 PtrState::Merge(const PtrState &Other, bool TopDown) {
1443   Seq = MergeSeqs(Seq, Other.Seq, TopDown);
1444   KnownPositiveRefCount = KnownPositiveRefCount && Other.KnownPositiveRefCount;
1445
1446   // We can't merge a plain objc_retain with an objc_retainBlock.
1447   if (RRI.IsRetainBlock != Other.RRI.IsRetainBlock)
1448     Seq = S_None;
1449
1450   // If we're not in a sequence (anymore), drop all associated state.
1451   if (Seq == S_None) {
1452     Partial = false;
1453     RRI.clear();
1454   } else if (Partial || Other.Partial) {
1455     // If we're doing a merge on a path that's previously seen a partial
1456     // merge, conservatively drop the sequence, to avoid doing partial
1457     // RR elimination. If the branch predicates for the two merge differ,
1458     // mixing them is unsafe.
1459     ClearSequenceProgress();
1460   } else {
1461     // Conservatively merge the ReleaseMetadata information.
1462     if (RRI.ReleaseMetadata != Other.RRI.ReleaseMetadata)
1463       RRI.ReleaseMetadata = 0;
1464
1465     RRI.KnownSafe = RRI.KnownSafe && Other.RRI.KnownSafe;
1466     RRI.IsTailCallRelease = RRI.IsTailCallRelease &&
1467                             Other.RRI.IsTailCallRelease;
1468     RRI.Calls.insert(Other.RRI.Calls.begin(), Other.RRI.Calls.end());
1469
1470     // Merge the insert point sets. If there are any differences,
1471     // that makes this a partial merge.
1472     Partial = RRI.ReverseInsertPts.size() != Other.RRI.ReverseInsertPts.size();
1473     for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
1474          I = Other.RRI.ReverseInsertPts.begin(),
1475          E = Other.RRI.ReverseInsertPts.end(); I != E; ++I)
1476       Partial |= RRI.ReverseInsertPts.insert(*I);
1477   }
1478 }
1479
1480 namespace {
1481   /// BBState - Per-BasicBlock state.
1482   class BBState {
1483     /// TopDownPathCount - The number of unique control paths from the entry
1484     /// which can reach this block.
1485     unsigned TopDownPathCount;
1486
1487     /// BottomUpPathCount - The number of unique control paths to exits
1488     /// from this block.
1489     unsigned BottomUpPathCount;
1490
1491     /// MapTy - A type for PerPtrTopDown and PerPtrBottomUp.
1492     typedef MapVector<const Value *, PtrState> MapTy;
1493
1494     /// PerPtrTopDown - The top-down traversal uses this to record information
1495     /// known about a pointer at the bottom of each block.
1496     MapTy PerPtrTopDown;
1497
1498     /// PerPtrBottomUp - The bottom-up traversal uses this to record information
1499     /// known about a pointer at the top of each block.
1500     MapTy PerPtrBottomUp;
1501
1502     /// Preds, Succs - Effective successors and predecessors of the current
1503     /// block (this ignores ignorable edges and ignored backedges).
1504     SmallVector<BasicBlock *, 2> Preds;
1505     SmallVector<BasicBlock *, 2> Succs;
1506
1507   public:
1508     BBState() : TopDownPathCount(0), BottomUpPathCount(0) {}
1509
1510     typedef MapTy::iterator ptr_iterator;
1511     typedef MapTy::const_iterator ptr_const_iterator;
1512
1513     ptr_iterator top_down_ptr_begin() { return PerPtrTopDown.begin(); }
1514     ptr_iterator top_down_ptr_end() { return PerPtrTopDown.end(); }
1515     ptr_const_iterator top_down_ptr_begin() const {
1516       return PerPtrTopDown.begin();
1517     }
1518     ptr_const_iterator top_down_ptr_end() const {
1519       return PerPtrTopDown.end();
1520     }
1521
1522     ptr_iterator bottom_up_ptr_begin() { return PerPtrBottomUp.begin(); }
1523     ptr_iterator bottom_up_ptr_end() { return PerPtrBottomUp.end(); }
1524     ptr_const_iterator bottom_up_ptr_begin() const {
1525       return PerPtrBottomUp.begin();
1526     }
1527     ptr_const_iterator bottom_up_ptr_end() const {
1528       return PerPtrBottomUp.end();
1529     }
1530
1531     /// SetAsEntry - Mark this block as being an entry block, which has one
1532     /// path from the entry by definition.
1533     void SetAsEntry() { TopDownPathCount = 1; }
1534
1535     /// SetAsExit - Mark this block as being an exit block, which has one
1536     /// path to an exit by definition.
1537     void SetAsExit()  { BottomUpPathCount = 1; }
1538
1539     PtrState &getPtrTopDownState(const Value *Arg) {
1540       return PerPtrTopDown[Arg];
1541     }
1542
1543     PtrState &getPtrBottomUpState(const Value *Arg) {
1544       return PerPtrBottomUp[Arg];
1545     }
1546
1547     void clearBottomUpPointers() {
1548       PerPtrBottomUp.clear();
1549     }
1550
1551     void clearTopDownPointers() {
1552       PerPtrTopDown.clear();
1553     }
1554
1555     void InitFromPred(const BBState &Other);
1556     void InitFromSucc(const BBState &Other);
1557     void MergePred(const BBState &Other);
1558     void MergeSucc(const BBState &Other);
1559
1560     /// GetAllPathCount - Return the number of possible unique paths from an
1561     /// entry to an exit which pass through this block. This is only valid
1562     /// after both the top-down and bottom-up traversals are complete.
1563     unsigned GetAllPathCount() const {
1564       assert(TopDownPathCount != 0);
1565       assert(BottomUpPathCount != 0);
1566       return TopDownPathCount * BottomUpPathCount;
1567     }
1568
1569     // Specialized CFG utilities.
1570     typedef SmallVectorImpl<BasicBlock *>::const_iterator edge_iterator;
1571     edge_iterator pred_begin() { return Preds.begin(); }
1572     edge_iterator pred_end() { return Preds.end(); }
1573     edge_iterator succ_begin() { return Succs.begin(); }
1574     edge_iterator succ_end() { return Succs.end(); }
1575
1576     void addSucc(BasicBlock *Succ) { Succs.push_back(Succ); }
1577     void addPred(BasicBlock *Pred) { Preds.push_back(Pred); }
1578
1579     bool isExit() const { return Succs.empty(); }
1580   };
1581 }
1582
1583 void BBState::InitFromPred(const BBState &Other) {
1584   PerPtrTopDown = Other.PerPtrTopDown;
1585   TopDownPathCount = Other.TopDownPathCount;
1586 }
1587
1588 void BBState::InitFromSucc(const BBState &Other) {
1589   PerPtrBottomUp = Other.PerPtrBottomUp;
1590   BottomUpPathCount = Other.BottomUpPathCount;
1591 }
1592
1593 /// MergePred - The top-down traversal uses this to merge information about
1594 /// predecessors to form the initial state for a new block.
1595 void BBState::MergePred(const BBState &Other) {
1596   // Other.TopDownPathCount can be 0, in which case it is either dead or a
1597   // loop backedge. Loop backedges are special.
1598   TopDownPathCount += Other.TopDownPathCount;
1599
1600   // Check for overflow. If we have overflow, fall back to conservative behavior.
1601   if (TopDownPathCount < Other.TopDownPathCount) {
1602     clearTopDownPointers();
1603     return;
1604   }
1605
1606   // For each entry in the other set, if our set has an entry with the same key,
1607   // merge the entries. Otherwise, copy the entry and merge it with an empty
1608   // entry.
1609   for (ptr_const_iterator MI = Other.top_down_ptr_begin(),
1610        ME = Other.top_down_ptr_end(); MI != ME; ++MI) {
1611     std::pair<ptr_iterator, bool> Pair = PerPtrTopDown.insert(*MI);
1612     Pair.first->second.Merge(Pair.second ? PtrState() : MI->second,
1613                              /*TopDown=*/true);
1614   }
1615
1616   // For each entry in our set, if the other set doesn't have an entry with the
1617   // same key, force it to merge with an empty entry.
1618   for (ptr_iterator MI = top_down_ptr_begin(),
1619        ME = top_down_ptr_end(); MI != ME; ++MI)
1620     if (Other.PerPtrTopDown.find(MI->first) == Other.PerPtrTopDown.end())
1621       MI->second.Merge(PtrState(), /*TopDown=*/true);
1622 }
1623
1624 /// MergeSucc - The bottom-up traversal uses this to merge information about
1625 /// successors to form the initial state for a new block.
1626 void BBState::MergeSucc(const BBState &Other) {
1627   // Other.BottomUpPathCount can be 0, in which case it is either dead or a
1628   // loop backedge. Loop backedges are special.
1629   BottomUpPathCount += Other.BottomUpPathCount;
1630
1631   // Check for overflow. If we have overflow, fall back to conservative behavior.
1632   if (BottomUpPathCount < Other.BottomUpPathCount) {
1633     clearBottomUpPointers();
1634     return;
1635   }
1636
1637   // For each entry in the other set, if our set has an entry with the
1638   // same key, merge the entries. Otherwise, copy the entry and merge
1639   // it with an empty entry.
1640   for (ptr_const_iterator MI = Other.bottom_up_ptr_begin(),
1641        ME = Other.bottom_up_ptr_end(); MI != ME; ++MI) {
1642     std::pair<ptr_iterator, bool> Pair = PerPtrBottomUp.insert(*MI);
1643     Pair.first->second.Merge(Pair.second ? PtrState() : MI->second,
1644                              /*TopDown=*/false);
1645   }
1646
1647   // For each entry in our set, if the other set doesn't have an entry
1648   // with the same key, force it to merge with an empty entry.
1649   for (ptr_iterator MI = bottom_up_ptr_begin(),
1650        ME = bottom_up_ptr_end(); MI != ME; ++MI)
1651     if (Other.PerPtrBottomUp.find(MI->first) == Other.PerPtrBottomUp.end())
1652       MI->second.Merge(PtrState(), /*TopDown=*/false);
1653 }
1654
1655 namespace {
1656   /// ObjCARCOpt - The main ARC optimization pass.
1657   class ObjCARCOpt : public FunctionPass {
1658     bool Changed;
1659     ProvenanceAnalysis PA;
1660
1661     /// Run - A flag indicating whether this optimization pass should run.
1662     bool Run;
1663
1664     /// RetainRVCallee, etc. - Declarations for ObjC runtime
1665     /// functions, for use in creating calls to them. These are initialized
1666     /// lazily to avoid cluttering up the Module with unused declarations.
1667     Constant *RetainRVCallee, *AutoreleaseRVCallee, *ReleaseCallee,
1668              *RetainCallee, *RetainBlockCallee, *AutoreleaseCallee;
1669
1670     /// UsedInThisFunciton - Flags which determine whether each of the
1671     /// interesting runtine functions is in fact used in the current function.
1672     unsigned UsedInThisFunction;
1673
1674     /// ImpreciseReleaseMDKind - The Metadata Kind for clang.imprecise_release
1675     /// metadata.
1676     unsigned ImpreciseReleaseMDKind;
1677
1678     /// CopyOnEscapeMDKind - The Metadata Kind for clang.arc.copy_on_escape
1679     /// metadata.
1680     unsigned CopyOnEscapeMDKind;
1681
1682     /// NoObjCARCExceptionsMDKind - The Metadata Kind for
1683     /// clang.arc.no_objc_arc_exceptions metadata.
1684     unsigned NoObjCARCExceptionsMDKind;
1685
1686     Constant *getRetainRVCallee(Module *M);
1687     Constant *getAutoreleaseRVCallee(Module *M);
1688     Constant *getReleaseCallee(Module *M);
1689     Constant *getRetainCallee(Module *M);
1690     Constant *getRetainBlockCallee(Module *M);
1691     Constant *getAutoreleaseCallee(Module *M);
1692
1693     bool IsRetainBlockOptimizable(const Instruction *Inst);
1694
1695     void OptimizeRetainCall(Function &F, Instruction *Retain);
1696     bool OptimizeRetainRVCall(Function &F, Instruction *RetainRV);
1697     void OptimizeAutoreleaseRVCall(Function &F, Instruction *AutoreleaseRV);
1698     void OptimizeIndividualCalls(Function &F);
1699
1700     void CheckForCFGHazards(const BasicBlock *BB,
1701                             DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1702                             BBState &MyStates) const;
1703     bool VisitInstructionBottomUp(Instruction *Inst,
1704                                   BasicBlock *BB,
1705                                   MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1706                                   BBState &MyStates);
1707     bool VisitBottomUp(BasicBlock *BB,
1708                        DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1709                        MapVector<Value *, RRInfo> &Retains);
1710     bool VisitInstructionTopDown(Instruction *Inst,
1711                                  DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
1712                                  BBState &MyStates);
1713     bool VisitTopDown(BasicBlock *BB,
1714                       DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1715                       DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases);
1716     bool Visit(Function &F,
1717                DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1718                MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1719                DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases);
1720
1721     void MoveCalls(Value *Arg, RRInfo &RetainsToMove, RRInfo &ReleasesToMove,
1722                    MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1723                    DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
1724                    SmallVectorImpl<Instruction *> &DeadInsts,
1725                    Module *M);
1726
1727     bool PerformCodePlacement(DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1728                               MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1729                               DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
1730                               Module *M);
1731
1732     void OptimizeWeakCalls(Function &F);
1733
1734     bool OptimizeSequences(Function &F);
1735
1736     void OptimizeReturns(Function &F);
1737
1738     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
1739     virtual bool doInitialization(Module &M);
1740     virtual bool runOnFunction(Function &F);
1741     virtual void releaseMemory();
1742
1743   public:
1744     static char ID;
1745     ObjCARCOpt() : FunctionPass(ID) {
1746       initializeObjCARCOptPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
1747     }
1748   };
1749 }
1750
1751 char ObjCARCOpt::ID = 0;
1752 INITIALIZE_PASS_BEGIN(ObjCARCOpt,
1753                       "objc-arc", "ObjC ARC optimization", false, false)
1754 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ObjCARCAliasAnalysis)
1755 INITIALIZE_PASS_END(ObjCARCOpt,
1756                     "objc-arc", "ObjC ARC optimization", false, false)
1757
1758 Pass *llvm::createObjCARCOptPass() {
1759   return new ObjCARCOpt();
1760 }
1761
1762 void ObjCARCOpt::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
1763   AU.addRequired<ObjCARCAliasAnalysis>();
1764   AU.addRequired<AliasAnalysis>();
1765   // ARC optimization doesn't currently split critical edges.
1766   AU.setPreservesCFG();
1767 }
1768
1769 bool ObjCARCOpt::IsRetainBlockOptimizable(const Instruction *Inst) {
1770   // Without the magic metadata tag, we have to assume this might be an
1771   // objc_retainBlock call inserted to convert a block pointer to an id,
1772   // in which case it really is needed.
1773   if (!Inst->getMetadata(CopyOnEscapeMDKind))
1774     return false;
1775
1776   // If the pointer "escapes" (not including being used in a call),
1777   // the copy may be needed.
1778   if (DoesObjCBlockEscape(Inst))
1779     return false;
1780
1781   // Otherwise, it's not needed.
1782   return true;
1783 }
1784
1785 Constant *ObjCARCOpt::getRetainRVCallee(Module *M) {
1786   if (!RetainRVCallee) {
1787     LLVMContext &C = M->getContext();
1788     Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
1789     Type *Params[] = { I8X };
1790     FunctionType *FTy = FunctionType::get(I8X, Params, /*isVarArg=*/false);
1791     Attributes::Builder B;
1792     B.addAttribute(Attributes::NoUnwind);
1793     AttrListPtr Attributes =
1794       AttrListPtr().addAttr(M->getContext(), AttrListPtr::FunctionIndex,
1795                             Attributes::get(M->getContext(), B));
1796     RetainRVCallee =
1797       M->getOrInsertFunction("objc_retainAutoreleasedReturnValue", FTy,
1798                              Attributes);
1799   }
1800   return RetainRVCallee;
1801 }
1802
1803 Constant *ObjCARCOpt::getAutoreleaseRVCallee(Module *M) {
1804   if (!AutoreleaseRVCallee) {
1805     LLVMContext &C = M->getContext();
1806     Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
1807     Type *Params[] = { I8X };
1808     FunctionType *FTy = FunctionType::get(I8X, Params, /*isVarArg=*/false);
1809     Attributes::Builder B;
1810     B.addAttribute(Attributes::NoUnwind);
1811     AttrListPtr Attributes =
1812       AttrListPtr().addAttr(M->getContext(), AttrListPtr::FunctionIndex,
1813                             Attributes::get(C, B));
1814     AutoreleaseRVCallee =
1815       M->getOrInsertFunction("objc_autoreleaseReturnValue", FTy,
1816                              Attributes);
1817   }
1818   return AutoreleaseRVCallee;
1819 }
1820
1821 Constant *ObjCARCOpt::getReleaseCallee(Module *M) {
1822   if (!ReleaseCallee) {
1823     LLVMContext &C = M->getContext();
1824     Type *Params[] = { PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C)) };
1825     Attributes::Builder B;
1826     B.addAttribute(Attributes::NoUnwind);
1827     AttrListPtr Attributes =
1828       AttrListPtr().addAttr(M->getContext(), AttrListPtr::FunctionIndex,
1829                             Attributes::get(C, B));
1830     ReleaseCallee =
1831       M->getOrInsertFunction(
1832         "objc_release",
1833         FunctionType::get(Type::getVoidTy(C), Params, /*isVarArg=*/false),
1834         Attributes);
1835   }
1836   return ReleaseCallee;
1837 }
1838
1839 Constant *ObjCARCOpt::getRetainCallee(Module *M) {
1840   if (!RetainCallee) {
1841     LLVMContext &C = M->getContext();
1842     Type *Params[] = { PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C)) };
1843     Attributes::Builder B;
1844     B.addAttribute(Attributes::NoUnwind);
1845     AttrListPtr Attributes =
1846       AttrListPtr().addAttr(M->getContext(), AttrListPtr::FunctionIndex,
1847                             Attributes::get(C, B));
1848     RetainCallee =
1849       M->getOrInsertFunction(
1850         "objc_retain",
1851         FunctionType::get(Params[0], Params, /*isVarArg=*/false),
1852         Attributes);
1853   }
1854   return RetainCallee;
1855 }
1856
1857 Constant *ObjCARCOpt::getRetainBlockCallee(Module *M) {
1858   if (!RetainBlockCallee) {
1859     LLVMContext &C = M->getContext();
1860     Type *Params[] = { PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C)) };
1861     // objc_retainBlock is not nounwind because it calls user copy constructors
1862     // which could theoretically throw.
1863     RetainBlockCallee =
1864       M->getOrInsertFunction(
1865         "objc_retainBlock",
1866         FunctionType::get(Params[0], Params, /*isVarArg=*/false),
1867         AttrListPtr());
1868   }
1869   return RetainBlockCallee;
1870 }
1871
1872 Constant *ObjCARCOpt::getAutoreleaseCallee(Module *M) {
1873   if (!AutoreleaseCallee) {
1874     LLVMContext &C = M->getContext();
1875     Type *Params[] = { PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C)) };
1876     Attributes::Builder B;
1877     B.addAttribute(Attributes::NoUnwind);
1878     AttrListPtr Attributes =
1879       AttrListPtr().addAttr(M->getContext(), AttrListPtr::FunctionIndex,
1880                             Attributes::get(C, B));
1881     AutoreleaseCallee =
1882       M->getOrInsertFunction(
1883         "objc_autorelease",
1884         FunctionType::get(Params[0], Params, /*isVarArg=*/false),
1885         Attributes);
1886   }
1887   return AutoreleaseCallee;
1888 }
1889
1890 /// IsPotentialUse - Test whether the given value is possible a
1891 /// reference-counted pointer, including tests which utilize AliasAnalysis.
1892 static bool IsPotentialUse(const Value *Op, AliasAnalysis &AA) {
1893   // First make the rudimentary check.
1894   if (!IsPotentialUse(Op))
1895     return false;
1896
1897   // Objects in constant memory are not reference-counted.
1898   if (AA.pointsToConstantMemory(Op))
1899     return false;
1900
1901   // Pointers in constant memory are not pointing to reference-counted objects.
1902   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Op))
1903     if (AA.pointsToConstantMemory(LI->getPointerOperand()))
1904       return false;
1905
1906   // Otherwise assume the worst.
1907   return true;
1908 }
1909
1910 /// CanAlterRefCount - Test whether the given instruction can result in a
1911 /// reference count modification (positive or negative) for the pointer's
1912 /// object.
1913 static bool
1914 CanAlterRefCount(const Instruction *Inst, const Value *Ptr,
1915                  ProvenanceAnalysis &PA, InstructionClass Class) {
1916   switch (Class) {
1917   case IC_Autorelease:
1918   case IC_AutoreleaseRV:
1919   case IC_User:
1920     // These operations never directly modify a reference count.
1921     return false;
1922   default: break;
1923   }
1924
1925   ImmutableCallSite CS = static_cast<const Value *>(Inst);
1926   assert(CS && "Only calls can alter reference counts!");
1927
1928   // See if AliasAnalysis can help us with the call.
1929   AliasAnalysis::ModRefBehavior MRB = PA.getAA()->getModRefBehavior(CS);
1930   if (AliasAnalysis::onlyReadsMemory(MRB))
1931     return false;
1932   if (AliasAnalysis::onlyAccessesArgPointees(MRB)) {
1933     for (ImmutableCallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
1934          I != E; ++I) {
1935       const Value *Op = *I;
1936       if (IsPotentialUse(Op, *PA.getAA()) && PA.related(Ptr, Op))
1937         return true;
1938     }
1939     return false;
1940   }
1941
1942   // Assume the worst.
1943   return true;
1944 }
1945
1946 /// CanUse - Test whether the given instruction can "use" the given pointer's
1947 /// object in a way that requires the reference count to be positive.
1948 static bool
1949 CanUse(const Instruction *Inst, const Value *Ptr, ProvenanceAnalysis &PA,
1950        InstructionClass Class) {
1951   // IC_Call operations (as opposed to IC_CallOrUser) never "use" objc pointers.
1952   if (Class == IC_Call)
1953     return false;
1954
1955   // Consider various instructions which may have pointer arguments which are
1956   // not "uses".
1957   if (const ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Inst)) {
1958     // Comparing a pointer with null, or any other constant, isn't really a use,
1959     // because we don't care what the pointer points to, or about the values
1960     // of any other dynamic reference-counted pointers.
1961     if (!IsPotentialUse(ICI->getOperand(1), *PA.getAA()))
1962       return false;
1963   } else if (ImmutableCallSite CS = static_cast<const Value *>(Inst)) {
1964     // For calls, just check the arguments (and not the callee operand).
1965     for (ImmutableCallSite::arg_iterator OI = CS.arg_begin(),
1966          OE = CS.arg_end(); OI != OE; ++OI) {
1967       const Value *Op = *OI;
1968       if (IsPotentialUse(Op, *PA.getAA()) && PA.related(Ptr, Op))
1969         return true;
1970     }
1971     return false;
1972   } else if (const StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
1973     // Special-case stores, because we don't care about the stored value, just
1974     // the store address.
1975     const Value *Op = GetUnderlyingObjCPtr(SI->getPointerOperand());
1976     // If we can't tell what the underlying object was, assume there is a
1977     // dependence.
1978     return IsPotentialUse(Op, *PA.getAA()) && PA.related(Op, Ptr);
1979   }
1980
1981   // Check each operand for a match.
1982   for (User::const_op_iterator OI = Inst->op_begin(), OE = Inst->op_end();
1983        OI != OE; ++OI) {
1984     const Value *Op = *OI;
1985     if (IsPotentialUse(Op, *PA.getAA()) && PA.related(Ptr, Op))
1986       return true;
1987   }
1988   return false;
1989 }
1990
1991 /// CanInterruptRV - Test whether the given instruction can autorelease
1992 /// any pointer or cause an autoreleasepool pop.
1993 static bool
1994 CanInterruptRV(InstructionClass Class) {
1995   switch (Class) {
1996   case IC_AutoreleasepoolPop:
1997   case IC_CallOrUser:
1998   case IC_Call:
1999   case IC_Autorelease:
2000   case IC_AutoreleaseRV:
2001   case IC_FusedRetainAutorelease:
2002   case IC_FusedRetainAutoreleaseRV:
2003     return true;
2004   default:
2005     return false;
2006   }
2007 }
2008
2009 namespace {
2010   /// DependenceKind - There are several kinds of dependence-like concepts in
2011   /// use here.
2012   enum DependenceKind {
2013     NeedsPositiveRetainCount,
2014     AutoreleasePoolBoundary,
2015     CanChangeRetainCount,
2016     RetainAutoreleaseDep,       ///< Blocks objc_retainAutorelease.
2017     RetainAutoreleaseRVDep,     ///< Blocks objc_retainAutoreleaseReturnValue.
2018     RetainRVDep                 ///< Blocks objc_retainAutoreleasedReturnValue.
2019   };
2020 }
2021
2022 /// Depends - Test if there can be dependencies on Inst through Arg. This
2023 /// function only tests dependencies relevant for removing pairs of calls.
2024 static bool
2025 Depends(DependenceKind Flavor, Instruction *Inst, const Value *Arg,
2026         ProvenanceAnalysis &PA) {
2027   // If we've reached the definition of Arg, stop.
2028   if (Inst == Arg)
2029     return true;
2030
2031   switch (Flavor) {
2032   case NeedsPositiveRetainCount: {
2033     InstructionClass Class = GetInstructionClass(Inst);
2034     switch (Class) {
2035     case IC_AutoreleasepoolPop:
2036     case IC_AutoreleasepoolPush:
2037     case IC_None:
2038       return false;
2039     default:
2040       return CanUse(Inst, Arg, PA, Class);
2041     }
2042   }
2043
2044   case AutoreleasePoolBoundary: {
2045     InstructionClass Class = GetInstructionClass(Inst);
2046     switch (Class) {
2047     case IC_AutoreleasepoolPop:
2048     case IC_AutoreleasepoolPush:
2049       // These mark the end and begin of an autorelease pool scope.
2050       return true;
2051     default:
2052       // Nothing else does this.
2053       return false;
2054     }
2055   }
2056
2057   case CanChangeRetainCount: {
2058     InstructionClass Class = GetInstructionClass(Inst);
2059     switch (Class) {
2060     case IC_AutoreleasepoolPop:
2061       // Conservatively assume this can decrement any count.
2062       return true;
2063     case IC_AutoreleasepoolPush:
2064     case IC_None:
2065       return false;
2066     default:
2067       return CanAlterRefCount(Inst, Arg, PA, Class);
2068     }
2069   }
2070
2071   case RetainAutoreleaseDep:
2072     switch (GetBasicInstructionClass(Inst)) {
2073     case IC_AutoreleasepoolPop:
2074     case IC_AutoreleasepoolPush:
2075       // Don't merge an objc_autorelease with an objc_retain inside a different
2076       // autoreleasepool scope.
2077       return true;
2078     case IC_Retain:
2079     case IC_RetainRV:
2080       // Check for a retain of the same pointer for merging.
2081       return GetObjCArg(Inst) == Arg;
2082     default:
2083       // Nothing else matters for objc_retainAutorelease formation.
2084       return false;
2085     }
2086
2087   case RetainAutoreleaseRVDep: {
2088     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
2089     switch (Class) {
2090     case IC_Retain:
2091     case IC_RetainRV:
2092       // Check for a retain of the same pointer for merging.
2093       return GetObjCArg(Inst) == Arg;
2094     default:
2095       // Anything that can autorelease interrupts
2096       // retainAutoreleaseReturnValue formation.
2097       return CanInterruptRV(Class);
2098     }
2099   }
2100
2101   case RetainRVDep:
2102     return CanInterruptRV(GetBasicInstructionClass(Inst));
2103   }
2104
2105   llvm_unreachable("Invalid dependence flavor");
2106 }
2107
2108 /// FindDependencies - Walk up the CFG from StartPos (which is in StartBB) and
2109 /// find local and non-local dependencies on Arg.
2110 /// TODO: Cache results?
2111 static void
2112 FindDependencies(DependenceKind Flavor,
2113                  const Value *Arg,
2114                  BasicBlock *StartBB, Instruction *StartInst,
2115                  SmallPtrSet<Instruction *, 4> &DependingInstructions,
2116                  SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4> &Visited,
2117                  ProvenanceAnalysis &PA) {
2118   BasicBlock::iterator StartPos = StartInst;
2119
2120   SmallVector<std::pair<BasicBlock *, BasicBlock::iterator>, 4> Worklist;
2121   Worklist.push_back(std::make_pair(StartBB, StartPos));
2122   do {
2123     std::pair<BasicBlock *, BasicBlock::iterator> Pair =
2124       Worklist.pop_back_val();
2125     BasicBlock *LocalStartBB = Pair.first;
2126     BasicBlock::iterator LocalStartPos = Pair.second;
2127     BasicBlock::iterator StartBBBegin = LocalStartBB->begin();
2128     for (;;) {
2129       if (LocalStartPos == StartBBBegin) {
2130         pred_iterator PI(LocalStartBB), PE(LocalStartBB, false);
2131         if (PI == PE)
2132           // If we've reached the function entry, produce a null dependence.
2133           DependingInstructions.insert(0);
2134         else
2135           // Add the predecessors to the worklist.
2136           do {
2137             BasicBlock *PredBB = *PI;
2138             if (Visited.insert(PredBB))
2139               Worklist.push_back(std::make_pair(PredBB, PredBB->end()));
2140           } while (++PI != PE);
2141         break;
2142       }
2143
2144       Instruction *Inst = --LocalStartPos;
2145       if (Depends(Flavor, Inst, Arg, PA)) {
2146         DependingInstructions.insert(Inst);
2147         break;
2148       }
2149     }
2150   } while (!Worklist.empty());
2151
2152   // Determine whether the original StartBB post-dominates all of the blocks we
2153   // visited. If not, insert a sentinal indicating that most optimizations are
2154   // not safe.
2155   for (SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4>::const_iterator I = Visited.begin(),
2156        E = Visited.end(); I != E; ++I) {
2157     const BasicBlock *BB = *I;
2158     if (BB == StartBB)
2159       continue;
2160     const TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&BB->back());
2161     for (succ_const_iterator SI(TI), SE(TI, false); SI != SE; ++SI) {
2162       const BasicBlock *Succ = *SI;
2163       if (Succ != StartBB && !Visited.count(Succ)) {
2164         DependingInstructions.insert(reinterpret_cast<Instruction *>(-1));
2165         return;
2166       }
2167     }
2168   }
2169 }
2170
2171 static bool isNullOrUndef(const Value *V) {
2172   return isa<ConstantPointerNull>(V) || isa<UndefValue>(V);
2173 }
2174
2175 static bool isNoopInstruction(const Instruction *I) {
2176   return isa<BitCastInst>(I) ||
2177          (isa<GetElementPtrInst>(I) &&
2178           cast<GetElementPtrInst>(I)->hasAllZeroIndices());
2179 }
2180
2181 /// OptimizeRetainCall - Turn objc_retain into
2182 /// objc_retainAutoreleasedReturnValue if the operand is a return value.
2183 void
2184 ObjCARCOpt::OptimizeRetainCall(Function &F, Instruction *Retain) {
2185   ImmutableCallSite CS(GetObjCArg(Retain));
2186   const Instruction *Call = CS.getInstruction();
2187   if (!Call) return;
2188   if (Call->getParent() != Retain->getParent()) return;
2189
2190   // Check that the call is next to the retain.
2191   BasicBlock::const_iterator I = Call;
2192   ++I;
2193   while (isNoopInstruction(I)) ++I;
2194   if (&*I != Retain)
2195     return;
2196
2197   // Turn it to an objc_retainAutoreleasedReturnValue..
2198   Changed = true;
2199   ++NumPeeps;
2200   cast<CallInst>(Retain)->setCalledFunction(getRetainRVCallee(F.getParent()));
2201 }
2202
2203 /// OptimizeRetainRVCall - Turn objc_retainAutoreleasedReturnValue into
2204 /// objc_retain if the operand is not a return value.  Or, if it can be paired
2205 /// with an objc_autoreleaseReturnValue, delete the pair and return true.
2206 bool
2207 ObjCARCOpt::OptimizeRetainRVCall(Function &F, Instruction *RetainRV) {
2208   // Check for the argument being from an immediately preceding call or invoke.
2209   const Value *Arg = GetObjCArg(RetainRV);
2210   ImmutableCallSite CS(Arg);
2211   if (const Instruction *Call = CS.getInstruction()) {
2212     if (Call->getParent() == RetainRV->getParent()) {
2213       BasicBlock::const_iterator I = Call;
2214       ++I;
2215       while (isNoopInstruction(I)) ++I;
2216       if (&*I == RetainRV)
2217         return false;
2218     } else if (const InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
2219       BasicBlock *RetainRVParent = RetainRV->getParent();
2220       if (II->getNormalDest() == RetainRVParent) {
2221         BasicBlock::const_iterator I = RetainRVParent->begin();
2222         while (isNoopInstruction(I)) ++I;
2223         if (&*I == RetainRV)
2224           return false;
2225       }
2226     }
2227   }
2228
2229   // Check for being preceded by an objc_autoreleaseReturnValue on the same
2230   // pointer. In this case, we can delete the pair.
2231   BasicBlock::iterator I = RetainRV, Begin = RetainRV->getParent()->begin();
2232   if (I != Begin) {
2233     do --I; while (I != Begin && isNoopInstruction(I));
2234     if (GetBasicInstructionClass(I) == IC_AutoreleaseRV &&
2235         GetObjCArg(I) == Arg) {
2236       Changed = true;
2237       ++NumPeeps;
2238       EraseInstruction(I);
2239       EraseInstruction(RetainRV);
2240       return true;
2241     }
2242   }
2243
2244   // Turn it to a plain objc_retain.
2245   Changed = true;
2246   ++NumPeeps;
2247   cast<CallInst>(RetainRV)->setCalledFunction(getRetainCallee(F.getParent()));
2248   return false;
2249 }
2250
2251 /// OptimizeAutoreleaseRVCall - Turn objc_autoreleaseReturnValue into
2252 /// objc_autorelease if the result is not used as a return value.
2253 void
2254 ObjCARCOpt::OptimizeAutoreleaseRVCall(Function &F, Instruction *AutoreleaseRV) {
2255   // Check for a return of the pointer value.
2256   const Value *Ptr = GetObjCArg(AutoreleaseRV);
2257   SmallVector<const Value *, 2> Users;
2258   Users.push_back(Ptr);
2259   do {
2260     Ptr = Users.pop_back_val();
2261     for (Value::const_use_iterator UI = Ptr->use_begin(), UE = Ptr->use_end();
2262          UI != UE; ++UI) {
2263       const User *I = *UI;
2264       if (isa<ReturnInst>(I) || GetBasicInstructionClass(I) == IC_RetainRV)
2265         return;
2266       if (isa<BitCastInst>(I))
2267         Users.push_back(I);
2268     }
2269   } while (!Users.empty());
2270
2271   Changed = true;
2272   ++NumPeeps;
2273   cast<CallInst>(AutoreleaseRV)->
2274     setCalledFunction(getAutoreleaseCallee(F.getParent()));
2275 }
2276
2277 /// OptimizeIndividualCalls - Visit each call, one at a time, and make
2278 /// simplifications without doing any additional analysis.
2279 void ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls(Function &F) {
2280   // Reset all the flags in preparation for recomputing them.
2281   UsedInThisFunction = 0;
2282
2283   // Visit all objc_* calls in F.
2284   for (inst_iterator I = inst_begin(&F), E = inst_end(&F); I != E; ) {
2285     Instruction *Inst = &*I++;
2286     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
2287
2288     switch (Class) {
2289     default: break;
2290
2291     // Delete no-op casts. These function calls have special semantics, but
2292     // the semantics are entirely implemented via lowering in the front-end,
2293     // so by the time they reach the optimizer, they are just no-op calls
2294     // which return their argument.
2295     //
2296     // There are gray areas here, as the ability to cast reference-counted
2297     // pointers to raw void* and back allows code to break ARC assumptions,
2298     // however these are currently considered to be unimportant.
2299     case IC_NoopCast:
2300       Changed = true;
2301       ++NumNoops;
2302       EraseInstruction(Inst);
2303       continue;
2304
2305     // If the pointer-to-weak-pointer is null, it's undefined behavior.
2306     case IC_StoreWeak:
2307     case IC_LoadWeak:
2308     case IC_LoadWeakRetained:
2309     case IC_InitWeak:
2310     case IC_DestroyWeak: {
2311       CallInst *CI = cast<CallInst>(Inst);
2312       if (isNullOrUndef(CI->getArgOperand(0))) {
2313         Changed = true;
2314         Type *Ty = CI->getArgOperand(0)->getType();
2315         new StoreInst(UndefValue::get(cast<PointerType>(Ty)->getElementType()),
2316                       Constant::getNullValue(Ty),
2317                       CI);
2318         CI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CI->getType()));
2319         CI->eraseFromParent();
2320         continue;
2321       }
2322       break;
2323     }
2324     case IC_CopyWeak:
2325     case IC_MoveWeak: {
2326       CallInst *CI = cast<CallInst>(Inst);
2327       if (isNullOrUndef(CI->getArgOperand(0)) ||
2328           isNullOrUndef(CI->getArgOperand(1))) {
2329         Changed = true;
2330         Type *Ty = CI->getArgOperand(0)->getType();
2331         new StoreInst(UndefValue::get(cast<PointerType>(Ty)->getElementType()),
2332                       Constant::getNullValue(Ty),
2333                       CI);
2334         CI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CI->getType()));
2335         CI->eraseFromParent();
2336         continue;
2337       }
2338       break;
2339     }
2340     case IC_Retain:
2341       OptimizeRetainCall(F, Inst);
2342       break;
2343     case IC_RetainRV:
2344       if (OptimizeRetainRVCall(F, Inst))
2345         continue;
2346       break;
2347     case IC_AutoreleaseRV:
2348       OptimizeAutoreleaseRVCall(F, Inst);
2349       break;
2350     }
2351
2352     // objc_autorelease(x) -> objc_release(x) if x is otherwise unused.
2353     if (IsAutorelease(Class) && Inst->use_empty()) {
2354       CallInst *Call = cast<CallInst>(Inst);
2355       const Value *Arg = Call->getArgOperand(0);
2356       Arg = FindSingleUseIdentifiedObject(Arg);
2357       if (Arg) {
2358         Changed = true;
2359         ++NumAutoreleases;
2360
2361         // Create the declaration lazily.
2362         LLVMContext &C = Inst->getContext();
2363         CallInst *NewCall =
2364           CallInst::Create(getReleaseCallee(F.getParent()),
2365                            Call->getArgOperand(0), "", Call);
2366         NewCall->setMetadata(ImpreciseReleaseMDKind,
2367                              MDNode::get(C, ArrayRef<Value *>()));
2368         EraseInstruction(Call);
2369         Inst = NewCall;
2370         Class = IC_Release;
2371       }
2372     }
2373
2374     // For functions which can never be passed stack arguments, add
2375     // a tail keyword.
2376     if (IsAlwaysTail(Class)) {
2377       Changed = true;
2378       cast<CallInst>(Inst)->setTailCall();
2379     }
2380
2381     // Set nounwind as needed.
2382     if (IsNoThrow(Class)) {
2383       Changed = true;
2384       cast<CallInst>(Inst)->setDoesNotThrow();
2385     }
2386
2387     if (!IsNoopOnNull(Class)) {
2388       UsedInThisFunction |= 1 << Class;
2389       continue;
2390     }
2391
2392     const Value *Arg = GetObjCArg(Inst);
2393
2394     // ARC calls with null are no-ops. Delete them.
2395     if (isNullOrUndef(Arg)) {
2396       Changed = true;
2397       ++NumNoops;
2398       EraseInstruction(Inst);
2399       continue;
2400     }
2401
2402     // Keep track of which of retain, release, autorelease, and retain_block
2403     // are actually present in this function.
2404     UsedInThisFunction |= 1 << Class;
2405
2406     // If Arg is a PHI, and one or more incoming values to the
2407     // PHI are null, and the call is control-equivalent to the PHI, and there
2408     // are no relevant side effects between the PHI and the call, the call
2409     // could be pushed up to just those paths with non-null incoming values.
2410     // For now, don't bother splitting critical edges for this.
2411     SmallVector<std::pair<Instruction *, const Value *>, 4> Worklist;
2412     Worklist.push_back(std::make_pair(Inst, Arg));
2413     do {
2414       std::pair<Instruction *, const Value *> Pair = Worklist.pop_back_val();
2415       Inst = Pair.first;
2416       Arg = Pair.second;
2417
2418       const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Arg);
2419       if (!PN) continue;
2420
2421       // Determine if the PHI has any null operands, or any incoming
2422       // critical edges.
2423       bool HasNull = false;
2424       bool HasCriticalEdges = false;
2425       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
2426         Value *Incoming =
2427           StripPointerCastsAndObjCCalls(PN->getIncomingValue(i));
2428         if (isNullOrUndef(Incoming))
2429           HasNull = true;
2430         else if (cast<TerminatorInst>(PN->getIncomingBlock(i)->back())
2431                    .getNumSuccessors() != 1) {
2432           HasCriticalEdges = true;
2433           break;
2434         }
2435       }
2436       // If we have null operands and no critical edges, optimize.
2437       if (!HasCriticalEdges && HasNull) {
2438         SmallPtrSet<Instruction *, 4> DependingInstructions;
2439         SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4> Visited;
2440
2441         // Check that there is nothing that cares about the reference
2442         // count between the call and the phi.
2443         switch (Class) {
2444         case IC_Retain:
2445         case IC_RetainBlock:
2446           // These can always be moved up.
2447           break;
2448         case IC_Release:
2449           // These can't be moved across things that care about the retain
2450           // count.
2451           FindDependencies(NeedsPositiveRetainCount, Arg,
2452                            Inst->getParent(), Inst,
2453                            DependingInstructions, Visited, PA);
2454           break;
2455         case IC_Autorelease:
2456           // These can't be moved across autorelease pool scope boundaries.
2457           FindDependencies(AutoreleasePoolBoundary, Arg,
2458                            Inst->getParent(), Inst,
2459                            DependingInstructions, Visited, PA);
2460           break;
2461         case IC_RetainRV:
2462         case IC_AutoreleaseRV:
2463           // Don't move these; the RV optimization depends on the autoreleaseRV
2464           // being tail called, and the retainRV being immediately after a call
2465           // (which might still happen if we get lucky with codegen layout, but
2466           // it's not worth taking the chance).
2467           continue;
2468         default:
2469           llvm_unreachable("Invalid dependence flavor");
2470         }
2471
2472         if (DependingInstructions.size() == 1 &&
2473             *DependingInstructions.begin() == PN) {
2474           Changed = true;
2475           ++NumPartialNoops;
2476           // Clone the call into each predecessor that has a non-null value.
2477           CallInst *CInst = cast<CallInst>(Inst);
2478           Type *ParamTy = CInst->getArgOperand(0)->getType();
2479           for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
2480             Value *Incoming =
2481               StripPointerCastsAndObjCCalls(PN->getIncomingValue(i));
2482             if (!isNullOrUndef(Incoming)) {
2483               CallInst *Clone = cast<CallInst>(CInst->clone());
2484               Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
2485               Instruction *InsertPos = &PN->getIncomingBlock(i)->back();
2486               if (Op->getType() != ParamTy)
2487                 Op = new BitCastInst(Op, ParamTy, "", InsertPos);
2488               Clone->setArgOperand(0, Op);
2489               Clone->insertBefore(InsertPos);
2490               Worklist.push_back(std::make_pair(Clone, Incoming));
2491             }
2492           }
2493           // Erase the original call.
2494           EraseInstruction(CInst);
2495           continue;
2496         }
2497       }
2498     } while (!Worklist.empty());
2499   }
2500 }
2501
2502 /// CheckForCFGHazards - Check for critical edges, loop boundaries, irreducible
2503 /// control flow, or other CFG structures where moving code across the edge
2504 /// would result in it being executed more.
2505 void
2506 ObjCARCOpt::CheckForCFGHazards(const BasicBlock *BB,
2507                                DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
2508                                BBState &MyStates) const {
2509   // If any top-down local-use or possible-dec has a succ which is earlier in
2510   // the sequence, forget it.
2511   for (BBState::ptr_iterator I = MyStates.top_down_ptr_begin(),
2512        E = MyStates.top_down_ptr_end(); I != E; ++I)
2513     switch (I->second.GetSeq()) {
2514     default: break;
2515     case S_Use: {
2516       const Value *Arg = I->first;
2517       const TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&BB->back());
2518       bool SomeSuccHasSame = false;
2519       bool AllSuccsHaveSame = true;
2520       PtrState &S = I->second;
2521       succ_const_iterator SI(TI), SE(TI, false);
2522
2523       // If the terminator is an invoke marked with the
2524       // clang.arc.no_objc_arc_exceptions metadata, the unwind edge can be
2525       // ignored, for ARC purposes.
2526       if (isa<InvokeInst>(TI) && TI->getMetadata(NoObjCARCExceptionsMDKind))
2527         --SE;
2528
2529       for (; SI != SE; ++SI) {
2530         Sequence SuccSSeq = S_None;
2531         bool SuccSRRIKnownSafe = false;
2532         // If VisitBottomUp has pointer information for this successor, take
2533         // what we know about it.
2534         DenseMap<const BasicBlock *, BBState>::iterator BBI =
2535           BBStates.find(*SI);
2536         assert(BBI != BBStates.end());
2537         const PtrState &SuccS = BBI->second.getPtrBottomUpState(Arg);
2538         SuccSSeq = SuccS.GetSeq();
2539         SuccSRRIKnownSafe = SuccS.RRI.KnownSafe;
2540         switch (SuccSSeq) {
2541         case S_None:
2542         case S_CanRelease: {
2543           if (!S.RRI.KnownSafe && !SuccSRRIKnownSafe) {
2544             S.ClearSequenceProgress();
2545             break;
2546           }
2547           continue;
2548         }
2549         case S_Use:
2550           SomeSuccHasSame = true;
2551           break;
2552         case S_Stop:
2553         case S_Release:
2554         case S_MovableRelease:
2555           if (!S.RRI.KnownSafe && !SuccSRRIKnownSafe)
2556             AllSuccsHaveSame = false;
2557           break;
2558         case S_Retain:
2559           llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
2560         }
2561       }
2562       // If the state at the other end of any of the successor edges
2563       // matches the current state, require all edges to match. This
2564       // guards against loops in the middle of a sequence.
2565       if (SomeSuccHasSame && !AllSuccsHaveSame)
2566         S.ClearSequenceProgress();
2567       break;
2568     }
2569     case S_CanRelease: {
2570       const Value *Arg = I->first;
2571       const TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&BB->back());
2572       bool SomeSuccHasSame = false;
2573       bool AllSuccsHaveSame = true;
2574       PtrState &S = I->second;
2575       succ_const_iterator SI(TI), SE(TI, false);
2576
2577       // If the terminator is an invoke marked with the
2578       // clang.arc.no_objc_arc_exceptions metadata, the unwind edge can be
2579       // ignored, for ARC purposes.
2580       if (isa<InvokeInst>(TI) && TI->getMetadata(NoObjCARCExceptionsMDKind))
2581         --SE;
2582
2583       for (; SI != SE; ++SI) {
2584         Sequence SuccSSeq = S_None;
2585         bool SuccSRRIKnownSafe = false;
2586         // If VisitBottomUp has pointer information for this successor, take
2587         // what we know about it.
2588         DenseMap<const BasicBlock *, BBState>::iterator BBI =
2589           BBStates.find(*SI);
2590         assert(BBI != BBStates.end());
2591         const PtrState &SuccS = BBI->second.getPtrBottomUpState(Arg);
2592         SuccSSeq = SuccS.GetSeq();
2593         SuccSRRIKnownSafe = SuccS.RRI.KnownSafe;
2594         switch (SuccSSeq) {
2595         case S_None: {
2596           if (!S.RRI.KnownSafe && !SuccSRRIKnownSafe) {
2597             S.ClearSequenceProgress();
2598             break;
2599           }
2600           continue;
2601         }
2602         case S_CanRelease:
2603           SomeSuccHasSame = true;
2604           break;
2605         case S_Stop:
2606         case S_Release:
2607         case S_MovableRelease:
2608         case S_Use:
2609           if (!S.RRI.KnownSafe && !SuccSRRIKnownSafe)
2610             AllSuccsHaveSame = false;
2611           break;
2612         case S_Retain:
2613           llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
2614         }
2615       }
2616       // If the state at the other end of any of the successor edges
2617       // matches the current state, require all edges to match. This
2618       // guards against loops in the middle of a sequence.
2619       if (SomeSuccHasSame && !AllSuccsHaveSame)
2620         S.ClearSequenceProgress();
2621       break;
2622     }
2623     }
2624 }
2625
2626 bool
2627 ObjCARCOpt::VisitInstructionBottomUp(Instruction *Inst,
2628                                      BasicBlock *BB,
2629                                      MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
2630                                      BBState &MyStates) {
2631   bool NestingDetected = false;
2632   InstructionClass Class = GetInstructionClass(Inst);
2633   const Value *Arg = 0;
2634
2635   switch (Class) {
2636   case IC_Release: {
2637     Arg = GetObjCArg(Inst);
2638
2639     PtrState &S = MyStates.getPtrBottomUpState(Arg);
2640
2641     // If we see two releases in a row on the same pointer. If so, make
2642     // a note, and we'll cicle back to revisit it after we've
2643     // hopefully eliminated the second release, which may allow us to
2644     // eliminate the first release too.
2645     // Theoretically we could implement removal of nested retain+release
2646     // pairs by making PtrState hold a stack of states, but this is
2647     // simple and avoids adding overhead for the non-nested case.
2648     if (S.GetSeq() == S_Release || S.GetSeq() == S_MovableRelease)
2649       NestingDetected = true;
2650
2651     MDNode *ReleaseMetadata = Inst->getMetadata(ImpreciseReleaseMDKind);
2652     S.ResetSequenceProgress(ReleaseMetadata ? S_MovableRelease : S_Release);
2653     S.RRI.ReleaseMetadata = ReleaseMetadata;
2654     S.RRI.KnownSafe = S.IsKnownIncremented();
2655     S.RRI.IsTailCallRelease = cast<CallInst>(Inst)->isTailCall();
2656     S.RRI.Calls.insert(Inst);
2657
2658     S.SetKnownPositiveRefCount();
2659     break;
2660   }
2661   case IC_RetainBlock:
2662     // An objc_retainBlock call with just a use may need to be kept,
2663     // because it may be copying a block from the stack to the heap.
2664     if (!IsRetainBlockOptimizable(Inst))
2665       break;
2666     // FALLTHROUGH
2667   case IC_Retain:
2668   case IC_RetainRV: {
2669     Arg = GetObjCArg(Inst);
2670
2671     PtrState &S = MyStates.getPtrBottomUpState(Arg);
2672     S.SetKnownPositiveRefCount();
2673
2674     switch (S.GetSeq()) {
2675     case S_Stop:
2676     case S_Release:
2677     case S_MovableRelease:
2678     case S_Use:
2679       S.RRI.ReverseInsertPts.clear();
2680       // FALL THROUGH
2681     case S_CanRelease:
2682       // Don't do retain+release tracking for IC_RetainRV, because it's
2683       // better to let it remain as the first instruction after a call.
2684       if (Class != IC_RetainRV) {
2685         S.RRI.IsRetainBlock = Class == IC_RetainBlock;
2686         Retains[Inst] = S.RRI;
2687       }
2688       S.ClearSequenceProgress();
2689       break;
2690     case S_None:
2691       break;
2692     case S_Retain:
2693       llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
2694     }
2695     return NestingDetected;
2696   }
2697   case IC_AutoreleasepoolPop:
2698     // Conservatively, clear MyStates for all known pointers.
2699     MyStates.clearBottomUpPointers();
2700     return NestingDetected;
2701   case IC_AutoreleasepoolPush:
2702   case IC_None:
2703     // These are irrelevant.
2704     return NestingDetected;
2705   default:
2706     break;
2707   }
2708
2709   // Consider any other possible effects of this instruction on each
2710   // pointer being tracked.
2711   for (BBState::ptr_iterator MI = MyStates.bottom_up_ptr_begin(),
2712        ME = MyStates.bottom_up_ptr_end(); MI != ME; ++MI) {
2713     const Value *Ptr = MI->first;
2714     if (Ptr == Arg)
2715       continue; // Handled above.
2716     PtrState &S = MI->second;
2717     Sequence Seq = S.GetSeq();
2718
2719     // Check for possible releases.
2720     if (CanAlterRefCount(Inst, Ptr, PA, Class)) {
2721       S.ClearRefCount();
2722       switch (Seq) {
2723       case S_Use:
2724         S.SetSeq(S_CanRelease);
2725         continue;
2726       case S_CanRelease:
2727       case S_Release:
2728       case S_MovableRelease:
2729       case S_Stop:
2730       case S_None:
2731         break;
2732       case S_Retain:
2733         llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
2734       }
2735     }
2736
2737     // Check for possible direct uses.
2738     switch (Seq) {
2739     case S_Release:
2740     case S_MovableRelease:
2741       if (CanUse(Inst, Ptr, PA, Class)) {
2742         assert(S.RRI.ReverseInsertPts.empty());
2743         // If this is an invoke instruction, we're scanning it as part of
2744         // one of its successor blocks, since we can't insert code after it
2745         // in its own block, and we don't want to split critical edges.
2746         if (isa<InvokeInst>(Inst))
2747           S.RRI.ReverseInsertPts.insert(BB->getFirstInsertionPt());
2748         else
2749           S.RRI.ReverseInsertPts.insert(llvm::next(BasicBlock::iterator(Inst)));
2750         S.SetSeq(S_Use);
2751       } else if (Seq == S_Release &&
2752                  (Class == IC_User || Class == IC_CallOrUser)) {
2753         // Non-movable releases depend on any possible objc pointer use.
2754         S.SetSeq(S_Stop);
2755         assert(S.RRI.ReverseInsertPts.empty());
2756         // As above; handle invoke specially.
2757         if (isa<InvokeInst>(Inst))
2758           S.RRI.ReverseInsertPts.insert(BB->getFirstInsertionPt());
2759         else
2760           S.RRI.ReverseInsertPts.insert(llvm::next(BasicBlock::iterator(Inst)));
2761       }
2762       break;
2763     case S_Stop:
2764       if (CanUse(Inst, Ptr, PA, Class))
2765         S.SetSeq(S_Use);
2766       break;
2767     case S_CanRelease:
2768     case S_Use:
2769     case S_None:
2770       break;
2771     case S_Retain:
2772       llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
2773     }
2774   }
2775
2776   return NestingDetected;
2777 }
2778
2779 bool
2780 ObjCARCOpt::VisitBottomUp(BasicBlock *BB,
2781                           DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
2782                           MapVector<Value *, RRInfo> &Retains) {
2783   bool NestingDetected = false;
2784   BBState &MyStates = BBStates[BB];
2785
2786   // Merge the states from each successor to compute the initial state
2787   // for the current block.
2788   BBState::edge_iterator SI(MyStates.succ_begin()),
2789                          SE(MyStates.succ_end());
2790   if (SI != SE) {
2791     const BasicBlock *Succ = *SI;
2792     DenseMap<const BasicBlock *, BBState>::iterator I = BBStates.find(Succ);
2793     assert(I != BBStates.end());
2794     MyStates.InitFromSucc(I->second);
2795     ++SI;
2796     for (; SI != SE; ++SI) {
2797       Succ = *SI;
2798       I = BBStates.find(Succ);
2799       assert(I != BBStates.end());
2800       MyStates.MergeSucc(I->second);
2801     }
2802   }
2803
2804   // Visit all the instructions, bottom-up.
2805   for (BasicBlock::iterator I = BB->end(), E = BB->begin(); I != E; --I) {
2806     Instruction *Inst = llvm::prior(I);
2807
2808     // Invoke instructions are visited as part of their successors (below).
2809     if (isa<InvokeInst>(Inst))
2810       continue;
2811
2812     NestingDetected |= VisitInstructionBottomUp(Inst, BB, Retains, MyStates);
2813   }
2814
2815   // If there's a predecessor with an invoke, visit the invoke as if it were
2816   // part of this block, since we can't insert code after an invoke in its own
2817   // block, and we don't want to split critical edges.
2818   for (BBState::edge_iterator PI(MyStates.pred_begin()),
2819        PE(MyStates.pred_end()); PI != PE; ++PI) {
2820     BasicBlock *Pred = *PI;
2821     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(&Pred->back()))
2822       NestingDetected |= VisitInstructionBottomUp(II, BB, Retains, MyStates);
2823   }
2824
2825   return NestingDetected;
2826 }
2827
2828 bool
2829 ObjCARCOpt::VisitInstructionTopDown(Instruction *Inst,
2830                                     DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
2831                                     BBState &MyStates) {
2832   bool NestingDetected = false;
2833   InstructionClass Class = GetInstructionClass(Inst);
2834   const Value *Arg = 0;
2835
2836   switch (Class) {
2837   case IC_RetainBlock:
2838     // An objc_retainBlock call with just a use may need to be kept,
2839     // because it may be copying a block from the stack to the heap.
2840     if (!IsRetainBlockOptimizable(Inst))
2841       break;
2842     // FALLTHROUGH
2843   case IC_Retain:
2844   case IC_RetainRV: {
2845     Arg = GetObjCArg(Inst);
2846
2847     PtrState &S = MyStates.getPtrTopDownState(Arg);
2848
2849     // Don't do retain+release tracking for IC_RetainRV, because it's
2850     // better to let it remain as the first instruction after a call.
2851     if (Class != IC_RetainRV) {
2852       // If we see two retains in a row on the same pointer. If so, make
2853       // a note, and we'll cicle back to revisit it after we've
2854       // hopefully eliminated the second retain, which may allow us to
2855       // eliminate the first retain too.
2856       // Theoretically we could implement removal of nested retain+release
2857       // pairs by making PtrState hold a stack of states, but this is
2858       // simple and avoids adding overhead for the non-nested case.
2859       if (S.GetSeq() == S_Retain)
2860         NestingDetected = true;
2861
2862       S.ResetSequenceProgress(S_Retain);
2863       S.RRI.IsRetainBlock = Class == IC_RetainBlock;
2864       S.RRI.KnownSafe = S.IsKnownIncremented();
2865       S.RRI.Calls.insert(Inst);
2866     }
2867
2868     S.SetKnownPositiveRefCount();
2869
2870     // A retain can be a potential use; procede to the generic checking
2871     // code below.
2872     break;
2873   }
2874   case IC_Release: {
2875     Arg = GetObjCArg(Inst);
2876
2877     PtrState &S = MyStates.getPtrTopDownState(Arg);
2878     S.ClearRefCount();
2879
2880     switch (S.GetSeq()) {
2881     case S_Retain:
2882     case S_CanRelease:
2883       S.RRI.ReverseInsertPts.clear();
2884       // FALL THROUGH
2885     case S_Use:
2886       S.RRI.ReleaseMetadata = Inst->getMetadata(ImpreciseReleaseMDKind);
2887       S.RRI.IsTailCallRelease = cast<CallInst>(Inst)->isTailCall();
2888       Releases[Inst] = S.RRI;
2889       S.ClearSequenceProgress();
2890       break;
2891     case S_None:
2892       break;
2893     case S_Stop:
2894     case S_Release:
2895     case S_MovableRelease:
2896       llvm_unreachable("top-down pointer in release state!");
2897     }
2898     break;
2899   }
2900   case IC_AutoreleasepoolPop:
2901     // Conservatively, clear MyStates for all known pointers.
2902     MyStates.clearTopDownPointers();
2903     return NestingDetected;
2904   case IC_AutoreleasepoolPush:
2905   case IC_None:
2906     // These are irrelevant.
2907     return NestingDetected;
2908   default:
2909     break;
2910   }
2911
2912   // Consider any other possible effects of this instruction on each
2913   // pointer being tracked.
2914   for (BBState::ptr_iterator MI = MyStates.top_down_ptr_begin(),
2915        ME = MyStates.top_down_ptr_end(); MI != ME; ++MI) {
2916     const Value *Ptr = MI->first;
2917     if (Ptr == Arg)
2918       continue; // Handled above.
2919     PtrState &S = MI->second;
2920     Sequence Seq = S.GetSeq();
2921
2922     // Check for possible releases.
2923     if (CanAlterRefCount(Inst, Ptr, PA, Class)) {
2924       S.ClearRefCount();
2925       switch (Seq) {
2926       case S_Retain:
2927         S.SetSeq(S_CanRelease);
2928         assert(S.RRI.ReverseInsertPts.empty());
2929         S.RRI.ReverseInsertPts.insert(Inst);
2930
2931         // One call can't cause a transition from S_Retain to S_CanRelease
2932         // and S_CanRelease to S_Use. If we've made the first transition,
2933         // we're done.
2934         continue;
2935       case S_Use:
2936       case S_CanRelease:
2937       case S_None:
2938         break;
2939       case S_Stop:
2940       case S_Release:
2941       case S_MovableRelease:
2942         llvm_unreachable("top-down pointer in release state!");
2943       }
2944     }
2945
2946     // Check for possible direct uses.
2947     switch (Seq) {
2948     case S_CanRelease:
2949       if (CanUse(Inst, Ptr, PA, Class))
2950         S.SetSeq(S_Use);
2951       break;
2952     case S_Retain:
2953     case S_Use:
2954     case S_None:
2955       break;
2956     case S_Stop:
2957     case S_Release:
2958     case S_MovableRelease:
2959       llvm_unreachable("top-down pointer in release state!");
2960     }
2961   }
2962
2963   return NestingDetected;
2964 }
2965
2966 bool
2967 ObjCARCOpt::VisitTopDown(BasicBlock *BB,
2968                          DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
2969                          DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases) {
2970   bool NestingDetected = false;
2971   BBState &MyStates = BBStates[BB];
2972
2973   // Merge the states from each predecessor to compute the initial state
2974   // for the current block.
2975   BBState::edge_iterator PI(MyStates.pred_begin()),
2976                          PE(MyStates.pred_end());
2977   if (PI != PE) {
2978     const BasicBlock *Pred = *PI;
2979     DenseMap<const BasicBlock *, BBState>::iterator I = BBStates.find(Pred);
2980     assert(I != BBStates.end());
2981     MyStates.InitFromPred(I->second);
2982     ++PI;
2983     for (; PI != PE; ++PI) {
2984       Pred = *PI;
2985       I = BBStates.find(Pred);
2986       assert(I != BBStates.end());
2987       MyStates.MergePred(I->second);
2988     }
2989   }
2990
2991   // Visit all the instructions, top-down.
2992   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
2993     Instruction *Inst = I;
2994     NestingDetected |= VisitInstructionTopDown(Inst, Releases, MyStates);
2995   }
2996
2997   CheckForCFGHazards(BB, BBStates, MyStates);
2998   return NestingDetected;
2999 }
3000
3001 static void
3002 ComputePostOrders(Function &F,
3003                   SmallVectorImpl<BasicBlock *> &PostOrder,
3004                   SmallVectorImpl<BasicBlock *> &ReverseCFGPostOrder,
3005                   unsigned NoObjCARCExceptionsMDKind,
3006                   DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates) {
3007   /// Visited - The visited set, for doing DFS walks.
3008   SmallPtrSet<BasicBlock *, 16> Visited;
3009
3010   // Do DFS, computing the PostOrder.
3011   SmallPtrSet<BasicBlock *, 16> OnStack;
3012   SmallVector<std::pair<BasicBlock *, succ_iterator>, 16> SuccStack;
3013
3014   // Functions always have exactly one entry block, and we don't have
3015   // any other block that we treat like an entry block.
3016   BasicBlock *EntryBB = &F.getEntryBlock();
3017   BBState &MyStates = BBStates[EntryBB];
3018   MyStates.SetAsEntry();
3019   TerminatorInst *EntryTI = cast<TerminatorInst>(&EntryBB->back());
3020   SuccStack.push_back(std::make_pair(EntryBB, succ_iterator(EntryTI)));
3021   Visited.insert(EntryBB);
3022   OnStack.insert(EntryBB);
3023   do {
3024   dfs_next_succ:
3025     BasicBlock *CurrBB = SuccStack.back().first;
3026     TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&CurrBB->back());
3027     succ_iterator SE(TI, false);
3028
3029     // If the terminator is an invoke marked with the
3030     // clang.arc.no_objc_arc_exceptions metadata, the unwind edge can be
3031     // ignored, for ARC purposes.
3032     if (isa<InvokeInst>(TI) && TI->getMetadata(NoObjCARCExceptionsMDKind))
3033       --SE;
3034
3035     while (SuccStack.back().second != SE) {
3036       BasicBlock *SuccBB = *SuccStack.back().second++;
3037       if (Visited.insert(SuccBB)) {
3038         TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&SuccBB->back());
3039         SuccStack.push_back(std::make_pair(SuccBB, succ_iterator(TI)));
3040         BBStates[CurrBB].addSucc(SuccBB);
3041         BBState &SuccStates = BBStates[SuccBB];
3042         SuccStates.addPred(CurrBB);
3043         OnStack.insert(SuccBB);
3044         goto dfs_next_succ;
3045       }
3046
3047       if (!OnStack.count(SuccBB)) {
3048         BBStates[CurrBB].addSucc(SuccBB);
3049         BBStates[SuccBB].addPred(CurrBB);
3050       }
3051     }
3052     OnStack.erase(CurrBB);
3053     PostOrder.push_back(CurrBB);
3054     SuccStack.pop_back();
3055   } while (!SuccStack.empty());
3056
3057   Visited.clear();
3058
3059   // Do reverse-CFG DFS, computing the reverse-CFG PostOrder.
3060   // Functions may have many exits, and there also blocks which we treat
3061   // as exits due to ignored edges.
3062   SmallVector<std::pair<BasicBlock *, BBState::edge_iterator>, 16> PredStack;
3063   for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E; ++I) {
3064     BasicBlock *ExitBB = I;
3065     BBState &MyStates = BBStates[ExitBB];
3066     if (!MyStates.isExit())
3067       continue;
3068
3069     MyStates.SetAsExit();
3070
3071     PredStack.push_back(std::make_pair(ExitBB, MyStates.pred_begin()));
3072     Visited.insert(ExitBB);
3073     while (!PredStack.empty()) {
3074     reverse_dfs_next_succ:
3075       BBState::edge_iterator PE = BBStates[PredStack.back().first].pred_end();
3076       while (PredStack.back().second != PE) {
3077         BasicBlock *BB = *PredStack.back().second++;
3078         if (Visited.insert(BB)) {
3079           PredStack.push_back(std::make_pair(BB, BBStates[BB].pred_begin()));
3080           goto reverse_dfs_next_succ;
3081         }
3082       }
3083       ReverseCFGPostOrder.push_back(PredStack.pop_back_val().first);
3084     }
3085   }
3086 }
3087
3088 // Visit - Visit the function both top-down and bottom-up.
3089 bool
3090 ObjCARCOpt::Visit(Function &F,
3091                   DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
3092                   MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
3093                   DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases) {
3094
3095   // Use reverse-postorder traversals, because we magically know that loops
3096   // will be well behaved, i.e. they won't repeatedly call retain on a single
3097   // pointer without doing a release. We can't use the ReversePostOrderTraversal
3098   // class here because we want the reverse-CFG postorder to consider each
3099   // function exit point, and we want to ignore selected cycle edges.
3100   SmallVector<BasicBlock *, 16> PostOrder;
3101   SmallVector<BasicBlock *, 16> ReverseCFGPostOrder;
3102   ComputePostOrders(F, PostOrder, ReverseCFGPostOrder,
3103                     NoObjCARCExceptionsMDKind,
3104                     BBStates);
3105
3106   // Use reverse-postorder on the reverse CFG for bottom-up.
3107   bool BottomUpNestingDetected = false;
3108   for (SmallVectorImpl<BasicBlock *>::const_reverse_iterator I =
3109        ReverseCFGPostOrder.rbegin(), E = ReverseCFGPostOrder.rend();
3110        I != E; ++I)
3111     BottomUpNestingDetected |= VisitBottomUp(*I, BBStates, Retains);
3112
3113   // Use reverse-postorder for top-down.
3114   bool TopDownNestingDetected = false;
3115   for (SmallVectorImpl<BasicBlock *>::const_reverse_iterator I =
3116        PostOrder.rbegin(), E = PostOrder.rend();
3117        I != E; ++I)
3118     TopDownNestingDetected |= VisitTopDown(*I, BBStates, Releases);
3119
3120   return TopDownNestingDetected && BottomUpNestingDetected;
3121 }
3122
3123 /// MoveCalls - Move the calls in RetainsToMove and ReleasesToMove.
3124 void ObjCARCOpt::MoveCalls(Value *Arg,
3125                            RRInfo &RetainsToMove,
3126                            RRInfo &ReleasesToMove,
3127                            MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
3128                            DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
3129                            SmallVectorImpl<Instruction *> &DeadInsts,
3130                            Module *M) {
3131   Type *ArgTy = Arg->getType();
3132   Type *ParamTy = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(ArgTy->getContext()));
3133
3134   // Insert the new retain and release calls.
3135   for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
3136        PI = ReleasesToMove.ReverseInsertPts.begin(),
3137        PE = ReleasesToMove.ReverseInsertPts.end(); PI != PE; ++PI) {
3138     Instruction *InsertPt = *PI;
3139     Value *MyArg = ArgTy == ParamTy ? Arg :
3140                    new BitCastInst(Arg, ParamTy, "", InsertPt);
3141     CallInst *Call =
3142       CallInst::Create(RetainsToMove.IsRetainBlock ?
3143                          getRetainBlockCallee(M) : getRetainCallee(M),
3144                        MyArg, "", InsertPt);
3145     Call->setDoesNotThrow();
3146     if (RetainsToMove.IsRetainBlock)
3147       Call->setMetadata(CopyOnEscapeMDKind,
3148                         MDNode::get(M->getContext(), ArrayRef<Value *>()));
3149     else
3150       Call->setTailCall();
3151   }
3152   for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
3153        PI = RetainsToMove.ReverseInsertPts.begin(),
3154        PE = RetainsToMove.ReverseInsertPts.end(); PI != PE; ++PI) {
3155     Instruction *InsertPt = *PI;
3156     Value *MyArg = ArgTy == ParamTy ? Arg :
3157                    new BitCastInst(Arg, ParamTy, "", InsertPt);
3158     CallInst *Call = CallInst::Create(getReleaseCallee(M), MyArg,
3159                                       "", InsertPt);
3160     // Attach a clang.imprecise_release metadata tag, if appropriate.
3161     if (MDNode *M = ReleasesToMove.ReleaseMetadata)
3162       Call->setMetadata(ImpreciseReleaseMDKind, M);
3163     Call->setDoesNotThrow();
3164     if (ReleasesToMove.IsTailCallRelease)
3165       Call->setTailCall();
3166   }
3167
3168   // Delete the original retain and release calls.
3169   for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
3170        AI = RetainsToMove.Calls.begin(),
3171        AE = RetainsToMove.Calls.end(); AI != AE; ++AI) {
3172     Instruction *OrigRetain = *AI;
3173     Retains.blot(OrigRetain);
3174     DeadInsts.push_back(OrigRetain);
3175   }
3176   for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
3177        AI = ReleasesToMove.Calls.begin(),
3178        AE = ReleasesToMove.Calls.end(); AI != AE; ++AI) {
3179     Instruction *OrigRelease = *AI;
3180     Releases.erase(OrigRelease);
3181     DeadInsts.push_back(OrigRelease);
3182   }
3183 }
3184
3185 /// PerformCodePlacement - Identify pairings between the retains and releases,
3186 /// and delete and/or move them.
3187 bool
3188 ObjCARCOpt::PerformCodePlacement(DenseMap<const BasicBlock *, BBState>
3189                                    &BBStates,
3190                                  MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
3191                                  DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
3192                                  Module *M) {
3193   bool AnyPairsCompletelyEliminated = false;
3194   RRInfo RetainsToMove;
3195   RRInfo ReleasesToMove;
3196   SmallVector<Instruction *, 4> NewRetains;
3197   SmallVector<Instruction *, 4> NewReleases;
3198   SmallVector<Instruction *, 8> DeadInsts;
3199
3200   // Visit each retain.
3201   for (MapVector<Value *, RRInfo>::const_iterator I = Retains.begin(),
3202        E = Retains.end(); I != E; ++I) {
3203     Value *V = I->first;
3204     if (!V) continue; // blotted
3205
3206     Instruction *Retain = cast<Instruction>(V);
3207     Value *Arg = GetObjCArg(Retain);
3208
3209     // If the object being released is in static or stack storage, we know it's
3210     // not being managed by ObjC reference counting, so we can delete pairs
3211     // regardless of what possible decrements or uses lie between them.
3212     bool KnownSafe = isa<Constant>(Arg) || isa<AllocaInst>(Arg);
3213
3214     // A constant pointer can't be pointing to an object on the heap. It may
3215     // be reference-counted, but it won't be deleted.
3216     if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Arg))
3217       if (const GlobalVariable *GV =
3218             dyn_cast<GlobalVariable>(
3219               StripPointerCastsAndObjCCalls(LI->getPointerOperand())))
3220         if (GV->isConstant())
3221           KnownSafe = true;
3222
3223     // If a pair happens in a region where it is known that the reference count
3224     // is already incremented, we can similarly ignore possible decrements.
3225     bool KnownSafeTD = true, KnownSafeBU = true;
3226
3227     // Connect the dots between the top-down-collected RetainsToMove and
3228     // bottom-up-collected ReleasesToMove to form sets of related calls.
3229     // This is an iterative process so that we connect multiple releases
3230     // to multiple retains if needed.
3231     unsigned OldDelta = 0;
3232     unsigned NewDelta = 0;
3233     unsigned OldCount = 0;
3234     unsigned NewCount = 0;
3235     bool FirstRelease = true;
3236     bool FirstRetain = true;
3237     NewRetains.push_back(Retain);
3238     for (;;) {
3239       for (SmallVectorImpl<Instruction *>::const_iterator
3240            NI = NewRetains.begin(), NE = NewRetains.end(); NI != NE; ++NI) {
3241         Instruction *NewRetain = *NI;
3242         MapVector<Value *, RRInfo>::const_iterator It = Retains.find(NewRetain);
3243         assert(It != Retains.end());
3244         const RRInfo &NewRetainRRI = It->second;
3245         KnownSafeTD &= NewRetainRRI.KnownSafe;
3246         for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
3247              LI = NewRetainRRI.Calls.begin(),
3248              LE = NewRetainRRI.Calls.end(); LI != LE; ++LI) {
3249           Instruction *NewRetainRelease = *LI;
3250           DenseMap<Value *, RRInfo>::const_iterator Jt =
3251             Releases.find(NewRetainRelease);
3252           if (Jt == Releases.end())
3253             goto next_retain;
3254           const RRInfo &NewRetainReleaseRRI = Jt->second;
3255           assert(NewRetainReleaseRRI.Calls.count(NewRetain));
3256           if (ReleasesToMove.Calls.insert(NewRetainRelease)) {
3257             OldDelta -=
3258               BBStates[NewRetainRelease->getParent()].GetAllPathCount();
3259
3260             // Merge the ReleaseMetadata and IsTailCallRelease values.
3261             if (FirstRelease) {
3262               ReleasesToMove.ReleaseMetadata =
3263                 NewRetainReleaseRRI.ReleaseMetadata;
3264               ReleasesToMove.IsTailCallRelease =
3265                 NewRetainReleaseRRI.IsTailCallRelease;
3266               FirstRelease = false;
3267             } else {
3268               if (ReleasesToMove.ReleaseMetadata !=
3269                     NewRetainReleaseRRI.ReleaseMetadata)
3270                 ReleasesToMove.ReleaseMetadata = 0;
3271               if (ReleasesToMove.IsTailCallRelease !=
3272                     NewRetainReleaseRRI.IsTailCallRelease)
3273                 ReleasesToMove.IsTailCallRelease = false;
3274             }
3275
3276             // Collect the optimal insertion points.
3277             if (!KnownSafe)
3278               for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
3279                    RI = NewRetainReleaseRRI.ReverseInsertPts.begin(),
3280                    RE = NewRetainReleaseRRI.ReverseInsertPts.end();
3281                    RI != RE; ++RI) {
3282                 Instruction *RIP = *RI;
3283                 if (ReleasesToMove.ReverseInsertPts.insert(RIP))
3284                   NewDelta -= BBStates[RIP->getParent()].GetAllPathCount();
3285               }
3286             NewReleases.push_back(NewRetainRelease);
3287           }
3288         }
3289       }
3290       NewRetains.clear();
3291       if (NewReleases.empty()) break;
3292
3293       // Back the other way.
3294       for (SmallVectorImpl<Instruction *>::const_iterator
3295            NI = NewReleases.begin(), NE = NewReleases.end(); NI != NE; ++NI) {
3296         Instruction *NewRelease = *NI;
3297         DenseMap<Value *, RRInfo>::const_iterator It =
3298           Releases.find(NewRelease);
3299         assert(It != Releases.end());
3300         const RRInfo &NewReleaseRRI = It->second;
3301         KnownSafeBU &= NewReleaseRRI.KnownSafe;
3302         for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
3303              LI = NewReleaseRRI.Calls.begin(),
3304              LE = NewReleaseRRI.Calls.end(); LI != LE; ++LI) {
3305           Instruction *NewReleaseRetain = *LI;
3306           MapVector<Value *, RRInfo>::const_iterator Jt =
3307             Retains.find(NewReleaseRetain);
3308           if (Jt == Retains.end())
3309             goto next_retain;
3310           const RRInfo &NewReleaseRetainRRI = Jt->second;
3311           assert(NewReleaseRetainRRI.Calls.count(NewRelease));
3312           if (RetainsToMove.Calls.insert(NewReleaseRetain)) {
3313             unsigned PathCount =
3314               BBStates[NewReleaseRetain->getParent()].GetAllPathCount();
3315             OldDelta += PathCount;
3316             OldCount += PathCount;
3317
3318             // Merge the IsRetainBlock values.
3319             if (FirstRetain) {
3320               RetainsToMove.IsRetainBlock = NewReleaseRetainRRI.IsRetainBlock;
3321               FirstRetain = false;
3322             } else if (ReleasesToMove.IsRetainBlock !=
3323                        NewReleaseRetainRRI.IsRetainBlock)
3324               // It's not possible to merge the sequences if one uses
3325               // objc_retain and the other uses objc_retainBlock.
3326               goto next_retain;
3327
3328             // Collect the optimal insertion points.
3329             if (!KnownSafe)
3330               for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
3331                    RI = NewReleaseRetainRRI.ReverseInsertPts.begin(),
3332                    RE = NewReleaseRetainRRI.ReverseInsertPts.end();
3333                    RI != RE; ++RI) {
3334                 Instruction *RIP = *RI;
3335                 if (RetainsToMove.ReverseInsertPts.insert(RIP)) {
3336                   PathCount = BBStates[RIP->getParent()].GetAllPathCount();
3337                   NewDelta += PathCount;
3338                   NewCount += PathCount;
3339                 }
3340               }
3341             NewRetains.push_back(NewReleaseRetain);
3342           }
3343         }
3344       }
3345       NewReleases.clear();
3346       if (NewRetains.empty()) break;
3347     }
3348
3349     // If the pointer is known incremented or nested, we can safely delete the
3350     // pair regardless of what's between them.
3351     if (KnownSafeTD || KnownSafeBU) {
3352       RetainsToMove.ReverseInsertPts.clear();
3353       ReleasesToMove.ReverseInsertPts.clear();
3354       NewCount = 0;
3355     } else {
3356       // Determine whether the new insertion points we computed preserve the
3357       // balance of retain and release calls through the program.
3358       // TODO: If the fully aggressive solution isn't valid, try to find a
3359       // less aggressive solution which is.
3360       if (NewDelta != 0)
3361         goto next_retain;
3362     }
3363
3364     // Determine whether the original call points are balanced in the retain and
3365     // release calls through the program. If not, conservatively don't touch
3366     // them.
3367     // TODO: It's theoretically possible to do code motion in this case, as
3368     // long as the existing imbalances are maintained.
3369     if (OldDelta != 0)
3370       goto next_retain;
3371
3372     // Ok, everything checks out and we're all set. Let's move some code!
3373     Changed = true;
3374     assert(OldCount != 0 && "Unreachable code?");
3375     AnyPairsCompletelyEliminated = NewCount == 0;
3376     NumRRs += OldCount - NewCount;
3377     MoveCalls(Arg, RetainsToMove, ReleasesToMove,
3378               Retains, Releases, DeadInsts, M);
3379
3380   next_retain:
3381     NewReleases.clear();
3382     NewRetains.clear();
3383     RetainsToMove.clear();
3384     ReleasesToMove.clear();
3385   }
3386
3387   // Now that we're done moving everything, we can delete the newly dead
3388   // instructions, as we no longer need them as insert points.
3389   while (!DeadInsts.empty())
3390     EraseInstruction(DeadInsts.pop_back_val());
3391
3392   return AnyPairsCompletelyEliminated;
3393 }
3394
3395 /// OptimizeWeakCalls - Weak pointer optimizations.
3396 void ObjCARCOpt::OptimizeWeakCalls(Function &F) {
3397   // First, do memdep-style RLE and S2L optimizations. We can't use memdep
3398   // itself because it uses AliasAnalysis and we need to do provenance
3399   // queries instead.
3400   for (inst_iterator I = inst_begin(&F), E = inst_end(&F); I != E; ) {
3401     Instruction *Inst = &*I++;
3402     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
3403     if (Class != IC_LoadWeak && Class != IC_LoadWeakRetained)
3404       continue;
3405
3406     // Delete objc_loadWeak calls with no users.
3407     if (Class == IC_LoadWeak && Inst->use_empty()) {
3408       Inst->eraseFromParent();
3409       continue;
3410     }
3411
3412     // TODO: For now, just look for an earlier available version of this value
3413     // within the same block. Theoretically, we could do memdep-style non-local
3414     // analysis too, but that would want caching. A better approach would be to
3415     // use the technique that EarlyCSE uses.
3416     inst_iterator Current = llvm::prior(I);
3417     BasicBlock *CurrentBB = Current.getBasicBlockIterator();
3418     for (BasicBlock::iterator B = CurrentBB->begin(),
3419                               J = Current.getInstructionIterator();
3420          J != B; --J) {
3421       Instruction *EarlierInst = &*llvm::prior(J);
3422       InstructionClass EarlierClass = GetInstructionClass(EarlierInst);
3423       switch (EarlierClass) {
3424       case IC_LoadWeak:
3425       case IC_LoadWeakRetained: {
3426         // If this is loading from the same pointer, replace this load's value
3427         // with that one.
3428         CallInst *Call = cast<CallInst>(Inst);
3429         CallInst *EarlierCall = cast<CallInst>(EarlierInst);
3430         Value *Arg = Call->getArgOperand(0);
3431         Value *EarlierArg = EarlierCall->getArgOperand(0);
3432         switch (PA.getAA()->alias(Arg, EarlierArg)) {
3433         case AliasAnalysis::MustAlias:
3434           Changed = true;
3435           // If the load has a builtin retain, insert a plain retain for it.
3436           if (Class == IC_LoadWeakRetained) {
3437             CallInst *CI =
3438               CallInst::Create(getRetainCallee(F.getParent()), EarlierCall,
3439                                "", Call);
3440             CI->setTailCall();
3441           }
3442           // Zap the fully redundant load.
3443           Call->replaceAllUsesWith(EarlierCall);
3444           Call->eraseFromParent();
3445           goto clobbered;
3446         case AliasAnalysis::MayAlias:
3447         case AliasAnalysis::PartialAlias:
3448           goto clobbered;
3449         case AliasAnalysis::NoAlias:
3450           break;
3451         }
3452         break;
3453       }
3454       case IC_StoreWeak:
3455       case IC_InitWeak: {
3456         // If this is storing to the same pointer and has the same size etc.
3457         // replace this load's value with the stored value.
3458         CallInst *Call = cast<CallInst>(Inst);
3459         CallInst *EarlierCall = cast<CallInst>(EarlierInst);
3460         Value *Arg = Call->getArgOperand(0);
3461         Value *EarlierArg = EarlierCall->getArgOperand(0);
3462         switch (PA.getAA()->alias(Arg, EarlierArg)) {
3463         case AliasAnalysis::MustAlias:
3464           Changed = true;
3465           // If the load has a builtin retain, insert a plain retain for it.
3466           if (Class == IC_LoadWeakRetained) {
3467             CallInst *CI =
3468               CallInst::Create(getRetainCallee(F.getParent()), EarlierCall,
3469                                "", Call);
3470             CI->setTailCall();
3471           }
3472           // Zap the fully redundant load.
3473           Call->replaceAllUsesWith(EarlierCall->getArgOperand(1));
3474           Call->eraseFromParent();
3475           goto clobbered;
3476         case AliasAnalysis::MayAlias:
3477         case AliasAnalysis::PartialAlias:
3478           goto clobbered;
3479         case AliasAnalysis::NoAlias:
3480           break;
3481         }
3482         break;
3483       }
3484       case IC_MoveWeak:
3485       case IC_CopyWeak:
3486         // TOOD: Grab the copied value.
3487         goto clobbered;
3488       case IC_AutoreleasepoolPush:
3489       case IC_None:
3490       case IC_User:
3491         // Weak pointers are only modified through the weak entry points
3492         // (and arbitrary calls, which could call the weak entry points).
3493         break;
3494       default:
3495         // Anything else could modify the weak pointer.
3496         goto clobbered;
3497       }
3498     }
3499   clobbered:;
3500   }
3501
3502   // Then, for each destroyWeak with an alloca operand, check to see if
3503   // the alloca and all its users can be zapped.
3504   for (inst_iterator I = inst_begin(&F), E = inst_end(&F); I != E; ) {
3505     Instruction *Inst = &*I++;
3506     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
3507     if (Class != IC_DestroyWeak)
3508       continue;
3509
3510     CallInst *Call = cast<CallInst>(Inst);
3511     Value *Arg = Call->getArgOperand(0);
3512     if (AllocaInst *Alloca = dyn_cast<AllocaInst>(Arg)) {
3513       for (Value::use_iterator UI = Alloca->use_begin(),
3514            UE = Alloca->use_end(); UI != UE; ++UI) {
3515         const Instruction *UserInst = cast<Instruction>(*UI);
3516         switch (GetBasicInstructionClass(UserInst)) {
3517         case IC_InitWeak:
3518         case IC_StoreWeak:
3519         case IC_DestroyWeak:
3520           continue;
3521         default:
3522           goto done;
3523         }
3524       }
3525       Changed = true;
3526       for (Value::use_iterator UI = Alloca->use_begin(),
3527            UE = Alloca->use_end(); UI != UE; ) {
3528         CallInst *UserInst = cast<CallInst>(*UI++);
3529         switch (GetBasicInstructionClass(UserInst)) {
3530         case IC_InitWeak:
3531         case IC_StoreWeak:
3532           // These functions return their second argument.
3533           UserInst->replaceAllUsesWith(UserInst->getArgOperand(1));
3534           break;
3535         case IC_DestroyWeak:
3536           // No return value.
3537           break;
3538         default:
3539           llvm_unreachable("alloca really is used!");
3540         }
3541         UserInst->eraseFromParent();
3542       }
3543       Alloca->eraseFromParent();
3544     done:;
3545     }
3546   }
3547 }
3548
3549 /// OptimizeSequences - Identify program paths which execute sequences of
3550 /// retains and releases which can be eliminated.
3551 bool ObjCARCOpt::OptimizeSequences(Function &F) {
3552   /// Releases, Retains - These are used to store the results of the main flow
3553   /// analysis. These use Value* as the key instead of Instruction* so that the
3554   /// map stays valid when we get around to rewriting code and calls get
3555   /// replaced by arguments.
3556   DenseMap<Value *, RRInfo> Releases;
3557   MapVector<Value *, RRInfo> Retains;
3558
3559   /// BBStates, This is used during the traversal of the function to track the
3560   /// states for each identified object at each block.
3561   DenseMap<const BasicBlock *, BBState> BBStates;
3562
3563   // Analyze the CFG of the function, and all instructions.
3564   bool NestingDetected = Visit(F, BBStates, Retains, Releases);
3565
3566   // Transform.
3567   return PerformCodePlacement(BBStates, Retains, Releases, F.getParent()) &&
3568          NestingDetected;
3569 }
3570
3571 /// OptimizeReturns - Look for this pattern:
3572 /// \code
3573 ///    %call = call i8* @something(...)
3574 ///    %2 = call i8* @objc_retain(i8* %call)
3575 ///    %3 = call i8* @objc_autorelease(i8* %2)
3576 ///    ret i8* %3
3577 /// \endcode
3578 /// And delete the retain and autorelease.
3579 ///
3580 /// Otherwise if it's just this:
3581 /// \code
3582 ///    %3 = call i8* @objc_autorelease(i8* %2)
3583 ///    ret i8* %3
3584 /// \endcode
3585 /// convert the autorelease to autoreleaseRV.
3586 void ObjCARCOpt::OptimizeReturns(Function &F) {
3587   if (!F.getReturnType()->isPointerTy())
3588     return;
3589
3590   SmallPtrSet<Instruction *, 4> DependingInstructions;
3591   SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4> Visited;
3592   for (Function::iterator FI = F.begin(), FE = F.end(); FI != FE; ++FI) {
3593     BasicBlock *BB = FI;
3594     ReturnInst *Ret = dyn_cast<ReturnInst>(&BB->back());
3595     if (!Ret) continue;
3596
3597     const Value *Arg = StripPointerCastsAndObjCCalls(Ret->getOperand(0));
3598     FindDependencies(NeedsPositiveRetainCount, Arg,
3599                      BB, Ret, DependingInstructions, Visited, PA);
3600     if (DependingInstructions.size() != 1)
3601       goto next_block;
3602
3603     {
3604       CallInst *Autorelease =
3605         dyn_cast_or_null<CallInst>(*DependingInstructions.begin());
3606       if (!Autorelease)
3607         goto next_block;
3608       InstructionClass AutoreleaseClass = GetBasicInstructionClass(Autorelease);
3609       if (!IsAutorelease(AutoreleaseClass))
3610         goto next_block;
3611       if (GetObjCArg(Autorelease) != Arg)
3612         goto next_block;
3613
3614       DependingInstructions.clear();
3615       Visited.clear();
3616
3617       // Check that there is nothing that can affect the reference
3618       // count between the autorelease and the retain.
3619       FindDependencies(CanChangeRetainCount, Arg,
3620                        BB, Autorelease, DependingInstructions, Visited, PA);
3621       if (DependingInstructions.size() != 1)
3622         goto next_block;
3623
3624       {
3625         CallInst *Retain =
3626           dyn_cast_or_null<CallInst>(*DependingInstructions.begin());
3627
3628         // Check that we found a retain with the same argument.
3629         if (!Retain ||
3630             !IsRetain(GetBasicInstructionClass(Retain)) ||
3631             GetObjCArg(Retain) != Arg)
3632           goto next_block;
3633
3634         DependingInstructions.clear();
3635         Visited.clear();
3636
3637         // Convert the autorelease to an autoreleaseRV, since it's
3638         // returning the value.
3639         if (AutoreleaseClass == IC_Autorelease) {
3640           Autorelease->setCalledFunction(getAutoreleaseRVCallee(F.getParent()));
3641           AutoreleaseClass = IC_AutoreleaseRV;
3642         }
3643
3644         // Check that there is nothing that can affect the reference
3645         // count between the retain and the call.
3646         // Note that Retain need not be in BB.
3647         FindDependencies(CanChangeRetainCount, Arg, Retain->getParent(), Retain,
3648                          DependingInstructions, Visited, PA);
3649         if (DependingInstructions.size() != 1)
3650           goto next_block;
3651
3652         {
3653           CallInst *Call =
3654             dyn_cast_or_null<CallInst>(*DependingInstructions.begin());
3655
3656           // Check that the pointer is the return value of the call.
3657           if (!Call || Arg != Call)
3658             goto next_block;
3659
3660           // Check that the call is a regular call.
3661           InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Call);
3662           if (Class != IC_CallOrUser && Class != IC_Call)
3663             goto next_block;
3664
3665           // If so, we can zap the retain and autorelease.
3666           Changed = true;
3667           ++NumRets;
3668           EraseInstruction(Retain);
3669           EraseInstruction(Autorelease);
3670         }
3671       }
3672     }
3673
3674   next_block:
3675     DependingInstructions.clear();
3676     Visited.clear();
3677   }
3678 }
3679
3680 bool ObjCARCOpt::doInitialization(Module &M) {
3681   if (!EnableARCOpts)
3682     return false;
3683
3684   // If nothing in the Module uses ARC, don't do anything.
3685   Run = ModuleHasARC(M);
3686   if (!Run)
3687     return false;
3688
3689   // Identify the imprecise release metadata kind.
3690   ImpreciseReleaseMDKind =
3691     M.getContext().getMDKindID("clang.imprecise_release");
3692   CopyOnEscapeMDKind =
3693     M.getContext().getMDKindID("clang.arc.copy_on_escape");
3694   NoObjCARCExceptionsMDKind =
3695     M.getContext().getMDKindID("clang.arc.no_objc_arc_exceptions");
3696
3697   // Intuitively, objc_retain and others are nocapture, however in practice
3698   // they are not, because they return their argument value. And objc_release
3699   // calls finalizers which can have arbitrary side effects.
3700
3701   // These are initialized lazily.
3702   RetainRVCallee = 0;
3703   AutoreleaseRVCallee = 0;
3704   ReleaseCallee = 0;
3705   RetainCallee = 0;
3706   RetainBlockCallee = 0;
3707   AutoreleaseCallee = 0;
3708
3709   return false;
3710 }
3711
3712 bool ObjCARCOpt::runOnFunction(Function &F) {
3713   if (!EnableARCOpts)
3714     return false;
3715
3716   // If nothing in the Module uses ARC, don't do anything.
3717   if (!Run)
3718     return false;
3719
3720   Changed = false;
3721
3722   PA.setAA(&getAnalysis<AliasAnalysis>());
3723
3724   // This pass performs several distinct transformations. As a compile-time aid
3725   // when compiling code that isn't ObjC, skip these if the relevant ObjC
3726   // library functions aren't declared.
3727
3728   // Preliminary optimizations. This also computs UsedInThisFunction.
3729   OptimizeIndividualCalls(F);
3730
3731   // Optimizations for weak pointers.
3732   if (UsedInThisFunction & ((1 << IC_LoadWeak) |
3733                             (1 << IC_LoadWeakRetained) |
3734                             (1 << IC_StoreWeak) |
3735                             (1 << IC_InitWeak) |
3736                             (1 << IC_CopyWeak) |
3737                             (1 << IC_MoveWeak) |
3738                             (1 << IC_DestroyWeak)))
3739     OptimizeWeakCalls(F);
3740
3741   // Optimizations for retain+release pairs.
3742   if (UsedInThisFunction & ((1 << IC_Retain) |
3743                             (1 << IC_RetainRV) |
3744                             (1 << IC_RetainBlock)))
3745     if (UsedInThisFunction & (1 << IC_Release))
3746       // Run OptimizeSequences until it either stops making changes or
3747       // no retain+release pair nesting is detected.
3748       while (OptimizeSequences(F)) {}
3749
3750   // Optimizations if objc_autorelease is used.
3751   if (UsedInThisFunction & ((1 << IC_Autorelease) |
3752                             (1 << IC_AutoreleaseRV)))
3753     OptimizeReturns(F);
3754
3755   return Changed;
3756 }
3757
3758 void ObjCARCOpt::releaseMemory() {
3759   PA.clear();
3760 }
3761
3762 //===----------------------------------------------------------------------===//
3763 // ARC contraction.
3764 //===----------------------------------------------------------------------===//
3765
3766 // TODO: ObjCARCContract could insert PHI nodes when uses aren't
3767 // dominated by single calls.
3768
3769 #include "llvm/Operator.h"
3770 #include "llvm/InlineAsm.h"
3771 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
3772
3773 STATISTIC(NumStoreStrongs, "Number objc_storeStrong calls formed");
3774
3775 namespace {
3776   /// ObjCARCContract - Late ARC optimizations.  These change the IR in a way
3777   /// that makes it difficult to be analyzed by ObjCARCOpt, so it's run late.
3778   class ObjCARCContract : public FunctionPass {
3779     bool Changed;
3780     AliasAnalysis *AA;
3781     DominatorTree *DT;
3782     ProvenanceAnalysis PA;
3783
3784     /// Run - A flag indicating whether this optimization pass should run.
3785     bool Run;
3786
3787     /// StoreStrongCallee, etc. - Declarations for ObjC runtime
3788     /// functions, for use in creating calls to them. These are initialized
3789     /// lazily to avoid cluttering up the Module with unused declarations.
3790     Constant *StoreStrongCallee,
3791              *RetainAutoreleaseCallee, *RetainAutoreleaseRVCallee;
3792
3793     /// RetainRVMarker - The inline asm string to insert between calls and
3794     /// RetainRV calls to make the optimization work on targets which need it.
3795     const MDString *RetainRVMarker;
3796
3797     /// StoreStrongCalls - The set of inserted objc_storeStrong calls. If
3798     /// at the end of walking the function we have found no alloca
3799     /// instructions, these calls can be marked "tail".
3800     SmallPtrSet<CallInst *, 8> StoreStrongCalls;
3801
3802     Constant *getStoreStrongCallee(Module *M);
3803     Constant *getRetainAutoreleaseCallee(Module *M);
3804     Constant *getRetainAutoreleaseRVCallee(Module *M);
3805
3806     bool ContractAutorelease(Function &F, Instruction *Autorelease,
3807                              InstructionClass Class,
3808                              SmallPtrSet<Instruction *, 4>
3809                                &DependingInstructions,
3810                              SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4>
3811                                &Visited);
3812
3813     void ContractRelease(Instruction *Release,
3814                          inst_iterator &Iter);
3815
3816     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
3817     virtual bool doInitialization(Module &M);
3818     virtual bool runOnFunction(Function &F);
3819
3820   public:
3821     static char ID;
3822     ObjCARCContract() : FunctionPass(ID) {
3823       initializeObjCARCContractPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
3824     }
3825   };
3826 }
3827
3828 char ObjCARCContract::ID = 0;
3829 INITIALIZE_PASS_BEGIN(ObjCARCContract,
3830                       "objc-arc-contract", "ObjC ARC contraction", false, false)
3831 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
3832 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTree)
3833 INITIALIZE_PASS_END(ObjCARCContract,
3834                     "objc-arc-contract", "ObjC ARC contraction", false, false)
3835
3836 Pass *llvm::createObjCARCContractPass() {
3837   return new ObjCARCContract();
3838 }
3839
3840 void ObjCARCContract::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
3841   AU.addRequired<AliasAnalysis>();
3842   AU.addRequired<DominatorTree>();
3843   AU.setPreservesCFG();
3844 }
3845
3846 Constant *ObjCARCContract::getStoreStrongCallee(Module *M) {
3847   if (!StoreStrongCallee) {
3848     LLVMContext &C = M->getContext();
3849     Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
3850     Type *I8XX = PointerType::getUnqual(I8X);
3851     Type *Params[] = { I8XX, I8X };
3852
3853     Attributes::Builder BNoUnwind;
3854     BNoUnwind.addAttribute(Attributes::NoUnwind);
3855     Attributes::Builder BNoCapture;
3856     BNoCapture.addAttribute(Attributes::NoCapture);
3857     AttrListPtr Attributes = AttrListPtr()
3858       .addAttr(M->getContext(), AttrListPtr::FunctionIndex,
3859                Attributes::get(C, BNoUnwind))
3860       .addAttr(M->getContext(), 1, Attributes::get(C, BNoCapture));
3861
3862     StoreStrongCallee =
3863       M->getOrInsertFunction(
3864         "objc_storeStrong",
3865         FunctionType::get(Type::getVoidTy(C), Params, /*isVarArg=*/false),
3866         Attributes);
3867   }
3868   return StoreStrongCallee;
3869 }
3870
3871 Constant *ObjCARCContract::getRetainAutoreleaseCallee(Module *M) {
3872   if (!RetainAutoreleaseCallee) {
3873     LLVMContext &C = M->getContext();
3874     Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
3875     Type *Params[] = { I8X };
3876     FunctionType *FTy = FunctionType::get(I8X, Params, /*isVarArg=*/false);
3877     Attributes::Builder B;
3878     B.addAttribute(Attributes::NoUnwind);
3879     AttrListPtr Attributes =
3880       AttrListPtr().addAttr(M->getContext(), AttrListPtr::FunctionIndex,
3881                             Attributes::get(C, B));
3882     RetainAutoreleaseCallee =
3883       M->getOrInsertFunction("objc_retainAutorelease", FTy, Attributes);
3884   }
3885   return RetainAutoreleaseCallee;
3886 }
3887
3888 Constant *ObjCARCContract::getRetainAutoreleaseRVCallee(Module *M) {
3889   if (!RetainAutoreleaseRVCallee) {
3890     LLVMContext &C = M->getContext();
3891     Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
3892     Type *Params[] = { I8X };
3893     FunctionType *FTy = FunctionType::get(I8X, Params, /*isVarArg=*/false);
3894     Attributes::Builder B;
3895     B.addAttribute(Attributes::NoUnwind);
3896     AttrListPtr Attributes =
3897       AttrListPtr().addAttr(M->getContext(), AttrListPtr::FunctionIndex,
3898                             Attributes::get(C, B));
3899     RetainAutoreleaseRVCallee =
3900       M->getOrInsertFunction("objc_retainAutoreleaseReturnValue", FTy,
3901                              Attributes);
3902   }
3903   return RetainAutoreleaseRVCallee;
3904 }
3905
3906 /// ContractAutorelease - Merge an autorelease with a retain into a fused call.
3907 bool
3908 ObjCARCContract::ContractAutorelease(Function &F, Instruction *Autorelease,
3909                                      InstructionClass Class,
3910                                      SmallPtrSet<Instruction *, 4>
3911                                        &DependingInstructions,
3912                                      SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4>
3913                                        &Visited) {
3914   const Value *Arg = GetObjCArg(Autorelease);
3915
3916   // Check that there are no instructions between the retain and the autorelease
3917   // (such as an autorelease_pop) which may change the count.
3918   CallInst *Retain = 0;
3919   if (Class == IC_AutoreleaseRV)
3920     FindDependencies(RetainAutoreleaseRVDep, Arg,
3921                      Autorelease->getParent(), Autorelease,
3922                      DependingInstructions, Visited, PA);
3923   else
3924     FindDependencies(RetainAutoreleaseDep, Arg,
3925                      Autorelease->getParent(), Autorelease,
3926                      DependingInstructions, Visited, PA);
3927
3928   Visited.clear();
3929   if (DependingInstructions.size() != 1) {
3930     DependingInstructions.clear();
3931     return false;
3932   }
3933
3934   Retain = dyn_cast_or_null<CallInst>(*DependingInstructions.begin());
3935   DependingInstructions.clear();
3936
3937   if (!Retain ||
3938       GetBasicInstructionClass(Retain) != IC_Retain ||
3939       GetObjCArg(Retain) != Arg)
3940     return false;
3941
3942   Changed = true;
3943   ++NumPeeps;
3944
3945   if (Class == IC_AutoreleaseRV)
3946     Retain->setCalledFunction(getRetainAutoreleaseRVCallee(F.getParent()));
3947   else
3948     Retain->setCalledFunction(getRetainAutoreleaseCallee(F.getParent()));
3949
3950   EraseInstruction(Autorelease);
3951   return true;
3952 }
3953
3954 /// ContractRelease - Attempt to merge an objc_release with a store, load, and
3955 /// objc_retain to form an objc_storeStrong. This can be a little tricky because
3956 /// the instructions don't always appear in order, and there may be unrelated
3957 /// intervening instructions.
3958 void ObjCARCContract::ContractRelease(Instruction *Release,
3959                                       inst_iterator &Iter) {
3960   LoadInst *Load = dyn_cast<LoadInst>(GetObjCArg(Release));
3961   if (!Load || !Load->isSimple()) return;
3962
3963   // For now, require everything to be in one basic block.
3964   BasicBlock *BB = Release->getParent();
3965   if (Load->getParent() != BB) return;
3966
3967   // Walk down to find the store and the release, which may be in either order.
3968   BasicBlock::iterator I = Load, End = BB->end();
3969   ++I;
3970   AliasAnalysis::Location Loc = AA->getLocation(Load);
3971   StoreInst *Store = 0;
3972   bool SawRelease = false;
3973   for (; !Store || !SawRelease; ++I) {
3974     if (I == End)
3975       return;
3976
3977     Instruction *Inst = I;
3978     if (Inst == Release) {
3979       SawRelease = true;
3980       continue;
3981     }
3982
3983     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
3984
3985     // Unrelated retains are harmless.
3986     if (IsRetain(Class))
3987       continue;
3988
3989     if (Store) {
3990       // The store is the point where we're going to put the objc_storeStrong,
3991       // so make sure there are no uses after it.
3992       if (CanUse(Inst, Load, PA, Class))
3993         return;
3994     } else if (AA->getModRefInfo(Inst, Loc) & AliasAnalysis::Mod) {
3995       // We are moving the load down to the store, so check for anything
3996       // else which writes to the memory between the load and the store.
3997       Store = dyn_cast<StoreInst>(Inst);
3998       if (!Store || !Store->isSimple()) return;
3999       if (Store->getPointerOperand() != Loc.Ptr) return;
4000     }
4001   }
4002
4003   Value *New = StripPointerCastsAndObjCCalls(Store->getValueOperand());
4004
4005   // Walk up to find the retain.
4006   I = Store;
4007   BasicBlock::iterator Begin = BB->begin();
4008   while (I != Begin && GetBasicInstructionClass(I) != IC_Retain)
4009     --I;
4010   Instruction *Retain = I;
4011   if (GetBasicInstructionClass(Retain) != IC_Retain) return;
4012   if (GetObjCArg(Retain) != New) return;
4013
4014   Changed = true;
4015   ++NumStoreStrongs;
4016
4017   LLVMContext &C = Release->getContext();
4018   Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
4019   Type *I8XX = PointerType::getUnqual(I8X);
4020
4021   Value *Args[] = { Load->getPointerOperand(), New };
4022   if (Args[0]->getType() != I8XX)
4023     Args[0] = new BitCastInst(Args[0], I8XX, "", Store);
4024   if (Args[1]->getType() != I8X)
4025     Args[1] = new BitCastInst(Args[1], I8X, "", Store);
4026   CallInst *StoreStrong =
4027     CallInst::Create(getStoreStrongCallee(BB->getParent()->getParent()),
4028                      Args, "", Store);
4029   StoreStrong->setDoesNotThrow();
4030   StoreStrong->setDebugLoc(Store->getDebugLoc());
4031
4032   // We can't set the tail flag yet, because we haven't yet determined
4033   // whether there are any escaping allocas. Remember this call, so that
4034   // we can set the tail flag once we know it's safe.
4035   StoreStrongCalls.insert(StoreStrong);
4036
4037   if (&*Iter == Store) ++Iter;
4038   Store->eraseFromParent();
4039   Release->eraseFromParent();
4040   EraseInstruction(Retain);
4041   if (Load->use_empty())
4042     Load->eraseFromParent();
4043 }
4044
4045 bool ObjCARCContract::doInitialization(Module &M) {
4046   // If nothing in the Module uses ARC, don't do anything.
4047   Run = ModuleHasARC(M);
4048   if (!Run)
4049     return false;
4050
4051   // These are initialized lazily.
4052   StoreStrongCallee = 0;
4053   RetainAutoreleaseCallee = 0;
4054   RetainAutoreleaseRVCallee = 0;
4055
4056   // Initialize RetainRVMarker.
4057   RetainRVMarker = 0;
4058   if (NamedMDNode *NMD =
4059         M.getNamedMetadata("clang.arc.retainAutoreleasedReturnValueMarker"))
4060     if (NMD->getNumOperands() == 1) {
4061       const MDNode *N = NMD->getOperand(0);
4062       if (N->getNumOperands() == 1)
4063         if (const MDString *S = dyn_cast<MDString>(N->getOperand(0)))
4064           RetainRVMarker = S;
4065     }
4066
4067   return false;
4068 }
4069
4070 bool ObjCARCContract::runOnFunction(Function &F) {
4071   if (!EnableARCOpts)
4072     return false;
4073
4074   // If nothing in the Module uses ARC, don't do anything.
4075   if (!Run)
4076     return false;
4077
4078   Changed = false;
4079   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
4080   DT = &getAnalysis<DominatorTree>();
4081
4082   PA.setAA(&getAnalysis<AliasAnalysis>());
4083
4084   // Track whether it's ok to mark objc_storeStrong calls with the "tail"
4085   // keyword. Be conservative if the function has variadic arguments.
4086   // It seems that functions which "return twice" are also unsafe for the
4087   // "tail" argument, because they are setjmp, which could need to
4088   // return to an earlier stack state.
4089   bool TailOkForStoreStrongs = !F.isVarArg() &&
4090                                !F.callsFunctionThatReturnsTwice();
4091
4092   // For ObjC library calls which return their argument, replace uses of the
4093   // argument with uses of the call return value, if it dominates the use. This
4094   // reduces register pressure.
4095   SmallPtrSet<Instruction *, 4> DependingInstructions;
4096   SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4> Visited;
4097   for (inst_iterator I = inst_begin(&F), E = inst_end(&F); I != E; ) {
4098     Instruction *Inst = &*I++;
4099
4100     // Only these library routines return their argument. In particular,
4101     // objc_retainBlock does not necessarily return its argument.
4102     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
4103     switch (Class) {
4104     case IC_Retain:
4105     case IC_FusedRetainAutorelease:
4106     case IC_FusedRetainAutoreleaseRV:
4107       break;
4108     case IC_Autorelease:
4109     case IC_AutoreleaseRV:
4110       if (ContractAutorelease(F, Inst, Class, DependingInstructions, Visited))
4111         continue;
4112       break;
4113     case IC_RetainRV: {
4114       // If we're compiling for a target which needs a special inline-asm
4115       // marker to do the retainAutoreleasedReturnValue optimization,
4116       // insert it now.
4117       if (!RetainRVMarker)
4118         break;
4119       BasicBlock::iterator BBI = Inst;
4120       BasicBlock *InstParent = Inst->getParent();
4121
4122       // Step up to see if the call immediately precedes the RetainRV call.
4123       // If it's an invoke, we have to cross a block boundary. And we have
4124       // to carefully dodge no-op instructions.
4125       do {
4126         if (&*BBI == InstParent->begin()) {
4127           BasicBlock *Pred = InstParent->getSinglePredecessor();
4128           if (!Pred)
4129             goto decline_rv_optimization;
4130           BBI = Pred->getTerminator();
4131           break;
4132         }
4133         --BBI;
4134       } while (isNoopInstruction(BBI));
4135
4136       if (&*BBI == GetObjCArg(Inst)) {
4137         Changed = true;
4138         InlineAsm *IA =
4139           InlineAsm::get(FunctionType::get(Type::getVoidTy(Inst->getContext()),
4140                                            /*isVarArg=*/false),
4141                          RetainRVMarker->getString(),
4142                          /*Constraints=*/"", /*hasSideEffects=*/true);
4143         CallInst::Create(IA, "", Inst);
4144       }
4145     decline_rv_optimization:
4146       break;
4147     }
4148     case IC_InitWeak: {
4149       // objc_initWeak(p, null) => *p = null
4150       CallInst *CI = cast<CallInst>(Inst);
4151       if (isNullOrUndef(CI->getArgOperand(1))) {
4152         Value *Null =
4153           ConstantPointerNull::get(cast<PointerType>(CI->getType()));
4154         Changed = true;
4155         new StoreInst(Null, CI->getArgOperand(0), CI);
4156         CI->replaceAllUsesWith(Null);
4157         CI->eraseFromParent();
4158       }
4159       continue;
4160     }
4161     case IC_Release:
4162       ContractRelease(Inst, I);
4163       continue;
4164     case IC_User:
4165       // Be conservative if the function has any alloca instructions.
4166       // Technically we only care about escaping alloca instructions,
4167       // but this is sufficient to handle some interesting cases.
4168       if (isa<AllocaInst>(Inst))
4169         TailOkForStoreStrongs = false;
4170       continue;
4171     default:
4172       continue;
4173     }
4174
4175     // Don't use GetObjCArg because we don't want to look through bitcasts
4176     // and such; to do the replacement, the argument must have type i8*.
4177     const Value *Arg = cast<CallInst>(Inst)->getArgOperand(0);
4178     for (;;) {
4179       // If we're compiling bugpointed code, don't get in trouble.
4180       if (!isa<Instruction>(Arg) && !isa<Argument>(Arg))
4181         break;
4182       // Look through the uses of the pointer.
4183       for (Value::const_use_iterator UI = Arg->use_begin(), UE = Arg->use_end();
4184            UI != UE; ) {
4185         Use &U = UI.getUse();
4186         unsigned OperandNo = UI.getOperandNo();
4187         ++UI; // Increment UI now, because we may unlink its element.
4188
4189         // If the call's return value dominates a use of the call's argument
4190         // value, rewrite the use to use the return value. We check for
4191         // reachability here because an unreachable call is considered to
4192         // trivially dominate itself, which would lead us to rewriting its
4193         // argument in terms of its return value, which would lead to
4194         // infinite loops in GetObjCArg.
4195         if (DT->isReachableFromEntry(U) && DT->dominates(Inst, U)) {
4196           Changed = true;
4197           Instruction *Replacement = Inst;
4198           Type *UseTy = U.get()->getType();
4199           if (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(U.getUser())) {
4200             // For PHI nodes, insert the bitcast in the predecessor block.
4201             unsigned ValNo = PHINode::getIncomingValueNumForOperand(OperandNo);
4202             BasicBlock *BB = PHI->getIncomingBlock(ValNo);
4203             if (Replacement->getType() != UseTy)
4204               Replacement = new BitCastInst(Replacement, UseTy, "",
4205                                             &BB->back());
4206             // While we're here, rewrite all edges for this PHI, rather
4207             // than just one use at a time, to minimize the number of
4208             // bitcasts we emit.
4209             for (unsigned i = 0, e = PHI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
4210               if (PHI->getIncomingBlock(i) == BB) {
4211                 // Keep the UI iterator valid.
4212                 if (&PHI->getOperandUse(
4213                       PHINode::getOperandNumForIncomingValue(i)) ==
4214                     &UI.getUse())
4215                   ++UI;
4216                 PHI->setIncomingValue(i, Replacement);
4217               }
4218           } else {
4219             if (Replacement->getType() != UseTy)
4220               Replacement = new BitCastInst(Replacement, UseTy, "",
4221                                             cast<Instruction>(U.getUser()));
4222             U.set(Replacement);
4223           }
4224         }
4225       }
4226
4227       // If Arg is a no-op casted pointer, strip one level of casts and iterate.
4228       if (const BitCastInst *BI = dyn_cast<BitCastInst>(Arg))
4229         Arg = BI->getOperand(0);
4230       else if (isa<GEPOperator>(Arg) &&
4231                cast<GEPOperator>(Arg)->hasAllZeroIndices())
4232         Arg = cast<GEPOperator>(Arg)->getPointerOperand();
4233       else if (isa<GlobalAlias>(Arg) &&
4234                !cast<GlobalAlias>(Arg)->mayBeOverridden())
4235         Arg = cast<GlobalAlias>(Arg)->getAliasee();
4236       else
4237         break;
4238     }
4239   }
4240
4241   // If this function has no escaping allocas or suspicious vararg usage,
4242   // objc_storeStrong calls can be marked with the "tail" keyword.
4243   if (TailOkForStoreStrongs)
4244     for (SmallPtrSet<CallInst *, 8>::iterator I = StoreStrongCalls.begin(),
4245          E = StoreStrongCalls.end(); I != E; ++I)
4246       (*I)->setTailCall();
4247   StoreStrongCalls.clear();
4248
4249   return Changed;
4250 }