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