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