Fix Doxygen issues:
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / ObjCARC.cpp
1 //===- ObjCARC.cpp - ObjC ARC Optimization --------------------------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file defines ObjC ARC optimizations. ARC stands for
11 // Automatic Reference Counting and is a system for managing reference counts
12 // for objects in Objective C.
13 //
14 // The optimizations performed include elimination of redundant, partially
15 // redundant, and inconsequential reference count operations, elimination of
16 // redundant weak pointer operations, pattern-matching and replacement of
17 // low-level operations into higher-level operations, and numerous minor
18 // simplifications.
19 //
20 // This file also defines a simple ARC-aware AliasAnalysis.
21 //
22 // WARNING: This file knows about certain library functions. It recognizes them
23 // by name, and hardwires knowledge of their semantics.
24 //
25 // WARNING: This file knows about how certain Objective-C library functions are
26 // used. Naive LLVM IR transformations which would otherwise be
27 // behavior-preserving may break these assumptions.
28 //
29 //===----------------------------------------------------------------------===//
30
31 #define DEBUG_TYPE "objc-arc"
32 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
33 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
34 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
35 using namespace llvm;
36
37 // A handy option to enable/disable all optimizations in this file.
38 static cl::opt<bool> EnableARCOpts("enable-objc-arc-opts", cl::init(true));
39
40 //===----------------------------------------------------------------------===//
41 // Misc. Utilities
42 //===----------------------------------------------------------------------===//
43
44 namespace {
45   /// MapVector - An associative container with fast insertion-order
46   /// (deterministic) iteration over its elements. Plus the special
47   /// blot operation.
48   template<class KeyT, class ValueT>
49   class MapVector {
50     /// Map - Map keys to indices in Vector.
51     typedef DenseMap<KeyT, size_t> MapTy;
52     MapTy Map;
53
54     /// Vector - Keys and values.
55     typedef std::vector<std::pair<KeyT, ValueT> > VectorTy;
56     VectorTy Vector;
57
58   public:
59     typedef typename VectorTy::iterator iterator;
60     typedef typename VectorTy::const_iterator const_iterator;
61     iterator begin() { return Vector.begin(); }
62     iterator end() { return Vector.end(); }
63     const_iterator begin() const { return Vector.begin(); }
64     const_iterator end() const { return Vector.end(); }
65
66 #ifdef XDEBUG
67     ~MapVector() {
68       assert(Vector.size() >= Map.size()); // May differ due to blotting.
69       for (typename MapTy::const_iterator I = Map.begin(), E = Map.end();
70            I != E; ++I) {
71         assert(I->second < Vector.size());
72         assert(Vector[I->second].first == I->first);
73       }
74       for (typename VectorTy::const_iterator I = Vector.begin(),
75            E = Vector.end(); I != E; ++I)
76         assert(!I->first ||
77                (Map.count(I->first) &&
78                 Map[I->first] == size_t(I - Vector.begin())));
79     }
80 #endif
81
82     ValueT &operator[](const KeyT &Arg) {
83       std::pair<typename MapTy::iterator, bool> Pair =
84         Map.insert(std::make_pair(Arg, size_t(0)));
85       if (Pair.second) {
86         size_t Num = Vector.size();
87         Pair.first->second = Num;
88         Vector.push_back(std::make_pair(Arg, ValueT()));
89         return Vector[Num].second;
90       }
91       return Vector[Pair.first->second].second;
92     }
93
94     std::pair<iterator, bool>
95     insert(const std::pair<KeyT, ValueT> &InsertPair) {
96       std::pair<typename MapTy::iterator, bool> Pair =
97         Map.insert(std::make_pair(InsertPair.first, size_t(0)));
98       if (Pair.second) {
99         size_t Num = Vector.size();
100         Pair.first->second = Num;
101         Vector.push_back(InsertPair);
102         return std::make_pair(Vector.begin() + Num, true);
103       }
104       return std::make_pair(Vector.begin() + Pair.first->second, false);
105     }
106
107     const_iterator find(const KeyT &Key) const {
108       typename MapTy::const_iterator It = Map.find(Key);
109       if (It == Map.end()) return Vector.end();
110       return Vector.begin() + It->second;
111     }
112
113     /// blot - This is similar to erase, but instead of removing the element
114     /// from the vector, it just zeros out the key in the vector. This leaves
115     /// iterators intact, but clients must be prepared for zeroed-out keys when
116     /// iterating.
117     void blot(const KeyT &Key) {
118       typename MapTy::iterator It = Map.find(Key);
119       if (It == Map.end()) return;
120       Vector[It->second].first = KeyT();
121       Map.erase(It);
122     }
123
124     void clear() {
125       Map.clear();
126       Vector.clear();
127     }
128   };
129 }
130
131 //===----------------------------------------------------------------------===//
132 // ARC Utilities.
133 //===----------------------------------------------------------------------===//
134
135 #include "llvm/Intrinsics.h"
136 #include "llvm/Module.h"
137 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
138 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
139 #include "llvm/Support/CallSite.h"
140 #include "llvm/ADT/StringSwitch.h"
141
142 namespace {
143   /// InstructionClass - A simple classification for instructions.
144   enum InstructionClass {
145     IC_Retain,              ///< objc_retain
146     IC_RetainRV,            ///< objc_retainAutoreleasedReturnValue
147     IC_RetainBlock,         ///< objc_retainBlock
148     IC_Release,             ///< objc_release
149     IC_Autorelease,         ///< objc_autorelease
150     IC_AutoreleaseRV,       ///< objc_autoreleaseReturnValue
151     IC_AutoreleasepoolPush, ///< objc_autoreleasePoolPush
152     IC_AutoreleasepoolPop,  ///< objc_autoreleasePoolPop
153     IC_NoopCast,            ///< objc_retainedObject, etc.
154     IC_FusedRetainAutorelease, ///< objc_retainAutorelease
155     IC_FusedRetainAutoreleaseRV, ///< objc_retainAutoreleaseReturnValue
156     IC_LoadWeakRetained,    ///< objc_loadWeakRetained (primitive)
157     IC_StoreWeak,           ///< objc_storeWeak (primitive)
158     IC_InitWeak,            ///< objc_initWeak (derived)
159     IC_LoadWeak,            ///< objc_loadWeak (derived)
160     IC_MoveWeak,            ///< objc_moveWeak (derived)
161     IC_CopyWeak,            ///< objc_copyWeak (derived)
162     IC_DestroyWeak,         ///< objc_destroyWeak (derived)
163     IC_StoreStrong,         ///< objc_storeStrong (derived)
164     IC_CallOrUser,          ///< could call objc_release and/or "use" pointers
165     IC_Call,                ///< could call objc_release
166     IC_User,                ///< could "use" a pointer
167     IC_None                 ///< anything else
168   };
169 }
170
171 /// IsPotentialUse - Test whether the given value is possible a
172 /// reference-counted pointer.
173 static bool IsPotentialUse(const Value *Op) {
174   // Pointers to static or stack storage are not reference-counted pointers.
175   if (isa<Constant>(Op) || isa<AllocaInst>(Op))
176     return false;
177   // Special arguments are not reference-counted.
178   if (const Argument *Arg = dyn_cast<Argument>(Op))
179     if (Arg->hasByValAttr() ||
180         Arg->hasNestAttr() ||
181         Arg->hasStructRetAttr())
182       return false;
183   // Only consider values with pointer types.
184   // It seemes intuitive to exclude function pointer types as well, since
185   // functions are never reference-counted, however clang occasionally
186   // bitcasts reference-counted pointers to function-pointer type
187   // temporarily.
188   PointerType *Ty = dyn_cast<PointerType>(Op->getType());
189   if (!Ty)
190     return false;
191   // Conservatively assume anything else is a potential use.
192   return true;
193 }
194
195 /// GetCallSiteClass - Helper for GetInstructionClass. Determines what kind
196 /// of construct CS is.
197 static InstructionClass GetCallSiteClass(ImmutableCallSite CS) {
198   for (ImmutableCallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
199        I != E; ++I)
200     if (IsPotentialUse(*I))
201       return CS.onlyReadsMemory() ? IC_User : IC_CallOrUser;
202
203   return CS.onlyReadsMemory() ? IC_None : IC_Call;
204 }
205
206 /// GetFunctionClass - Determine if F is one of the special known Functions.
207 /// If it isn't, return IC_CallOrUser.
208 static InstructionClass GetFunctionClass(const Function *F) {
209   Function::const_arg_iterator AI = F->arg_begin(), AE = F->arg_end();
210
211   // No arguments.
212   if (AI == AE)
213     return StringSwitch<InstructionClass>(F->getName())
214       .Case("objc_autoreleasePoolPush",  IC_AutoreleasepoolPush)
215       .Default(IC_CallOrUser);
216
217   // One argument.
218   const Argument *A0 = AI++;
219   if (AI == AE)
220     // Argument is a pointer.
221     if (PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(A0->getType())) {
222       Type *ETy = PTy->getElementType();
223       // Argument is i8*.
224       if (ETy->isIntegerTy(8))
225         return StringSwitch<InstructionClass>(F->getName())
226           .Case("objc_retain",                IC_Retain)
227           .Case("objc_retainAutoreleasedReturnValue", IC_RetainRV)
228           .Case("objc_retainBlock",           IC_RetainBlock)
229           .Case("objc_release",               IC_Release)
230           .Case("objc_autorelease",           IC_Autorelease)
231           .Case("objc_autoreleaseReturnValue", IC_AutoreleaseRV)
232           .Case("objc_autoreleasePoolPop",    IC_AutoreleasepoolPop)
233           .Case("objc_retainedObject",        IC_NoopCast)
234           .Case("objc_unretainedObject",      IC_NoopCast)
235           .Case("objc_unretainedPointer",     IC_NoopCast)
236           .Case("objc_retain_autorelease",    IC_FusedRetainAutorelease)
237           .Case("objc_retainAutorelease",     IC_FusedRetainAutorelease)
238           .Case("objc_retainAutoreleaseReturnValue",IC_FusedRetainAutoreleaseRV)
239           .Default(IC_CallOrUser);
240
241       // Argument is i8**
242       if (PointerType *Pte = dyn_cast<PointerType>(ETy))
243         if (Pte->getElementType()->isIntegerTy(8))
244           return StringSwitch<InstructionClass>(F->getName())
245             .Case("objc_loadWeakRetained",      IC_LoadWeakRetained)
246             .Case("objc_loadWeak",              IC_LoadWeak)
247             .Case("objc_destroyWeak",           IC_DestroyWeak)
248             .Default(IC_CallOrUser);
249     }
250
251   // Two arguments, first is i8**.
252   const Argument *A1 = AI++;
253   if (AI == AE)
254     if (PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(A0->getType()))
255       if (PointerType *Pte = dyn_cast<PointerType>(PTy->getElementType()))
256         if (Pte->getElementType()->isIntegerTy(8))
257           if (PointerType *PTy1 = dyn_cast<PointerType>(A1->getType())) {
258             Type *ETy1 = PTy1->getElementType();
259             // Second argument is i8*
260             if (ETy1->isIntegerTy(8))
261               return StringSwitch<InstructionClass>(F->getName())
262                      .Case("objc_storeWeak",             IC_StoreWeak)
263                      .Case("objc_initWeak",              IC_InitWeak)
264                      .Case("objc_storeStrong",           IC_StoreStrong)
265                      .Default(IC_CallOrUser);
266             // Second argument is i8**.
267             if (PointerType *Pte1 = dyn_cast<PointerType>(ETy1))
268               if (Pte1->getElementType()->isIntegerTy(8))
269                 return StringSwitch<InstructionClass>(F->getName())
270                        .Case("objc_moveWeak",              IC_MoveWeak)
271                        .Case("objc_copyWeak",              IC_CopyWeak)
272                        .Default(IC_CallOrUser);
273           }
274
275   // Anything else.
276   return IC_CallOrUser;
277 }
278
279 /// GetInstructionClass - Determine what kind of construct V is.
280 static InstructionClass GetInstructionClass(const Value *V) {
281   if (const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
282     // Any instruction other than bitcast and gep with a pointer operand have a
283     // use of an objc pointer. Bitcasts, GEPs, Selects, PHIs transfer a pointer
284     // to a subsequent use, rather than using it themselves, in this sense.
285     // As a short cut, several other opcodes are known to have no pointer
286     // operands of interest. And ret is never followed by a release, so it's
287     // not interesting to examine.
288     switch (I->getOpcode()) {
289     case Instruction::Call: {
290       const CallInst *CI = cast<CallInst>(I);
291       // Check for calls to special functions.
292       if (const Function *F = CI->getCalledFunction()) {
293         InstructionClass Class = GetFunctionClass(F);
294         if (Class != IC_CallOrUser)
295           return Class;
296
297         // None of the intrinsic functions do objc_release. For intrinsics, the
298         // only question is whether or not they may be users.
299         switch (F->getIntrinsicID()) {
300         case Intrinsic::returnaddress: case Intrinsic::frameaddress:
301         case Intrinsic::stacksave: case Intrinsic::stackrestore:
302         case Intrinsic::vastart: case Intrinsic::vacopy: case Intrinsic::vaend:
303         case Intrinsic::objectsize: case Intrinsic::prefetch:
304         case Intrinsic::stackprotector:
305         case Intrinsic::eh_return_i32: case Intrinsic::eh_return_i64:
306         case Intrinsic::eh_typeid_for: case Intrinsic::eh_dwarf_cfa:
307         case Intrinsic::eh_sjlj_lsda: case Intrinsic::eh_sjlj_functioncontext:
308         case Intrinsic::init_trampoline: case Intrinsic::adjust_trampoline:
309         case Intrinsic::lifetime_start: case Intrinsic::lifetime_end:
310         case Intrinsic::invariant_start: case Intrinsic::invariant_end:
311         // Don't let dbg info affect our results.
312         case Intrinsic::dbg_declare: case Intrinsic::dbg_value:
313           // Short cut: Some intrinsics obviously don't use ObjC pointers.
314           return IC_None;
315         default:
316           break;
317         }
318       }
319       return GetCallSiteClass(CI);
320     }
321     case Instruction::Invoke:
322       return GetCallSiteClass(cast<InvokeInst>(I));
323     case Instruction::BitCast:
324     case Instruction::GetElementPtr:
325     case Instruction::Select: case Instruction::PHI:
326     case Instruction::Ret: case Instruction::Br:
327     case Instruction::Switch: case Instruction::IndirectBr:
328     case Instruction::Alloca: case Instruction::VAArg:
329     case Instruction::Add: case Instruction::FAdd:
330     case Instruction::Sub: case Instruction::FSub:
331     case Instruction::Mul: case Instruction::FMul:
332     case Instruction::SDiv: case Instruction::UDiv: case Instruction::FDiv:
333     case Instruction::SRem: case Instruction::URem: case Instruction::FRem:
334     case Instruction::Shl: case Instruction::LShr: case Instruction::AShr:
335     case Instruction::And: case Instruction::Or: case Instruction::Xor:
336     case Instruction::SExt: case Instruction::ZExt: case Instruction::Trunc:
337     case Instruction::IntToPtr: case Instruction::FCmp:
338     case Instruction::FPTrunc: case Instruction::FPExt:
339     case Instruction::FPToUI: case Instruction::FPToSI:
340     case Instruction::UIToFP: case Instruction::SIToFP:
341     case Instruction::InsertElement: case Instruction::ExtractElement:
342     case Instruction::ShuffleVector:
343     case Instruction::ExtractValue:
344       break;
345     case Instruction::ICmp:
346       // Comparing a pointer with null, or any other constant, isn't an
347       // interesting use, because we don't care what the pointer points to, or
348       // about the values of any other dynamic reference-counted pointers.
349       if (IsPotentialUse(I->getOperand(1)))
350         return IC_User;
351       break;
352     default:
353       // For anything else, check all the operands.
354       // Note that this includes both operands of a Store: while the first
355       // operand isn't actually being dereferenced, it is being stored to
356       // memory where we can no longer track who might read it and dereference
357       // it, so we have to consider it potentially used.
358       for (User::const_op_iterator OI = I->op_begin(), OE = I->op_end();
359            OI != OE; ++OI)
360         if (IsPotentialUse(*OI))
361           return IC_User;
362     }
363   }
364
365   // Otherwise, it's totally inert for ARC purposes.
366   return IC_None;
367 }
368
369 /// GetBasicInstructionClass - Determine what kind of construct V is. This is
370 /// similar to GetInstructionClass except that it only detects objc runtine
371 /// calls. This allows it to be faster.
372 static InstructionClass GetBasicInstructionClass(const Value *V) {
373   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(V)) {
374     if (const Function *F = CI->getCalledFunction())
375       return GetFunctionClass(F);
376     // Otherwise, be conservative.
377     return IC_CallOrUser;
378   }
379
380   // Otherwise, be conservative.
381   return isa<InvokeInst>(V) ? IC_CallOrUser : IC_User;
382 }
383
384 /// IsRetain - Test if the given class is objc_retain or
385 /// equivalent.
386 static bool IsRetain(InstructionClass Class) {
387   return Class == IC_Retain ||
388          Class == IC_RetainRV;
389 }
390
391 /// IsAutorelease - Test if the given class is objc_autorelease or
392 /// equivalent.
393 static bool IsAutorelease(InstructionClass Class) {
394   return Class == IC_Autorelease ||
395          Class == IC_AutoreleaseRV;
396 }
397
398 /// IsForwarding - Test if the given class represents instructions which return
399 /// their argument verbatim.
400 static bool IsForwarding(InstructionClass Class) {
401   // objc_retainBlock technically doesn't always return its argument
402   // verbatim, but it doesn't matter for our purposes here.
403   return Class == IC_Retain ||
404          Class == IC_RetainRV ||
405          Class == IC_Autorelease ||
406          Class == IC_AutoreleaseRV ||
407          Class == IC_RetainBlock ||
408          Class == IC_NoopCast;
409 }
410
411 /// IsNoopOnNull - Test if the given class represents instructions which do
412 /// nothing if passed a null pointer.
413 static bool IsNoopOnNull(InstructionClass Class) {
414   return Class == IC_Retain ||
415          Class == IC_RetainRV ||
416          Class == IC_Release ||
417          Class == IC_Autorelease ||
418          Class == IC_AutoreleaseRV ||
419          Class == IC_RetainBlock;
420 }
421
422 /// IsAlwaysTail - Test if the given class represents instructions which are
423 /// always safe to mark with the "tail" keyword.
424 static bool IsAlwaysTail(InstructionClass Class) {
425   // IC_RetainBlock may be given a stack argument.
426   return Class == IC_Retain ||
427          Class == IC_RetainRV ||
428          Class == IC_Autorelease ||
429          Class == IC_AutoreleaseRV;
430 }
431
432 /// IsNoThrow - Test if the given class represents instructions which are always
433 /// safe to mark with the nounwind attribute..
434 static bool IsNoThrow(InstructionClass Class) {
435   // objc_retainBlock is not nounwind because it calls user copy constructors
436   // which could theoretically throw.
437   return Class == IC_Retain ||
438          Class == IC_RetainRV ||
439          Class == IC_Release ||
440          Class == IC_Autorelease ||
441          Class == IC_AutoreleaseRV ||
442          Class == IC_AutoreleasepoolPush ||
443          Class == IC_AutoreleasepoolPop;
444 }
445
446 /// EraseInstruction - Erase the given instruction. Many ObjC calls return their
447 /// argument verbatim, so if it's such a call and the return value has users,
448 /// replace them with the argument value.
449 static void EraseInstruction(Instruction *CI) {
450   Value *OldArg = cast<CallInst>(CI)->getArgOperand(0);
451
452   bool Unused = CI->use_empty();
453
454   if (!Unused) {
455     // Replace the return value with the argument.
456     assert(IsForwarding(GetBasicInstructionClass(CI)) &&
457            "Can't delete non-forwarding instruction with users!");
458     CI->replaceAllUsesWith(OldArg);
459   }
460
461   CI->eraseFromParent();
462
463   if (Unused)
464     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(OldArg);
465 }
466
467 /// GetUnderlyingObjCPtr - This is a wrapper around getUnderlyingObject which
468 /// also knows how to look through objc_retain and objc_autorelease calls, which
469 /// we know to return their argument verbatim.
470 static const Value *GetUnderlyingObjCPtr(const Value *V) {
471   for (;;) {
472     V = GetUnderlyingObject(V);
473     if (!IsForwarding(GetBasicInstructionClass(V)))
474       break;
475     V = cast<CallInst>(V)->getArgOperand(0);
476   }
477
478   return V;
479 }
480
481 /// StripPointerCastsAndObjCCalls - This is a wrapper around
482 /// Value::stripPointerCasts which also knows how to look through objc_retain
483 /// and objc_autorelease calls, which we know to return their argument verbatim.
484 static const Value *StripPointerCastsAndObjCCalls(const Value *V) {
485   for (;;) {
486     V = V->stripPointerCasts();
487     if (!IsForwarding(GetBasicInstructionClass(V)))
488       break;
489     V = cast<CallInst>(V)->getArgOperand(0);
490   }
491   return V;
492 }
493
494 /// StripPointerCastsAndObjCCalls - This is a wrapper around
495 /// Value::stripPointerCasts which also knows how to look through objc_retain
496 /// and objc_autorelease calls, which we know to return their argument verbatim.
497 static Value *StripPointerCastsAndObjCCalls(Value *V) {
498   for (;;) {
499     V = V->stripPointerCasts();
500     if (!IsForwarding(GetBasicInstructionClass(V)))
501       break;
502     V = cast<CallInst>(V)->getArgOperand(0);
503   }
504   return V;
505 }
506
507 /// GetObjCArg - Assuming the given instruction is one of the special calls such
508 /// as objc_retain or objc_release, return the argument value, stripped of no-op
509 /// casts and forwarding calls.
510 static Value *GetObjCArg(Value *Inst) {
511   return StripPointerCastsAndObjCCalls(cast<CallInst>(Inst)->getArgOperand(0));
512 }
513
514 /// IsObjCIdentifiedObject - This is similar to AliasAnalysis'
515 /// isObjCIdentifiedObject, except that it uses special knowledge of
516 /// ObjC conventions...
517 static bool IsObjCIdentifiedObject(const Value *V) {
518   // Assume that call results and arguments have their own "provenance".
519   // Constants (including GlobalVariables) and Allocas are never
520   // reference-counted.
521   if (isa<CallInst>(V) || isa<InvokeInst>(V) ||
522       isa<Argument>(V) || isa<Constant>(V) ||
523       isa<AllocaInst>(V))
524     return true;
525
526   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(V)) {
527     const Value *Pointer =
528       StripPointerCastsAndObjCCalls(LI->getPointerOperand());
529     if (const GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Pointer)) {
530       // A constant pointer can't be pointing to an object on the heap. It may
531       // be reference-counted, but it won't be deleted.
532       if (GV->isConstant())
533         return true;
534       StringRef Name = GV->getName();
535       // These special variables are known to hold values which are not
536       // reference-counted pointers.
537       if (Name.startswith("\01L_OBJC_SELECTOR_REFERENCES_") ||
538           Name.startswith("\01L_OBJC_CLASSLIST_REFERENCES_") ||
539           Name.startswith("\01L_OBJC_CLASSLIST_SUP_REFS_$_") ||
540           Name.startswith("\01L_OBJC_METH_VAR_NAME_") ||
541           Name.startswith("\01l_objc_msgSend_fixup_"))
542         return true;
543     }
544   }
545
546   return false;
547 }
548
549 /// FindSingleUseIdentifiedObject - This is similar to
550 /// StripPointerCastsAndObjCCalls but it stops as soon as it finds a value
551 /// with multiple uses.
552 static const Value *FindSingleUseIdentifiedObject(const Value *Arg) {
553   if (Arg->hasOneUse()) {
554     if (const BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Arg))
555       return FindSingleUseIdentifiedObject(BC->getOperand(0));
556     if (const GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Arg))
557       if (GEP->hasAllZeroIndices())
558         return FindSingleUseIdentifiedObject(GEP->getPointerOperand());
559     if (IsForwarding(GetBasicInstructionClass(Arg)))
560       return FindSingleUseIdentifiedObject(
561                cast<CallInst>(Arg)->getArgOperand(0));
562     if (!IsObjCIdentifiedObject(Arg))
563       return 0;
564     return Arg;
565   }
566
567   // If we found an identifiable object but it has multiple uses, but they are
568   // trivial uses, we can still consider this to be a single-use value.
569   if (IsObjCIdentifiedObject(Arg)) {
570     for (Value::const_use_iterator UI = Arg->use_begin(), UE = Arg->use_end();
571          UI != UE; ++UI) {
572       const User *U = *UI;
573       if (!U->use_empty() || StripPointerCastsAndObjCCalls(U) != Arg)
574          return 0;
575     }
576
577     return Arg;
578   }
579
580   return 0;
581 }
582
583 /// ModuleHasARC - Test if the given module looks interesting to run ARC
584 /// optimization on.
585 static bool ModuleHasARC(const Module &M) {
586   return
587     M.getNamedValue("objc_retain") ||
588     M.getNamedValue("objc_release") ||
589     M.getNamedValue("objc_autorelease") ||
590     M.getNamedValue("objc_retainAutoreleasedReturnValue") ||
591     M.getNamedValue("objc_retainBlock") ||
592     M.getNamedValue("objc_autoreleaseReturnValue") ||
593     M.getNamedValue("objc_autoreleasePoolPush") ||
594     M.getNamedValue("objc_loadWeakRetained") ||
595     M.getNamedValue("objc_loadWeak") ||
596     M.getNamedValue("objc_destroyWeak") ||
597     M.getNamedValue("objc_storeWeak") ||
598     M.getNamedValue("objc_initWeak") ||
599     M.getNamedValue("objc_moveWeak") ||
600     M.getNamedValue("objc_copyWeak") ||
601     M.getNamedValue("objc_retainedObject") ||
602     M.getNamedValue("objc_unretainedObject") ||
603     M.getNamedValue("objc_unretainedPointer");
604 }
605
606 /// DoesObjCBlockEscape - Test whether the given pointer, which is an
607 /// Objective C block pointer, does not "escape". This differs from regular
608 /// escape analysis in that a use as an argument to a call is not considered
609 /// an escape.
610 static bool DoesObjCBlockEscape(const Value *BlockPtr) {
611   // Walk the def-use chains.
612   SmallVector<const Value *, 4> Worklist;
613   Worklist.push_back(BlockPtr);
614   do {
615     const Value *V = Worklist.pop_back_val();
616     for (Value::const_use_iterator UI = V->use_begin(), UE = V->use_end();
617          UI != UE; ++UI) {
618       const User *UUser = *UI;
619       // Special - Use by a call (callee or argument) is not considered
620       // to be an escape.
621       switch (GetBasicInstructionClass(UUser)) {
622       case IC_StoreWeak:
623       case IC_InitWeak:
624       case IC_StoreStrong:
625       case IC_Autorelease:
626       case IC_AutoreleaseRV:
627         // These special functions make copies of their pointer arguments.
628         return true;
629       case IC_User:
630       case IC_None:
631         // Use by an instruction which copies the value is an escape if the
632         // result is an escape.
633         if (isa<BitCastInst>(UUser) || isa<GetElementPtrInst>(UUser) ||
634             isa<PHINode>(UUser) || isa<SelectInst>(UUser)) {
635           Worklist.push_back(UUser);
636           continue;
637         }
638         // Use by a load is not an escape.
639         if (isa<LoadInst>(UUser))
640           continue;
641         // Use by a store is not an escape if the use is the address.
642         if (const StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(UUser))
643           if (V != SI->getValueOperand())
644             continue;
645         break;
646       default:
647         // Regular calls and other stuff are not considered escapes.
648         continue;
649       }
650       // Otherwise, conservatively assume an escape.
651       return true;
652     }
653   } while (!Worklist.empty());
654
655   // No escapes found.
656   return false;
657 }
658
659 //===----------------------------------------------------------------------===//
660 // ARC AliasAnalysis.
661 //===----------------------------------------------------------------------===//
662
663 #include "llvm/Pass.h"
664 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
665 #include "llvm/Analysis/Passes.h"
666
667 namespace {
668   /// ObjCARCAliasAnalysis - This is a simple alias analysis
669   /// implementation that uses knowledge of ARC constructs to answer queries.
670   ///
671   /// TODO: This class could be generalized to know about other ObjC-specific
672   /// tricks. Such as knowing that ivars in the non-fragile ABI are non-aliasing
673   /// even though their offsets are dynamic.
674   class ObjCARCAliasAnalysis : public ImmutablePass,
675                                public AliasAnalysis {
676   public:
677     static char ID; // Class identification, replacement for typeinfo
678     ObjCARCAliasAnalysis() : ImmutablePass(ID) {
679       initializeObjCARCAliasAnalysisPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
680     }
681
682   private:
683     virtual void initializePass() {
684       InitializeAliasAnalysis(this);
685     }
686
687     /// getAdjustedAnalysisPointer - This method is used when a pass implements
688     /// an analysis interface through multiple inheritance.  If needed, it
689     /// should override this to adjust the this pointer as needed for the
690     /// specified pass info.
691     virtual void *getAdjustedAnalysisPointer(const void *PI) {
692       if (PI == &AliasAnalysis::ID)
693         return static_cast<AliasAnalysis *>(this);
694       return this;
695     }
696
697     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
698     virtual AliasResult alias(const Location &LocA, const Location &LocB);
699     virtual bool pointsToConstantMemory(const Location &Loc, bool OrLocal);
700     virtual ModRefBehavior getModRefBehavior(ImmutableCallSite CS);
701     virtual ModRefBehavior getModRefBehavior(const Function *F);
702     virtual ModRefResult getModRefInfo(ImmutableCallSite CS,
703                                        const Location &Loc);
704     virtual ModRefResult getModRefInfo(ImmutableCallSite CS1,
705                                        ImmutableCallSite CS2);
706   };
707 }  // End of anonymous namespace
708
709 // Register this pass...
710 char ObjCARCAliasAnalysis::ID = 0;
711 INITIALIZE_AG_PASS(ObjCARCAliasAnalysis, AliasAnalysis, "objc-arc-aa",
712                    "ObjC-ARC-Based Alias Analysis", false, true, false)
713
714 ImmutablePass *llvm::createObjCARCAliasAnalysisPass() {
715   return new ObjCARCAliasAnalysis();
716 }
717
718 void
719 ObjCARCAliasAnalysis::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
720   AU.setPreservesAll();
721   AliasAnalysis::getAnalysisUsage(AU);
722 }
723
724 AliasAnalysis::AliasResult
725 ObjCARCAliasAnalysis::alias(const Location &LocA, const Location &LocB) {
726   if (!EnableARCOpts)
727     return AliasAnalysis::alias(LocA, LocB);
728
729   // First, strip off no-ops, including ObjC-specific no-ops, and try making a
730   // precise alias query.
731   const Value *SA = StripPointerCastsAndObjCCalls(LocA.Ptr);
732   const Value *SB = StripPointerCastsAndObjCCalls(LocB.Ptr);
733   AliasResult Result =
734     AliasAnalysis::alias(Location(SA, LocA.Size, LocA.TBAATag),
735                          Location(SB, LocB.Size, LocB.TBAATag));
736   if (Result != MayAlias)
737     return Result;
738
739   // If that failed, climb to the underlying object, including climbing through
740   // ObjC-specific no-ops, and try making an imprecise alias query.
741   const Value *UA = GetUnderlyingObjCPtr(SA);
742   const Value *UB = GetUnderlyingObjCPtr(SB);
743   if (UA != SA || UB != SB) {
744     Result = AliasAnalysis::alias(Location(UA), Location(UB));
745     // We can't use MustAlias or PartialAlias results here because
746     // GetUnderlyingObjCPtr may return an offsetted pointer value.
747     if (Result == NoAlias)
748       return NoAlias;
749   }
750
751   // If that failed, fail. We don't need to chain here, since that's covered
752   // by the earlier precise query.
753   return MayAlias;
754 }
755
756 bool
757 ObjCARCAliasAnalysis::pointsToConstantMemory(const Location &Loc,
758                                              bool OrLocal) {
759   if (!EnableARCOpts)
760     return AliasAnalysis::pointsToConstantMemory(Loc, OrLocal);
761
762   // First, strip off no-ops, including ObjC-specific no-ops, and try making
763   // a precise alias query.
764   const Value *S = StripPointerCastsAndObjCCalls(Loc.Ptr);
765   if (AliasAnalysis::pointsToConstantMemory(Location(S, Loc.Size, Loc.TBAATag),
766                                             OrLocal))
767     return true;
768
769   // If that failed, climb to the underlying object, including climbing through
770   // ObjC-specific no-ops, and try making an imprecise alias query.
771   const Value *U = GetUnderlyingObjCPtr(S);
772   if (U != S)
773     return AliasAnalysis::pointsToConstantMemory(Location(U), OrLocal);
774
775   // If that failed, fail. We don't need to chain here, since that's covered
776   // by the earlier precise query.
777   return false;
778 }
779
780 AliasAnalysis::ModRefBehavior
781 ObjCARCAliasAnalysis::getModRefBehavior(ImmutableCallSite CS) {
782   // We have nothing to do. Just chain to the next AliasAnalysis.
783   return AliasAnalysis::getModRefBehavior(CS);
784 }
785
786 AliasAnalysis::ModRefBehavior
787 ObjCARCAliasAnalysis::getModRefBehavior(const Function *F) {
788   if (!EnableARCOpts)
789     return AliasAnalysis::getModRefBehavior(F);
790
791   switch (GetFunctionClass(F)) {
792   case IC_NoopCast:
793     return DoesNotAccessMemory;
794   default:
795     break;
796   }
797
798   return AliasAnalysis::getModRefBehavior(F);
799 }
800
801 AliasAnalysis::ModRefResult
802 ObjCARCAliasAnalysis::getModRefInfo(ImmutableCallSite CS, const Location &Loc) {
803   if (!EnableARCOpts)
804     return AliasAnalysis::getModRefInfo(CS, Loc);
805
806   switch (GetBasicInstructionClass(CS.getInstruction())) {
807   case IC_Retain:
808   case IC_RetainRV:
809   case IC_Autorelease:
810   case IC_AutoreleaseRV:
811   case IC_NoopCast:
812   case IC_AutoreleasepoolPush:
813   case IC_FusedRetainAutorelease:
814   case IC_FusedRetainAutoreleaseRV:
815     // These functions don't access any memory visible to the compiler.
816     // Note that this doesn't include objc_retainBlock, because it updates
817     // pointers when it copies block data.
818     return NoModRef;
819   default:
820     break;
821   }
822
823   return AliasAnalysis::getModRefInfo(CS, Loc);
824 }
825
826 AliasAnalysis::ModRefResult
827 ObjCARCAliasAnalysis::getModRefInfo(ImmutableCallSite CS1,
828                                     ImmutableCallSite CS2) {
829   // TODO: Theoretically we could check for dependencies between objc_* calls
830   // and OnlyAccessesArgumentPointees calls or other well-behaved calls.
831   return AliasAnalysis::getModRefInfo(CS1, CS2);
832 }
833
834 //===----------------------------------------------------------------------===//
835 // ARC expansion.
836 //===----------------------------------------------------------------------===//
837
838 #include "llvm/Support/InstIterator.h"
839 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
840
841 namespace {
842   /// ObjCARCExpand - Early ARC transformations.
843   class ObjCARCExpand : public FunctionPass {
844     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
845     virtual bool doInitialization(Module &M);
846     virtual bool runOnFunction(Function &F);
847
848     /// Run - A flag indicating whether this optimization pass should run.
849     bool Run;
850
851   public:
852     static char ID;
853     ObjCARCExpand() : FunctionPass(ID) {
854       initializeObjCARCExpandPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
855     }
856   };
857 }
858
859 char ObjCARCExpand::ID = 0;
860 INITIALIZE_PASS(ObjCARCExpand,
861                 "objc-arc-expand", "ObjC ARC expansion", false, false)
862
863 Pass *llvm::createObjCARCExpandPass() {
864   return new ObjCARCExpand();
865 }
866
867 void ObjCARCExpand::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
868   AU.setPreservesCFG();
869 }
870
871 bool ObjCARCExpand::doInitialization(Module &M) {
872   Run = ModuleHasARC(M);
873   return false;
874 }
875
876 bool ObjCARCExpand::runOnFunction(Function &F) {
877   if (!EnableARCOpts)
878     return false;
879
880   // If nothing in the Module uses ARC, don't do anything.
881   if (!Run)
882     return false;
883
884   bool Changed = false;
885
886   for (inst_iterator I = inst_begin(&F), E = inst_end(&F); I != E; ++I) {
887     Instruction *Inst = &*I;
888
889     switch (GetBasicInstructionClass(Inst)) {
890     case IC_Retain:
891     case IC_RetainRV:
892     case IC_Autorelease:
893     case IC_AutoreleaseRV:
894     case IC_FusedRetainAutorelease:
895     case IC_FusedRetainAutoreleaseRV:
896       // These calls return their argument verbatim, as a low-level
897       // optimization. However, this makes high-level optimizations
898       // harder. Undo any uses of this optimization that the front-end
899       // emitted here. We'll redo them in the contract pass.
900       Changed = true;
901       Inst->replaceAllUsesWith(cast<CallInst>(Inst)->getArgOperand(0));
902       break;
903     default:
904       break;
905     }
906   }
907
908   return Changed;
909 }
910
911 //===----------------------------------------------------------------------===//
912 // ARC autorelease pool elimination.
913 //===----------------------------------------------------------------------===//
914
915 #include "llvm/Constants.h"
916 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
917
918 namespace {
919   /// ObjCARCAPElim - Autorelease pool elimination.
920   class ObjCARCAPElim : public ModulePass {
921     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
922     virtual bool runOnModule(Module &M);
923
924     static bool MayAutorelease(ImmutableCallSite CS, unsigned Depth = 0);
925     static bool OptimizeBB(BasicBlock *BB);
926
927   public:
928     static char ID;
929     ObjCARCAPElim() : ModulePass(ID) {
930       initializeObjCARCAPElimPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
931     }
932   };
933 }
934
935 char ObjCARCAPElim::ID = 0;
936 INITIALIZE_PASS(ObjCARCAPElim,
937                 "objc-arc-apelim",
938                 "ObjC ARC autorelease pool elimination",
939                 false, false)
940
941 Pass *llvm::createObjCARCAPElimPass() {
942   return new ObjCARCAPElim();
943 }
944
945 void ObjCARCAPElim::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
946   AU.setPreservesCFG();
947 }
948
949 /// MayAutorelease - Interprocedurally determine if calls made by the
950 /// given call site can possibly produce autoreleases.
951 bool ObjCARCAPElim::MayAutorelease(ImmutableCallSite CS, unsigned Depth) {
952   if (const Function *Callee = CS.getCalledFunction()) {
953     if (Callee->isDeclaration() || Callee->mayBeOverridden())
954       return true;
955     for (Function::const_iterator I = Callee->begin(), E = Callee->end();
956          I != E; ++I) {
957       const BasicBlock *BB = I;
958       for (BasicBlock::const_iterator J = BB->begin(), F = BB->end();
959            J != F; ++J)
960         if (ImmutableCallSite JCS = ImmutableCallSite(J))
961           // This recursion depth limit is arbitrary. It's just great
962           // enough to cover known interesting testcases.
963           if (Depth < 3 &&
964               !JCS.onlyReadsMemory() &&
965               MayAutorelease(JCS, Depth + 1))
966             return true;
967     }
968     return false;
969   }
970
971   return true;
972 }
973
974 bool ObjCARCAPElim::OptimizeBB(BasicBlock *BB) {
975   bool Changed = false;
976
977   Instruction *Push = 0;
978   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ) {
979     Instruction *Inst = I++;
980     switch (GetBasicInstructionClass(Inst)) {
981     case IC_AutoreleasepoolPush:
982       Push = Inst;
983       break;
984     case IC_AutoreleasepoolPop:
985       // If this pop matches a push and nothing in between can autorelease,
986       // zap the pair.
987       if (Push && cast<CallInst>(Inst)->getArgOperand(0) == Push) {
988         Changed = true;
989         Inst->eraseFromParent();
990         Push->eraseFromParent();
991       }
992       Push = 0;
993       break;
994     case IC_CallOrUser:
995       if (MayAutorelease(ImmutableCallSite(Inst)))
996         Push = 0;
997       break;
998     default:
999       break;
1000     }
1001   }
1002
1003   return Changed;
1004 }
1005
1006 bool ObjCARCAPElim::runOnModule(Module &M) {
1007   if (!EnableARCOpts)
1008     return false;
1009
1010   // If nothing in the Module uses ARC, don't do anything.
1011   if (!ModuleHasARC(M))
1012     return false;
1013
1014   // Find the llvm.global_ctors variable, as the first step in
1015   // identifying the global constructors. In theory, unnecessary autorelease
1016   // pools could occur anywhere, but in practice it's pretty rare. Global
1017   // ctors are a place where autorelease pools get inserted automatically,
1018   // so it's pretty common for them to be unnecessary, and it's pretty
1019   // profitable to eliminate them.
1020   GlobalVariable *GV = M.getGlobalVariable("llvm.global_ctors");
1021   if (!GV)
1022     return false;
1023
1024   assert(GV->hasDefinitiveInitializer() &&
1025          "llvm.global_ctors is uncooperative!");
1026
1027   bool Changed = false;
1028
1029   // Dig the constructor functions out of GV's initializer.
1030   ConstantArray *Init = cast<ConstantArray>(GV->getInitializer());
1031   for (User::op_iterator OI = Init->op_begin(), OE = Init->op_end();
1032        OI != OE; ++OI) {
1033     Value *Op = *OI;
1034     // llvm.global_ctors is an array of pairs where the second members
1035     // are constructor functions.
1036     Function *F = dyn_cast<Function>(cast<ConstantStruct>(Op)->getOperand(1));
1037     // If the user used a constructor function with the wrong signature and
1038     // it got bitcasted or whatever, look the other way.
1039     if (!F)
1040       continue;
1041     // Only look at function definitions.
1042     if (F->isDeclaration())
1043       continue;
1044     // Only look at functions with one basic block.
1045     if (llvm::next(F->begin()) != F->end())
1046       continue;
1047     // Ok, a single-block constructor function definition. Try to optimize it.
1048     Changed |= OptimizeBB(F->begin());
1049   }
1050
1051   return Changed;
1052 }
1053
1054 //===----------------------------------------------------------------------===//
1055 // ARC optimization.
1056 //===----------------------------------------------------------------------===//
1057
1058 // TODO: On code like this:
1059 //
1060 // objc_retain(%x)
1061 // stuff_that_cannot_release()
1062 // objc_autorelease(%x)
1063 // stuff_that_cannot_release()
1064 // objc_retain(%x)
1065 // stuff_that_cannot_release()
1066 // objc_autorelease(%x)
1067 //
1068 // The second retain and autorelease can be deleted.
1069
1070 // TODO: It should be possible to delete
1071 // objc_autoreleasePoolPush and objc_autoreleasePoolPop
1072 // pairs if nothing is actually autoreleased between them. Also, autorelease
1073 // calls followed by objc_autoreleasePoolPop calls (perhaps in ObjC++ code
1074 // after inlining) can be turned into plain release calls.
1075
1076 // TODO: Critical-edge splitting. If the optimial insertion point is
1077 // a critical edge, the current algorithm has to fail, because it doesn't
1078 // know how to split edges. It should be possible to make the optimizer
1079 // think in terms of edges, rather than blocks, and then split critical
1080 // edges on demand.
1081
1082 // TODO: OptimizeSequences could generalized to be Interprocedural.
1083
1084 // TODO: Recognize that a bunch of other objc runtime calls have
1085 // non-escaping arguments and non-releasing arguments, and may be
1086 // non-autoreleasing.
1087
1088 // TODO: Sink autorelease calls as far as possible. Unfortunately we
1089 // usually can't sink them past other calls, which would be the main
1090 // case where it would be useful.
1091
1092 // TODO: The pointer returned from objc_loadWeakRetained is retained.
1093
1094 // TODO: Delete release+retain pairs (rare).
1095
1096 #include "llvm/LLVMContext.h"
1097 #include "llvm/Support/CFG.h"
1098 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
1099 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
1100
1101 STATISTIC(NumNoops,       "Number of no-op objc calls eliminated");
1102 STATISTIC(NumPartialNoops, "Number of partially no-op objc calls eliminated");
1103 STATISTIC(NumAutoreleases,"Number of autoreleases converted to releases");
1104 STATISTIC(NumRets,        "Number of return value forwarding "
1105                           "retain+autoreleaes eliminated");
1106 STATISTIC(NumRRs,         "Number of retain+release paths eliminated");
1107 STATISTIC(NumPeeps,       "Number of calls peephole-optimized");
1108
1109 namespace {
1110   /// ProvenanceAnalysis - This is similar to BasicAliasAnalysis, and it
1111   /// uses many of the same techniques, except it uses special ObjC-specific
1112   /// reasoning about pointer relationships.
1113   class ProvenanceAnalysis {
1114     AliasAnalysis *AA;
1115
1116     typedef std::pair<const Value *, const Value *> ValuePairTy;
1117     typedef DenseMap<ValuePairTy, bool> CachedResultsTy;
1118     CachedResultsTy CachedResults;
1119
1120     bool relatedCheck(const Value *A, const Value *B);
1121     bool relatedSelect(const SelectInst *A, const Value *B);
1122     bool relatedPHI(const PHINode *A, const Value *B);
1123
1124     // Do not implement.
1125     void operator=(const ProvenanceAnalysis &);
1126     ProvenanceAnalysis(const ProvenanceAnalysis &);
1127
1128   public:
1129     ProvenanceAnalysis() {}
1130
1131     void setAA(AliasAnalysis *aa) { AA = aa; }
1132
1133     AliasAnalysis *getAA() const { return AA; }
1134
1135     bool related(const Value *A, const Value *B);
1136
1137     void clear() {
1138       CachedResults.clear();
1139     }
1140   };
1141 }
1142
1143 bool ProvenanceAnalysis::relatedSelect(const SelectInst *A, const Value *B) {
1144   // If the values are Selects with the same condition, we can do a more precise
1145   // check: just check for relations between the values on corresponding arms.
1146   if (const SelectInst *SB = dyn_cast<SelectInst>(B))
1147     if (A->getCondition() == SB->getCondition())
1148       return related(A->getTrueValue(), SB->getTrueValue()) ||
1149              related(A->getFalseValue(), SB->getFalseValue());
1150
1151   // Check both arms of the Select node individually.
1152   return related(A->getTrueValue(), B) ||
1153          related(A->getFalseValue(), B);
1154 }
1155
1156 bool ProvenanceAnalysis::relatedPHI(const PHINode *A, const Value *B) {
1157   // If the values are PHIs in the same block, we can do a more precise as well
1158   // as efficient check: just check for relations between the values on
1159   // corresponding edges.
1160   if (const PHINode *PNB = dyn_cast<PHINode>(B))
1161     if (PNB->getParent() == A->getParent()) {
1162       for (unsigned i = 0, e = A->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
1163         if (related(A->getIncomingValue(i),
1164                     PNB->getIncomingValueForBlock(A->getIncomingBlock(i))))
1165           return true;
1166       return false;
1167     }
1168
1169   // Check each unique source of the PHI node against B.
1170   SmallPtrSet<const Value *, 4> UniqueSrc;
1171   for (unsigned i = 0, e = A->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1172     const Value *PV1 = A->getIncomingValue(i);
1173     if (UniqueSrc.insert(PV1) && related(PV1, B))
1174       return true;
1175   }
1176
1177   // All of the arms checked out.
1178   return false;
1179 }
1180
1181 /// isStoredObjCPointer - Test if the value of P, or any value covered by its
1182 /// provenance, is ever stored within the function (not counting callees).
1183 static bool isStoredObjCPointer(const Value *P) {
1184   SmallPtrSet<const Value *, 8> Visited;
1185   SmallVector<const Value *, 8> Worklist;
1186   Worklist.push_back(P);
1187   Visited.insert(P);
1188   do {
1189     P = Worklist.pop_back_val();
1190     for (Value::const_use_iterator UI = P->use_begin(), UE = P->use_end();
1191          UI != UE; ++UI) {
1192       const User *Ur = *UI;
1193       if (isa<StoreInst>(Ur)) {
1194         if (UI.getOperandNo() == 0)
1195           // The pointer is stored.
1196           return true;
1197         // The pointed is stored through.
1198         continue;
1199       }
1200       if (isa<CallInst>(Ur))
1201         // The pointer is passed as an argument, ignore this.
1202         continue;
1203       if (isa<PtrToIntInst>(P))
1204         // Assume the worst.
1205         return true;
1206       if (Visited.insert(Ur))
1207         Worklist.push_back(Ur);
1208     }
1209   } while (!Worklist.empty());
1210
1211   // Everything checked out.
1212   return false;
1213 }
1214
1215 bool ProvenanceAnalysis::relatedCheck(const Value *A, const Value *B) {
1216   // Skip past provenance pass-throughs.
1217   A = GetUnderlyingObjCPtr(A);
1218   B = GetUnderlyingObjCPtr(B);
1219
1220   // Quick check.
1221   if (A == B)
1222     return true;
1223
1224   // Ask regular AliasAnalysis, for a first approximation.
1225   switch (AA->alias(A, B)) {
1226   case AliasAnalysis::NoAlias:
1227     return false;
1228   case AliasAnalysis::MustAlias:
1229   case AliasAnalysis::PartialAlias:
1230     return true;
1231   case AliasAnalysis::MayAlias:
1232     break;
1233   }
1234
1235   bool AIsIdentified = IsObjCIdentifiedObject(A);
1236   bool BIsIdentified = IsObjCIdentifiedObject(B);
1237
1238   // An ObjC-Identified object can't alias a load if it is never locally stored.
1239   if (AIsIdentified) {
1240     // Check for an obvious escape.
1241     if (isa<LoadInst>(B))
1242       return isStoredObjCPointer(A);
1243     if (BIsIdentified) {
1244       // Check for an obvious escape.
1245       if (isa<LoadInst>(A))
1246         return isStoredObjCPointer(B);
1247       // Both pointers are identified and escapes aren't an evident problem.
1248       return false;
1249     }
1250   } else if (BIsIdentified) {
1251     // Check for an obvious escape.
1252     if (isa<LoadInst>(A))
1253       return isStoredObjCPointer(B);
1254   }
1255
1256    // Special handling for PHI and Select.
1257   if (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(A))
1258     return relatedPHI(PN, B);
1259   if (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(B))
1260     return relatedPHI(PN, A);
1261   if (const SelectInst *S = dyn_cast<SelectInst>(A))
1262     return relatedSelect(S, B);
1263   if (const SelectInst *S = dyn_cast<SelectInst>(B))
1264     return relatedSelect(S, A);
1265
1266   // Conservative.
1267   return true;
1268 }
1269
1270 bool ProvenanceAnalysis::related(const Value *A, const Value *B) {
1271   // Begin by inserting a conservative value into the map. If the insertion
1272   // fails, we have the answer already. If it succeeds, leave it there until we
1273   // compute the real answer to guard against recursive queries.
1274   if (A > B) std::swap(A, B);
1275   std::pair<CachedResultsTy::iterator, bool> Pair =
1276     CachedResults.insert(std::make_pair(ValuePairTy(A, B), true));
1277   if (!Pair.second)
1278     return Pair.first->second;
1279
1280   bool Result = relatedCheck(A, B);
1281   CachedResults[ValuePairTy(A, B)] = Result;
1282   return Result;
1283 }
1284
1285 namespace {
1286   // Sequence - A sequence of states that a pointer may go through in which an
1287   // objc_retain and objc_release are actually needed.
1288   enum Sequence {
1289     S_None,
1290     S_Retain,         ///< objc_retain(x)
1291     S_CanRelease,     ///< foo(x) -- x could possibly see a ref count decrement
1292     S_Use,            ///< any use of x
1293     S_Stop,           ///< like S_Release, but code motion is stopped
1294     S_Release,        ///< objc_release(x)
1295     S_MovableRelease  ///< objc_release(x), !clang.imprecise_release
1296   };
1297 }
1298
1299 static Sequence MergeSeqs(Sequence A, Sequence B, bool TopDown) {
1300   // The easy cases.
1301   if (A == B)
1302     return A;
1303   if (A == S_None || B == S_None)
1304     return S_None;
1305
1306   if (A > B) std::swap(A, B);
1307   if (TopDown) {
1308     // Choose the side which is further along in the sequence.
1309     if ((A == S_Retain || A == S_CanRelease) &&
1310         (B == S_CanRelease || B == S_Use))
1311       return B;
1312   } else {
1313     // Choose the side which is further along in the sequence.
1314     if ((A == S_Use || A == S_CanRelease) &&
1315         (B == S_Use || B == S_Release || B == S_Stop || B == S_MovableRelease))
1316       return A;
1317     // If both sides are releases, choose the more conservative one.
1318     if (A == S_Stop && (B == S_Release || B == S_MovableRelease))
1319       return A;
1320     if (A == S_Release && B == S_MovableRelease)
1321       return A;
1322   }
1323
1324   return S_None;
1325 }
1326
1327 namespace {
1328   /// RRInfo - Unidirectional information about either a
1329   /// retain-decrement-use-release sequence or release-use-decrement-retain
1330   /// reverese sequence.
1331   struct RRInfo {
1332     /// KnownSafe - After an objc_retain, the reference count of the referenced
1333     /// object is known to be positive. Similarly, before an objc_release, the
1334     /// reference count of the referenced object is known to be positive. If
1335     /// there are retain-release pairs in code regions where the retain count
1336     /// is known to be positive, they can be eliminated, regardless of any side
1337     /// effects between them.
1338     ///
1339     /// Also, a retain+release pair nested within another retain+release
1340     /// pair all on the known same pointer value can be eliminated, regardless
1341     /// of any intervening side effects.
1342     ///
1343     /// KnownSafe is true when either of these conditions is satisfied.
1344     bool KnownSafe;
1345
1346     /// IsRetainBlock - True if the Calls are objc_retainBlock calls (as
1347     /// opposed to objc_retain calls).
1348     bool IsRetainBlock;
1349
1350     /// IsTailCallRelease - True of the objc_release calls are all marked
1351     /// with the "tail" keyword.
1352     bool IsTailCallRelease;
1353
1354     /// ReleaseMetadata - If the Calls are objc_release calls and they all have
1355     /// a clang.imprecise_release tag, this is the metadata tag.
1356     MDNode *ReleaseMetadata;
1357
1358     /// Calls - For a top-down sequence, the set of objc_retains or
1359     /// objc_retainBlocks. For bottom-up, the set of objc_releases.
1360     SmallPtrSet<Instruction *, 2> Calls;
1361
1362     /// ReverseInsertPts - The set of optimal insert positions for
1363     /// moving calls in the opposite sequence.
1364     SmallPtrSet<Instruction *, 2> ReverseInsertPts;
1365
1366     RRInfo() :
1367       KnownSafe(false), IsRetainBlock(false),
1368       IsTailCallRelease(false),
1369       ReleaseMetadata(0) {}
1370
1371     void clear();
1372   };
1373 }
1374
1375 void RRInfo::clear() {
1376   KnownSafe = false;
1377   IsRetainBlock = false;
1378   IsTailCallRelease = false;
1379   ReleaseMetadata = 0;
1380   Calls.clear();
1381   ReverseInsertPts.clear();
1382 }
1383
1384 namespace {
1385   /// PtrState - This class summarizes several per-pointer runtime properties
1386   /// which are propogated through the flow graph.
1387   class PtrState {
1388     /// KnownPositiveRefCount - True if the reference count is known to
1389     /// be incremented.
1390     bool KnownPositiveRefCount;
1391
1392     /// Partial - True of we've seen an opportunity for partial RR elimination,
1393     /// such as pushing calls into a CFG triangle or into one side of a
1394     /// CFG diamond.
1395     bool Partial;
1396
1397     /// Seq - The current position in the sequence.
1398     Sequence Seq : 8;
1399
1400   public:
1401     /// RRI - Unidirectional information about the current sequence.
1402     /// TODO: Encapsulate this better.
1403     RRInfo RRI;
1404
1405     PtrState() : KnownPositiveRefCount(false), Partial(false),
1406                  Seq(S_None) {}
1407
1408     void SetKnownPositiveRefCount() {
1409       KnownPositiveRefCount = true;
1410     }
1411
1412     void ClearRefCount() {
1413       KnownPositiveRefCount = false;
1414     }
1415
1416     bool IsKnownIncremented() const {
1417       return KnownPositiveRefCount;
1418     }
1419
1420     void SetSeq(Sequence NewSeq) {
1421       Seq = NewSeq;
1422     }
1423
1424     Sequence GetSeq() const {
1425       return Seq;
1426     }
1427
1428     void ClearSequenceProgress() {
1429       ResetSequenceProgress(S_None);
1430     }
1431
1432     void ResetSequenceProgress(Sequence NewSeq) {
1433       Seq = NewSeq;
1434       Partial = false;
1435       RRI.clear();
1436     }
1437
1438     void Merge(const PtrState &Other, bool TopDown);
1439   };
1440 }
1441
1442 void
1443 PtrState::Merge(const PtrState &Other, bool TopDown) {
1444   Seq = MergeSeqs(Seq, Other.Seq, TopDown);
1445   KnownPositiveRefCount = KnownPositiveRefCount && Other.KnownPositiveRefCount;
1446
1447   // We can't merge a plain objc_retain with an objc_retainBlock.
1448   if (RRI.IsRetainBlock != Other.RRI.IsRetainBlock)
1449     Seq = S_None;
1450
1451   // If we're not in a sequence (anymore), drop all associated state.
1452   if (Seq == S_None) {
1453     Partial = false;
1454     RRI.clear();
1455   } else if (Partial || Other.Partial) {
1456     // If we're doing a merge on a path that's previously seen a partial
1457     // merge, conservatively drop the sequence, to avoid doing partial
1458     // RR elimination. If the branch predicates for the two merge differ,
1459     // mixing them is unsafe.
1460     ClearSequenceProgress();
1461   } else {
1462     // Conservatively merge the ReleaseMetadata information.
1463     if (RRI.ReleaseMetadata != Other.RRI.ReleaseMetadata)
1464       RRI.ReleaseMetadata = 0;
1465
1466     RRI.KnownSafe = RRI.KnownSafe && Other.RRI.KnownSafe;
1467     RRI.IsTailCallRelease = RRI.IsTailCallRelease &&
1468                             Other.RRI.IsTailCallRelease;
1469     RRI.Calls.insert(Other.RRI.Calls.begin(), Other.RRI.Calls.end());
1470
1471     // Merge the insert point sets. If there are any differences,
1472     // that makes this a partial merge.
1473     Partial = RRI.ReverseInsertPts.size() != Other.RRI.ReverseInsertPts.size();
1474     for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
1475          I = Other.RRI.ReverseInsertPts.begin(),
1476          E = Other.RRI.ReverseInsertPts.end(); I != E; ++I)
1477       Partial |= RRI.ReverseInsertPts.insert(*I);
1478   }
1479 }
1480
1481 namespace {
1482   /// BBState - Per-BasicBlock state.
1483   class BBState {
1484     /// TopDownPathCount - The number of unique control paths from the entry
1485     /// which can reach this block.
1486     unsigned TopDownPathCount;
1487
1488     /// BottomUpPathCount - The number of unique control paths to exits
1489     /// from this block.
1490     unsigned BottomUpPathCount;
1491
1492     /// MapTy - A type for PerPtrTopDown and PerPtrBottomUp.
1493     typedef MapVector<const Value *, PtrState> MapTy;
1494
1495     /// PerPtrTopDown - The top-down traversal uses this to record information
1496     /// known about a pointer at the bottom of each block.
1497     MapTy PerPtrTopDown;
1498
1499     /// PerPtrBottomUp - The bottom-up traversal uses this to record information
1500     /// known about a pointer at the top of each block.
1501     MapTy PerPtrBottomUp;
1502
1503     /// Preds, Succs - Effective successors and predecessors of the current
1504     /// block (this ignores ignorable edges and ignored backedges).
1505     SmallVector<BasicBlock *, 2> Preds;
1506     SmallVector<BasicBlock *, 2> Succs;
1507
1508   public:
1509     BBState() : TopDownPathCount(0), BottomUpPathCount(0) {}
1510
1511     typedef MapTy::iterator ptr_iterator;
1512     typedef MapTy::const_iterator ptr_const_iterator;
1513
1514     ptr_iterator top_down_ptr_begin() { return PerPtrTopDown.begin(); }
1515     ptr_iterator top_down_ptr_end() { return PerPtrTopDown.end(); }
1516     ptr_const_iterator top_down_ptr_begin() const {
1517       return PerPtrTopDown.begin();
1518     }
1519     ptr_const_iterator top_down_ptr_end() const {
1520       return PerPtrTopDown.end();
1521     }
1522
1523     ptr_iterator bottom_up_ptr_begin() { return PerPtrBottomUp.begin(); }
1524     ptr_iterator bottom_up_ptr_end() { return PerPtrBottomUp.end(); }
1525     ptr_const_iterator bottom_up_ptr_begin() const {
1526       return PerPtrBottomUp.begin();
1527     }
1528     ptr_const_iterator bottom_up_ptr_end() const {
1529       return PerPtrBottomUp.end();
1530     }
1531
1532     /// SetAsEntry - Mark this block as being an entry block, which has one
1533     /// path from the entry by definition.
1534     void SetAsEntry() { TopDownPathCount = 1; }
1535
1536     /// SetAsExit - Mark this block as being an exit block, which has one
1537     /// path to an exit by definition.
1538     void SetAsExit()  { BottomUpPathCount = 1; }
1539
1540     PtrState &getPtrTopDownState(const Value *Arg) {
1541       return PerPtrTopDown[Arg];
1542     }
1543
1544     PtrState &getPtrBottomUpState(const Value *Arg) {
1545       return PerPtrBottomUp[Arg];
1546     }
1547
1548     void clearBottomUpPointers() {
1549       PerPtrBottomUp.clear();
1550     }
1551
1552     void clearTopDownPointers() {
1553       PerPtrTopDown.clear();
1554     }
1555
1556     void InitFromPred(const BBState &Other);
1557     void InitFromSucc(const BBState &Other);
1558     void MergePred(const BBState &Other);
1559     void MergeSucc(const BBState &Other);
1560
1561     /// GetAllPathCount - Return the number of possible unique paths from an
1562     /// entry to an exit which pass through this block. This is only valid
1563     /// after both the top-down and bottom-up traversals are complete.
1564     unsigned GetAllPathCount() const {
1565       assert(TopDownPathCount != 0);
1566       assert(BottomUpPathCount != 0);
1567       return TopDownPathCount * BottomUpPathCount;
1568     }
1569
1570     // Specialized CFG utilities.
1571     typedef SmallVectorImpl<BasicBlock *>::const_iterator edge_iterator;
1572     edge_iterator pred_begin() { return Preds.begin(); }
1573     edge_iterator pred_end() { return Preds.end(); }
1574     edge_iterator succ_begin() { return Succs.begin(); }
1575     edge_iterator succ_end() { return Succs.end(); }
1576
1577     void addSucc(BasicBlock *Succ) { Succs.push_back(Succ); }
1578     void addPred(BasicBlock *Pred) { Preds.push_back(Pred); }
1579
1580     bool isExit() const { return Succs.empty(); }
1581   };
1582 }
1583
1584 void BBState::InitFromPred(const BBState &Other) {
1585   PerPtrTopDown = Other.PerPtrTopDown;
1586   TopDownPathCount = Other.TopDownPathCount;
1587 }
1588
1589 void BBState::InitFromSucc(const BBState &Other) {
1590   PerPtrBottomUp = Other.PerPtrBottomUp;
1591   BottomUpPathCount = Other.BottomUpPathCount;
1592 }
1593
1594 /// MergePred - The top-down traversal uses this to merge information about
1595 /// predecessors to form the initial state for a new block.
1596 void BBState::MergePred(const BBState &Other) {
1597   // Other.TopDownPathCount can be 0, in which case it is either dead or a
1598   // loop backedge. Loop backedges are special.
1599   TopDownPathCount += Other.TopDownPathCount;
1600
1601   // Check for overflow. If we have overflow, fall back to conservative behavior.
1602   if (TopDownPathCount < Other.TopDownPathCount) {
1603     clearTopDownPointers();
1604     return;
1605   }
1606
1607   // For each entry in the other set, if our set has an entry with the same key,
1608   // merge the entries. Otherwise, copy the entry and merge it with an empty
1609   // entry.
1610   for (ptr_const_iterator MI = Other.top_down_ptr_begin(),
1611        ME = Other.top_down_ptr_end(); MI != ME; ++MI) {
1612     std::pair<ptr_iterator, bool> Pair = PerPtrTopDown.insert(*MI);
1613     Pair.first->second.Merge(Pair.second ? PtrState() : MI->second,
1614                              /*TopDown=*/true);
1615   }
1616
1617   // For each entry in our set, if the other set doesn't have an entry with the
1618   // same key, force it to merge with an empty entry.
1619   for (ptr_iterator MI = top_down_ptr_begin(),
1620        ME = top_down_ptr_end(); MI != ME; ++MI)
1621     if (Other.PerPtrTopDown.find(MI->first) == Other.PerPtrTopDown.end())
1622       MI->second.Merge(PtrState(), /*TopDown=*/true);
1623 }
1624
1625 /// MergeSucc - The bottom-up traversal uses this to merge information about
1626 /// successors to form the initial state for a new block.
1627 void BBState::MergeSucc(const BBState &Other) {
1628   // Other.BottomUpPathCount can be 0, in which case it is either dead or a
1629   // loop backedge. Loop backedges are special.
1630   BottomUpPathCount += Other.BottomUpPathCount;
1631
1632   // Check for overflow. If we have overflow, fall back to conservative behavior.
1633   if (BottomUpPathCount < Other.BottomUpPathCount) {
1634     clearBottomUpPointers();
1635     return;
1636   }
1637
1638   // For each entry in the other set, if our set has an entry with the
1639   // same key, merge the entries. Otherwise, copy the entry and merge
1640   // it with an empty entry.
1641   for (ptr_const_iterator MI = Other.bottom_up_ptr_begin(),
1642        ME = Other.bottom_up_ptr_end(); MI != ME; ++MI) {
1643     std::pair<ptr_iterator, bool> Pair = PerPtrBottomUp.insert(*MI);
1644     Pair.first->second.Merge(Pair.second ? PtrState() : MI->second,
1645                              /*TopDown=*/false);
1646   }
1647
1648   // For each entry in our set, if the other set doesn't have an entry
1649   // with the same key, force it to merge with an empty entry.
1650   for (ptr_iterator MI = bottom_up_ptr_begin(),
1651        ME = bottom_up_ptr_end(); MI != ME; ++MI)
1652     if (Other.PerPtrBottomUp.find(MI->first) == Other.PerPtrBottomUp.end())
1653       MI->second.Merge(PtrState(), /*TopDown=*/false);
1654 }
1655
1656 namespace {
1657   /// ObjCARCOpt - The main ARC optimization pass.
1658   class ObjCARCOpt : public FunctionPass {
1659     bool Changed;
1660     ProvenanceAnalysis PA;
1661
1662     /// Run - A flag indicating whether this optimization pass should run.
1663     bool Run;
1664
1665     /// RetainRVCallee, etc. - Declarations for ObjC runtime
1666     /// functions, for use in creating calls to them. These are initialized
1667     /// lazily to avoid cluttering up the Module with unused declarations.
1668     Constant *RetainRVCallee, *AutoreleaseRVCallee, *ReleaseCallee,
1669              *RetainCallee, *RetainBlockCallee, *AutoreleaseCallee;
1670
1671     /// UsedInThisFunciton - Flags which determine whether each of the
1672     /// interesting runtine functions is in fact used in the current function.
1673     unsigned UsedInThisFunction;
1674
1675     /// ImpreciseReleaseMDKind - The Metadata Kind for clang.imprecise_release
1676     /// metadata.
1677     unsigned ImpreciseReleaseMDKind;
1678
1679     /// CopyOnEscapeMDKind - The Metadata Kind for clang.arc.copy_on_escape
1680     /// metadata.
1681     unsigned CopyOnEscapeMDKind;
1682
1683     /// NoObjCARCExceptionsMDKind - The Metadata Kind for
1684     /// clang.arc.no_objc_arc_exceptions metadata.
1685     unsigned NoObjCARCExceptionsMDKind;
1686
1687     Constant *getRetainRVCallee(Module *M);
1688     Constant *getAutoreleaseRVCallee(Module *M);
1689     Constant *getReleaseCallee(Module *M);
1690     Constant *getRetainCallee(Module *M);
1691     Constant *getRetainBlockCallee(Module *M);
1692     Constant *getAutoreleaseCallee(Module *M);
1693
1694     bool IsRetainBlockOptimizable(const Instruction *Inst);
1695
1696     void OptimizeRetainCall(Function &F, Instruction *Retain);
1697     bool OptimizeRetainRVCall(Function &F, Instruction *RetainRV);
1698     void OptimizeAutoreleaseRVCall(Function &F, Instruction *AutoreleaseRV);
1699     void OptimizeIndividualCalls(Function &F);
1700
1701     void CheckForCFGHazards(const BasicBlock *BB,
1702                             DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1703                             BBState &MyStates) const;
1704     bool VisitInstructionBottomUp(Instruction *Inst,
1705                                   BasicBlock *BB,
1706                                   MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1707                                   BBState &MyStates);
1708     bool VisitBottomUp(BasicBlock *BB,
1709                        DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1710                        MapVector<Value *, RRInfo> &Retains);
1711     bool VisitInstructionTopDown(Instruction *Inst,
1712                                  DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
1713                                  BBState &MyStates);
1714     bool VisitTopDown(BasicBlock *BB,
1715                       DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1716                       DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases);
1717     bool Visit(Function &F,
1718                DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1719                MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1720                DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases);
1721
1722     void MoveCalls(Value *Arg, RRInfo &RetainsToMove, RRInfo &ReleasesToMove,
1723                    MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1724                    DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
1725                    SmallVectorImpl<Instruction *> &DeadInsts,
1726                    Module *M);
1727
1728     bool PerformCodePlacement(DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1729                               MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1730                               DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
1731                               Module *M);
1732
1733     void OptimizeWeakCalls(Function &F);
1734
1735     bool OptimizeSequences(Function &F);
1736
1737     void OptimizeReturns(Function &F);
1738
1739     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
1740     virtual bool doInitialization(Module &M);
1741     virtual bool runOnFunction(Function &F);
1742     virtual void releaseMemory();
1743
1744   public:
1745     static char ID;
1746     ObjCARCOpt() : FunctionPass(ID) {
1747       initializeObjCARCOptPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
1748     }
1749   };
1750 }
1751
1752 char ObjCARCOpt::ID = 0;
1753 INITIALIZE_PASS_BEGIN(ObjCARCOpt,
1754                       "objc-arc", "ObjC ARC optimization", false, false)
1755 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ObjCARCAliasAnalysis)
1756 INITIALIZE_PASS_END(ObjCARCOpt,
1757                     "objc-arc", "ObjC ARC optimization", false, false)
1758
1759 Pass *llvm::createObjCARCOptPass() {
1760   return new ObjCARCOpt();
1761 }
1762
1763 void ObjCARCOpt::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
1764   AU.addRequired<ObjCARCAliasAnalysis>();
1765   AU.addRequired<AliasAnalysis>();
1766   // ARC optimization doesn't currently split critical edges.
1767   AU.setPreservesCFG();
1768 }
1769
1770 bool ObjCARCOpt::IsRetainBlockOptimizable(const Instruction *Inst) {
1771   // Without the magic metadata tag, we have to assume this might be an
1772   // objc_retainBlock call inserted to convert a block pointer to an id,
1773   // in which case it really is needed.
1774   if (!Inst->getMetadata(CopyOnEscapeMDKind))
1775     return false;
1776
1777   // If the pointer "escapes" (not including being used in a call),
1778   // the copy may be needed.
1779   if (DoesObjCBlockEscape(Inst))
1780     return false;
1781
1782   // Otherwise, it's not needed.
1783   return true;
1784 }
1785
1786 Constant *ObjCARCOpt::getRetainRVCallee(Module *M) {
1787   if (!RetainRVCallee) {
1788     LLVMContext &C = M->getContext();
1789     Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
1790     Type *Params[] = { I8X };
1791     FunctionType *FTy = FunctionType::get(I8X, Params, /*isVarArg=*/false);
1792     AttrListPtr Attributes = AttrListPtr().addAttr(~0u, Attribute::NoUnwind);
1793     RetainRVCallee =
1794       M->getOrInsertFunction("objc_retainAutoreleasedReturnValue", FTy,
1795                              Attributes);
1796   }
1797   return RetainRVCallee;
1798 }
1799
1800 Constant *ObjCARCOpt::getAutoreleaseRVCallee(Module *M) {
1801   if (!AutoreleaseRVCallee) {
1802     LLVMContext &C = M->getContext();
1803     Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
1804     Type *Params[] = { I8X };
1805     FunctionType *FTy = FunctionType::get(I8X, Params, /*isVarArg=*/false);
1806     AttrListPtr Attributes = AttrListPtr().addAttr(~0u, Attribute::NoUnwind);
1807     AutoreleaseRVCallee =
1808       M->getOrInsertFunction("objc_autoreleaseReturnValue", FTy,
1809                              Attributes);
1810   }
1811   return AutoreleaseRVCallee;
1812 }
1813
1814 Constant *ObjCARCOpt::getReleaseCallee(Module *M) {
1815   if (!ReleaseCallee) {
1816     LLVMContext &C = M->getContext();
1817     Type *Params[] = { PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C)) };
1818     AttrListPtr Attributes = AttrListPtr().addAttr(~0u, Attribute::NoUnwind);
1819     ReleaseCallee =
1820       M->getOrInsertFunction(
1821         "objc_release",
1822         FunctionType::get(Type::getVoidTy(C), Params, /*isVarArg=*/false),
1823         Attributes);
1824   }
1825   return ReleaseCallee;
1826 }
1827
1828 Constant *ObjCARCOpt::getRetainCallee(Module *M) {
1829   if (!RetainCallee) {
1830     LLVMContext &C = M->getContext();
1831     Type *Params[] = { PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C)) };
1832     AttrListPtr Attributes = AttrListPtr().addAttr(~0u, Attribute::NoUnwind);
1833     RetainCallee =
1834       M->getOrInsertFunction(
1835         "objc_retain",
1836         FunctionType::get(Params[0], Params, /*isVarArg=*/false),
1837         Attributes);
1838   }
1839   return RetainCallee;
1840 }
1841
1842 Constant *ObjCARCOpt::getRetainBlockCallee(Module *M) {
1843   if (!RetainBlockCallee) {
1844     LLVMContext &C = M->getContext();
1845     Type *Params[] = { PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C)) };
1846     // objc_retainBlock is not nounwind because it calls user copy constructors
1847     // which could theoretically throw.
1848     RetainBlockCallee =
1849       M->getOrInsertFunction(
1850         "objc_retainBlock",
1851         FunctionType::get(Params[0], Params, /*isVarArg=*/false),
1852         AttrListPtr());
1853   }
1854   return RetainBlockCallee;
1855 }
1856
1857 Constant *ObjCARCOpt::getAutoreleaseCallee(Module *M) {
1858   if (!AutoreleaseCallee) {
1859     LLVMContext &C = M->getContext();
1860     Type *Params[] = { PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C)) };
1861     AttrListPtr Attributes = AttrListPtr().addAttr(~0u, Attribute::NoUnwind);
1862     AutoreleaseCallee =
1863       M->getOrInsertFunction(
1864         "objc_autorelease",
1865         FunctionType::get(Params[0], Params, /*isVarArg=*/false),
1866         Attributes);
1867   }
1868   return AutoreleaseCallee;
1869 }
1870
1871 /// IsPotentialUse - Test whether the given value is possible a
1872 /// reference-counted pointer, including tests which utilize AliasAnalysis.
1873 static bool IsPotentialUse(const Value *Op, AliasAnalysis &AA) {
1874   // First make the rudimentary check.
1875   if (!IsPotentialUse(Op))
1876     return false;
1877
1878   // Objects in constant memory are not reference-counted.
1879   if (AA.pointsToConstantMemory(Op))
1880     return false;
1881
1882   // Pointers in constant memory are not pointing to reference-counted objects.
1883   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Op))
1884     if (AA.pointsToConstantMemory(LI->getPointerOperand()))
1885       return false;
1886
1887   // Otherwise assume the worst.
1888   return true;
1889 }
1890
1891 /// CanAlterRefCount - Test whether the given instruction can result in a
1892 /// reference count modification (positive or negative) for the pointer's
1893 /// object.
1894 static bool
1895 CanAlterRefCount(const Instruction *Inst, const Value *Ptr,
1896                  ProvenanceAnalysis &PA, InstructionClass Class) {
1897   switch (Class) {
1898   case IC_Autorelease:
1899   case IC_AutoreleaseRV:
1900   case IC_User:
1901     // These operations never directly modify a reference count.
1902     return false;
1903   default: break;
1904   }
1905
1906   ImmutableCallSite CS = static_cast<const Value *>(Inst);
1907   assert(CS && "Only calls can alter reference counts!");
1908
1909   // See if AliasAnalysis can help us with the call.
1910   AliasAnalysis::ModRefBehavior MRB = PA.getAA()->getModRefBehavior(CS);
1911   if (AliasAnalysis::onlyReadsMemory(MRB))
1912     return false;
1913   if (AliasAnalysis::onlyAccessesArgPointees(MRB)) {
1914     for (ImmutableCallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
1915          I != E; ++I) {
1916       const Value *Op = *I;
1917       if (IsPotentialUse(Op, *PA.getAA()) && PA.related(Ptr, Op))
1918         return true;
1919     }
1920     return false;
1921   }
1922
1923   // Assume the worst.
1924   return true;
1925 }
1926
1927 /// CanUse - Test whether the given instruction can "use" the given pointer's
1928 /// object in a way that requires the reference count to be positive.
1929 static bool
1930 CanUse(const Instruction *Inst, const Value *Ptr, ProvenanceAnalysis &PA,
1931        InstructionClass Class) {
1932   // IC_Call operations (as opposed to IC_CallOrUser) never "use" objc pointers.
1933   if (Class == IC_Call)
1934     return false;
1935
1936   // Consider various instructions which may have pointer arguments which are
1937   // not "uses".
1938   if (const ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Inst)) {
1939     // Comparing a pointer with null, or any other constant, isn't really a use,
1940     // because we don't care what the pointer points to, or about the values
1941     // of any other dynamic reference-counted pointers.
1942     if (!IsPotentialUse(ICI->getOperand(1), *PA.getAA()))
1943       return false;
1944   } else if (ImmutableCallSite CS = static_cast<const Value *>(Inst)) {
1945     // For calls, just check the arguments (and not the callee operand).
1946     for (ImmutableCallSite::arg_iterator OI = CS.arg_begin(),
1947          OE = CS.arg_end(); OI != OE; ++OI) {
1948       const Value *Op = *OI;
1949       if (IsPotentialUse(Op, *PA.getAA()) && PA.related(Ptr, Op))
1950         return true;
1951     }
1952     return false;
1953   } else if (const StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
1954     // Special-case stores, because we don't care about the stored value, just
1955     // the store address.
1956     const Value *Op = GetUnderlyingObjCPtr(SI->getPointerOperand());
1957     // If we can't tell what the underlying object was, assume there is a
1958     // dependence.
1959     return IsPotentialUse(Op, *PA.getAA()) && PA.related(Op, Ptr);
1960   }
1961
1962   // Check each operand for a match.
1963   for (User::const_op_iterator OI = Inst->op_begin(), OE = Inst->op_end();
1964        OI != OE; ++OI) {
1965     const Value *Op = *OI;
1966     if (IsPotentialUse(Op, *PA.getAA()) && PA.related(Ptr, Op))
1967       return true;
1968   }
1969   return false;
1970 }
1971
1972 /// CanInterruptRV - Test whether the given instruction can autorelease
1973 /// any pointer or cause an autoreleasepool pop.
1974 static bool
1975 CanInterruptRV(InstructionClass Class) {
1976   switch (Class) {
1977   case IC_AutoreleasepoolPop:
1978   case IC_CallOrUser:
1979   case IC_Call:
1980   case IC_Autorelease:
1981   case IC_AutoreleaseRV:
1982   case IC_FusedRetainAutorelease:
1983   case IC_FusedRetainAutoreleaseRV:
1984     return true;
1985   default:
1986     return false;
1987   }
1988 }
1989
1990 namespace {
1991   /// DependenceKind - There are several kinds of dependence-like concepts in
1992   /// use here.
1993   enum DependenceKind {
1994     NeedsPositiveRetainCount,
1995     AutoreleasePoolBoundary,
1996     CanChangeRetainCount,
1997     RetainAutoreleaseDep,       ///< Blocks objc_retainAutorelease.
1998     RetainAutoreleaseRVDep,     ///< Blocks objc_retainAutoreleaseReturnValue.
1999     RetainRVDep                 ///< Blocks objc_retainAutoreleasedReturnValue.
2000   };
2001 }
2002
2003 /// Depends - Test if there can be dependencies on Inst through Arg. This
2004 /// function only tests dependencies relevant for removing pairs of calls.
2005 static bool
2006 Depends(DependenceKind Flavor, Instruction *Inst, const Value *Arg,
2007         ProvenanceAnalysis &PA) {
2008   // If we've reached the definition of Arg, stop.
2009   if (Inst == Arg)
2010     return true;
2011
2012   switch (Flavor) {
2013   case NeedsPositiveRetainCount: {
2014     InstructionClass Class = GetInstructionClass(Inst);
2015     switch (Class) {
2016     case IC_AutoreleasepoolPop:
2017     case IC_AutoreleasepoolPush:
2018     case IC_None:
2019       return false;
2020     default:
2021       return CanUse(Inst, Arg, PA, Class);
2022     }
2023   }
2024
2025   case AutoreleasePoolBoundary: {
2026     InstructionClass Class = GetInstructionClass(Inst);
2027     switch (Class) {
2028     case IC_AutoreleasepoolPop:
2029     case IC_AutoreleasepoolPush:
2030       // These mark the end and begin of an autorelease pool scope.
2031       return true;
2032     default:
2033       // Nothing else does this.
2034       return false;
2035     }
2036   }
2037
2038   case CanChangeRetainCount: {
2039     InstructionClass Class = GetInstructionClass(Inst);
2040     switch (Class) {
2041     case IC_AutoreleasepoolPop:
2042       // Conservatively assume this can decrement any count.
2043       return true;
2044     case IC_AutoreleasepoolPush:
2045     case IC_None:
2046       return false;
2047     default:
2048       return CanAlterRefCount(Inst, Arg, PA, Class);
2049     }
2050   }
2051
2052   case RetainAutoreleaseDep:
2053     switch (GetBasicInstructionClass(Inst)) {
2054     case IC_AutoreleasepoolPop:
2055     case IC_AutoreleasepoolPush:
2056       // Don't merge an objc_autorelease with an objc_retain inside a different
2057       // autoreleasepool scope.
2058       return true;
2059     case IC_Retain:
2060     case IC_RetainRV:
2061       // Check for a retain of the same pointer for merging.
2062       return GetObjCArg(Inst) == Arg;
2063     default:
2064       // Nothing else matters for objc_retainAutorelease formation.
2065       return false;
2066     }
2067
2068   case RetainAutoreleaseRVDep: {
2069     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
2070     switch (Class) {
2071     case IC_Retain:
2072     case IC_RetainRV:
2073       // Check for a retain of the same pointer for merging.
2074       return GetObjCArg(Inst) == Arg;
2075     default:
2076       // Anything that can autorelease interrupts
2077       // retainAutoreleaseReturnValue formation.
2078       return CanInterruptRV(Class);
2079     }
2080   }
2081
2082   case RetainRVDep:
2083     return CanInterruptRV(GetBasicInstructionClass(Inst));
2084   }
2085
2086   llvm_unreachable("Invalid dependence flavor");
2087 }
2088
2089 /// FindDependencies - Walk up the CFG from StartPos (which is in StartBB) and
2090 /// find local and non-local dependencies on Arg.
2091 /// TODO: Cache results?
2092 static void
2093 FindDependencies(DependenceKind Flavor,
2094                  const Value *Arg,
2095                  BasicBlock *StartBB, Instruction *StartInst,
2096                  SmallPtrSet<Instruction *, 4> &DependingInstructions,
2097                  SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4> &Visited,
2098                  ProvenanceAnalysis &PA) {
2099   BasicBlock::iterator StartPos = StartInst;
2100
2101   SmallVector<std::pair<BasicBlock *, BasicBlock::iterator>, 4> Worklist;
2102   Worklist.push_back(std::make_pair(StartBB, StartPos));
2103   do {
2104     std::pair<BasicBlock *, BasicBlock::iterator> Pair =
2105       Worklist.pop_back_val();
2106     BasicBlock *LocalStartBB = Pair.first;
2107     BasicBlock::iterator LocalStartPos = Pair.second;
2108     BasicBlock::iterator StartBBBegin = LocalStartBB->begin();
2109     for (;;) {
2110       if (LocalStartPos == StartBBBegin) {
2111         pred_iterator PI(LocalStartBB), PE(LocalStartBB, false);
2112         if (PI == PE)
2113           // If we've reached the function entry, produce a null dependence.
2114           DependingInstructions.insert(0);
2115         else
2116           // Add the predecessors to the worklist.
2117           do {
2118             BasicBlock *PredBB = *PI;
2119             if (Visited.insert(PredBB))
2120               Worklist.push_back(std::make_pair(PredBB, PredBB->end()));
2121           } while (++PI != PE);
2122         break;
2123       }
2124
2125       Instruction *Inst = --LocalStartPos;
2126       if (Depends(Flavor, Inst, Arg, PA)) {
2127         DependingInstructions.insert(Inst);
2128         break;
2129       }
2130     }
2131   } while (!Worklist.empty());
2132
2133   // Determine whether the original StartBB post-dominates all of the blocks we
2134   // visited. If not, insert a sentinal indicating that most optimizations are
2135   // not safe.
2136   for (SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4>::const_iterator I = Visited.begin(),
2137        E = Visited.end(); I != E; ++I) {
2138     const BasicBlock *BB = *I;
2139     if (BB == StartBB)
2140       continue;
2141     const TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&BB->back());
2142     for (succ_const_iterator SI(TI), SE(TI, false); SI != SE; ++SI) {
2143       const BasicBlock *Succ = *SI;
2144       if (Succ != StartBB && !Visited.count(Succ)) {
2145         DependingInstructions.insert(reinterpret_cast<Instruction *>(-1));
2146         return;
2147       }
2148     }
2149   }
2150 }
2151
2152 static bool isNullOrUndef(const Value *V) {
2153   return isa<ConstantPointerNull>(V) || isa<UndefValue>(V);
2154 }
2155
2156 static bool isNoopInstruction(const Instruction *I) {
2157   return isa<BitCastInst>(I) ||
2158          (isa<GetElementPtrInst>(I) &&
2159           cast<GetElementPtrInst>(I)->hasAllZeroIndices());
2160 }
2161
2162 /// OptimizeRetainCall - Turn objc_retain into
2163 /// objc_retainAutoreleasedReturnValue if the operand is a return value.
2164 void
2165 ObjCARCOpt::OptimizeRetainCall(Function &F, Instruction *Retain) {
2166   ImmutableCallSite CS(GetObjCArg(Retain));
2167   const Instruction *Call = CS.getInstruction();
2168   if (!Call) return;
2169   if (Call->getParent() != Retain->getParent()) return;
2170
2171   // Check that the call is next to the retain.
2172   BasicBlock::const_iterator I = Call;
2173   ++I;
2174   while (isNoopInstruction(I)) ++I;
2175   if (&*I != Retain)
2176     return;
2177
2178   // Turn it to an objc_retainAutoreleasedReturnValue..
2179   Changed = true;
2180   ++NumPeeps;
2181   cast<CallInst>(Retain)->setCalledFunction(getRetainRVCallee(F.getParent()));
2182 }
2183
2184 /// OptimizeRetainRVCall - Turn objc_retainAutoreleasedReturnValue into
2185 /// objc_retain if the operand is not a return value.  Or, if it can be paired
2186 /// with an objc_autoreleaseReturnValue, delete the pair and return true.
2187 bool
2188 ObjCARCOpt::OptimizeRetainRVCall(Function &F, Instruction *RetainRV) {
2189   // Check for the argument being from an immediately preceding call or invoke.
2190   const Value *Arg = GetObjCArg(RetainRV);
2191   ImmutableCallSite CS(Arg);
2192   if (const Instruction *Call = CS.getInstruction()) {
2193     if (Call->getParent() == RetainRV->getParent()) {
2194       BasicBlock::const_iterator I = Call;
2195       ++I;
2196       while (isNoopInstruction(I)) ++I;
2197       if (&*I == RetainRV)
2198         return false;
2199     } else if (const InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
2200       BasicBlock *RetainRVParent = RetainRV->getParent();
2201       if (II->getNormalDest() == RetainRVParent) {
2202         BasicBlock::const_iterator I = RetainRVParent->begin();
2203         while (isNoopInstruction(I)) ++I;
2204         if (&*I == RetainRV)
2205           return false;
2206       }
2207     }
2208   }
2209
2210   // Check for being preceded by an objc_autoreleaseReturnValue on the same
2211   // pointer. In this case, we can delete the pair.
2212   BasicBlock::iterator I = RetainRV, Begin = RetainRV->getParent()->begin();
2213   if (I != Begin) {
2214     do --I; while (I != Begin && isNoopInstruction(I));
2215     if (GetBasicInstructionClass(I) == IC_AutoreleaseRV &&
2216         GetObjCArg(I) == Arg) {
2217       Changed = true;
2218       ++NumPeeps;
2219       EraseInstruction(I);
2220       EraseInstruction(RetainRV);
2221       return true;
2222     }
2223   }
2224
2225   // Turn it to a plain objc_retain.
2226   Changed = true;
2227   ++NumPeeps;
2228   cast<CallInst>(RetainRV)->setCalledFunction(getRetainCallee(F.getParent()));
2229   return false;
2230 }
2231
2232 /// OptimizeAutoreleaseRVCall - Turn objc_autoreleaseReturnValue into
2233 /// objc_autorelease if the result is not used as a return value.
2234 void
2235 ObjCARCOpt::OptimizeAutoreleaseRVCall(Function &F, Instruction *AutoreleaseRV) {
2236   // Check for a return of the pointer value.
2237   const Value *Ptr = GetObjCArg(AutoreleaseRV);
2238   SmallVector<const Value *, 2> Users;
2239   Users.push_back(Ptr);
2240   do {
2241     Ptr = Users.pop_back_val();
2242     for (Value::const_use_iterator UI = Ptr->use_begin(), UE = Ptr->use_end();
2243          UI != UE; ++UI) {
2244       const User *I = *UI;
2245       if (isa<ReturnInst>(I) || GetBasicInstructionClass(I) == IC_RetainRV)
2246         return;
2247       if (isa<BitCastInst>(I))
2248         Users.push_back(I);
2249     }
2250   } while (!Users.empty());
2251
2252   Changed = true;
2253   ++NumPeeps;
2254   cast<CallInst>(AutoreleaseRV)->
2255     setCalledFunction(getAutoreleaseCallee(F.getParent()));
2256 }
2257
2258 /// OptimizeIndividualCalls - Visit each call, one at a time, and make
2259 /// simplifications without doing any additional analysis.
2260 void ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls(Function &F) {
2261   // Reset all the flags in preparation for recomputing them.
2262   UsedInThisFunction = 0;
2263
2264   // Visit all objc_* calls in F.
2265   for (inst_iterator I = inst_begin(&F), E = inst_end(&F); I != E; ) {
2266     Instruction *Inst = &*I++;
2267     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
2268
2269     switch (Class) {
2270     default: break;
2271
2272     // Delete no-op casts. These function calls have special semantics, but
2273     // the semantics are entirely implemented via lowering in the front-end,
2274     // so by the time they reach the optimizer, they are just no-op calls
2275     // which return their argument.
2276     //
2277     // There are gray areas here, as the ability to cast reference-counted
2278     // pointers to raw void* and back allows code to break ARC assumptions,
2279     // however these are currently considered to be unimportant.
2280     case IC_NoopCast:
2281       Changed = true;
2282       ++NumNoops;
2283       EraseInstruction(Inst);
2284       continue;
2285
2286     // If the pointer-to-weak-pointer is null, it's undefined behavior.
2287     case IC_StoreWeak:
2288     case IC_LoadWeak:
2289     case IC_LoadWeakRetained:
2290     case IC_InitWeak:
2291     case IC_DestroyWeak: {
2292       CallInst *CI = cast<CallInst>(Inst);
2293       if (isNullOrUndef(CI->getArgOperand(0))) {
2294         Changed = true;
2295         Type *Ty = CI->getArgOperand(0)->getType();
2296         new StoreInst(UndefValue::get(cast<PointerType>(Ty)->getElementType()),
2297                       Constant::getNullValue(Ty),
2298                       CI);
2299         CI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CI->getType()));
2300         CI->eraseFromParent();
2301         continue;
2302       }
2303       break;
2304     }
2305     case IC_CopyWeak:
2306     case IC_MoveWeak: {
2307       CallInst *CI = cast<CallInst>(Inst);
2308       if (isNullOrUndef(CI->getArgOperand(0)) ||
2309           isNullOrUndef(CI->getArgOperand(1))) {
2310         Changed = true;
2311         Type *Ty = CI->getArgOperand(0)->getType();
2312         new StoreInst(UndefValue::get(cast<PointerType>(Ty)->getElementType()),
2313                       Constant::getNullValue(Ty),
2314                       CI);
2315         CI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CI->getType()));
2316         CI->eraseFromParent();
2317         continue;
2318       }
2319       break;
2320     }
2321     case IC_Retain:
2322       OptimizeRetainCall(F, Inst);
2323       break;
2324     case IC_RetainRV:
2325       if (OptimizeRetainRVCall(F, Inst))
2326         continue;
2327       break;
2328     case IC_AutoreleaseRV:
2329       OptimizeAutoreleaseRVCall(F, Inst);
2330       break;
2331     }
2332
2333     // objc_autorelease(x) -> objc_release(x) if x is otherwise unused.
2334     if (IsAutorelease(Class) && Inst->use_empty()) {
2335       CallInst *Call = cast<CallInst>(Inst);
2336       const Value *Arg = Call->getArgOperand(0);
2337       Arg = FindSingleUseIdentifiedObject(Arg);
2338       if (Arg) {
2339         Changed = true;
2340         ++NumAutoreleases;
2341
2342         // Create the declaration lazily.
2343         LLVMContext &C = Inst->getContext();
2344         CallInst *NewCall =
2345           CallInst::Create(getReleaseCallee(F.getParent()),
2346                            Call->getArgOperand(0), "", Call);
2347         NewCall->setMetadata(ImpreciseReleaseMDKind,
2348                              MDNode::get(C, ArrayRef<Value *>()));
2349         EraseInstruction(Call);
2350         Inst = NewCall;
2351         Class = IC_Release;
2352       }
2353     }
2354
2355     // For functions which can never be passed stack arguments, add
2356     // a tail keyword.
2357     if (IsAlwaysTail(Class)) {
2358       Changed = true;
2359       cast<CallInst>(Inst)->setTailCall();
2360     }
2361
2362     // Set nounwind as needed.
2363     if (IsNoThrow(Class)) {
2364       Changed = true;
2365       cast<CallInst>(Inst)->setDoesNotThrow();
2366     }
2367
2368     if (!IsNoopOnNull(Class)) {
2369       UsedInThisFunction |= 1 << Class;
2370       continue;
2371     }
2372
2373     const Value *Arg = GetObjCArg(Inst);
2374
2375     // ARC calls with null are no-ops. Delete them.
2376     if (isNullOrUndef(Arg)) {
2377       Changed = true;
2378       ++NumNoops;
2379       EraseInstruction(Inst);
2380       continue;
2381     }
2382
2383     // Keep track of which of retain, release, autorelease, and retain_block
2384     // are actually present in this function.
2385     UsedInThisFunction |= 1 << Class;
2386
2387     // If Arg is a PHI, and one or more incoming values to the
2388     // PHI are null, and the call is control-equivalent to the PHI, and there
2389     // are no relevant side effects between the PHI and the call, the call
2390     // could be pushed up to just those paths with non-null incoming values.
2391     // For now, don't bother splitting critical edges for this.
2392     SmallVector<std::pair<Instruction *, const Value *>, 4> Worklist;
2393     Worklist.push_back(std::make_pair(Inst, Arg));
2394     do {
2395       std::pair<Instruction *, const Value *> Pair = Worklist.pop_back_val();
2396       Inst = Pair.first;
2397       Arg = Pair.second;
2398
2399       const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Arg);
2400       if (!PN) continue;
2401
2402       // Determine if the PHI has any null operands, or any incoming
2403       // critical edges.
2404       bool HasNull = false;
2405       bool HasCriticalEdges = false;
2406       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
2407         Value *Incoming =
2408           StripPointerCastsAndObjCCalls(PN->getIncomingValue(i));
2409         if (isNullOrUndef(Incoming))
2410           HasNull = true;
2411         else if (cast<TerminatorInst>(PN->getIncomingBlock(i)->back())
2412                    .getNumSuccessors() != 1) {
2413           HasCriticalEdges = true;
2414           break;
2415         }
2416       }
2417       // If we have null operands and no critical edges, optimize.
2418       if (!HasCriticalEdges && HasNull) {
2419         SmallPtrSet<Instruction *, 4> DependingInstructions;
2420         SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4> Visited;
2421
2422         // Check that there is nothing that cares about the reference
2423         // count between the call and the phi.
2424         switch (Class) {
2425         case IC_Retain:
2426         case IC_RetainBlock:
2427           // These can always be moved up.
2428           break;
2429         case IC_Release:
2430           // These can't be moved across things that care about the retain
2431           // count.
2432           FindDependencies(NeedsPositiveRetainCount, Arg,
2433                            Inst->getParent(), Inst,
2434                            DependingInstructions, Visited, PA);
2435           break;
2436         case IC_Autorelease:
2437           // These can't be moved across autorelease pool scope boundaries.
2438           FindDependencies(AutoreleasePoolBoundary, Arg,
2439                            Inst->getParent(), Inst,
2440                            DependingInstructions, Visited, PA);
2441           break;
2442         case IC_RetainRV:
2443         case IC_AutoreleaseRV:
2444           // Don't move these; the RV optimization depends on the autoreleaseRV
2445           // being tail called, and the retainRV being immediately after a call
2446           // (which might still happen if we get lucky with codegen layout, but
2447           // it's not worth taking the chance).
2448           continue;
2449         default:
2450           llvm_unreachable("Invalid dependence flavor");
2451         }
2452
2453         if (DependingInstructions.size() == 1 &&
2454             *DependingInstructions.begin() == PN) {
2455           Changed = true;
2456           ++NumPartialNoops;
2457           // Clone the call into each predecessor that has a non-null value.
2458           CallInst *CInst = cast<CallInst>(Inst);
2459           Type *ParamTy = CInst->getArgOperand(0)->getType();
2460           for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
2461             Value *Incoming =
2462               StripPointerCastsAndObjCCalls(PN->getIncomingValue(i));
2463             if (!isNullOrUndef(Incoming)) {
2464               CallInst *Clone = cast<CallInst>(CInst->clone());
2465               Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
2466               Instruction *InsertPos = &PN->getIncomingBlock(i)->back();
2467               if (Op->getType() != ParamTy)
2468                 Op = new BitCastInst(Op, ParamTy, "", InsertPos);
2469               Clone->setArgOperand(0, Op);
2470               Clone->insertBefore(InsertPos);
2471               Worklist.push_back(std::make_pair(Clone, Incoming));
2472             }
2473           }
2474           // Erase the original call.
2475           EraseInstruction(CInst);
2476           continue;
2477         }
2478       }
2479     } while (!Worklist.empty());
2480   }
2481 }
2482
2483 /// CheckForCFGHazards - Check for critical edges, loop boundaries, irreducible
2484 /// control flow, or other CFG structures where moving code across the edge
2485 /// would result in it being executed more.
2486 void
2487 ObjCARCOpt::CheckForCFGHazards(const BasicBlock *BB,
2488                                DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
2489                                BBState &MyStates) const {
2490   // If any top-down local-use or possible-dec has a succ which is earlier in
2491   // the sequence, forget it.
2492   for (BBState::ptr_iterator I = MyStates.top_down_ptr_begin(),
2493        E = MyStates.top_down_ptr_end(); I != E; ++I)
2494     switch (I->second.GetSeq()) {
2495     default: break;
2496     case S_Use: {
2497       const Value *Arg = I->first;
2498       const TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&BB->back());
2499       bool SomeSuccHasSame = false;
2500       bool AllSuccsHaveSame = true;
2501       PtrState &S = I->second;
2502       succ_const_iterator SI(TI), SE(TI, false);
2503
2504       // If the terminator is an invoke marked with the
2505       // clang.arc.no_objc_arc_exceptions metadata, the unwind edge can be
2506       // ignored, for ARC purposes.
2507       if (isa<InvokeInst>(TI) && TI->getMetadata(NoObjCARCExceptionsMDKind))
2508         --SE;
2509
2510       for (; SI != SE; ++SI) {
2511         Sequence SuccSSeq = S_None;
2512         bool SuccSRRIKnownSafe = false;
2513         // If VisitBottomUp has pointer information for this successor, take
2514         // what we know about it.
2515         DenseMap<const BasicBlock *, BBState>::iterator BBI =
2516           BBStates.find(*SI);
2517         assert(BBI != BBStates.end());
2518         const PtrState &SuccS = BBI->second.getPtrBottomUpState(Arg);
2519         SuccSSeq = SuccS.GetSeq();
2520         SuccSRRIKnownSafe = SuccS.RRI.KnownSafe;
2521         switch (SuccSSeq) {
2522         case S_None:
2523         case S_CanRelease: {
2524           if (!S.RRI.KnownSafe && !SuccSRRIKnownSafe) {
2525             S.ClearSequenceProgress();
2526             break;
2527           }
2528           continue;
2529         }
2530         case S_Use:
2531           SomeSuccHasSame = true;
2532           break;
2533         case S_Stop:
2534         case S_Release:
2535         case S_MovableRelease:
2536           if (!S.RRI.KnownSafe && !SuccSRRIKnownSafe)
2537             AllSuccsHaveSame = false;
2538           break;
2539         case S_Retain:
2540           llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
2541         }
2542       }
2543       // If the state at the other end of any of the successor edges
2544       // matches the current state, require all edges to match. This
2545       // guards against loops in the middle of a sequence.
2546       if (SomeSuccHasSame && !AllSuccsHaveSame)
2547         S.ClearSequenceProgress();
2548       break;
2549     }
2550     case S_CanRelease: {
2551       const Value *Arg = I->first;
2552       const TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&BB->back());
2553       bool SomeSuccHasSame = false;
2554       bool AllSuccsHaveSame = true;
2555       PtrState &S = I->second;
2556       succ_const_iterator SI(TI), SE(TI, false);
2557
2558       // If the terminator is an invoke marked with the
2559       // clang.arc.no_objc_arc_exceptions metadata, the unwind edge can be
2560       // ignored, for ARC purposes.
2561       if (isa<InvokeInst>(TI) && TI->getMetadata(NoObjCARCExceptionsMDKind))
2562         --SE;
2563
2564       for (; SI != SE; ++SI) {
2565         Sequence SuccSSeq = S_None;
2566         bool SuccSRRIKnownSafe = false;
2567         // If VisitBottomUp has pointer information for this successor, take
2568         // what we know about it.
2569         DenseMap<const BasicBlock *, BBState>::iterator BBI =
2570           BBStates.find(*SI);
2571         assert(BBI != BBStates.end());
2572         const PtrState &SuccS = BBI->second.getPtrBottomUpState(Arg);
2573         SuccSSeq = SuccS.GetSeq();
2574         SuccSRRIKnownSafe = SuccS.RRI.KnownSafe;
2575         switch (SuccSSeq) {
2576         case S_None: {
2577           if (!S.RRI.KnownSafe && !SuccSRRIKnownSafe) {
2578             S.ClearSequenceProgress();
2579             break;
2580           }
2581           continue;
2582         }
2583         case S_CanRelease:
2584           SomeSuccHasSame = true;
2585           break;
2586         case S_Stop:
2587         case S_Release:
2588         case S_MovableRelease:
2589         case S_Use:
2590           if (!S.RRI.KnownSafe && !SuccSRRIKnownSafe)
2591             AllSuccsHaveSame = false;
2592           break;
2593         case S_Retain:
2594           llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
2595         }
2596       }
2597       // If the state at the other end of any of the successor edges
2598       // matches the current state, require all edges to match. This
2599       // guards against loops in the middle of a sequence.
2600       if (SomeSuccHasSame && !AllSuccsHaveSame)
2601         S.ClearSequenceProgress();
2602       break;
2603     }
2604     }
2605 }
2606
2607 bool
2608 ObjCARCOpt::VisitInstructionBottomUp(Instruction *Inst,
2609                                      BasicBlock *BB,
2610                                      MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
2611                                      BBState &MyStates) {
2612   bool NestingDetected = false;
2613   InstructionClass Class = GetInstructionClass(Inst);
2614   const Value *Arg = 0;
2615
2616   switch (Class) {
2617   case IC_Release: {
2618     Arg = GetObjCArg(Inst);
2619
2620     PtrState &S = MyStates.getPtrBottomUpState(Arg);
2621
2622     // If we see two releases in a row on the same pointer. If so, make
2623     // a note, and we'll cicle back to revisit it after we've
2624     // hopefully eliminated the second release, which may allow us to
2625     // eliminate the first release too.
2626     // Theoretically we could implement removal of nested retain+release
2627     // pairs by making PtrState hold a stack of states, but this is
2628     // simple and avoids adding overhead for the non-nested case.
2629     if (S.GetSeq() == S_Release || S.GetSeq() == S_MovableRelease)
2630       NestingDetected = true;
2631
2632     MDNode *ReleaseMetadata = Inst->getMetadata(ImpreciseReleaseMDKind);
2633     S.ResetSequenceProgress(ReleaseMetadata ? S_MovableRelease : S_Release);
2634     S.RRI.ReleaseMetadata = ReleaseMetadata;
2635     S.RRI.KnownSafe = S.IsKnownIncremented();
2636     S.RRI.IsTailCallRelease = cast<CallInst>(Inst)->isTailCall();
2637     S.RRI.Calls.insert(Inst);
2638
2639     S.SetKnownPositiveRefCount();
2640     break;
2641   }
2642   case IC_RetainBlock:
2643     // An objc_retainBlock call with just a use may need to be kept,
2644     // because it may be copying a block from the stack to the heap.
2645     if (!IsRetainBlockOptimizable(Inst))
2646       break;
2647     // FALLTHROUGH
2648   case IC_Retain:
2649   case IC_RetainRV: {
2650     Arg = GetObjCArg(Inst);
2651
2652     PtrState &S = MyStates.getPtrBottomUpState(Arg);
2653     S.SetKnownPositiveRefCount();
2654
2655     switch (S.GetSeq()) {
2656     case S_Stop:
2657     case S_Release:
2658     case S_MovableRelease:
2659     case S_Use:
2660       S.RRI.ReverseInsertPts.clear();
2661       // FALL THROUGH
2662     case S_CanRelease:
2663       // Don't do retain+release tracking for IC_RetainRV, because it's
2664       // better to let it remain as the first instruction after a call.
2665       if (Class != IC_RetainRV) {
2666         S.RRI.IsRetainBlock = Class == IC_RetainBlock;
2667         Retains[Inst] = S.RRI;
2668       }
2669       S.ClearSequenceProgress();
2670       break;
2671     case S_None:
2672       break;
2673     case S_Retain:
2674       llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
2675     }
2676     return NestingDetected;
2677   }
2678   case IC_AutoreleasepoolPop:
2679     // Conservatively, clear MyStates for all known pointers.
2680     MyStates.clearBottomUpPointers();
2681     return NestingDetected;
2682   case IC_AutoreleasepoolPush:
2683   case IC_None:
2684     // These are irrelevant.
2685     return NestingDetected;
2686   default:
2687     break;
2688   }
2689
2690   // Consider any other possible effects of this instruction on each
2691   // pointer being tracked.
2692   for (BBState::ptr_iterator MI = MyStates.bottom_up_ptr_begin(),
2693        ME = MyStates.bottom_up_ptr_end(); MI != ME; ++MI) {
2694     const Value *Ptr = MI->first;
2695     if (Ptr == Arg)
2696       continue; // Handled above.
2697     PtrState &S = MI->second;
2698     Sequence Seq = S.GetSeq();
2699
2700     // Check for possible releases.
2701     if (CanAlterRefCount(Inst, Ptr, PA, Class)) {
2702       S.ClearRefCount();
2703       switch (Seq) {
2704       case S_Use:
2705         S.SetSeq(S_CanRelease);
2706         continue;
2707       case S_CanRelease:
2708       case S_Release:
2709       case S_MovableRelease:
2710       case S_Stop:
2711       case S_None:
2712         break;
2713       case S_Retain:
2714         llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
2715       }
2716     }
2717
2718     // Check for possible direct uses.
2719     switch (Seq) {
2720     case S_Release:
2721     case S_MovableRelease:
2722       if (CanUse(Inst, Ptr, PA, Class)) {
2723         assert(S.RRI.ReverseInsertPts.empty());
2724         // If this is an invoke instruction, we're scanning it as part of
2725         // one of its successor blocks, since we can't insert code after it
2726         // in its own block, and we don't want to split critical edges.
2727         if (isa<InvokeInst>(Inst))
2728           S.RRI.ReverseInsertPts.insert(BB->getFirstInsertionPt());
2729         else
2730           S.RRI.ReverseInsertPts.insert(llvm::next(BasicBlock::iterator(Inst)));
2731         S.SetSeq(S_Use);
2732       } else if (Seq == S_Release &&
2733                  (Class == IC_User || Class == IC_CallOrUser)) {
2734         // Non-movable releases depend on any possible objc pointer use.
2735         S.SetSeq(S_Stop);
2736         assert(S.RRI.ReverseInsertPts.empty());
2737         // As above; handle invoke specially.
2738         if (isa<InvokeInst>(Inst))
2739           S.RRI.ReverseInsertPts.insert(BB->getFirstInsertionPt());
2740         else
2741           S.RRI.ReverseInsertPts.insert(llvm::next(BasicBlock::iterator(Inst)));
2742       }
2743       break;
2744     case S_Stop:
2745       if (CanUse(Inst, Ptr, PA, Class))
2746         S.SetSeq(S_Use);
2747       break;
2748     case S_CanRelease:
2749     case S_Use:
2750     case S_None:
2751       break;
2752     case S_Retain:
2753       llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
2754     }
2755   }
2756
2757   return NestingDetected;
2758 }
2759
2760 bool
2761 ObjCARCOpt::VisitBottomUp(BasicBlock *BB,
2762                           DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
2763                           MapVector<Value *, RRInfo> &Retains) {
2764   bool NestingDetected = false;
2765   BBState &MyStates = BBStates[BB];
2766
2767   // Merge the states from each successor to compute the initial state
2768   // for the current block.
2769   BBState::edge_iterator SI(MyStates.succ_begin()),
2770                          SE(MyStates.succ_end());
2771   if (SI != SE) {
2772     const BasicBlock *Succ = *SI;
2773     DenseMap<const BasicBlock *, BBState>::iterator I = BBStates.find(Succ);
2774     assert(I != BBStates.end());
2775     MyStates.InitFromSucc(I->second);
2776     ++SI;
2777     for (; SI != SE; ++SI) {
2778       Succ = *SI;
2779       I = BBStates.find(Succ);
2780       assert(I != BBStates.end());
2781       MyStates.MergeSucc(I->second);
2782     }
2783   }
2784
2785   // Visit all the instructions, bottom-up.
2786   for (BasicBlock::iterator I = BB->end(), E = BB->begin(); I != E; --I) {
2787     Instruction *Inst = llvm::prior(I);
2788
2789     // Invoke instructions are visited as part of their successors (below).
2790     if (isa<InvokeInst>(Inst))
2791       continue;
2792
2793     NestingDetected |= VisitInstructionBottomUp(Inst, BB, Retains, MyStates);
2794   }
2795
2796   // If there's a predecessor with an invoke, visit the invoke as if it were
2797   // part of this block, since we can't insert code after an invoke in its own
2798   // block, and we don't want to split critical edges.
2799   for (BBState::edge_iterator PI(MyStates.pred_begin()),
2800        PE(MyStates.pred_end()); PI != PE; ++PI) {
2801     BasicBlock *Pred = *PI;
2802     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(&Pred->back()))
2803       NestingDetected |= VisitInstructionBottomUp(II, BB, Retains, MyStates);
2804   }
2805
2806   return NestingDetected;
2807 }
2808
2809 bool
2810 ObjCARCOpt::VisitInstructionTopDown(Instruction *Inst,
2811                                     DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
2812                                     BBState &MyStates) {
2813   bool NestingDetected = false;
2814   InstructionClass Class = GetInstructionClass(Inst);
2815   const Value *Arg = 0;
2816
2817   switch (Class) {
2818   case IC_RetainBlock:
2819     // An objc_retainBlock call with just a use may need to be kept,
2820     // because it may be copying a block from the stack to the heap.
2821     if (!IsRetainBlockOptimizable(Inst))
2822       break;
2823     // FALLTHROUGH
2824   case IC_Retain:
2825   case IC_RetainRV: {
2826     Arg = GetObjCArg(Inst);
2827
2828     PtrState &S = MyStates.getPtrTopDownState(Arg);
2829
2830     // Don't do retain+release tracking for IC_RetainRV, because it's
2831     // better to let it remain as the first instruction after a call.
2832     if (Class != IC_RetainRV) {
2833       // If we see two retains in a row on the same pointer. If so, make
2834       // a note, and we'll cicle back to revisit it after we've
2835       // hopefully eliminated the second retain, which may allow us to
2836       // eliminate the first retain too.
2837       // Theoretically we could implement removal of nested retain+release
2838       // pairs by making PtrState hold a stack of states, but this is
2839       // simple and avoids adding overhead for the non-nested case.
2840       if (S.GetSeq() == S_Retain)
2841         NestingDetected = true;
2842
2843       S.ResetSequenceProgress(S_Retain);
2844       S.RRI.IsRetainBlock = Class == IC_RetainBlock;
2845       S.RRI.KnownSafe = S.IsKnownIncremented();
2846       S.RRI.Calls.insert(Inst);
2847     }
2848
2849     S.SetKnownPositiveRefCount();
2850
2851     // A retain can be a potential use; procede to the generic checking
2852     // code below.
2853     break;
2854   }
2855   case IC_Release: {
2856     Arg = GetObjCArg(Inst);
2857
2858     PtrState &S = MyStates.getPtrTopDownState(Arg);
2859     S.ClearRefCount();
2860
2861     switch (S.GetSeq()) {
2862     case S_Retain:
2863     case S_CanRelease:
2864       S.RRI.ReverseInsertPts.clear();
2865       // FALL THROUGH
2866     case S_Use:
2867       S.RRI.ReleaseMetadata = Inst->getMetadata(ImpreciseReleaseMDKind);
2868       S.RRI.IsTailCallRelease = cast<CallInst>(Inst)->isTailCall();
2869       Releases[Inst] = S.RRI;
2870       S.ClearSequenceProgress();
2871       break;
2872     case S_None:
2873       break;
2874     case S_Stop:
2875     case S_Release:
2876     case S_MovableRelease:
2877       llvm_unreachable("top-down pointer in release state!");
2878     }
2879     break;
2880   }
2881   case IC_AutoreleasepoolPop:
2882     // Conservatively, clear MyStates for all known pointers.
2883     MyStates.clearTopDownPointers();
2884     return NestingDetected;
2885   case IC_AutoreleasepoolPush:
2886   case IC_None:
2887     // These are irrelevant.
2888     return NestingDetected;
2889   default:
2890     break;
2891   }
2892
2893   // Consider any other possible effects of this instruction on each
2894   // pointer being tracked.
2895   for (BBState::ptr_iterator MI = MyStates.top_down_ptr_begin(),
2896        ME = MyStates.top_down_ptr_end(); MI != ME; ++MI) {
2897     const Value *Ptr = MI->first;
2898     if (Ptr == Arg)
2899       continue; // Handled above.
2900     PtrState &S = MI->second;
2901     Sequence Seq = S.GetSeq();
2902
2903     // Check for possible releases.
2904     if (CanAlterRefCount(Inst, Ptr, PA, Class)) {
2905       S.ClearRefCount();
2906       switch (Seq) {
2907       case S_Retain:
2908         S.SetSeq(S_CanRelease);
2909         assert(S.RRI.ReverseInsertPts.empty());
2910         S.RRI.ReverseInsertPts.insert(Inst);
2911
2912         // One call can't cause a transition from S_Retain to S_CanRelease
2913         // and S_CanRelease to S_Use. If we've made the first transition,
2914         // we're done.
2915         continue;
2916       case S_Use:
2917       case S_CanRelease:
2918       case S_None:
2919         break;
2920       case S_Stop:
2921       case S_Release:
2922       case S_MovableRelease:
2923         llvm_unreachable("top-down pointer in release state!");
2924       }
2925     }
2926
2927     // Check for possible direct uses.
2928     switch (Seq) {
2929     case S_CanRelease:
2930       if (CanUse(Inst, Ptr, PA, Class))
2931         S.SetSeq(S_Use);
2932       break;
2933     case S_Retain:
2934     case S_Use:
2935     case S_None:
2936       break;
2937     case S_Stop:
2938     case S_Release:
2939     case S_MovableRelease:
2940       llvm_unreachable("top-down pointer in release state!");
2941     }
2942   }
2943
2944   return NestingDetected;
2945 }
2946
2947 bool
2948 ObjCARCOpt::VisitTopDown(BasicBlock *BB,
2949                          DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
2950                          DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases) {
2951   bool NestingDetected = false;
2952   BBState &MyStates = BBStates[BB];
2953
2954   // Merge the states from each predecessor to compute the initial state
2955   // for the current block.
2956   BBState::edge_iterator PI(MyStates.pred_begin()),
2957                          PE(MyStates.pred_end());
2958   if (PI != PE) {
2959     const BasicBlock *Pred = *PI;
2960     DenseMap<const BasicBlock *, BBState>::iterator I = BBStates.find(Pred);
2961     assert(I != BBStates.end());
2962     MyStates.InitFromPred(I->second);
2963     ++PI;
2964     for (; PI != PE; ++PI) {
2965       Pred = *PI;
2966       I = BBStates.find(Pred);
2967       assert(I != BBStates.end());
2968       MyStates.MergePred(I->second);
2969     }
2970   }
2971
2972   // Visit all the instructions, top-down.
2973   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
2974     Instruction *Inst = I;
2975     NestingDetected |= VisitInstructionTopDown(Inst, Releases, MyStates);
2976   }
2977
2978   CheckForCFGHazards(BB, BBStates, MyStates);
2979   return NestingDetected;
2980 }
2981
2982 static void
2983 ComputePostOrders(Function &F,
2984                   SmallVectorImpl<BasicBlock *> &PostOrder,
2985                   SmallVectorImpl<BasicBlock *> &ReverseCFGPostOrder,
2986                   unsigned NoObjCARCExceptionsMDKind,
2987                   DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates) {
2988   /// Visited - The visited set, for doing DFS walks.
2989   SmallPtrSet<BasicBlock *, 16> Visited;
2990
2991   // Do DFS, computing the PostOrder.
2992   SmallPtrSet<BasicBlock *, 16> OnStack;
2993   SmallVector<std::pair<BasicBlock *, succ_iterator>, 16> SuccStack;
2994
2995   // Functions always have exactly one entry block, and we don't have
2996   // any other block that we treat like an entry block.
2997   BasicBlock *EntryBB = &F.getEntryBlock();
2998   BBState &MyStates = BBStates[EntryBB];
2999   MyStates.SetAsEntry();
3000   TerminatorInst *EntryTI = cast<TerminatorInst>(&EntryBB->back());
3001   SuccStack.push_back(std::make_pair(EntryBB, succ_iterator(EntryTI)));
3002   Visited.insert(EntryBB);
3003   OnStack.insert(EntryBB);
3004   do {
3005   dfs_next_succ:
3006     BasicBlock *CurrBB = SuccStack.back().first;
3007     TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&CurrBB->back());
3008     succ_iterator SE(TI, false);
3009
3010     // If the terminator is an invoke marked with the
3011     // clang.arc.no_objc_arc_exceptions metadata, the unwind edge can be
3012     // ignored, for ARC purposes.
3013     if (isa<InvokeInst>(TI) && TI->getMetadata(NoObjCARCExceptionsMDKind))
3014       --SE;
3015
3016     while (SuccStack.back().second != SE) {
3017       BasicBlock *SuccBB = *SuccStack.back().second++;
3018       if (Visited.insert(SuccBB)) {
3019         TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&SuccBB->back());
3020         SuccStack.push_back(std::make_pair(SuccBB, succ_iterator(TI)));
3021         BBStates[CurrBB].addSucc(SuccBB);
3022         BBState &SuccStates = BBStates[SuccBB];
3023         SuccStates.addPred(CurrBB);
3024         OnStack.insert(SuccBB);
3025         goto dfs_next_succ;
3026       }
3027
3028       if (!OnStack.count(SuccBB)) {
3029         BBStates[CurrBB].addSucc(SuccBB);
3030         BBStates[SuccBB].addPred(CurrBB);
3031       }
3032     }
3033     OnStack.erase(CurrBB);
3034     PostOrder.push_back(CurrBB);
3035     SuccStack.pop_back();
3036   } while (!SuccStack.empty());
3037
3038   Visited.clear();
3039
3040   // Do reverse-CFG DFS, computing the reverse-CFG PostOrder.
3041   // Functions may have many exits, and there also blocks which we treat
3042   // as exits due to ignored edges.
3043   SmallVector<std::pair<BasicBlock *, BBState::edge_iterator>, 16> PredStack;
3044   for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E; ++I) {
3045     BasicBlock *ExitBB = I;
3046     BBState &MyStates = BBStates[ExitBB];
3047     if (!MyStates.isExit())
3048       continue;
3049
3050     MyStates.SetAsExit();
3051
3052     PredStack.push_back(std::make_pair(ExitBB, MyStates.pred_begin()));
3053     Visited.insert(ExitBB);
3054     while (!PredStack.empty()) {
3055     reverse_dfs_next_succ:
3056       BBState::edge_iterator PE = BBStates[PredStack.back().first].pred_end();
3057       while (PredStack.back().second != PE) {
3058         BasicBlock *BB = *PredStack.back().second++;
3059         if (Visited.insert(BB)) {
3060           PredStack.push_back(std::make_pair(BB, BBStates[BB].pred_begin()));
3061           goto reverse_dfs_next_succ;
3062         }
3063       }
3064       ReverseCFGPostOrder.push_back(PredStack.pop_back_val().first);
3065     }
3066   }
3067 }
3068
3069 // Visit - Visit the function both top-down and bottom-up.
3070 bool
3071 ObjCARCOpt::Visit(Function &F,
3072                   DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
3073                   MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
3074                   DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases) {
3075
3076   // Use reverse-postorder traversals, because we magically know that loops
3077   // will be well behaved, i.e. they won't repeatedly call retain on a single
3078   // pointer without doing a release. We can't use the ReversePostOrderTraversal
3079   // class here because we want the reverse-CFG postorder to consider each
3080   // function exit point, and we want to ignore selected cycle edges.
3081   SmallVector<BasicBlock *, 16> PostOrder;
3082   SmallVector<BasicBlock *, 16> ReverseCFGPostOrder;
3083   ComputePostOrders(F, PostOrder, ReverseCFGPostOrder,
3084                     NoObjCARCExceptionsMDKind,
3085                     BBStates);
3086
3087   // Use reverse-postorder on the reverse CFG for bottom-up.
3088   bool BottomUpNestingDetected = false;
3089   for (SmallVectorImpl<BasicBlock *>::const_reverse_iterator I =
3090        ReverseCFGPostOrder.rbegin(), E = ReverseCFGPostOrder.rend();
3091        I != E; ++I)
3092     BottomUpNestingDetected |= VisitBottomUp(*I, BBStates, Retains);
3093
3094   // Use reverse-postorder for top-down.
3095   bool TopDownNestingDetected = false;
3096   for (SmallVectorImpl<BasicBlock *>::const_reverse_iterator I =
3097        PostOrder.rbegin(), E = PostOrder.rend();
3098        I != E; ++I)
3099     TopDownNestingDetected |= VisitTopDown(*I, BBStates, Releases);
3100
3101   return TopDownNestingDetected && BottomUpNestingDetected;
3102 }
3103
3104 /// MoveCalls - Move the calls in RetainsToMove and ReleasesToMove.
3105 void ObjCARCOpt::MoveCalls(Value *Arg,
3106                            RRInfo &RetainsToMove,
3107                            RRInfo &ReleasesToMove,
3108                            MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
3109                            DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
3110                            SmallVectorImpl<Instruction *> &DeadInsts,
3111                            Module *M) {
3112   Type *ArgTy = Arg->getType();
3113   Type *ParamTy = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(ArgTy->getContext()));
3114
3115   // Insert the new retain and release calls.
3116   for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
3117        PI = ReleasesToMove.ReverseInsertPts.begin(),
3118        PE = ReleasesToMove.ReverseInsertPts.end(); PI != PE; ++PI) {
3119     Instruction *InsertPt = *PI;
3120     Value *MyArg = ArgTy == ParamTy ? Arg :
3121                    new BitCastInst(Arg, ParamTy, "", InsertPt);
3122     CallInst *Call =
3123       CallInst::Create(RetainsToMove.IsRetainBlock ?
3124                          getRetainBlockCallee(M) : getRetainCallee(M),
3125                        MyArg, "", InsertPt);
3126     Call->setDoesNotThrow();
3127     if (RetainsToMove.IsRetainBlock)
3128       Call->setMetadata(CopyOnEscapeMDKind,
3129                         MDNode::get(M->getContext(), ArrayRef<Value *>()));
3130     else
3131       Call->setTailCall();
3132   }
3133   for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
3134        PI = RetainsToMove.ReverseInsertPts.begin(),
3135        PE = RetainsToMove.ReverseInsertPts.end(); PI != PE; ++PI) {
3136     Instruction *InsertPt = *PI;
3137     Value *MyArg = ArgTy == ParamTy ? Arg :
3138                    new BitCastInst(Arg, ParamTy, "", InsertPt);
3139     CallInst *Call = CallInst::Create(getReleaseCallee(M), MyArg,
3140                                       "", InsertPt);
3141     // Attach a clang.imprecise_release metadata tag, if appropriate.
3142     if (MDNode *M = ReleasesToMove.ReleaseMetadata)
3143       Call->setMetadata(ImpreciseReleaseMDKind, M);
3144     Call->setDoesNotThrow();
3145     if (ReleasesToMove.IsTailCallRelease)
3146       Call->setTailCall();
3147   }
3148
3149   // Delete the original retain and release calls.
3150   for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
3151        AI = RetainsToMove.Calls.begin(),
3152        AE = RetainsToMove.Calls.end(); AI != AE; ++AI) {
3153     Instruction *OrigRetain = *AI;
3154     Retains.blot(OrigRetain);
3155     DeadInsts.push_back(OrigRetain);
3156   }
3157   for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
3158        AI = ReleasesToMove.Calls.begin(),
3159        AE = ReleasesToMove.Calls.end(); AI != AE; ++AI) {
3160     Instruction *OrigRelease = *AI;
3161     Releases.erase(OrigRelease);
3162     DeadInsts.push_back(OrigRelease);
3163   }
3164 }
3165
3166 /// PerformCodePlacement - Identify pairings between the retains and releases,
3167 /// and delete and/or move them.
3168 bool
3169 ObjCARCOpt::PerformCodePlacement(DenseMap<const BasicBlock *, BBState>
3170                                    &BBStates,
3171                                  MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
3172                                  DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
3173                                  Module *M) {
3174   bool AnyPairsCompletelyEliminated = false;
3175   RRInfo RetainsToMove;
3176   RRInfo ReleasesToMove;
3177   SmallVector<Instruction *, 4> NewRetains;
3178   SmallVector<Instruction *, 4> NewReleases;
3179   SmallVector<Instruction *, 8> DeadInsts;
3180
3181   // Visit each retain.
3182   for (MapVector<Value *, RRInfo>::const_iterator I = Retains.begin(),
3183        E = Retains.end(); I != E; ++I) {
3184     Value *V = I->first;
3185     if (!V) continue; // blotted
3186
3187     Instruction *Retain = cast<Instruction>(V);
3188     Value *Arg = GetObjCArg(Retain);
3189
3190     // If the object being released is in static or stack storage, we know it's
3191     // not being managed by ObjC reference counting, so we can delete pairs
3192     // regardless of what possible decrements or uses lie between them.
3193     bool KnownSafe = isa<Constant>(Arg) || isa<AllocaInst>(Arg);
3194
3195     // A constant pointer can't be pointing to an object on the heap. It may
3196     // be reference-counted, but it won't be deleted.
3197     if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Arg))
3198       if (const GlobalVariable *GV =
3199             dyn_cast<GlobalVariable>(
3200               StripPointerCastsAndObjCCalls(LI->getPointerOperand())))
3201         if (GV->isConstant())
3202           KnownSafe = true;
3203
3204     // If a pair happens in a region where it is known that the reference count
3205     // is already incremented, we can similarly ignore possible decrements.
3206     bool KnownSafeTD = true, KnownSafeBU = true;
3207
3208     // Connect the dots between the top-down-collected RetainsToMove and
3209     // bottom-up-collected ReleasesToMove to form sets of related calls.
3210     // This is an iterative process so that we connect multiple releases
3211     // to multiple retains if needed.
3212     unsigned OldDelta = 0;
3213     unsigned NewDelta = 0;
3214     unsigned OldCount = 0;
3215     unsigned NewCount = 0;
3216     bool FirstRelease = true;
3217     bool FirstRetain = true;
3218     NewRetains.push_back(Retain);
3219     for (;;) {
3220       for (SmallVectorImpl<Instruction *>::const_iterator
3221            NI = NewRetains.begin(), NE = NewRetains.end(); NI != NE; ++NI) {
3222         Instruction *NewRetain = *NI;
3223         MapVector<Value *, RRInfo>::const_iterator It = Retains.find(NewRetain);
3224         assert(It != Retains.end());
3225         const RRInfo &NewRetainRRI = It->second;
3226         KnownSafeTD &= NewRetainRRI.KnownSafe;
3227         for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
3228              LI = NewRetainRRI.Calls.begin(),
3229              LE = NewRetainRRI.Calls.end(); LI != LE; ++LI) {
3230           Instruction *NewRetainRelease = *LI;
3231           DenseMap<Value *, RRInfo>::const_iterator Jt =
3232             Releases.find(NewRetainRelease);
3233           if (Jt == Releases.end())
3234             goto next_retain;
3235           const RRInfo &NewRetainReleaseRRI = Jt->second;
3236           assert(NewRetainReleaseRRI.Calls.count(NewRetain));
3237           if (ReleasesToMove.Calls.insert(NewRetainRelease)) {
3238             OldDelta -=
3239               BBStates[NewRetainRelease->getParent()].GetAllPathCount();
3240
3241             // Merge the ReleaseMetadata and IsTailCallRelease values.
3242             if (FirstRelease) {
3243               ReleasesToMove.ReleaseMetadata =
3244                 NewRetainReleaseRRI.ReleaseMetadata;
3245               ReleasesToMove.IsTailCallRelease =
3246                 NewRetainReleaseRRI.IsTailCallRelease;
3247               FirstRelease = false;
3248             } else {
3249               if (ReleasesToMove.ReleaseMetadata !=
3250                     NewRetainReleaseRRI.ReleaseMetadata)
3251                 ReleasesToMove.ReleaseMetadata = 0;
3252               if (ReleasesToMove.IsTailCallRelease !=
3253                     NewRetainReleaseRRI.IsTailCallRelease)
3254                 ReleasesToMove.IsTailCallRelease = false;
3255             }
3256
3257             // Collect the optimal insertion points.
3258             if (!KnownSafe)
3259               for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
3260                    RI = NewRetainReleaseRRI.ReverseInsertPts.begin(),
3261                    RE = NewRetainReleaseRRI.ReverseInsertPts.end();
3262                    RI != RE; ++RI) {
3263                 Instruction *RIP = *RI;
3264                 if (ReleasesToMove.ReverseInsertPts.insert(RIP))
3265                   NewDelta -= BBStates[RIP->getParent()].GetAllPathCount();
3266               }
3267             NewReleases.push_back(NewRetainRelease);
3268           }
3269         }
3270       }
3271       NewRetains.clear();
3272       if (NewReleases.empty()) break;
3273
3274       // Back the other way.
3275       for (SmallVectorImpl<Instruction *>::const_iterator
3276            NI = NewReleases.begin(), NE = NewReleases.end(); NI != NE; ++NI) {
3277         Instruction *NewRelease = *NI;
3278         DenseMap<Value *, RRInfo>::const_iterator It =
3279           Releases.find(NewRelease);
3280         assert(It != Releases.end());
3281         const RRInfo &NewReleaseRRI = It->second;
3282         KnownSafeBU &= NewReleaseRRI.KnownSafe;
3283         for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
3284              LI = NewReleaseRRI.Calls.begin(),
3285              LE = NewReleaseRRI.Calls.end(); LI != LE; ++LI) {
3286           Instruction *NewReleaseRetain = *LI;
3287           MapVector<Value *, RRInfo>::const_iterator Jt =
3288             Retains.find(NewReleaseRetain);
3289           if (Jt == Retains.end())
3290             goto next_retain;
3291           const RRInfo &NewReleaseRetainRRI = Jt->second;
3292           assert(NewReleaseRetainRRI.Calls.count(NewRelease));
3293           if (RetainsToMove.Calls.insert(NewReleaseRetain)) {
3294             unsigned PathCount =
3295               BBStates[NewReleaseRetain->getParent()].GetAllPathCount();
3296             OldDelta += PathCount;
3297             OldCount += PathCount;
3298
3299             // Merge the IsRetainBlock values.
3300             if (FirstRetain) {
3301               RetainsToMove.IsRetainBlock = NewReleaseRetainRRI.IsRetainBlock;
3302               FirstRetain = false;
3303             } else if (ReleasesToMove.IsRetainBlock !=
3304                        NewReleaseRetainRRI.IsRetainBlock)
3305               // It's not possible to merge the sequences if one uses
3306               // objc_retain and the other uses objc_retainBlock.
3307               goto next_retain;
3308
3309             // Collect the optimal insertion points.
3310             if (!KnownSafe)
3311               for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
3312                    RI = NewReleaseRetainRRI.ReverseInsertPts.begin(),
3313                    RE = NewReleaseRetainRRI.ReverseInsertPts.end();
3314                    RI != RE; ++RI) {
3315                 Instruction *RIP = *RI;
3316                 if (RetainsToMove.ReverseInsertPts.insert(RIP)) {
3317                   PathCount = BBStates[RIP->getParent()].GetAllPathCount();
3318                   NewDelta += PathCount;
3319                   NewCount += PathCount;
3320                 }
3321               }
3322             NewRetains.push_back(NewReleaseRetain);
3323           }
3324         }
3325       }
3326       NewReleases.clear();
3327       if (NewRetains.empty()) break;
3328     }
3329
3330     // If the pointer is known incremented or nested, we can safely delete the
3331     // pair regardless of what's between them.
3332     if (KnownSafeTD || KnownSafeBU) {
3333       RetainsToMove.ReverseInsertPts.clear();
3334       ReleasesToMove.ReverseInsertPts.clear();
3335       NewCount = 0;
3336     } else {
3337       // Determine whether the new insertion points we computed preserve the
3338       // balance of retain and release calls through the program.
3339       // TODO: If the fully aggressive solution isn't valid, try to find a
3340       // less aggressive solution which is.
3341       if (NewDelta != 0)
3342         goto next_retain;
3343     }
3344
3345     // Determine whether the original call points are balanced in the retain and
3346     // release calls through the program. If not, conservatively don't touch
3347     // them.
3348     // TODO: It's theoretically possible to do code motion in this case, as
3349     // long as the existing imbalances are maintained.
3350     if (OldDelta != 0)
3351       goto next_retain;
3352
3353     // Ok, everything checks out and we're all set. Let's move some code!
3354     Changed = true;
3355     assert(OldCount != 0 && "Unreachable code?");
3356     AnyPairsCompletelyEliminated = NewCount == 0;
3357     NumRRs += OldCount - NewCount;
3358     MoveCalls(Arg, RetainsToMove, ReleasesToMove,
3359               Retains, Releases, DeadInsts, M);
3360
3361   next_retain:
3362     NewReleases.clear();
3363     NewRetains.clear();
3364     RetainsToMove.clear();
3365     ReleasesToMove.clear();
3366   }
3367
3368   // Now that we're done moving everything, we can delete the newly dead
3369   // instructions, as we no longer need them as insert points.
3370   while (!DeadInsts.empty())
3371     EraseInstruction(DeadInsts.pop_back_val());
3372
3373   return AnyPairsCompletelyEliminated;
3374 }
3375
3376 /// OptimizeWeakCalls - Weak pointer optimizations.
3377 void ObjCARCOpt::OptimizeWeakCalls(Function &F) {
3378   // First, do memdep-style RLE and S2L optimizations. We can't use memdep
3379   // itself because it uses AliasAnalysis and we need to do provenance
3380   // queries instead.
3381   for (inst_iterator I = inst_begin(&F), E = inst_end(&F); I != E; ) {
3382     Instruction *Inst = &*I++;
3383     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
3384     if (Class != IC_LoadWeak && Class != IC_LoadWeakRetained)
3385       continue;
3386
3387     // Delete objc_loadWeak calls with no users.
3388     if (Class == IC_LoadWeak && Inst->use_empty()) {
3389       Inst->eraseFromParent();
3390       continue;
3391     }
3392
3393     // TODO: For now, just look for an earlier available version of this value
3394     // within the same block. Theoretically, we could do memdep-style non-local
3395     // analysis too, but that would want caching. A better approach would be to
3396     // use the technique that EarlyCSE uses.
3397     inst_iterator Current = llvm::prior(I);
3398     BasicBlock *CurrentBB = Current.getBasicBlockIterator();
3399     for (BasicBlock::iterator B = CurrentBB->begin(),
3400                               J = Current.getInstructionIterator();
3401          J != B; --J) {
3402       Instruction *EarlierInst = &*llvm::prior(J);
3403       InstructionClass EarlierClass = GetInstructionClass(EarlierInst);
3404       switch (EarlierClass) {
3405       case IC_LoadWeak:
3406       case IC_LoadWeakRetained: {
3407         // If this is loading from the same pointer, replace this load's value
3408         // with that one.
3409         CallInst *Call = cast<CallInst>(Inst);
3410         CallInst *EarlierCall = cast<CallInst>(EarlierInst);
3411         Value *Arg = Call->getArgOperand(0);
3412         Value *EarlierArg = EarlierCall->getArgOperand(0);
3413         switch (PA.getAA()->alias(Arg, EarlierArg)) {
3414         case AliasAnalysis::MustAlias:
3415           Changed = true;
3416           // If the load has a builtin retain, insert a plain retain for it.
3417           if (Class == IC_LoadWeakRetained) {
3418             CallInst *CI =
3419               CallInst::Create(getRetainCallee(F.getParent()), EarlierCall,
3420                                "", Call);
3421             CI->setTailCall();
3422           }
3423           // Zap the fully redundant load.
3424           Call->replaceAllUsesWith(EarlierCall);
3425           Call->eraseFromParent();
3426           goto clobbered;
3427         case AliasAnalysis::MayAlias:
3428         case AliasAnalysis::PartialAlias:
3429           goto clobbered;
3430         case AliasAnalysis::NoAlias:
3431           break;
3432         }
3433         break;
3434       }
3435       case IC_StoreWeak:
3436       case IC_InitWeak: {
3437         // If this is storing to the same pointer and has the same size etc.
3438         // replace this load's value with the stored value.
3439         CallInst *Call = cast<CallInst>(Inst);
3440         CallInst *EarlierCall = cast<CallInst>(EarlierInst);
3441         Value *Arg = Call->getArgOperand(0);
3442         Value *EarlierArg = EarlierCall->getArgOperand(0);
3443         switch (PA.getAA()->alias(Arg, EarlierArg)) {
3444         case AliasAnalysis::MustAlias:
3445           Changed = true;
3446           // If the load has a builtin retain, insert a plain retain for it.
3447           if (Class == IC_LoadWeakRetained) {
3448             CallInst *CI =
3449               CallInst::Create(getRetainCallee(F.getParent()), EarlierCall,
3450                                "", Call);
3451             CI->setTailCall();
3452           }
3453           // Zap the fully redundant load.
3454           Call->replaceAllUsesWith(EarlierCall->getArgOperand(1));
3455           Call->eraseFromParent();
3456           goto clobbered;
3457         case AliasAnalysis::MayAlias:
3458         case AliasAnalysis::PartialAlias:
3459           goto clobbered;
3460         case AliasAnalysis::NoAlias:
3461           break;
3462         }
3463         break;
3464       }
3465       case IC_MoveWeak:
3466       case IC_CopyWeak:
3467         // TOOD: Grab the copied value.
3468         goto clobbered;
3469       case IC_AutoreleasepoolPush:
3470       case IC_None:
3471       case IC_User:
3472         // Weak pointers are only modified through the weak entry points
3473         // (and arbitrary calls, which could call the weak entry points).
3474         break;
3475       default:
3476         // Anything else could modify the weak pointer.
3477         goto clobbered;
3478       }
3479     }
3480   clobbered:;
3481   }
3482
3483   // Then, for each destroyWeak with an alloca operand, check to see if
3484   // the alloca and all its users can be zapped.
3485   for (inst_iterator I = inst_begin(&F), E = inst_end(&F); I != E; ) {
3486     Instruction *Inst = &*I++;
3487     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
3488     if (Class != IC_DestroyWeak)
3489       continue;
3490
3491     CallInst *Call = cast<CallInst>(Inst);
3492     Value *Arg = Call->getArgOperand(0);
3493     if (AllocaInst *Alloca = dyn_cast<AllocaInst>(Arg)) {
3494       for (Value::use_iterator UI = Alloca->use_begin(),
3495            UE = Alloca->use_end(); UI != UE; ++UI) {
3496         const Instruction *UserInst = cast<Instruction>(*UI);
3497         switch (GetBasicInstructionClass(UserInst)) {
3498         case IC_InitWeak:
3499         case IC_StoreWeak:
3500         case IC_DestroyWeak:
3501           continue;
3502         default:
3503           goto done;
3504         }
3505       }
3506       Changed = true;
3507       for (Value::use_iterator UI = Alloca->use_begin(),
3508            UE = Alloca->use_end(); UI != UE; ) {
3509         CallInst *UserInst = cast<CallInst>(*UI++);
3510         switch (GetBasicInstructionClass(UserInst)) {
3511         case IC_InitWeak:
3512         case IC_StoreWeak:
3513           // These functions return their second argument.
3514           UserInst->replaceAllUsesWith(UserInst->getArgOperand(1));
3515           break;
3516         case IC_DestroyWeak:
3517           // No return value.
3518           break;
3519         default:
3520           llvm_unreachable("alloca really is used!");
3521         }
3522         UserInst->eraseFromParent();
3523       }
3524       Alloca->eraseFromParent();
3525     done:;
3526     }
3527   }
3528 }
3529
3530 /// OptimizeSequences - Identify program paths which execute sequences of
3531 /// retains and releases which can be eliminated.
3532 bool ObjCARCOpt::OptimizeSequences(Function &F) {
3533   /// Releases, Retains - These are used to store the results of the main flow
3534   /// analysis. These use Value* as the key instead of Instruction* so that the
3535   /// map stays valid when we get around to rewriting code and calls get
3536   /// replaced by arguments.
3537   DenseMap<Value *, RRInfo> Releases;
3538   MapVector<Value *, RRInfo> Retains;
3539
3540   /// BBStates, This is used during the traversal of the function to track the
3541   /// states for each identified object at each block.
3542   DenseMap<const BasicBlock *, BBState> BBStates;
3543
3544   // Analyze the CFG of the function, and all instructions.
3545   bool NestingDetected = Visit(F, BBStates, Retains, Releases);
3546
3547   // Transform.
3548   return PerformCodePlacement(BBStates, Retains, Releases, F.getParent()) &&
3549          NestingDetected;
3550 }
3551
3552 /// OptimizeReturns - Look for this pattern:
3553 /// \code
3554 ///    %call = call i8* @something(...)
3555 ///    %2 = call i8* @objc_retain(i8* %call)
3556 ///    %3 = call i8* @objc_autorelease(i8* %2)
3557 ///    ret i8* %3
3558 /// \endcode
3559 /// And delete the retain and autorelease.
3560 ///
3561 /// Otherwise if it's just this:
3562 /// \code
3563 ///    %3 = call i8* @objc_autorelease(i8* %2)
3564 ///    ret i8* %3
3565 /// \endcode
3566 /// convert the autorelease to autoreleaseRV.
3567 void ObjCARCOpt::OptimizeReturns(Function &F) {
3568   if (!F.getReturnType()->isPointerTy())
3569     return;
3570
3571   SmallPtrSet<Instruction *, 4> DependingInstructions;
3572   SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4> Visited;
3573   for (Function::iterator FI = F.begin(), FE = F.end(); FI != FE; ++FI) {
3574     BasicBlock *BB = FI;
3575     ReturnInst *Ret = dyn_cast<ReturnInst>(&BB->back());
3576     if (!Ret) continue;
3577
3578     const Value *Arg = StripPointerCastsAndObjCCalls(Ret->getOperand(0));
3579     FindDependencies(NeedsPositiveRetainCount, Arg,
3580                      BB, Ret, DependingInstructions, Visited, PA);
3581     if (DependingInstructions.size() != 1)
3582       goto next_block;
3583
3584     {
3585       CallInst *Autorelease =
3586         dyn_cast_or_null<CallInst>(*DependingInstructions.begin());
3587       if (!Autorelease)
3588         goto next_block;
3589       InstructionClass AutoreleaseClass = GetBasicInstructionClass(Autorelease);
3590       if (!IsAutorelease(AutoreleaseClass))
3591         goto next_block;
3592       if (GetObjCArg(Autorelease) != Arg)
3593         goto next_block;
3594
3595       DependingInstructions.clear();
3596       Visited.clear();
3597
3598       // Check that there is nothing that can affect the reference
3599       // count between the autorelease and the retain.
3600       FindDependencies(CanChangeRetainCount, Arg,
3601                        BB, Autorelease, DependingInstructions, Visited, PA);
3602       if (DependingInstructions.size() != 1)
3603         goto next_block;
3604
3605       {
3606         CallInst *Retain =
3607           dyn_cast_or_null<CallInst>(*DependingInstructions.begin());
3608
3609         // Check that we found a retain with the same argument.
3610         if (!Retain ||
3611             !IsRetain(GetBasicInstructionClass(Retain)) ||
3612             GetObjCArg(Retain) != Arg)
3613           goto next_block;
3614
3615         DependingInstructions.clear();
3616         Visited.clear();
3617
3618         // Convert the autorelease to an autoreleaseRV, since it's
3619         // returning the value.
3620         if (AutoreleaseClass == IC_Autorelease) {
3621           Autorelease->setCalledFunction(getAutoreleaseRVCallee(F.getParent()));
3622           AutoreleaseClass = IC_AutoreleaseRV;
3623         }
3624
3625         // Check that there is nothing that can affect the reference
3626         // count between the retain and the call.
3627         // Note that Retain need not be in BB.
3628         FindDependencies(CanChangeRetainCount, Arg, Retain->getParent(), Retain,
3629                          DependingInstructions, Visited, PA);
3630         if (DependingInstructions.size() != 1)
3631           goto next_block;
3632
3633         {
3634           CallInst *Call =
3635             dyn_cast_or_null<CallInst>(*DependingInstructions.begin());
3636
3637           // Check that the pointer is the return value of the call.
3638           if (!Call || Arg != Call)
3639             goto next_block;
3640
3641           // Check that the call is a regular call.
3642           InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Call);
3643           if (Class != IC_CallOrUser && Class != IC_Call)
3644             goto next_block;
3645
3646           // If so, we can zap the retain and autorelease.
3647           Changed = true;
3648           ++NumRets;
3649           EraseInstruction(Retain);
3650           EraseInstruction(Autorelease);
3651         }
3652       }
3653     }
3654
3655   next_block:
3656     DependingInstructions.clear();
3657     Visited.clear();
3658   }
3659 }
3660
3661 bool ObjCARCOpt::doInitialization(Module &M) {
3662   if (!EnableARCOpts)
3663     return false;
3664
3665   // If nothing in the Module uses ARC, don't do anything.
3666   Run = ModuleHasARC(M);
3667   if (!Run)
3668     return false;
3669
3670   // Identify the imprecise release metadata kind.
3671   ImpreciseReleaseMDKind =
3672     M.getContext().getMDKindID("clang.imprecise_release");
3673   CopyOnEscapeMDKind =
3674     M.getContext().getMDKindID("clang.arc.copy_on_escape");
3675   NoObjCARCExceptionsMDKind =
3676     M.getContext().getMDKindID("clang.arc.no_objc_arc_exceptions");
3677
3678   // Intuitively, objc_retain and others are nocapture, however in practice
3679   // they are not, because they return their argument value. And objc_release
3680   // calls finalizers which can have arbitrary side effects.
3681
3682   // These are initialized lazily.
3683   RetainRVCallee = 0;
3684   AutoreleaseRVCallee = 0;
3685   ReleaseCallee = 0;
3686   RetainCallee = 0;
3687   RetainBlockCallee = 0;
3688   AutoreleaseCallee = 0;
3689
3690   return false;
3691 }
3692
3693 bool ObjCARCOpt::runOnFunction(Function &F) {
3694   if (!EnableARCOpts)
3695     return false;
3696
3697   // If nothing in the Module uses ARC, don't do anything.
3698   if (!Run)
3699     return false;
3700
3701   Changed = false;
3702
3703   PA.setAA(&getAnalysis<AliasAnalysis>());
3704
3705   // This pass performs several distinct transformations. As a compile-time aid
3706   // when compiling code that isn't ObjC, skip these if the relevant ObjC
3707   // library functions aren't declared.
3708
3709   // Preliminary optimizations. This also computs UsedInThisFunction.
3710   OptimizeIndividualCalls(F);
3711
3712   // Optimizations for weak pointers.
3713   if (UsedInThisFunction & ((1 << IC_LoadWeak) |
3714                             (1 << IC_LoadWeakRetained) |
3715                             (1 << IC_StoreWeak) |
3716                             (1 << IC_InitWeak) |
3717                             (1 << IC_CopyWeak) |
3718                             (1 << IC_MoveWeak) |
3719                             (1 << IC_DestroyWeak)))
3720     OptimizeWeakCalls(F);
3721
3722   // Optimizations for retain+release pairs.
3723   if (UsedInThisFunction & ((1 << IC_Retain) |
3724                             (1 << IC_RetainRV) |
3725                             (1 << IC_RetainBlock)))
3726     if (UsedInThisFunction & (1 << IC_Release))
3727       // Run OptimizeSequences until it either stops making changes or
3728       // no retain+release pair nesting is detected.
3729       while (OptimizeSequences(F)) {}
3730
3731   // Optimizations if objc_autorelease is used.
3732   if (UsedInThisFunction & ((1 << IC_Autorelease) |
3733                             (1 << IC_AutoreleaseRV)))
3734     OptimizeReturns(F);
3735
3736   return Changed;
3737 }
3738
3739 void ObjCARCOpt::releaseMemory() {
3740   PA.clear();
3741 }
3742
3743 //===----------------------------------------------------------------------===//
3744 // ARC contraction.
3745 //===----------------------------------------------------------------------===//
3746
3747 // TODO: ObjCARCContract could insert PHI nodes when uses aren't
3748 // dominated by single calls.
3749
3750 #include "llvm/Operator.h"
3751 #include "llvm/InlineAsm.h"
3752 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
3753
3754 STATISTIC(NumStoreStrongs, "Number objc_storeStrong calls formed");
3755
3756 namespace {
3757   /// ObjCARCContract - Late ARC optimizations.  These change the IR in a way
3758   /// that makes it difficult to be analyzed by ObjCARCOpt, so it's run late.
3759   class ObjCARCContract : public FunctionPass {
3760     bool Changed;
3761     AliasAnalysis *AA;
3762     DominatorTree *DT;
3763     ProvenanceAnalysis PA;
3764
3765     /// Run - A flag indicating whether this optimization pass should run.
3766     bool Run;
3767
3768     /// StoreStrongCallee, etc. - Declarations for ObjC runtime
3769     /// functions, for use in creating calls to them. These are initialized
3770     /// lazily to avoid cluttering up the Module with unused declarations.
3771     Constant *StoreStrongCallee,
3772              *RetainAutoreleaseCallee, *RetainAutoreleaseRVCallee;
3773
3774     /// RetainRVMarker - The inline asm string to insert between calls and
3775     /// RetainRV calls to make the optimization work on targets which need it.
3776     const MDString *RetainRVMarker;
3777
3778     /// StoreStrongCalls - The set of inserted objc_storeStrong calls. If
3779     /// at the end of walking the function we have found no alloca
3780     /// instructions, these calls can be marked "tail".
3781     SmallPtrSet<CallInst *, 8> StoreStrongCalls;
3782
3783     Constant *getStoreStrongCallee(Module *M);
3784     Constant *getRetainAutoreleaseCallee(Module *M);
3785     Constant *getRetainAutoreleaseRVCallee(Module *M);
3786
3787     bool ContractAutorelease(Function &F, Instruction *Autorelease,
3788                              InstructionClass Class,
3789                              SmallPtrSet<Instruction *, 4>
3790                                &DependingInstructions,
3791                              SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4>
3792                                &Visited);
3793
3794     void ContractRelease(Instruction *Release,
3795                          inst_iterator &Iter);
3796
3797     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
3798     virtual bool doInitialization(Module &M);
3799     virtual bool runOnFunction(Function &F);
3800
3801   public:
3802     static char ID;
3803     ObjCARCContract() : FunctionPass(ID) {
3804       initializeObjCARCContractPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
3805     }
3806   };
3807 }
3808
3809 char ObjCARCContract::ID = 0;
3810 INITIALIZE_PASS_BEGIN(ObjCARCContract,
3811                       "objc-arc-contract", "ObjC ARC contraction", false, false)
3812 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
3813 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTree)
3814 INITIALIZE_PASS_END(ObjCARCContract,
3815                     "objc-arc-contract", "ObjC ARC contraction", false, false)
3816
3817 Pass *llvm::createObjCARCContractPass() {
3818   return new ObjCARCContract();
3819 }
3820
3821 void ObjCARCContract::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
3822   AU.addRequired<AliasAnalysis>();
3823   AU.addRequired<DominatorTree>();
3824   AU.setPreservesCFG();
3825 }
3826
3827 Constant *ObjCARCContract::getStoreStrongCallee(Module *M) {
3828   if (!StoreStrongCallee) {
3829     LLVMContext &C = M->getContext();
3830     Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
3831     Type *I8XX = PointerType::getUnqual(I8X);
3832     Type *Params[] = { I8XX, I8X };
3833
3834     AttrListPtr Attributes = AttrListPtr()
3835       .addAttr(~0u, Attribute::NoUnwind)
3836       .addAttr(1, Attribute::NoCapture);
3837
3838     StoreStrongCallee =
3839       M->getOrInsertFunction(
3840         "objc_storeStrong",
3841         FunctionType::get(Type::getVoidTy(C), Params, /*isVarArg=*/false),
3842         Attributes);
3843   }
3844   return StoreStrongCallee;
3845 }
3846
3847 Constant *ObjCARCContract::getRetainAutoreleaseCallee(Module *M) {
3848   if (!RetainAutoreleaseCallee) {
3849     LLVMContext &C = M->getContext();
3850     Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
3851     Type *Params[] = { I8X };
3852     FunctionType *FTy = FunctionType::get(I8X, Params, /*isVarArg=*/false);
3853     AttrListPtr Attributes = AttrListPtr().addAttr(~0u, Attribute::NoUnwind);
3854     RetainAutoreleaseCallee =
3855       M->getOrInsertFunction("objc_retainAutorelease", FTy, Attributes);
3856   }
3857   return RetainAutoreleaseCallee;
3858 }
3859
3860 Constant *ObjCARCContract::getRetainAutoreleaseRVCallee(Module *M) {
3861   if (!RetainAutoreleaseRVCallee) {
3862     LLVMContext &C = M->getContext();
3863     Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
3864     Type *Params[] = { I8X };
3865     FunctionType *FTy = FunctionType::get(I8X, Params, /*isVarArg=*/false);
3866     AttrListPtr Attributes = AttrListPtr().addAttr(~0u, Attribute::NoUnwind);
3867     RetainAutoreleaseRVCallee =
3868       M->getOrInsertFunction("objc_retainAutoreleaseReturnValue", FTy,
3869                              Attributes);
3870   }
3871   return RetainAutoreleaseRVCallee;
3872 }
3873
3874 /// ContractAutorelease - Merge an autorelease with a retain into a fused call.
3875 bool
3876 ObjCARCContract::ContractAutorelease(Function &F, Instruction *Autorelease,
3877                                      InstructionClass Class,
3878                                      SmallPtrSet<Instruction *, 4>
3879                                        &DependingInstructions,
3880                                      SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4>
3881                                        &Visited) {
3882   const Value *Arg = GetObjCArg(Autorelease);
3883
3884   // Check that there are no instructions between the retain and the autorelease
3885   // (such as an autorelease_pop) which may change the count.
3886   CallInst *Retain = 0;
3887   if (Class == IC_AutoreleaseRV)
3888     FindDependencies(RetainAutoreleaseRVDep, Arg,
3889                      Autorelease->getParent(), Autorelease,
3890                      DependingInstructions, Visited, PA);
3891   else
3892     FindDependencies(RetainAutoreleaseDep, Arg,
3893                      Autorelease->getParent(), Autorelease,
3894                      DependingInstructions, Visited, PA);
3895
3896   Visited.clear();
3897   if (DependingInstructions.size() != 1) {
3898     DependingInstructions.clear();
3899     return false;
3900   }
3901
3902   Retain = dyn_cast_or_null<CallInst>(*DependingInstructions.begin());
3903   DependingInstructions.clear();
3904
3905   if (!Retain ||
3906       GetBasicInstructionClass(Retain) != IC_Retain ||
3907       GetObjCArg(Retain) != Arg)
3908     return false;
3909
3910   Changed = true;
3911   ++NumPeeps;
3912
3913   if (Class == IC_AutoreleaseRV)
3914     Retain->setCalledFunction(getRetainAutoreleaseRVCallee(F.getParent()));
3915   else
3916     Retain->setCalledFunction(getRetainAutoreleaseCallee(F.getParent()));
3917
3918   EraseInstruction(Autorelease);
3919   return true;
3920 }
3921
3922 /// ContractRelease - Attempt to merge an objc_release with a store, load, and
3923 /// objc_retain to form an objc_storeStrong. This can be a little tricky because
3924 /// the instructions don't always appear in order, and there may be unrelated
3925 /// intervening instructions.
3926 void ObjCARCContract::ContractRelease(Instruction *Release,
3927                                       inst_iterator &Iter) {
3928   LoadInst *Load = dyn_cast<LoadInst>(GetObjCArg(Release));
3929   if (!Load || !Load->isSimple()) return;
3930
3931   // For now, require everything to be in one basic block.
3932   BasicBlock *BB = Release->getParent();
3933   if (Load->getParent() != BB) return;
3934
3935   // Walk down to find the store and the release, which may be in either order.
3936   BasicBlock::iterator I = Load, End = BB->end();
3937   ++I;
3938   AliasAnalysis::Location Loc = AA->getLocation(Load);
3939   StoreInst *Store = 0;
3940   bool SawRelease = false;
3941   for (; !Store || !SawRelease; ++I) {
3942     if (I == End)
3943       return;
3944
3945     Instruction *Inst = I;
3946     if (Inst == Release) {
3947       SawRelease = true;
3948       continue;
3949     }
3950
3951     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
3952
3953     // Unrelated retains are harmless.
3954     if (IsRetain(Class))
3955       continue;
3956
3957     if (Store) {
3958       // The store is the point where we're going to put the objc_storeStrong,
3959       // so make sure there are no uses after it.
3960       if (CanUse(Inst, Load, PA, Class))
3961         return;
3962     } else if (AA->getModRefInfo(Inst, Loc) & AliasAnalysis::Mod) {
3963       // We are moving the load down to the store, so check for anything
3964       // else which writes to the memory between the load and the store.
3965       Store = dyn_cast<StoreInst>(Inst);
3966       if (!Store || !Store->isSimple()) return;
3967       if (Store->getPointerOperand() != Loc.Ptr) return;
3968     }
3969   }
3970
3971   Value *New = StripPointerCastsAndObjCCalls(Store->getValueOperand());
3972
3973   // Walk up to find the retain.
3974   I = Store;
3975   BasicBlock::iterator Begin = BB->begin();
3976   while (I != Begin && GetBasicInstructionClass(I) != IC_Retain)
3977     --I;
3978   Instruction *Retain = I;
3979   if (GetBasicInstructionClass(Retain) != IC_Retain) return;
3980   if (GetObjCArg(Retain) != New) return;
3981
3982   Changed = true;
3983   ++NumStoreStrongs;
3984
3985   LLVMContext &C = Release->getContext();
3986   Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
3987   Type *I8XX = PointerType::getUnqual(I8X);
3988
3989   Value *Args[] = { Load->getPointerOperand(), New };
3990   if (Args[0]->getType() != I8XX)
3991     Args[0] = new BitCastInst(Args[0], I8XX, "", Store);
3992   if (Args[1]->getType() != I8X)
3993     Args[1] = new BitCastInst(Args[1], I8X, "", Store);
3994   CallInst *StoreStrong =
3995     CallInst::Create(getStoreStrongCallee(BB->getParent()->getParent()),
3996                      Args, "", Store);
3997   StoreStrong->setDoesNotThrow();
3998   StoreStrong->setDebugLoc(Store->getDebugLoc());
3999
4000   // We can't set the tail flag yet, because we haven't yet determined
4001   // whether there are any escaping allocas. Remember this call, so that
4002   // we can set the tail flag once we know it's safe.
4003   StoreStrongCalls.insert(StoreStrong);
4004
4005   if (&*Iter == Store) ++Iter;
4006   Store->eraseFromParent();
4007   Release->eraseFromParent();
4008   EraseInstruction(Retain);
4009   if (Load->use_empty())
4010     Load->eraseFromParent();
4011 }
4012
4013 bool ObjCARCContract::doInitialization(Module &M) {
4014   // If nothing in the Module uses ARC, don't do anything.
4015   Run = ModuleHasARC(M);
4016   if (!Run)
4017     return false;
4018
4019   // These are initialized lazily.
4020   StoreStrongCallee = 0;
4021   RetainAutoreleaseCallee = 0;
4022   RetainAutoreleaseRVCallee = 0;
4023
4024   // Initialize RetainRVMarker.
4025   RetainRVMarker = 0;
4026   if (NamedMDNode *NMD =
4027         M.getNamedMetadata("clang.arc.retainAutoreleasedReturnValueMarker"))
4028     if (NMD->getNumOperands() == 1) {
4029       const MDNode *N = NMD->getOperand(0);
4030       if (N->getNumOperands() == 1)
4031         if (const MDString *S = dyn_cast<MDString>(N->getOperand(0)))
4032           RetainRVMarker = S;
4033     }
4034
4035   return false;
4036 }
4037
4038 bool ObjCARCContract::runOnFunction(Function &F) {
4039   if (!EnableARCOpts)
4040     return false;
4041
4042   // If nothing in the Module uses ARC, don't do anything.
4043   if (!Run)
4044     return false;
4045
4046   Changed = false;
4047   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
4048   DT = &getAnalysis<DominatorTree>();
4049
4050   PA.setAA(&getAnalysis<AliasAnalysis>());
4051
4052   // Track whether it's ok to mark objc_storeStrong calls with the "tail"
4053   // keyword. Be conservative if the function has variadic arguments.
4054   // It seems that functions which "return twice" are also unsafe for the
4055   // "tail" argument, because they are setjmp, which could need to
4056   // return to an earlier stack state.
4057   bool TailOkForStoreStrongs = !F.isVarArg() &&
4058                                !F.callsFunctionThatReturnsTwice();
4059
4060   // For ObjC library calls which return their argument, replace uses of the
4061   // argument with uses of the call return value, if it dominates the use. This
4062   // reduces register pressure.
4063   SmallPtrSet<Instruction *, 4> DependingInstructions;
4064   SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4> Visited;
4065   for (inst_iterator I = inst_begin(&F), E = inst_end(&F); I != E; ) {
4066     Instruction *Inst = &*I++;
4067
4068     // Only these library routines return their argument. In particular,
4069     // objc_retainBlock does not necessarily return its argument.
4070     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
4071     switch (Class) {
4072     case IC_Retain:
4073     case IC_FusedRetainAutorelease:
4074     case IC_FusedRetainAutoreleaseRV:
4075       break;
4076     case IC_Autorelease:
4077     case IC_AutoreleaseRV:
4078       if (ContractAutorelease(F, Inst, Class, DependingInstructions, Visited))
4079         continue;
4080       break;
4081     case IC_RetainRV: {
4082       // If we're compiling for a target which needs a special inline-asm
4083       // marker to do the retainAutoreleasedReturnValue optimization,
4084       // insert it now.
4085       if (!RetainRVMarker)
4086         break;
4087       BasicBlock::iterator BBI = Inst;
4088       BasicBlock *InstParent = Inst->getParent();
4089
4090       // Step up to see if the call immediately precedes the RetainRV call.
4091       // If it's an invoke, we have to cross a block boundary. And we have
4092       // to carefully dodge no-op instructions.
4093       do {
4094         if (&*BBI == InstParent->begin()) {
4095           BasicBlock *Pred = InstParent->getSinglePredecessor();
4096           if (!Pred)
4097             goto decline_rv_optimization;
4098           BBI = Pred->getTerminator();
4099           break;
4100         }
4101         --BBI;
4102       } while (isNoopInstruction(BBI));
4103
4104       if (&*BBI == GetObjCArg(Inst)) {
4105         Changed = true;
4106         InlineAsm *IA =
4107           InlineAsm::get(FunctionType::get(Type::getVoidTy(Inst->getContext()),
4108                                            /*isVarArg=*/false),
4109                          RetainRVMarker->getString(),
4110                          /*Constraints=*/"", /*hasSideEffects=*/true);
4111         CallInst::Create(IA, "", Inst);
4112       }
4113     decline_rv_optimization:
4114       break;
4115     }
4116     case IC_InitWeak: {
4117       // objc_initWeak(p, null) => *p = null
4118       CallInst *CI = cast<CallInst>(Inst);
4119       if (isNullOrUndef(CI->getArgOperand(1))) {
4120         Value *Null =
4121           ConstantPointerNull::get(cast<PointerType>(CI->getType()));
4122         Changed = true;
4123         new StoreInst(Null, CI->getArgOperand(0), CI);
4124         CI->replaceAllUsesWith(Null);
4125         CI->eraseFromParent();
4126       }
4127       continue;
4128     }
4129     case IC_Release:
4130       ContractRelease(Inst, I);
4131       continue;
4132     case IC_User:
4133       // Be conservative if the function has any alloca instructions.
4134       // Technically we only care about escaping alloca instructions,
4135       // but this is sufficient to handle some interesting cases.
4136       if (isa<AllocaInst>(Inst))
4137         TailOkForStoreStrongs = false;
4138       continue;
4139     default:
4140       continue;
4141     }
4142
4143     // Don't use GetObjCArg because we don't want to look through bitcasts
4144     // and such; to do the replacement, the argument must have type i8*.
4145     const Value *Arg = cast<CallInst>(Inst)->getArgOperand(0);
4146     for (;;) {
4147       // If we're compiling bugpointed code, don't get in trouble.
4148       if (!isa<Instruction>(Arg) && !isa<Argument>(Arg))
4149         break;
4150       // Look through the uses of the pointer.
4151       for (Value::const_use_iterator UI = Arg->use_begin(), UE = Arg->use_end();
4152            UI != UE; ) {
4153         Use &U = UI.getUse();
4154         unsigned OperandNo = UI.getOperandNo();
4155         ++UI; // Increment UI now, because we may unlink its element.
4156
4157         // If the call's return value dominates a use of the call's argument
4158         // value, rewrite the use to use the return value. We check for
4159         // reachability here because an unreachable call is considered to
4160         // trivially dominate itself, which would lead us to rewriting its
4161         // argument in terms of its return value, which would lead to
4162         // infinite loops in GetObjCArg.
4163         if (DT->isReachableFromEntry(U) && DT->dominates(Inst, U)) {
4164           Changed = true;
4165           Instruction *Replacement = Inst;
4166           Type *UseTy = U.get()->getType();
4167           if (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(U.getUser())) {
4168             // For PHI nodes, insert the bitcast in the predecessor block.
4169             unsigned ValNo = PHINode::getIncomingValueNumForOperand(OperandNo);
4170             BasicBlock *BB = PHI->getIncomingBlock(ValNo);
4171             if (Replacement->getType() != UseTy)
4172               Replacement = new BitCastInst(Replacement, UseTy, "",
4173                                             &BB->back());
4174             // While we're here, rewrite all edges for this PHI, rather
4175             // than just one use at a time, to minimize the number of
4176             // bitcasts we emit.
4177             for (unsigned i = 0, e = PHI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
4178               if (PHI->getIncomingBlock(i) == BB) {
4179                 // Keep the UI iterator valid.
4180                 if (&PHI->getOperandUse(
4181                       PHINode::getOperandNumForIncomingValue(i)) ==
4182                     &UI.getUse())
4183                   ++UI;
4184                 PHI->setIncomingValue(i, Replacement);
4185               }
4186           } else {
4187             if (Replacement->getType() != UseTy)
4188               Replacement = new BitCastInst(Replacement, UseTy, "",
4189                                             cast<Instruction>(U.getUser()));
4190             U.set(Replacement);
4191           }
4192         }
4193       }
4194
4195       // If Arg is a no-op casted pointer, strip one level of casts and iterate.
4196       if (const BitCastInst *BI = dyn_cast<BitCastInst>(Arg))
4197         Arg = BI->getOperand(0);
4198       else if (isa<GEPOperator>(Arg) &&
4199                cast<GEPOperator>(Arg)->hasAllZeroIndices())
4200         Arg = cast<GEPOperator>(Arg)->getPointerOperand();
4201       else if (isa<GlobalAlias>(Arg) &&
4202                !cast<GlobalAlias>(Arg)->mayBeOverridden())
4203         Arg = cast<GlobalAlias>(Arg)->getAliasee();
4204       else
4205         break;
4206     }
4207   }
4208
4209   // If this function has no escaping allocas or suspicious vararg usage,
4210   // objc_storeStrong calls can be marked with the "tail" keyword.
4211   if (TailOkForStoreStrongs)
4212     for (SmallPtrSet<CallInst *, 8>::iterator I = StoreStrongCalls.begin(),
4213          E = StoreStrongCalls.end(); I != E; ++I)
4214       (*I)->setTailCall();
4215   StoreStrongCalls.clear();
4216
4217   return Changed;
4218 }