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