[SROA] Teach SROA how to much more intelligently handle split loads and
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / SROA.cpp
1 //===- SROA.cpp - Scalar Replacement Of Aggregates ------------------------===//
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 /// \file
10 /// This transformation implements the well known scalar replacement of
11 /// aggregates transformation. It tries to identify promotable elements of an
12 /// aggregate alloca, and promote them to registers. It will also try to
13 /// convert uses of an element (or set of elements) of an alloca into a vector
14 /// or bitfield-style integer scalar if appropriate.
15 ///
16 /// It works to do this with minimal slicing of the alloca so that regions
17 /// which are merely transferred in and out of external memory remain unchanged
18 /// and are not decomposed to scalar code.
19 ///
20 /// Because this also performs alloca promotion, it can be thought of as also
21 /// serving the purpose of SSA formation. The algorithm iterates on the
22 /// function until all opportunities for promotion have been realized.
23 ///
24 //===----------------------------------------------------------------------===//
25
26 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
27 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
28 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
29 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
30 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
31 #include "llvm/Analysis/AssumptionTracker.h"
32 #include "llvm/Analysis/Loads.h"
33 #include "llvm/Analysis/PtrUseVisitor.h"
34 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
35 #include "llvm/IR/Constants.h"
36 #include "llvm/IR/DIBuilder.h"
37 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
38 #include "llvm/IR/DebugInfo.h"
39 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
40 #include "llvm/IR/Dominators.h"
41 #include "llvm/IR/Function.h"
42 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
43 #include "llvm/IR/InstVisitor.h"
44 #include "llvm/IR/Instructions.h"
45 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
46 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
47 #include "llvm/IR/Operator.h"
48 #include "llvm/Pass.h"
49 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
50 #include "llvm/Support/Compiler.h"
51 #include "llvm/Support/Debug.h"
52 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
53 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
54 #include "llvm/Support/TimeValue.h"
55 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
56 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
57 #include "llvm/Transforms/Utils/PromoteMemToReg.h"
58 #include "llvm/Transforms/Utils/SSAUpdater.h"
59
60 #if __cplusplus >= 201103L && !defined(NDEBUG)
61 // We only use this for a debug check in C++11
62 #include <random>
63 #endif
64
65 using namespace llvm;
66
67 #define DEBUG_TYPE "sroa"
68
69 STATISTIC(NumAllocasAnalyzed, "Number of allocas analyzed for replacement");
70 STATISTIC(NumAllocaPartitions, "Number of alloca partitions formed");
71 STATISTIC(MaxPartitionsPerAlloca, "Maximum number of partitions per alloca");
72 STATISTIC(NumAllocaPartitionUses, "Number of alloca partition uses rewritten");
73 STATISTIC(MaxUsesPerAllocaPartition, "Maximum number of uses of a partition");
74 STATISTIC(NumNewAllocas, "Number of new, smaller allocas introduced");
75 STATISTIC(NumPromoted, "Number of allocas promoted to SSA values");
76 STATISTIC(NumLoadsSpeculated, "Number of loads speculated to allow promotion");
77 STATISTIC(NumDeleted, "Number of instructions deleted");
78 STATISTIC(NumVectorized, "Number of vectorized aggregates");
79
80 /// Hidden option to force the pass to not use DomTree and mem2reg, instead
81 /// forming SSA values through the SSAUpdater infrastructure.
82 static cl::opt<bool> ForceSSAUpdater("force-ssa-updater", cl::init(false),
83                                      cl::Hidden);
84
85 /// Hidden option to enable randomly shuffling the slices to help uncover
86 /// instability in their order.
87 static cl::opt<bool> SROARandomShuffleSlices("sroa-random-shuffle-slices",
88                                              cl::init(false), cl::Hidden);
89
90 /// Hidden option to experiment with completely strict handling of inbounds
91 /// GEPs.
92 static cl::opt<bool> SROAStrictInbounds("sroa-strict-inbounds", cl::init(false),
93                                         cl::Hidden);
94
95 namespace {
96 /// \brief A custom IRBuilder inserter which prefixes all names if they are
97 /// preserved.
98 template <bool preserveNames = true>
99 class IRBuilderPrefixedInserter
100     : public IRBuilderDefaultInserter<preserveNames> {
101   std::string Prefix;
102
103 public:
104   void SetNamePrefix(const Twine &P) { Prefix = P.str(); }
105
106 protected:
107   void InsertHelper(Instruction *I, const Twine &Name, BasicBlock *BB,
108                     BasicBlock::iterator InsertPt) const {
109     IRBuilderDefaultInserter<preserveNames>::InsertHelper(
110         I, Name.isTriviallyEmpty() ? Name : Prefix + Name, BB, InsertPt);
111   }
112 };
113
114 // Specialization for not preserving the name is trivial.
115 template <>
116 class IRBuilderPrefixedInserter<false>
117     : public IRBuilderDefaultInserter<false> {
118 public:
119   void SetNamePrefix(const Twine &P) {}
120 };
121
122 /// \brief Provide a typedef for IRBuilder that drops names in release builds.
123 #ifndef NDEBUG
124 typedef llvm::IRBuilder<true, ConstantFolder, IRBuilderPrefixedInserter<true>>
125     IRBuilderTy;
126 #else
127 typedef llvm::IRBuilder<false, ConstantFolder, IRBuilderPrefixedInserter<false>>
128     IRBuilderTy;
129 #endif
130 }
131
132 namespace {
133 /// \brief A used slice of an alloca.
134 ///
135 /// This structure represents a slice of an alloca used by some instruction. It
136 /// stores both the begin and end offsets of this use, a pointer to the use
137 /// itself, and a flag indicating whether we can classify the use as splittable
138 /// or not when forming partitions of the alloca.
139 class Slice {
140   /// \brief The beginning offset of the range.
141   uint64_t BeginOffset;
142
143   /// \brief The ending offset, not included in the range.
144   uint64_t EndOffset;
145
146   /// \brief Storage for both the use of this slice and whether it can be
147   /// split.
148   PointerIntPair<Use *, 1, bool> UseAndIsSplittable;
149
150 public:
151   Slice() : BeginOffset(), EndOffset() {}
152   Slice(uint64_t BeginOffset, uint64_t EndOffset, Use *U, bool IsSplittable)
153       : BeginOffset(BeginOffset), EndOffset(EndOffset),
154         UseAndIsSplittable(U, IsSplittable) {}
155
156   uint64_t beginOffset() const { return BeginOffset; }
157   uint64_t endOffset() const { return EndOffset; }
158
159   bool isSplittable() const { return UseAndIsSplittable.getInt(); }
160   void makeUnsplittable() { UseAndIsSplittable.setInt(false); }
161
162   Use *getUse() const { return UseAndIsSplittable.getPointer(); }
163
164   bool isDead() const { return getUse() == nullptr; }
165   void kill() { UseAndIsSplittable.setPointer(nullptr); }
166
167   /// \brief Support for ordering ranges.
168   ///
169   /// This provides an ordering over ranges such that start offsets are
170   /// always increasing, and within equal start offsets, the end offsets are
171   /// decreasing. Thus the spanning range comes first in a cluster with the
172   /// same start position.
173   bool operator<(const Slice &RHS) const {
174     if (beginOffset() < RHS.beginOffset())
175       return true;
176     if (beginOffset() > RHS.beginOffset())
177       return false;
178     if (isSplittable() != RHS.isSplittable())
179       return !isSplittable();
180     if (endOffset() > RHS.endOffset())
181       return true;
182     return false;
183   }
184
185   /// \brief Support comparison with a single offset to allow binary searches.
186   friend LLVM_ATTRIBUTE_UNUSED bool operator<(const Slice &LHS,
187                                               uint64_t RHSOffset) {
188     return LHS.beginOffset() < RHSOffset;
189   }
190   friend LLVM_ATTRIBUTE_UNUSED bool operator<(uint64_t LHSOffset,
191                                               const Slice &RHS) {
192     return LHSOffset < RHS.beginOffset();
193   }
194
195   bool operator==(const Slice &RHS) const {
196     return isSplittable() == RHS.isSplittable() &&
197            beginOffset() == RHS.beginOffset() && endOffset() == RHS.endOffset();
198   }
199   bool operator!=(const Slice &RHS) const { return !operator==(RHS); }
200 };
201 } // end anonymous namespace
202
203 namespace llvm {
204 template <typename T> struct isPodLike;
205 template <> struct isPodLike<Slice> { static const bool value = true; };
206 }
207
208 namespace {
209 /// \brief Representation of the alloca slices.
210 ///
211 /// This class represents the slices of an alloca which are formed by its
212 /// various uses. If a pointer escapes, we can't fully build a representation
213 /// for the slices used and we reflect that in this structure. The uses are
214 /// stored, sorted by increasing beginning offset and with unsplittable slices
215 /// starting at a particular offset before splittable slices.
216 class AllocaSlices {
217 public:
218   /// \brief Construct the slices of a particular alloca.
219   AllocaSlices(const DataLayout &DL, AllocaInst &AI);
220
221   /// \brief Test whether a pointer to the allocation escapes our analysis.
222   ///
223   /// If this is true, the slices are never fully built and should be
224   /// ignored.
225   bool isEscaped() const { return PointerEscapingInstr; }
226
227   /// \brief Support for iterating over the slices.
228   /// @{
229   typedef SmallVectorImpl<Slice>::iterator iterator;
230   typedef iterator_range<iterator> range;
231   iterator begin() { return Slices.begin(); }
232   iterator end() { return Slices.end(); }
233
234   typedef SmallVectorImpl<Slice>::const_iterator const_iterator;
235   typedef iterator_range<const_iterator> const_range;
236   const_iterator begin() const { return Slices.begin(); }
237   const_iterator end() const { return Slices.end(); }
238   /// @}
239
240   /// \brief Erase a range of slices.
241   void erase(iterator Start, iterator Stop) {
242     Slices.erase(Start, Stop);
243   }
244
245   /// \brief Insert new slices for this alloca.
246   ///
247   /// This moves the slices into the alloca's slices collection, and re-sorts
248   /// everything so that the usual ordering properties of the alloca's slices
249   /// hold.
250   void insert(ArrayRef<Slice> NewSlices) {
251     int OldSize = Slices.size();
252     std::move(NewSlices.begin(), NewSlices.end(), std::back_inserter(Slices));
253     auto SliceI = Slices.begin() + OldSize;
254     std::sort(SliceI, Slices.end());
255     std::inplace_merge(Slices.begin(), SliceI, Slices.end());
256   }
257
258   // Forward declare an iterator to befriend it.
259   class partition_iterator;
260
261   /// \brief A partition of the slices.
262   ///
263   /// An ephemeral representation for a range of slices which can be viewed as
264   /// a partition of the alloca. This range represents a span of the alloca's
265   /// memory which cannot be split, and provides access to all of the slices
266   /// overlapping some part of the partition.
267   ///
268   /// Objects of this type are produced by traversing the alloca's slices, but
269   /// are only ephemeral and not persistent.
270   class Partition {
271   private:
272     friend class AllocaSlices;
273     friend class AllocaSlices::partition_iterator;
274
275     /// \brief The begining and ending offsets of the alloca for this partition.
276     uint64_t BeginOffset, EndOffset;
277
278     /// \brief The start end end iterators of this partition.
279     iterator SI, SJ;
280
281     /// \brief A collection of split slice tails overlapping the partition.
282     SmallVector<Slice *, 4> SplitTails;
283
284     /// \brief Raw constructor builds an empty partition starting and ending at
285     /// the given iterator.
286     Partition(iterator SI) : SI(SI), SJ(SI) {}
287
288   public:
289     /// \brief The start offset of this partition.
290     ///
291     /// All of the contained slices start at or after this offset.
292     uint64_t beginOffset() const { return BeginOffset; }
293
294     /// \brief The end offset of this partition.
295     ///
296     /// All of the contained slices end at or before this offset.
297     uint64_t endOffset() const { return EndOffset; }
298
299     /// \brief The size of the partition.
300     ///
301     /// Note that this can never be zero.
302     uint64_t size() const {
303       assert(BeginOffset < EndOffset && "Partitions must span some bytes!");
304       return EndOffset - BeginOffset;
305     }
306
307     /// \brief Test whether this partition contains no slices, and merely spans
308     /// a region occupied by split slices.
309     bool empty() const { return SI == SJ; }
310
311     /// \name Iterate slices that start within the partition.
312     /// These may be splittable or unsplittable. They have a begin offset >= the
313     /// partition begin offset.
314     /// @{
315     // FIXME: We should probably define a "concat_iterator" helper and use that
316     // to stitch together pointee_iterators over the split tails and the
317     // contiguous iterators of the partition. That would give a much nicer
318     // interface here. We could then additionally expose filtered iterators for
319     // split, unsplit, and unsplittable splices based on the usage patterns.
320     iterator begin() const { return SI; }
321     iterator end() const { return SJ; }
322     /// @}
323
324     /// \brief Get the sequence of split slice tails.
325     ///
326     /// These tails are of slices which start before this partition but are
327     /// split and overlap into the partition. We accumulate these while forming
328     /// partitions.
329     ArrayRef<Slice *> splitSliceTails() const { return SplitTails; }
330   };
331
332   /// \brief An iterator over partitions of the alloca's slices.
333   ///
334   /// This iterator implements the core algorithm for partitioning the alloca's
335   /// slices. It is a forward iterator as we don't support backtracking for
336   /// efficiency reasons, and re-use a single storage area to maintain the
337   /// current set of split slices.
338   ///
339   /// It is templated on the slice iterator type to use so that it can operate
340   /// with either const or non-const slice iterators.
341   class partition_iterator
342       : public iterator_facade_base<partition_iterator,
343                                     std::forward_iterator_tag, Partition> {
344     friend class AllocaSlices;
345
346     /// \brief Most of the state for walking the partitions is held in a class
347     /// with a nice interface for examining them.
348     Partition P;
349
350     /// \brief We need to keep the end of the slices to know when to stop.
351     AllocaSlices::iterator SE;
352
353     /// \brief We also need to keep track of the maximum split end offset seen.
354     /// FIXME: Do we really?
355     uint64_t MaxSplitSliceEndOffset;
356
357     /// \brief Sets the partition to be empty at given iterator, and sets the
358     /// end iterator.
359     partition_iterator(AllocaSlices::iterator SI, AllocaSlices::iterator SE)
360         : P(SI), SE(SE), MaxSplitSliceEndOffset(0) {
361       // If not already at the end, advance our state to form the initial
362       // partition.
363       if (SI != SE)
364         advance();
365     }
366
367     /// \brief Advance the iterator to the next partition.
368     ///
369     /// Requires that the iterator not be at the end of the slices.
370     void advance() {
371       assert((P.SI != SE || !P.SplitTails.empty()) &&
372              "Cannot advance past the end of the slices!");
373
374       // Clear out any split uses which have ended.
375       if (!P.SplitTails.empty()) {
376         if (P.EndOffset >= MaxSplitSliceEndOffset) {
377           // If we've finished all splits, this is easy.
378           P.SplitTails.clear();
379           MaxSplitSliceEndOffset = 0;
380         } else {
381           // Remove the uses which have ended in the prior partition. This
382           // cannot change the max split slice end because we just checked that
383           // the prior partition ended prior to that max.
384           P.SplitTails.erase(
385               std::remove_if(
386                   P.SplitTails.begin(), P.SplitTails.end(),
387                   [&](Slice *S) { return S->endOffset() <= P.EndOffset; }),
388               P.SplitTails.end());
389           assert(std::any_of(P.SplitTails.begin(), P.SplitTails.end(),
390                              [&](Slice *S) {
391                                return S->endOffset() == MaxSplitSliceEndOffset;
392                              }) &&
393                  "Could not find the current max split slice offset!");
394           assert(std::all_of(P.SplitTails.begin(), P.SplitTails.end(),
395                              [&](Slice *S) {
396                                return S->endOffset() <= MaxSplitSliceEndOffset;
397                              }) &&
398                  "Max split slice end offset is not actually the max!");
399         }
400       }
401
402       // If P.SI is already at the end, then we've cleared the split tail and
403       // now have an end iterator.
404       if (P.SI == SE) {
405         assert(P.SplitTails.empty() && "Failed to clear the split slices!");
406         return;
407       }
408
409       // If we had a non-empty partition previously, set up the state for
410       // subsequent partitions.
411       if (P.SI != P.SJ) {
412         // Accumulate all the splittable slices which started in the old
413         // partition into the split list.
414         for (Slice &S : P)
415           if (S.isSplittable() && S.endOffset() > P.EndOffset) {
416             P.SplitTails.push_back(&S);
417             MaxSplitSliceEndOffset =
418                 std::max(S.endOffset(), MaxSplitSliceEndOffset);
419           }
420
421         // Start from the end of the previous partition.
422         P.SI = P.SJ;
423
424         // If P.SI is now at the end, we at most have a tail of split slices.
425         if (P.SI == SE) {
426           P.BeginOffset = P.EndOffset;
427           P.EndOffset = MaxSplitSliceEndOffset;
428           return;
429         }
430
431         // If the we have split slices and the next slice is after a gap and is
432         // not splittable immediately form an empty partition for the split
433         // slices up until the next slice begins.
434         if (!P.SplitTails.empty() && P.SI->beginOffset() != P.EndOffset &&
435             !P.SI->isSplittable()) {
436           P.BeginOffset = P.EndOffset;
437           P.EndOffset = P.SI->beginOffset();
438           return;
439         }
440       }
441
442       // OK, we need to consume new slices. Set the end offset based on the
443       // current slice, and step SJ past it. The beginning offset of the
444       // parttion is the beginning offset of the next slice unless we have
445       // pre-existing split slices that are continuing, in which case we begin
446       // at the prior end offset.
447       P.BeginOffset = P.SplitTails.empty() ? P.SI->beginOffset() : P.EndOffset;
448       P.EndOffset = P.SI->endOffset();
449       ++P.SJ;
450
451       // There are two strategies to form a partition based on whether the
452       // partition starts with an unsplittable slice or a splittable slice.
453       if (!P.SI->isSplittable()) {
454         // When we're forming an unsplittable region, it must always start at
455         // the first slice and will extend through its end.
456         assert(P.BeginOffset == P.SI->beginOffset());
457
458         // Form a partition including all of the overlapping slices with this
459         // unsplittable slice.
460         while (P.SJ != SE && P.SJ->beginOffset() < P.EndOffset) {
461           if (!P.SJ->isSplittable())
462             P.EndOffset = std::max(P.EndOffset, P.SJ->endOffset());
463           ++P.SJ;
464         }
465
466         // We have a partition across a set of overlapping unsplittable
467         // partitions.
468         return;
469       }
470
471       // If we're starting with a splittable slice, then we need to form
472       // a synthetic partition spanning it and any other overlapping splittable
473       // splices.
474       assert(P.SI->isSplittable() && "Forming a splittable partition!");
475
476       // Collect all of the overlapping splittable slices.
477       while (P.SJ != SE && P.SJ->beginOffset() < P.EndOffset &&
478              P.SJ->isSplittable()) {
479         P.EndOffset = std::max(P.EndOffset, P.SJ->endOffset());
480         ++P.SJ;
481       }
482
483       // Back upiP.EndOffset if we ended the span early when encountering an
484       // unsplittable slice. This synthesizes the early end offset of
485       // a partition spanning only splittable slices.
486       if (P.SJ != SE && P.SJ->beginOffset() < P.EndOffset) {
487         assert(!P.SJ->isSplittable());
488         P.EndOffset = P.SJ->beginOffset();
489       }
490     }
491
492   public:
493     bool operator==(const partition_iterator &RHS) const {
494       assert(SE == RHS.SE &&
495              "End iterators don't match between compared partition iterators!");
496
497       // The observed positions of partitions is marked by the P.SI iterator and
498       // the emptyness of the split slices. The latter is only relevant when
499       // P.SI == SE, as the end iterator will additionally have an empty split
500       // slices list, but the prior may have the same P.SI and a tail of split
501       // slices.
502       if (P.SI == RHS.P.SI &&
503           P.SplitTails.empty() == RHS.P.SplitTails.empty()) {
504         assert(P.SJ == RHS.P.SJ &&
505                "Same set of slices formed two different sized partitions!");
506         assert(P.SplitTails.size() == RHS.P.SplitTails.size() &&
507                "Same slice position with differently sized non-empty split "
508                "slice tails!");
509         return true;
510       }
511       return false;
512     }
513
514     partition_iterator &operator++() {
515       advance();
516       return *this;
517     }
518
519     Partition &operator*() { return P; }
520   };
521
522   /// \brief A forward range over the partitions of the alloca's slices.
523   ///
524   /// This accesses an iterator range over the partitions of the alloca's
525   /// slices. It computes these partitions on the fly based on the overlapping
526   /// offsets of the slices and the ability to split them. It will visit "empty"
527   /// partitions to cover regions of the alloca only accessed via split
528   /// slices.
529   iterator_range<partition_iterator> partitions() {
530     return make_range(partition_iterator(begin(), end()),
531                       partition_iterator(end(), end()));
532   }
533
534   /// \brief Access the dead users for this alloca.
535   ArrayRef<Instruction *> getDeadUsers() const { return DeadUsers; }
536
537   /// \brief Access the dead operands referring to this alloca.
538   ///
539   /// These are operands which have cannot actually be used to refer to the
540   /// alloca as they are outside its range and the user doesn't correct for
541   /// that. These mostly consist of PHI node inputs and the like which we just
542   /// need to replace with undef.
543   ArrayRef<Use *> getDeadOperands() const { return DeadOperands; }
544
545 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
546   void print(raw_ostream &OS, const_iterator I, StringRef Indent = "  ") const;
547   void printSlice(raw_ostream &OS, const_iterator I,
548                   StringRef Indent = "  ") const;
549   void printUse(raw_ostream &OS, const_iterator I,
550                 StringRef Indent = "  ") const;
551   void print(raw_ostream &OS) const;
552   void dump(const_iterator I) const;
553   void dump() const;
554 #endif
555
556 private:
557   template <typename DerivedT, typename RetT = void> class BuilderBase;
558   class SliceBuilder;
559   friend class AllocaSlices::SliceBuilder;
560
561 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
562   /// \brief Handle to alloca instruction to simplify method interfaces.
563   AllocaInst &AI;
564 #endif
565
566   /// \brief The instruction responsible for this alloca not having a known set
567   /// of slices.
568   ///
569   /// When an instruction (potentially) escapes the pointer to the alloca, we
570   /// store a pointer to that here and abort trying to form slices of the
571   /// alloca. This will be null if the alloca slices are analyzed successfully.
572   Instruction *PointerEscapingInstr;
573
574   /// \brief The slices of the alloca.
575   ///
576   /// We store a vector of the slices formed by uses of the alloca here. This
577   /// vector is sorted by increasing begin offset, and then the unsplittable
578   /// slices before the splittable ones. See the Slice inner class for more
579   /// details.
580   SmallVector<Slice, 8> Slices;
581
582   /// \brief Instructions which will become dead if we rewrite the alloca.
583   ///
584   /// Note that these are not separated by slice. This is because we expect an
585   /// alloca to be completely rewritten or not rewritten at all. If rewritten,
586   /// all these instructions can simply be removed and replaced with undef as
587   /// they come from outside of the allocated space.
588   SmallVector<Instruction *, 8> DeadUsers;
589
590   /// \brief Operands which will become dead if we rewrite the alloca.
591   ///
592   /// These are operands that in their particular use can be replaced with
593   /// undef when we rewrite the alloca. These show up in out-of-bounds inputs
594   /// to PHI nodes and the like. They aren't entirely dead (there might be
595   /// a GEP back into the bounds using it elsewhere) and nor is the PHI, but we
596   /// want to swap this particular input for undef to simplify the use lists of
597   /// the alloca.
598   SmallVector<Use *, 8> DeadOperands;
599 };
600 }
601
602 static Value *foldSelectInst(SelectInst &SI) {
603   // If the condition being selected on is a constant or the same value is
604   // being selected between, fold the select. Yes this does (rarely) happen
605   // early on.
606   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(SI.getCondition()))
607     return SI.getOperand(1 + CI->isZero());
608   if (SI.getOperand(1) == SI.getOperand(2))
609     return SI.getOperand(1);
610
611   return nullptr;
612 }
613
614 /// \brief A helper that folds a PHI node or a select.
615 static Value *foldPHINodeOrSelectInst(Instruction &I) {
616   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&I)) {
617     // If PN merges together the same value, return that value.
618     return PN->hasConstantValue();
619   }
620   return foldSelectInst(cast<SelectInst>(I));
621 }
622
623 /// \brief Builder for the alloca slices.
624 ///
625 /// This class builds a set of alloca slices by recursively visiting the uses
626 /// of an alloca and making a slice for each load and store at each offset.
627 class AllocaSlices::SliceBuilder : public PtrUseVisitor<SliceBuilder> {
628   friend class PtrUseVisitor<SliceBuilder>;
629   friend class InstVisitor<SliceBuilder>;
630   typedef PtrUseVisitor<SliceBuilder> Base;
631
632   const uint64_t AllocSize;
633   AllocaSlices &AS;
634
635   SmallDenseMap<Instruction *, unsigned> MemTransferSliceMap;
636   SmallDenseMap<Instruction *, uint64_t> PHIOrSelectSizes;
637
638   /// \brief Set to de-duplicate dead instructions found in the use walk.
639   SmallPtrSet<Instruction *, 4> VisitedDeadInsts;
640
641 public:
642   SliceBuilder(const DataLayout &DL, AllocaInst &AI, AllocaSlices &AS)
643       : PtrUseVisitor<SliceBuilder>(DL),
644         AllocSize(DL.getTypeAllocSize(AI.getAllocatedType())), AS(AS) {}
645
646 private:
647   void markAsDead(Instruction &I) {
648     if (VisitedDeadInsts.insert(&I).second)
649       AS.DeadUsers.push_back(&I);
650   }
651
652   void insertUse(Instruction &I, const APInt &Offset, uint64_t Size,
653                  bool IsSplittable = false) {
654     // Completely skip uses which have a zero size or start either before or
655     // past the end of the allocation.
656     if (Size == 0 || Offset.uge(AllocSize)) {
657       DEBUG(dbgs() << "WARNING: Ignoring " << Size << " byte use @" << Offset
658                    << " which has zero size or starts outside of the "
659                    << AllocSize << " byte alloca:\n"
660                    << "    alloca: " << AS.AI << "\n"
661                    << "       use: " << I << "\n");
662       return markAsDead(I);
663     }
664
665     uint64_t BeginOffset = Offset.getZExtValue();
666     uint64_t EndOffset = BeginOffset + Size;
667
668     // Clamp the end offset to the end of the allocation. Note that this is
669     // formulated to handle even the case where "BeginOffset + Size" overflows.
670     // This may appear superficially to be something we could ignore entirely,
671     // but that is not so! There may be widened loads or PHI-node uses where
672     // some instructions are dead but not others. We can't completely ignore
673     // them, and so have to record at least the information here.
674     assert(AllocSize >= BeginOffset); // Established above.
675     if (Size > AllocSize - BeginOffset) {
676       DEBUG(dbgs() << "WARNING: Clamping a " << Size << " byte use @" << Offset
677                    << " to remain within the " << AllocSize << " byte alloca:\n"
678                    << "    alloca: " << AS.AI << "\n"
679                    << "       use: " << I << "\n");
680       EndOffset = AllocSize;
681     }
682
683     AS.Slices.push_back(Slice(BeginOffset, EndOffset, U, IsSplittable));
684   }
685
686   void visitBitCastInst(BitCastInst &BC) {
687     if (BC.use_empty())
688       return markAsDead(BC);
689
690     return Base::visitBitCastInst(BC);
691   }
692
693   void visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEPI) {
694     if (GEPI.use_empty())
695       return markAsDead(GEPI);
696
697     if (SROAStrictInbounds && GEPI.isInBounds()) {
698       // FIXME: This is a manually un-factored variant of the basic code inside
699       // of GEPs with checking of the inbounds invariant specified in the
700       // langref in a very strict sense. If we ever want to enable
701       // SROAStrictInbounds, this code should be factored cleanly into
702       // PtrUseVisitor, but it is easier to experiment with SROAStrictInbounds
703       // by writing out the code here where we have tho underlying allocation
704       // size readily available.
705       APInt GEPOffset = Offset;
706       for (gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEPI),
707                              GTE = gep_type_end(GEPI);
708            GTI != GTE; ++GTI) {
709         ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(GTI.getOperand());
710         if (!OpC)
711           break;
712
713         // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
714         if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
715           unsigned ElementIdx = OpC->getZExtValue();
716           const StructLayout *SL = DL.getStructLayout(STy);
717           GEPOffset +=
718               APInt(Offset.getBitWidth(), SL->getElementOffset(ElementIdx));
719         } else {
720           // For array or vector indices, scale the index by the size of the
721           // type.
722           APInt Index = OpC->getValue().sextOrTrunc(Offset.getBitWidth());
723           GEPOffset += Index * APInt(Offset.getBitWidth(),
724                                      DL.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType()));
725         }
726
727         // If this index has computed an intermediate pointer which is not
728         // inbounds, then the result of the GEP is a poison value and we can
729         // delete it and all uses.
730         if (GEPOffset.ugt(AllocSize))
731           return markAsDead(GEPI);
732       }
733     }
734
735     return Base::visitGetElementPtrInst(GEPI);
736   }
737
738   void handleLoadOrStore(Type *Ty, Instruction &I, const APInt &Offset,
739                          uint64_t Size, bool IsVolatile) {
740     // We allow splitting of loads and stores where the type is an integer type
741     // and cover the entire alloca. This prevents us from splitting over
742     // eagerly.
743     // FIXME: In the great blue eventually, we should eagerly split all integer
744     // loads and stores, and then have a separate step that merges adjacent
745     // alloca partitions into a single partition suitable for integer widening.
746     // Or we should skip the merge step and rely on GVN and other passes to
747     // merge adjacent loads and stores that survive mem2reg.
748     bool IsSplittable =
749         Ty->isIntegerTy() && !IsVolatile && Offset == 0 && Size >= AllocSize;
750
751     insertUse(I, Offset, Size, IsSplittable);
752   }
753
754   void visitLoadInst(LoadInst &LI) {
755     assert((!LI.isSimple() || LI.getType()->isSingleValueType()) &&
756            "All simple FCA loads should have been pre-split");
757
758     if (!IsOffsetKnown)
759       return PI.setAborted(&LI);
760
761     uint64_t Size = DL.getTypeStoreSize(LI.getType());
762     return handleLoadOrStore(LI.getType(), LI, Offset, Size, LI.isVolatile());
763   }
764
765   void visitStoreInst(StoreInst &SI) {
766     Value *ValOp = SI.getValueOperand();
767     if (ValOp == *U)
768       return PI.setEscapedAndAborted(&SI);
769     if (!IsOffsetKnown)
770       return PI.setAborted(&SI);
771
772     uint64_t Size = DL.getTypeStoreSize(ValOp->getType());
773
774     // If this memory access can be shown to *statically* extend outside the
775     // bounds of of the allocation, it's behavior is undefined, so simply
776     // ignore it. Note that this is more strict than the generic clamping
777     // behavior of insertUse. We also try to handle cases which might run the
778     // risk of overflow.
779     // FIXME: We should instead consider the pointer to have escaped if this
780     // function is being instrumented for addressing bugs or race conditions.
781     if (Size > AllocSize || Offset.ugt(AllocSize - Size)) {
782       DEBUG(dbgs() << "WARNING: Ignoring " << Size << " byte store @" << Offset
783                    << " which extends past the end of the " << AllocSize
784                    << " byte alloca:\n"
785                    << "    alloca: " << AS.AI << "\n"
786                    << "       use: " << SI << "\n");
787       return markAsDead(SI);
788     }
789
790     assert((!SI.isSimple() || ValOp->getType()->isSingleValueType()) &&
791            "All simple FCA stores should have been pre-split");
792     handleLoadOrStore(ValOp->getType(), SI, Offset, Size, SI.isVolatile());
793   }
794
795   void visitMemSetInst(MemSetInst &II) {
796     assert(II.getRawDest() == *U && "Pointer use is not the destination?");
797     ConstantInt *Length = dyn_cast<ConstantInt>(II.getLength());
798     if ((Length && Length->getValue() == 0) ||
799         (IsOffsetKnown && Offset.uge(AllocSize)))
800       // Zero-length mem transfer intrinsics can be ignored entirely.
801       return markAsDead(II);
802
803     if (!IsOffsetKnown)
804       return PI.setAborted(&II);
805
806     insertUse(II, Offset, Length ? Length->getLimitedValue()
807                                  : AllocSize - Offset.getLimitedValue(),
808               (bool)Length);
809   }
810
811   void visitMemTransferInst(MemTransferInst &II) {
812     ConstantInt *Length = dyn_cast<ConstantInt>(II.getLength());
813     if (Length && Length->getValue() == 0)
814       // Zero-length mem transfer intrinsics can be ignored entirely.
815       return markAsDead(II);
816
817     // Because we can visit these intrinsics twice, also check to see if the
818     // first time marked this instruction as dead. If so, skip it.
819     if (VisitedDeadInsts.count(&II))
820       return;
821
822     if (!IsOffsetKnown)
823       return PI.setAborted(&II);
824
825     // This side of the transfer is completely out-of-bounds, and so we can
826     // nuke the entire transfer. However, we also need to nuke the other side
827     // if already added to our partitions.
828     // FIXME: Yet another place we really should bypass this when
829     // instrumenting for ASan.
830     if (Offset.uge(AllocSize)) {
831       SmallDenseMap<Instruction *, unsigned>::iterator MTPI =
832           MemTransferSliceMap.find(&II);
833       if (MTPI != MemTransferSliceMap.end())
834         AS.Slices[MTPI->second].kill();
835       return markAsDead(II);
836     }
837
838     uint64_t RawOffset = Offset.getLimitedValue();
839     uint64_t Size = Length ? Length->getLimitedValue() : AllocSize - RawOffset;
840
841     // Check for the special case where the same exact value is used for both
842     // source and dest.
843     if (*U == II.getRawDest() && *U == II.getRawSource()) {
844       // For non-volatile transfers this is a no-op.
845       if (!II.isVolatile())
846         return markAsDead(II);
847
848       return insertUse(II, Offset, Size, /*IsSplittable=*/false);
849     }
850
851     // If we have seen both source and destination for a mem transfer, then
852     // they both point to the same alloca.
853     bool Inserted;
854     SmallDenseMap<Instruction *, unsigned>::iterator MTPI;
855     std::tie(MTPI, Inserted) =
856         MemTransferSliceMap.insert(std::make_pair(&II, AS.Slices.size()));
857     unsigned PrevIdx = MTPI->second;
858     if (!Inserted) {
859       Slice &PrevP = AS.Slices[PrevIdx];
860
861       // Check if the begin offsets match and this is a non-volatile transfer.
862       // In that case, we can completely elide the transfer.
863       if (!II.isVolatile() && PrevP.beginOffset() == RawOffset) {
864         PrevP.kill();
865         return markAsDead(II);
866       }
867
868       // Otherwise we have an offset transfer within the same alloca. We can't
869       // split those.
870       PrevP.makeUnsplittable();
871     }
872
873     // Insert the use now that we've fixed up the splittable nature.
874     insertUse(II, Offset, Size, /*IsSplittable=*/Inserted && Length);
875
876     // Check that we ended up with a valid index in the map.
877     assert(AS.Slices[PrevIdx].getUse()->getUser() == &II &&
878            "Map index doesn't point back to a slice with this user.");
879   }
880
881   // Disable SRoA for any intrinsics except for lifetime invariants.
882   // FIXME: What about debug intrinsics? This matches old behavior, but
883   // doesn't make sense.
884   void visitIntrinsicInst(IntrinsicInst &II) {
885     if (!IsOffsetKnown)
886       return PI.setAborted(&II);
887
888     if (II.getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start ||
889         II.getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_end) {
890       ConstantInt *Length = cast<ConstantInt>(II.getArgOperand(0));
891       uint64_t Size = std::min(AllocSize - Offset.getLimitedValue(),
892                                Length->getLimitedValue());
893       insertUse(II, Offset, Size, true);
894       return;
895     }
896
897     Base::visitIntrinsicInst(II);
898   }
899
900   Instruction *hasUnsafePHIOrSelectUse(Instruction *Root, uint64_t &Size) {
901     // We consider any PHI or select that results in a direct load or store of
902     // the same offset to be a viable use for slicing purposes. These uses
903     // are considered unsplittable and the size is the maximum loaded or stored
904     // size.
905     SmallPtrSet<Instruction *, 4> Visited;
906     SmallVector<std::pair<Instruction *, Instruction *>, 4> Uses;
907     Visited.insert(Root);
908     Uses.push_back(std::make_pair(cast<Instruction>(*U), Root));
909     // If there are no loads or stores, the access is dead. We mark that as
910     // a size zero access.
911     Size = 0;
912     do {
913       Instruction *I, *UsedI;
914       std::tie(UsedI, I) = Uses.pop_back_val();
915
916       if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
917         Size = std::max(Size, DL.getTypeStoreSize(LI->getType()));
918         continue;
919       }
920       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
921         Value *Op = SI->getOperand(0);
922         if (Op == UsedI)
923           return SI;
924         Size = std::max(Size, DL.getTypeStoreSize(Op->getType()));
925         continue;
926       }
927
928       if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I)) {
929         if (!GEP->hasAllZeroIndices())
930           return GEP;
931       } else if (!isa<BitCastInst>(I) && !isa<PHINode>(I) &&
932                  !isa<SelectInst>(I)) {
933         return I;
934       }
935
936       for (User *U : I->users())
937         if (Visited.insert(cast<Instruction>(U)).second)
938           Uses.push_back(std::make_pair(I, cast<Instruction>(U)));
939     } while (!Uses.empty());
940
941     return nullptr;
942   }
943
944   void visitPHINodeOrSelectInst(Instruction &I) {
945     assert(isa<PHINode>(I) || isa<SelectInst>(I));
946     if (I.use_empty())
947       return markAsDead(I);
948
949     // TODO: We could use SimplifyInstruction here to fold PHINodes and
950     // SelectInsts. However, doing so requires to change the current
951     // dead-operand-tracking mechanism. For instance, suppose neither loading
952     // from %U nor %other traps. Then "load (select undef, %U, %other)" does not
953     // trap either.  However, if we simply replace %U with undef using the
954     // current dead-operand-tracking mechanism, "load (select undef, undef,
955     // %other)" may trap because the select may return the first operand
956     // "undef".
957     if (Value *Result = foldPHINodeOrSelectInst(I)) {
958       if (Result == *U)
959         // If the result of the constant fold will be the pointer, recurse
960         // through the PHI/select as if we had RAUW'ed it.
961         enqueueUsers(I);
962       else
963         // Otherwise the operand to the PHI/select is dead, and we can replace
964         // it with undef.
965         AS.DeadOperands.push_back(U);
966
967       return;
968     }
969
970     if (!IsOffsetKnown)
971       return PI.setAborted(&I);
972
973     // See if we already have computed info on this node.
974     uint64_t &Size = PHIOrSelectSizes[&I];
975     if (!Size) {
976       // This is a new PHI/Select, check for an unsafe use of it.
977       if (Instruction *UnsafeI = hasUnsafePHIOrSelectUse(&I, Size))
978         return PI.setAborted(UnsafeI);
979     }
980
981     // For PHI and select operands outside the alloca, we can't nuke the entire
982     // phi or select -- the other side might still be relevant, so we special
983     // case them here and use a separate structure to track the operands
984     // themselves which should be replaced with undef.
985     // FIXME: This should instead be escaped in the event we're instrumenting
986     // for address sanitization.
987     if (Offset.uge(AllocSize)) {
988       AS.DeadOperands.push_back(U);
989       return;
990     }
991
992     insertUse(I, Offset, Size);
993   }
994
995   void visitPHINode(PHINode &PN) { visitPHINodeOrSelectInst(PN); }
996
997   void visitSelectInst(SelectInst &SI) { visitPHINodeOrSelectInst(SI); }
998
999   /// \brief Disable SROA entirely if there are unhandled users of the alloca.
1000   void visitInstruction(Instruction &I) { PI.setAborted(&I); }
1001 };
1002
1003 AllocaSlices::AllocaSlices(const DataLayout &DL, AllocaInst &AI)
1004     :
1005 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
1006       AI(AI),
1007 #endif
1008       PointerEscapingInstr(nullptr) {
1009   SliceBuilder PB(DL, AI, *this);
1010   SliceBuilder::PtrInfo PtrI = PB.visitPtr(AI);
1011   if (PtrI.isEscaped() || PtrI.isAborted()) {
1012     // FIXME: We should sink the escape vs. abort info into the caller nicely,
1013     // possibly by just storing the PtrInfo in the AllocaSlices.
1014     PointerEscapingInstr = PtrI.getEscapingInst() ? PtrI.getEscapingInst()
1015                                                   : PtrI.getAbortingInst();
1016     assert(PointerEscapingInstr && "Did not track a bad instruction");
1017     return;
1018   }
1019
1020   Slices.erase(std::remove_if(Slices.begin(), Slices.end(),
1021                               [](const Slice &S) {
1022                                 return S.isDead();
1023                               }),
1024                Slices.end());
1025
1026 #if __cplusplus >= 201103L && !defined(NDEBUG)
1027   if (SROARandomShuffleSlices) {
1028     std::mt19937 MT(static_cast<unsigned>(sys::TimeValue::now().msec()));
1029     std::shuffle(Slices.begin(), Slices.end(), MT);
1030   }
1031 #endif
1032
1033   // Sort the uses. This arranges for the offsets to be in ascending order,
1034   // and the sizes to be in descending order.
1035   std::sort(Slices.begin(), Slices.end());
1036 }
1037
1038 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
1039
1040 void AllocaSlices::print(raw_ostream &OS, const_iterator I,
1041                          StringRef Indent) const {
1042   printSlice(OS, I, Indent);
1043   OS << "\n";
1044   printUse(OS, I, Indent);
1045 }
1046
1047 void AllocaSlices::printSlice(raw_ostream &OS, const_iterator I,
1048                               StringRef Indent) const {
1049   OS << Indent << "[" << I->beginOffset() << "," << I->endOffset() << ")"
1050      << " slice #" << (I - begin())
1051      << (I->isSplittable() ? " (splittable)" : "");
1052 }
1053
1054 void AllocaSlices::printUse(raw_ostream &OS, const_iterator I,
1055                             StringRef Indent) const {
1056   OS << Indent << "  used by: " << *I->getUse()->getUser() << "\n";
1057 }
1058
1059 void AllocaSlices::print(raw_ostream &OS) const {
1060   if (PointerEscapingInstr) {
1061     OS << "Can't analyze slices for alloca: " << AI << "\n"
1062        << "  A pointer to this alloca escaped by:\n"
1063        << "  " << *PointerEscapingInstr << "\n";
1064     return;
1065   }
1066
1067   OS << "Slices of alloca: " << AI << "\n";
1068   for (const_iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I)
1069     print(OS, I);
1070 }
1071
1072 LLVM_DUMP_METHOD void AllocaSlices::dump(const_iterator I) const {
1073   print(dbgs(), I);
1074 }
1075 LLVM_DUMP_METHOD void AllocaSlices::dump() const { print(dbgs()); }
1076
1077 #endif // !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
1078
1079 namespace {
1080 /// \brief Implementation of LoadAndStorePromoter for promoting allocas.
1081 ///
1082 /// This subclass of LoadAndStorePromoter adds overrides to handle promoting
1083 /// the loads and stores of an alloca instruction, as well as updating its
1084 /// debug information. This is used when a domtree is unavailable and thus
1085 /// mem2reg in its full form can't be used to handle promotion of allocas to
1086 /// scalar values.
1087 class AllocaPromoter : public LoadAndStorePromoter {
1088   AllocaInst &AI;
1089   DIBuilder &DIB;
1090
1091   SmallVector<DbgDeclareInst *, 4> DDIs;
1092   SmallVector<DbgValueInst *, 4> DVIs;
1093
1094 public:
1095   AllocaPromoter(const SmallVectorImpl<Instruction *> &Insts, SSAUpdater &S,
1096                  AllocaInst &AI, DIBuilder &DIB)
1097       : LoadAndStorePromoter(Insts, S), AI(AI), DIB(DIB) {}
1098
1099   void run(const SmallVectorImpl<Instruction *> &Insts) {
1100     // Retain the debug information attached to the alloca for use when
1101     // rewriting loads and stores.
1102     if (auto *L = LocalAsMetadata::getIfExists(&AI)) {
1103       if (auto *DebugNode = MetadataAsValue::getIfExists(AI.getContext(), L)) {
1104         for (User *U : DebugNode->users())
1105           if (DbgDeclareInst *DDI = dyn_cast<DbgDeclareInst>(U))
1106             DDIs.push_back(DDI);
1107           else if (DbgValueInst *DVI = dyn_cast<DbgValueInst>(U))
1108             DVIs.push_back(DVI);
1109       }
1110     }
1111
1112     LoadAndStorePromoter::run(Insts);
1113
1114     // While we have the debug information, clear it off of the alloca. The
1115     // caller takes care of deleting the alloca.
1116     while (!DDIs.empty())
1117       DDIs.pop_back_val()->eraseFromParent();
1118     while (!DVIs.empty())
1119       DVIs.pop_back_val()->eraseFromParent();
1120   }
1121
1122   bool
1123   isInstInList(Instruction *I,
1124                const SmallVectorImpl<Instruction *> &Insts) const override {
1125     Value *Ptr;
1126     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I))
1127       Ptr = LI->getOperand(0);
1128     else
1129       Ptr = cast<StoreInst>(I)->getPointerOperand();
1130
1131     // Only used to detect cycles, which will be rare and quickly found as
1132     // we're walking up a chain of defs rather than down through uses.
1133     SmallPtrSet<Value *, 4> Visited;
1134
1135     do {
1136       if (Ptr == &AI)
1137         return true;
1138
1139       if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(Ptr))
1140         Ptr = BCI->getOperand(0);
1141       else if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
1142         Ptr = GEPI->getPointerOperand();
1143       else
1144         return false;
1145
1146     } while (Visited.insert(Ptr).second);
1147
1148     return false;
1149   }
1150
1151   void updateDebugInfo(Instruction *Inst) const override {
1152     for (DbgDeclareInst *DDI : DDIs)
1153       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst))
1154         ConvertDebugDeclareToDebugValue(DDI, SI, DIB);
1155       else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Inst))
1156         ConvertDebugDeclareToDebugValue(DDI, LI, DIB);
1157     for (DbgValueInst *DVI : DVIs) {
1158       Value *Arg = nullptr;
1159       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
1160         // If an argument is zero extended then use argument directly. The ZExt
1161         // may be zapped by an optimization pass in future.
1162         if (ZExtInst *ZExt = dyn_cast<ZExtInst>(SI->getOperand(0)))
1163           Arg = dyn_cast<Argument>(ZExt->getOperand(0));
1164         else if (SExtInst *SExt = dyn_cast<SExtInst>(SI->getOperand(0)))
1165           Arg = dyn_cast<Argument>(SExt->getOperand(0));
1166         if (!Arg)
1167           Arg = SI->getValueOperand();
1168       } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Inst)) {
1169         Arg = LI->getPointerOperand();
1170       } else {
1171         continue;
1172       }
1173       Instruction *DbgVal =
1174           DIB.insertDbgValueIntrinsic(Arg, 0, DIVariable(DVI->getVariable()),
1175                                       DIExpression(DVI->getExpression()), Inst);
1176       DbgVal->setDebugLoc(DVI->getDebugLoc());
1177     }
1178   }
1179 };
1180 } // end anon namespace
1181
1182 namespace {
1183 /// \brief An optimization pass providing Scalar Replacement of Aggregates.
1184 ///
1185 /// This pass takes allocations which can be completely analyzed (that is, they
1186 /// don't escape) and tries to turn them into scalar SSA values. There are
1187 /// a few steps to this process.
1188 ///
1189 /// 1) It takes allocations of aggregates and analyzes the ways in which they
1190 ///    are used to try to split them into smaller allocations, ideally of
1191 ///    a single scalar data type. It will split up memcpy and memset accesses
1192 ///    as necessary and try to isolate individual scalar accesses.
1193 /// 2) It will transform accesses into forms which are suitable for SSA value
1194 ///    promotion. This can be replacing a memset with a scalar store of an
1195 ///    integer value, or it can involve speculating operations on a PHI or
1196 ///    select to be a PHI or select of the results.
1197 /// 3) Finally, this will try to detect a pattern of accesses which map cleanly
1198 ///    onto insert and extract operations on a vector value, and convert them to
1199 ///    this form. By doing so, it will enable promotion of vector aggregates to
1200 ///    SSA vector values.
1201 class SROA : public FunctionPass {
1202   const bool RequiresDomTree;
1203
1204   LLVMContext *C;
1205   const DataLayout *DL;
1206   DominatorTree *DT;
1207   AssumptionTracker *AT;
1208
1209   /// \brief Worklist of alloca instructions to simplify.
1210   ///
1211   /// Each alloca in the function is added to this. Each new alloca formed gets
1212   /// added to it as well to recursively simplify unless that alloca can be
1213   /// directly promoted. Finally, each time we rewrite a use of an alloca other
1214   /// the one being actively rewritten, we add it back onto the list if not
1215   /// already present to ensure it is re-visited.
1216   SetVector<AllocaInst *, SmallVector<AllocaInst *, 16>> Worklist;
1217
1218   /// \brief A collection of instructions to delete.
1219   /// We try to batch deletions to simplify code and make things a bit more
1220   /// efficient.
1221   SetVector<Instruction *, SmallVector<Instruction *, 8>> DeadInsts;
1222
1223   /// \brief Post-promotion worklist.
1224   ///
1225   /// Sometimes we discover an alloca which has a high probability of becoming
1226   /// viable for SROA after a round of promotion takes place. In those cases,
1227   /// the alloca is enqueued here for re-processing.
1228   ///
1229   /// Note that we have to be very careful to clear allocas out of this list in
1230   /// the event they are deleted.
1231   SetVector<AllocaInst *, SmallVector<AllocaInst *, 16>> PostPromotionWorklist;
1232
1233   /// \brief A collection of alloca instructions we can directly promote.
1234   std::vector<AllocaInst *> PromotableAllocas;
1235
1236   /// \brief A worklist of PHIs to speculate prior to promoting allocas.
1237   ///
1238   /// All of these PHIs have been checked for the safety of speculation and by
1239   /// being speculated will allow promoting allocas currently in the promotable
1240   /// queue.
1241   SetVector<PHINode *, SmallVector<PHINode *, 2>> SpeculatablePHIs;
1242
1243   /// \brief A worklist of select instructions to speculate prior to promoting
1244   /// allocas.
1245   ///
1246   /// All of these select instructions have been checked for the safety of
1247   /// speculation and by being speculated will allow promoting allocas
1248   /// currently in the promotable queue.
1249   SetVector<SelectInst *, SmallVector<SelectInst *, 2>> SpeculatableSelects;
1250
1251 public:
1252   SROA(bool RequiresDomTree = true)
1253       : FunctionPass(ID), RequiresDomTree(RequiresDomTree), C(nullptr),
1254         DL(nullptr), DT(nullptr) {
1255     initializeSROAPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
1256   }
1257   bool runOnFunction(Function &F) override;
1258   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override;
1259
1260   const char *getPassName() const override { return "SROA"; }
1261   static char ID;
1262
1263 private:
1264   friend class PHIOrSelectSpeculator;
1265   friend class AllocaSliceRewriter;
1266
1267   bool presplitLoadsAndStores(AllocaInst &AI, AllocaSlices &AS);
1268   bool rewritePartition(AllocaInst &AI, AllocaSlices &AS,
1269                         AllocaSlices::Partition &P);
1270   bool splitAlloca(AllocaInst &AI, AllocaSlices &AS);
1271   bool runOnAlloca(AllocaInst &AI);
1272   void clobberUse(Use &U);
1273   void deleteDeadInstructions(SmallPtrSetImpl<AllocaInst *> &DeletedAllocas);
1274   bool promoteAllocas(Function &F);
1275 };
1276 }
1277
1278 char SROA::ID = 0;
1279
1280 FunctionPass *llvm::createSROAPass(bool RequiresDomTree) {
1281   return new SROA(RequiresDomTree);
1282 }
1283
1284 INITIALIZE_PASS_BEGIN(SROA, "sroa", "Scalar Replacement Of Aggregates", false,
1285                       false)
1286 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(AssumptionTracker)
1287 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTreeWrapperPass)
1288 INITIALIZE_PASS_END(SROA, "sroa", "Scalar Replacement Of Aggregates", false,
1289                     false)
1290
1291 /// Walk the range of a partitioning looking for a common type to cover this
1292 /// sequence of slices.
1293 static Type *findCommonType(AllocaSlices::const_iterator B,
1294                             AllocaSlices::const_iterator E,
1295                             uint64_t EndOffset) {
1296   Type *Ty = nullptr;
1297   bool TyIsCommon = true;
1298   IntegerType *ITy = nullptr;
1299
1300   // Note that we need to look at *every* alloca slice's Use to ensure we
1301   // always get consistent results regardless of the order of slices.
1302   for (AllocaSlices::const_iterator I = B; I != E; ++I) {
1303     Use *U = I->getUse();
1304     if (isa<IntrinsicInst>(*U->getUser()))
1305       continue;
1306     if (I->beginOffset() != B->beginOffset() || I->endOffset() != EndOffset)
1307       continue;
1308
1309     Type *UserTy = nullptr;
1310     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(U->getUser())) {
1311       UserTy = LI->getType();
1312     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(U->getUser())) {
1313       UserTy = SI->getValueOperand()->getType();
1314     }
1315
1316     if (IntegerType *UserITy = dyn_cast_or_null<IntegerType>(UserTy)) {
1317       // If the type is larger than the partition, skip it. We only encounter
1318       // this for split integer operations where we want to use the type of the
1319       // entity causing the split. Also skip if the type is not a byte width
1320       // multiple.
1321       if (UserITy->getBitWidth() % 8 != 0 ||
1322           UserITy->getBitWidth() / 8 > (EndOffset - B->beginOffset()))
1323         continue;
1324
1325       // Track the largest bitwidth integer type used in this way in case there
1326       // is no common type.
1327       if (!ITy || ITy->getBitWidth() < UserITy->getBitWidth())
1328         ITy = UserITy;
1329     }
1330
1331     // To avoid depending on the order of slices, Ty and TyIsCommon must not
1332     // depend on types skipped above.
1333     if (!UserTy || (Ty && Ty != UserTy))
1334       TyIsCommon = false; // Give up on anything but an iN type.
1335     else
1336       Ty = UserTy;
1337   }
1338
1339   return TyIsCommon ? Ty : ITy;
1340 }
1341
1342 /// PHI instructions that use an alloca and are subsequently loaded can be
1343 /// rewritten to load both input pointers in the pred blocks and then PHI the
1344 /// results, allowing the load of the alloca to be promoted.
1345 /// From this:
1346 ///   %P2 = phi [i32* %Alloca, i32* %Other]
1347 ///   %V = load i32* %P2
1348 /// to:
1349 ///   %V1 = load i32* %Alloca      -> will be mem2reg'd
1350 ///   ...
1351 ///   %V2 = load i32* %Other
1352 ///   ...
1353 ///   %V = phi [i32 %V1, i32 %V2]
1354 ///
1355 /// We can do this to a select if its only uses are loads and if the operands
1356 /// to the select can be loaded unconditionally.
1357 ///
1358 /// FIXME: This should be hoisted into a generic utility, likely in
1359 /// Transforms/Util/Local.h
1360 static bool isSafePHIToSpeculate(PHINode &PN, const DataLayout *DL = nullptr) {
1361   // For now, we can only do this promotion if the load is in the same block
1362   // as the PHI, and if there are no stores between the phi and load.
1363   // TODO: Allow recursive phi users.
1364   // TODO: Allow stores.
1365   BasicBlock *BB = PN.getParent();
1366   unsigned MaxAlign = 0;
1367   bool HaveLoad = false;
1368   for (User *U : PN.users()) {
1369     LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(U);
1370     if (!LI || !LI->isSimple())
1371       return false;
1372
1373     // For now we only allow loads in the same block as the PHI.  This is
1374     // a common case that happens when instcombine merges two loads through
1375     // a PHI.
1376     if (LI->getParent() != BB)
1377       return false;
1378
1379     // Ensure that there are no instructions between the PHI and the load that
1380     // could store.
1381     for (BasicBlock::iterator BBI = &PN; &*BBI != LI; ++BBI)
1382       if (BBI->mayWriteToMemory())
1383         return false;
1384
1385     MaxAlign = std::max(MaxAlign, LI->getAlignment());
1386     HaveLoad = true;
1387   }
1388
1389   if (!HaveLoad)
1390     return false;
1391
1392   // We can only transform this if it is safe to push the loads into the
1393   // predecessor blocks. The only thing to watch out for is that we can't put
1394   // a possibly trapping load in the predecessor if it is a critical edge.
1395   for (unsigned Idx = 0, Num = PN.getNumIncomingValues(); Idx != Num; ++Idx) {
1396     TerminatorInst *TI = PN.getIncomingBlock(Idx)->getTerminator();
1397     Value *InVal = PN.getIncomingValue(Idx);
1398
1399     // If the value is produced by the terminator of the predecessor (an
1400     // invoke) or it has side-effects, there is no valid place to put a load
1401     // in the predecessor.
1402     if (TI == InVal || TI->mayHaveSideEffects())
1403       return false;
1404
1405     // If the predecessor has a single successor, then the edge isn't
1406     // critical.
1407     if (TI->getNumSuccessors() == 1)
1408       continue;
1409
1410     // If this pointer is always safe to load, or if we can prove that there
1411     // is already a load in the block, then we can move the load to the pred
1412     // block.
1413     if (InVal->isDereferenceablePointer(DL) ||
1414         isSafeToLoadUnconditionally(InVal, TI, MaxAlign, DL))
1415       continue;
1416
1417     return false;
1418   }
1419
1420   return true;
1421 }
1422
1423 static void speculatePHINodeLoads(PHINode &PN) {
1424   DEBUG(dbgs() << "    original: " << PN << "\n");
1425
1426   Type *LoadTy = cast<PointerType>(PN.getType())->getElementType();
1427   IRBuilderTy PHIBuilder(&PN);
1428   PHINode *NewPN = PHIBuilder.CreatePHI(LoadTy, PN.getNumIncomingValues(),
1429                                         PN.getName() + ".sroa.speculated");
1430
1431   // Get the AA tags and alignment to use from one of the loads.  It doesn't
1432   // matter which one we get and if any differ.
1433   LoadInst *SomeLoad = cast<LoadInst>(PN.user_back());
1434
1435   AAMDNodes AATags;
1436   SomeLoad->getAAMetadata(AATags);
1437   unsigned Align = SomeLoad->getAlignment();
1438
1439   // Rewrite all loads of the PN to use the new PHI.
1440   while (!PN.use_empty()) {
1441     LoadInst *LI = cast<LoadInst>(PN.user_back());
1442     LI->replaceAllUsesWith(NewPN);
1443     LI->eraseFromParent();
1444   }
1445
1446   // Inject loads into all of the pred blocks.
1447   for (unsigned Idx = 0, Num = PN.getNumIncomingValues(); Idx != Num; ++Idx) {
1448     BasicBlock *Pred = PN.getIncomingBlock(Idx);
1449     TerminatorInst *TI = Pred->getTerminator();
1450     Value *InVal = PN.getIncomingValue(Idx);
1451     IRBuilderTy PredBuilder(TI);
1452
1453     LoadInst *Load = PredBuilder.CreateLoad(
1454         InVal, (PN.getName() + ".sroa.speculate.load." + Pred->getName()));
1455     ++NumLoadsSpeculated;
1456     Load->setAlignment(Align);
1457     if (AATags)
1458       Load->setAAMetadata(AATags);
1459     NewPN->addIncoming(Load, Pred);
1460   }
1461
1462   DEBUG(dbgs() << "          speculated to: " << *NewPN << "\n");
1463   PN.eraseFromParent();
1464 }
1465
1466 /// Select instructions that use an alloca and are subsequently loaded can be
1467 /// rewritten to load both input pointers and then select between the result,
1468 /// allowing the load of the alloca to be promoted.
1469 /// From this:
1470 ///   %P2 = select i1 %cond, i32* %Alloca, i32* %Other
1471 ///   %V = load i32* %P2
1472 /// to:
1473 ///   %V1 = load i32* %Alloca      -> will be mem2reg'd
1474 ///   %V2 = load i32* %Other
1475 ///   %V = select i1 %cond, i32 %V1, i32 %V2
1476 ///
1477 /// We can do this to a select if its only uses are loads and if the operand
1478 /// to the select can be loaded unconditionally.
1479 static bool isSafeSelectToSpeculate(SelectInst &SI,
1480                                     const DataLayout *DL = nullptr) {
1481   Value *TValue = SI.getTrueValue();
1482   Value *FValue = SI.getFalseValue();
1483   bool TDerefable = TValue->isDereferenceablePointer(DL);
1484   bool FDerefable = FValue->isDereferenceablePointer(DL);
1485
1486   for (User *U : SI.users()) {
1487     LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(U);
1488     if (!LI || !LI->isSimple())
1489       return false;
1490
1491     // Both operands to the select need to be dereferencable, either
1492     // absolutely (e.g. allocas) or at this point because we can see other
1493     // accesses to it.
1494     if (!TDerefable &&
1495         !isSafeToLoadUnconditionally(TValue, LI, LI->getAlignment(), DL))
1496       return false;
1497     if (!FDerefable &&
1498         !isSafeToLoadUnconditionally(FValue, LI, LI->getAlignment(), DL))
1499       return false;
1500   }
1501
1502   return true;
1503 }
1504
1505 static void speculateSelectInstLoads(SelectInst &SI) {
1506   DEBUG(dbgs() << "    original: " << SI << "\n");
1507
1508   IRBuilderTy IRB(&SI);
1509   Value *TV = SI.getTrueValue();
1510   Value *FV = SI.getFalseValue();
1511   // Replace the loads of the select with a select of two loads.
1512   while (!SI.use_empty()) {
1513     LoadInst *LI = cast<LoadInst>(SI.user_back());
1514     assert(LI->isSimple() && "We only speculate simple loads");
1515
1516     IRB.SetInsertPoint(LI);
1517     LoadInst *TL =
1518         IRB.CreateLoad(TV, LI->getName() + ".sroa.speculate.load.true");
1519     LoadInst *FL =
1520         IRB.CreateLoad(FV, LI->getName() + ".sroa.speculate.load.false");
1521     NumLoadsSpeculated += 2;
1522
1523     // Transfer alignment and AA info if present.
1524     TL->setAlignment(LI->getAlignment());
1525     FL->setAlignment(LI->getAlignment());
1526
1527     AAMDNodes Tags;
1528     LI->getAAMetadata(Tags);
1529     if (Tags) {
1530       TL->setAAMetadata(Tags);
1531       FL->setAAMetadata(Tags);
1532     }
1533
1534     Value *V = IRB.CreateSelect(SI.getCondition(), TL, FL,
1535                                 LI->getName() + ".sroa.speculated");
1536
1537     DEBUG(dbgs() << "          speculated to: " << *V << "\n");
1538     LI->replaceAllUsesWith(V);
1539     LI->eraseFromParent();
1540   }
1541   SI.eraseFromParent();
1542 }
1543
1544 /// \brief Build a GEP out of a base pointer and indices.
1545 ///
1546 /// This will return the BasePtr if that is valid, or build a new GEP
1547 /// instruction using the IRBuilder if GEP-ing is needed.
1548 static Value *buildGEP(IRBuilderTy &IRB, Value *BasePtr,
1549                        SmallVectorImpl<Value *> &Indices, Twine NamePrefix) {
1550   if (Indices.empty())
1551     return BasePtr;
1552
1553   // A single zero index is a no-op, so check for this and avoid building a GEP
1554   // in that case.
1555   if (Indices.size() == 1 && cast<ConstantInt>(Indices.back())->isZero())
1556     return BasePtr;
1557
1558   return IRB.CreateInBoundsGEP(BasePtr, Indices, NamePrefix + "sroa_idx");
1559 }
1560
1561 /// \brief Get a natural GEP off of the BasePtr walking through Ty toward
1562 /// TargetTy without changing the offset of the pointer.
1563 ///
1564 /// This routine assumes we've already established a properly offset GEP with
1565 /// Indices, and arrived at the Ty type. The goal is to continue to GEP with
1566 /// zero-indices down through type layers until we find one the same as
1567 /// TargetTy. If we can't find one with the same type, we at least try to use
1568 /// one with the same size. If none of that works, we just produce the GEP as
1569 /// indicated by Indices to have the correct offset.
1570 static Value *getNaturalGEPWithType(IRBuilderTy &IRB, const DataLayout &DL,
1571                                     Value *BasePtr, Type *Ty, Type *TargetTy,
1572                                     SmallVectorImpl<Value *> &Indices,
1573                                     Twine NamePrefix) {
1574   if (Ty == TargetTy)
1575     return buildGEP(IRB, BasePtr, Indices, NamePrefix);
1576
1577   // Pointer size to use for the indices.
1578   unsigned PtrSize = DL.getPointerTypeSizeInBits(BasePtr->getType());
1579
1580   // See if we can descend into a struct and locate a field with the correct
1581   // type.
1582   unsigned NumLayers = 0;
1583   Type *ElementTy = Ty;
1584   do {
1585     if (ElementTy->isPointerTy())
1586       break;
1587
1588     if (ArrayType *ArrayTy = dyn_cast<ArrayType>(ElementTy)) {
1589       ElementTy = ArrayTy->getElementType();
1590       Indices.push_back(IRB.getIntN(PtrSize, 0));
1591     } else if (VectorType *VectorTy = dyn_cast<VectorType>(ElementTy)) {
1592       ElementTy = VectorTy->getElementType();
1593       Indices.push_back(IRB.getInt32(0));
1594     } else if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(ElementTy)) {
1595       if (STy->element_begin() == STy->element_end())
1596         break; // Nothing left to descend into.
1597       ElementTy = *STy->element_begin();
1598       Indices.push_back(IRB.getInt32(0));
1599     } else {
1600       break;
1601     }
1602     ++NumLayers;
1603   } while (ElementTy != TargetTy);
1604   if (ElementTy != TargetTy)
1605     Indices.erase(Indices.end() - NumLayers, Indices.end());
1606
1607   return buildGEP(IRB, BasePtr, Indices, NamePrefix);
1608 }
1609
1610 /// \brief Recursively compute indices for a natural GEP.
1611 ///
1612 /// This is the recursive step for getNaturalGEPWithOffset that walks down the
1613 /// element types adding appropriate indices for the GEP.
1614 static Value *getNaturalGEPRecursively(IRBuilderTy &IRB, const DataLayout &DL,
1615                                        Value *Ptr, Type *Ty, APInt &Offset,
1616                                        Type *TargetTy,
1617                                        SmallVectorImpl<Value *> &Indices,
1618                                        Twine NamePrefix) {
1619   if (Offset == 0)
1620     return getNaturalGEPWithType(IRB, DL, Ptr, Ty, TargetTy, Indices,
1621                                  NamePrefix);
1622
1623   // We can't recurse through pointer types.
1624   if (Ty->isPointerTy())
1625     return nullptr;
1626
1627   // We try to analyze GEPs over vectors here, but note that these GEPs are
1628   // extremely poorly defined currently. The long-term goal is to remove GEPing
1629   // over a vector from the IR completely.
1630   if (VectorType *VecTy = dyn_cast<VectorType>(Ty)) {
1631     unsigned ElementSizeInBits = DL.getTypeSizeInBits(VecTy->getScalarType());
1632     if (ElementSizeInBits % 8 != 0) {
1633       // GEPs over non-multiple of 8 size vector elements are invalid.
1634       return nullptr;
1635     }
1636     APInt ElementSize(Offset.getBitWidth(), ElementSizeInBits / 8);
1637     APInt NumSkippedElements = Offset.sdiv(ElementSize);
1638     if (NumSkippedElements.ugt(VecTy->getNumElements()))
1639       return nullptr;
1640     Offset -= NumSkippedElements * ElementSize;
1641     Indices.push_back(IRB.getInt(NumSkippedElements));
1642     return getNaturalGEPRecursively(IRB, DL, Ptr, VecTy->getElementType(),
1643                                     Offset, TargetTy, Indices, NamePrefix);
1644   }
1645
1646   if (ArrayType *ArrTy = dyn_cast<ArrayType>(Ty)) {
1647     Type *ElementTy = ArrTy->getElementType();
1648     APInt ElementSize(Offset.getBitWidth(), DL.getTypeAllocSize(ElementTy));
1649     APInt NumSkippedElements = Offset.sdiv(ElementSize);
1650     if (NumSkippedElements.ugt(ArrTy->getNumElements()))
1651       return nullptr;
1652
1653     Offset -= NumSkippedElements * ElementSize;
1654     Indices.push_back(IRB.getInt(NumSkippedElements));
1655     return getNaturalGEPRecursively(IRB, DL, Ptr, ElementTy, Offset, TargetTy,
1656                                     Indices, NamePrefix);
1657   }
1658
1659   StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty);
1660   if (!STy)
1661     return nullptr;
1662
1663   const StructLayout *SL = DL.getStructLayout(STy);
1664   uint64_t StructOffset = Offset.getZExtValue();
1665   if (StructOffset >= SL->getSizeInBytes())
1666     return nullptr;
1667   unsigned Index = SL->getElementContainingOffset(StructOffset);
1668   Offset -= APInt(Offset.getBitWidth(), SL->getElementOffset(Index));
1669   Type *ElementTy = STy->getElementType(Index);
1670   if (Offset.uge(DL.getTypeAllocSize(ElementTy)))
1671     return nullptr; // The offset points into alignment padding.
1672
1673   Indices.push_back(IRB.getInt32(Index));
1674   return getNaturalGEPRecursively(IRB, DL, Ptr, ElementTy, Offset, TargetTy,
1675                                   Indices, NamePrefix);
1676 }
1677
1678 /// \brief Get a natural GEP from a base pointer to a particular offset and
1679 /// resulting in a particular type.
1680 ///
1681 /// The goal is to produce a "natural" looking GEP that works with the existing
1682 /// composite types to arrive at the appropriate offset and element type for
1683 /// a pointer. TargetTy is the element type the returned GEP should point-to if
1684 /// possible. We recurse by decreasing Offset, adding the appropriate index to
1685 /// Indices, and setting Ty to the result subtype.
1686 ///
1687 /// If no natural GEP can be constructed, this function returns null.
1688 static Value *getNaturalGEPWithOffset(IRBuilderTy &IRB, const DataLayout &DL,
1689                                       Value *Ptr, APInt Offset, Type *TargetTy,
1690                                       SmallVectorImpl<Value *> &Indices,
1691                                       Twine NamePrefix) {
1692   PointerType *Ty = cast<PointerType>(Ptr->getType());
1693
1694   // Don't consider any GEPs through an i8* as natural unless the TargetTy is
1695   // an i8.
1696   if (Ty == IRB.getInt8PtrTy(Ty->getAddressSpace()) && TargetTy->isIntegerTy(8))
1697     return nullptr;
1698
1699   Type *ElementTy = Ty->getElementType();
1700   if (!ElementTy->isSized())
1701     return nullptr; // We can't GEP through an unsized element.
1702   APInt ElementSize(Offset.getBitWidth(), DL.getTypeAllocSize(ElementTy));
1703   if (ElementSize == 0)
1704     return nullptr; // Zero-length arrays can't help us build a natural GEP.
1705   APInt NumSkippedElements = Offset.sdiv(ElementSize);
1706
1707   Offset -= NumSkippedElements * ElementSize;
1708   Indices.push_back(IRB.getInt(NumSkippedElements));
1709   return getNaturalGEPRecursively(IRB, DL, Ptr, ElementTy, Offset, TargetTy,
1710                                   Indices, NamePrefix);
1711 }
1712
1713 /// \brief Compute an adjusted pointer from Ptr by Offset bytes where the
1714 /// resulting pointer has PointerTy.
1715 ///
1716 /// This tries very hard to compute a "natural" GEP which arrives at the offset
1717 /// and produces the pointer type desired. Where it cannot, it will try to use
1718 /// the natural GEP to arrive at the offset and bitcast to the type. Where that
1719 /// fails, it will try to use an existing i8* and GEP to the byte offset and
1720 /// bitcast to the type.
1721 ///
1722 /// The strategy for finding the more natural GEPs is to peel off layers of the
1723 /// pointer, walking back through bit casts and GEPs, searching for a base
1724 /// pointer from which we can compute a natural GEP with the desired
1725 /// properties. The algorithm tries to fold as many constant indices into
1726 /// a single GEP as possible, thus making each GEP more independent of the
1727 /// surrounding code.
1728 static Value *getAdjustedPtr(IRBuilderTy &IRB, const DataLayout &DL, Value *Ptr,
1729                              APInt Offset, Type *PointerTy, Twine NamePrefix) {
1730   // Even though we don't look through PHI nodes, we could be called on an
1731   // instruction in an unreachable block, which may be on a cycle.
1732   SmallPtrSet<Value *, 4> Visited;
1733   Visited.insert(Ptr);
1734   SmallVector<Value *, 4> Indices;
1735
1736   // We may end up computing an offset pointer that has the wrong type. If we
1737   // never are able to compute one directly that has the correct type, we'll
1738   // fall back to it, so keep it around here.
1739   Value *OffsetPtr = nullptr;
1740
1741   // Remember any i8 pointer we come across to re-use if we need to do a raw
1742   // byte offset.
1743   Value *Int8Ptr = nullptr;
1744   APInt Int8PtrOffset(Offset.getBitWidth(), 0);
1745
1746   Type *TargetTy = PointerTy->getPointerElementType();
1747
1748   do {
1749     // First fold any existing GEPs into the offset.
1750     while (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(Ptr)) {
1751       APInt GEPOffset(Offset.getBitWidth(), 0);
1752       if (!GEP->accumulateConstantOffset(DL, GEPOffset))
1753         break;
1754       Offset += GEPOffset;
1755       Ptr = GEP->getPointerOperand();
1756       if (!Visited.insert(Ptr).second)
1757         break;
1758     }
1759
1760     // See if we can perform a natural GEP here.
1761     Indices.clear();
1762     if (Value *P = getNaturalGEPWithOffset(IRB, DL, Ptr, Offset, TargetTy,
1763                                            Indices, NamePrefix)) {
1764       if (P->getType() == PointerTy) {
1765         // Zap any offset pointer that we ended up computing in previous rounds.
1766         if (OffsetPtr && OffsetPtr->use_empty())
1767           if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(OffsetPtr))
1768             I->eraseFromParent();
1769         return P;
1770       }
1771       if (!OffsetPtr) {
1772         OffsetPtr = P;
1773       }
1774     }
1775
1776     // Stash this pointer if we've found an i8*.
1777     if (Ptr->getType()->isIntegerTy(8)) {
1778       Int8Ptr = Ptr;
1779       Int8PtrOffset = Offset;
1780     }
1781
1782     // Peel off a layer of the pointer and update the offset appropriately.
1783     if (Operator::getOpcode(Ptr) == Instruction::BitCast) {
1784       Ptr = cast<Operator>(Ptr)->getOperand(0);
1785     } else if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(Ptr)) {
1786       if (GA->mayBeOverridden())
1787         break;
1788       Ptr = GA->getAliasee();
1789     } else {
1790       break;
1791     }
1792     assert(Ptr->getType()->isPointerTy() && "Unexpected operand type!");
1793   } while (Visited.insert(Ptr).second);
1794
1795   if (!OffsetPtr) {
1796     if (!Int8Ptr) {
1797       Int8Ptr = IRB.CreateBitCast(
1798           Ptr, IRB.getInt8PtrTy(PointerTy->getPointerAddressSpace()),
1799           NamePrefix + "sroa_raw_cast");
1800       Int8PtrOffset = Offset;
1801     }
1802
1803     OffsetPtr = Int8PtrOffset == 0
1804                     ? Int8Ptr
1805                     : IRB.CreateInBoundsGEP(Int8Ptr, IRB.getInt(Int8PtrOffset),
1806                                             NamePrefix + "sroa_raw_idx");
1807   }
1808   Ptr = OffsetPtr;
1809
1810   // On the off chance we were targeting i8*, guard the bitcast here.
1811   if (Ptr->getType() != PointerTy)
1812     Ptr = IRB.CreateBitCast(Ptr, PointerTy, NamePrefix + "sroa_cast");
1813
1814   return Ptr;
1815 }
1816
1817 /// \brief Compute the adjusted alignment for a load or store from an offset.
1818 static unsigned getAdjustedAlignment(Instruction *I, uint64_t Offset,
1819                                      const DataLayout &DL) {
1820   unsigned Alignment;
1821   Type *Ty;
1822   if (auto *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
1823     Alignment = LI->getAlignment();
1824     Ty = LI->getType();
1825   } else if (auto *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
1826     Alignment = SI->getAlignment();
1827     Ty = SI->getValueOperand()->getType();
1828   } else {
1829     llvm_unreachable("Only loads and stores are allowed!");
1830   }
1831
1832   if (!Alignment)
1833     Alignment = DL.getABITypeAlignment(Ty);
1834
1835   return MinAlign(Alignment, Offset);
1836 }
1837
1838 /// \brief Test whether we can convert a value from the old to the new type.
1839 ///
1840 /// This predicate should be used to guard calls to convertValue in order to
1841 /// ensure that we only try to convert viable values. The strategy is that we
1842 /// will peel off single element struct and array wrappings to get to an
1843 /// underlying value, and convert that value.
1844 static bool canConvertValue(const DataLayout &DL, Type *OldTy, Type *NewTy) {
1845   if (OldTy == NewTy)
1846     return true;
1847   if (IntegerType *OldITy = dyn_cast<IntegerType>(OldTy))
1848     if (IntegerType *NewITy = dyn_cast<IntegerType>(NewTy))
1849       if (NewITy->getBitWidth() >= OldITy->getBitWidth())
1850         return true;
1851   if (DL.getTypeSizeInBits(NewTy) != DL.getTypeSizeInBits(OldTy))
1852     return false;
1853   if (!NewTy->isSingleValueType() || !OldTy->isSingleValueType())
1854     return false;
1855
1856   // We can convert pointers to integers and vice-versa. Same for vectors
1857   // of pointers and integers.
1858   OldTy = OldTy->getScalarType();
1859   NewTy = NewTy->getScalarType();
1860   if (NewTy->isPointerTy() || OldTy->isPointerTy()) {
1861     if (NewTy->isPointerTy() && OldTy->isPointerTy())
1862       return true;
1863     if (NewTy->isIntegerTy() || OldTy->isIntegerTy())
1864       return true;
1865     return false;
1866   }
1867
1868   return true;
1869 }
1870
1871 /// \brief Generic routine to convert an SSA value to a value of a different
1872 /// type.
1873 ///
1874 /// This will try various different casting techniques, such as bitcasts,
1875 /// inttoptr, and ptrtoint casts. Use the \c canConvertValue predicate to test
1876 /// two types for viability with this routine.
1877 static Value *convertValue(const DataLayout &DL, IRBuilderTy &IRB, Value *V,
1878                            Type *NewTy) {
1879   Type *OldTy = V->getType();
1880   assert(canConvertValue(DL, OldTy, NewTy) && "Value not convertable to type");
1881
1882   if (OldTy == NewTy)
1883     return V;
1884
1885   if (IntegerType *OldITy = dyn_cast<IntegerType>(OldTy))
1886     if (IntegerType *NewITy = dyn_cast<IntegerType>(NewTy))
1887       if (NewITy->getBitWidth() > OldITy->getBitWidth())
1888         return IRB.CreateZExt(V, NewITy);
1889
1890   // See if we need inttoptr for this type pair. A cast involving both scalars
1891   // and vectors requires and additional bitcast.
1892   if (OldTy->getScalarType()->isIntegerTy() &&
1893       NewTy->getScalarType()->isPointerTy()) {
1894     // Expand <2 x i32> to i8* --> <2 x i32> to i64 to i8*
1895     if (OldTy->isVectorTy() && !NewTy->isVectorTy())
1896       return IRB.CreateIntToPtr(IRB.CreateBitCast(V, DL.getIntPtrType(NewTy)),
1897                                 NewTy);
1898
1899     // Expand i128 to <2 x i8*> --> i128 to <2 x i64> to <2 x i8*>
1900     if (!OldTy->isVectorTy() && NewTy->isVectorTy())
1901       return IRB.CreateIntToPtr(IRB.CreateBitCast(V, DL.getIntPtrType(NewTy)),
1902                                 NewTy);
1903
1904     return IRB.CreateIntToPtr(V, NewTy);
1905   }
1906
1907   // See if we need ptrtoint for this type pair. A cast involving both scalars
1908   // and vectors requires and additional bitcast.
1909   if (OldTy->getScalarType()->isPointerTy() &&
1910       NewTy->getScalarType()->isIntegerTy()) {
1911     // Expand <2 x i8*> to i128 --> <2 x i8*> to <2 x i64> to i128
1912     if (OldTy->isVectorTy() && !NewTy->isVectorTy())
1913       return IRB.CreateBitCast(IRB.CreatePtrToInt(V, DL.getIntPtrType(OldTy)),
1914                                NewTy);
1915
1916     // Expand i8* to <2 x i32> --> i8* to i64 to <2 x i32>
1917     if (!OldTy->isVectorTy() && NewTy->isVectorTy())
1918       return IRB.CreateBitCast(IRB.CreatePtrToInt(V, DL.getIntPtrType(OldTy)),
1919                                NewTy);
1920
1921     return IRB.CreatePtrToInt(V, NewTy);
1922   }
1923
1924   return IRB.CreateBitCast(V, NewTy);
1925 }
1926
1927 /// \brief Test whether the given slice use can be promoted to a vector.
1928 ///
1929 /// This function is called to test each entry in a partioning which is slated
1930 /// for a single slice.
1931 static bool isVectorPromotionViableForSlice(AllocaSlices::Partition &P,
1932                                             const Slice &S, VectorType *Ty,
1933                                             uint64_t ElementSize,
1934                                             const DataLayout &DL) {
1935   // First validate the slice offsets.
1936   uint64_t BeginOffset =
1937       std::max(S.beginOffset(), P.beginOffset()) - P.beginOffset();
1938   uint64_t BeginIndex = BeginOffset / ElementSize;
1939   if (BeginIndex * ElementSize != BeginOffset ||
1940       BeginIndex >= Ty->getNumElements())
1941     return false;
1942   uint64_t EndOffset =
1943       std::min(S.endOffset(), P.endOffset()) - P.beginOffset();
1944   uint64_t EndIndex = EndOffset / ElementSize;
1945   if (EndIndex * ElementSize != EndOffset || EndIndex > Ty->getNumElements())
1946     return false;
1947
1948   assert(EndIndex > BeginIndex && "Empty vector!");
1949   uint64_t NumElements = EndIndex - BeginIndex;
1950   Type *SliceTy = (NumElements == 1)
1951                       ? Ty->getElementType()
1952                       : VectorType::get(Ty->getElementType(), NumElements);
1953
1954   Type *SplitIntTy =
1955       Type::getIntNTy(Ty->getContext(), NumElements * ElementSize * 8);
1956
1957   Use *U = S.getUse();
1958
1959   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(U->getUser())) {
1960     if (MI->isVolatile())
1961       return false;
1962     if (!S.isSplittable())
1963       return false; // Skip any unsplittable intrinsics.
1964   } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(U->getUser())) {
1965     if (II->getIntrinsicID() != Intrinsic::lifetime_start &&
1966         II->getIntrinsicID() != Intrinsic::lifetime_end)
1967       return false;
1968   } else if (U->get()->getType()->getPointerElementType()->isStructTy()) {
1969     // Disable vector promotion when there are loads or stores of an FCA.
1970     return false;
1971   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(U->getUser())) {
1972     if (LI->isVolatile())
1973       return false;
1974     Type *LTy = LI->getType();
1975     if (P.beginOffset() > S.beginOffset() || P.endOffset() < S.endOffset()) {
1976       assert(LTy->isIntegerTy());
1977       LTy = SplitIntTy;
1978     }
1979     if (!canConvertValue(DL, SliceTy, LTy))
1980       return false;
1981   } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(U->getUser())) {
1982     if (SI->isVolatile())
1983       return false;
1984     Type *STy = SI->getValueOperand()->getType();
1985     if (P.beginOffset() > S.beginOffset() || P.endOffset() < S.endOffset()) {
1986       assert(STy->isIntegerTy());
1987       STy = SplitIntTy;
1988     }
1989     if (!canConvertValue(DL, STy, SliceTy))
1990       return false;
1991   } else {
1992     return false;
1993   }
1994
1995   return true;
1996 }
1997
1998 /// \brief Test whether the given alloca partitioning and range of slices can be
1999 /// promoted to a vector.
2000 ///
2001 /// This is a quick test to check whether we can rewrite a particular alloca
2002 /// partition (and its newly formed alloca) into a vector alloca with only
2003 /// whole-vector loads and stores such that it could be promoted to a vector
2004 /// SSA value. We only can ensure this for a limited set of operations, and we
2005 /// don't want to do the rewrites unless we are confident that the result will
2006 /// be promotable, so we have an early test here.
2007 static VectorType *isVectorPromotionViable(AllocaSlices::Partition &P,
2008                                            const DataLayout &DL) {
2009   // Collect the candidate types for vector-based promotion. Also track whether
2010   // we have different element types.
2011   SmallVector<VectorType *, 4> CandidateTys;
2012   Type *CommonEltTy = nullptr;
2013   bool HaveCommonEltTy = true;
2014   auto CheckCandidateType = [&](Type *Ty) {
2015     if (auto *VTy = dyn_cast<VectorType>(Ty)) {
2016       CandidateTys.push_back(VTy);
2017       if (!CommonEltTy)
2018         CommonEltTy = VTy->getElementType();
2019       else if (CommonEltTy != VTy->getElementType())
2020         HaveCommonEltTy = false;
2021     }
2022   };
2023   // Consider any loads or stores that are the exact size of the slice.
2024   for (const Slice &S : P)
2025     if (S.beginOffset() == P.beginOffset() &&
2026         S.endOffset() == P.endOffset()) {
2027       if (auto *LI = dyn_cast<LoadInst>(S.getUse()->getUser()))
2028         CheckCandidateType(LI->getType());
2029       else if (auto *SI = dyn_cast<StoreInst>(S.getUse()->getUser()))
2030         CheckCandidateType(SI->getValueOperand()->getType());
2031     }
2032
2033   // If we didn't find a vector type, nothing to do here.
2034   if (CandidateTys.empty())
2035     return nullptr;
2036
2037   // Remove non-integer vector types if we had multiple common element types.
2038   // FIXME: It'd be nice to replace them with integer vector types, but we can't
2039   // do that until all the backends are known to produce good code for all
2040   // integer vector types.
2041   if (!HaveCommonEltTy) {
2042     CandidateTys.erase(std::remove_if(CandidateTys.begin(), CandidateTys.end(),
2043                                       [](VectorType *VTy) {
2044                          return !VTy->getElementType()->isIntegerTy();
2045                        }),
2046                        CandidateTys.end());
2047
2048     // If there were no integer vector types, give up.
2049     if (CandidateTys.empty())
2050       return nullptr;
2051
2052     // Rank the remaining candidate vector types. This is easy because we know
2053     // they're all integer vectors. We sort by ascending number of elements.
2054     auto RankVectorTypes = [&DL](VectorType *RHSTy, VectorType *LHSTy) {
2055       assert(DL.getTypeSizeInBits(RHSTy) == DL.getTypeSizeInBits(LHSTy) &&
2056              "Cannot have vector types of different sizes!");
2057       assert(RHSTy->getElementType()->isIntegerTy() &&
2058              "All non-integer types eliminated!");
2059       assert(LHSTy->getElementType()->isIntegerTy() &&
2060              "All non-integer types eliminated!");
2061       return RHSTy->getNumElements() < LHSTy->getNumElements();
2062     };
2063     std::sort(CandidateTys.begin(), CandidateTys.end(), RankVectorTypes);
2064     CandidateTys.erase(
2065         std::unique(CandidateTys.begin(), CandidateTys.end(), RankVectorTypes),
2066         CandidateTys.end());
2067   } else {
2068 // The only way to have the same element type in every vector type is to
2069 // have the same vector type. Check that and remove all but one.
2070 #ifndef NDEBUG
2071     for (VectorType *VTy : CandidateTys) {
2072       assert(VTy->getElementType() == CommonEltTy &&
2073              "Unaccounted for element type!");
2074       assert(VTy == CandidateTys[0] &&
2075              "Different vector types with the same element type!");
2076     }
2077 #endif
2078     CandidateTys.resize(1);
2079   }
2080
2081   // Try each vector type, and return the one which works.
2082   auto CheckVectorTypeForPromotion = [&](VectorType *VTy) {
2083     uint64_t ElementSize = DL.getTypeSizeInBits(VTy->getElementType());
2084
2085     // While the definition of LLVM vectors is bitpacked, we don't support sizes
2086     // that aren't byte sized.
2087     if (ElementSize % 8)
2088       return false;
2089     assert((DL.getTypeSizeInBits(VTy) % 8) == 0 &&
2090            "vector size not a multiple of element size?");
2091     ElementSize /= 8;
2092
2093     for (const Slice &S : P)
2094       if (!isVectorPromotionViableForSlice(P, S, VTy, ElementSize, DL))
2095         return false;
2096
2097     for (const Slice *S : P.splitSliceTails())
2098       if (!isVectorPromotionViableForSlice(P, *S, VTy, ElementSize, DL))
2099         return false;
2100
2101     return true;
2102   };
2103   for (VectorType *VTy : CandidateTys)
2104     if (CheckVectorTypeForPromotion(VTy))
2105       return VTy;
2106
2107   return nullptr;
2108 }
2109
2110 /// \brief Test whether a slice of an alloca is valid for integer widening.
2111 ///
2112 /// This implements the necessary checking for the \c isIntegerWideningViable
2113 /// test below on a single slice of the alloca.
2114 static bool isIntegerWideningViableForSlice(const Slice &S,
2115                                             uint64_t AllocBeginOffset,
2116                                             Type *AllocaTy,
2117                                             const DataLayout &DL,
2118                                             bool &WholeAllocaOp) {
2119   uint64_t Size = DL.getTypeStoreSize(AllocaTy);
2120
2121   uint64_t RelBegin = S.beginOffset() - AllocBeginOffset;
2122   uint64_t RelEnd = S.endOffset() - AllocBeginOffset;
2123
2124   // We can't reasonably handle cases where the load or store extends past
2125   // the end of the aloca's type and into its padding.
2126   if (RelEnd > Size)
2127     return false;
2128
2129   Use *U = S.getUse();
2130
2131   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(U->getUser())) {
2132     if (LI->isVolatile())
2133       return false;
2134     // Note that we don't count vector loads or stores as whole-alloca
2135     // operations which enable integer widening because we would prefer to use
2136     // vector widening instead.
2137     if (!isa<VectorType>(LI->getType()) && RelBegin == 0 && RelEnd == Size)
2138       WholeAllocaOp = true;
2139     if (IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(LI->getType())) {
2140       if (ITy->getBitWidth() < DL.getTypeStoreSizeInBits(ITy))
2141         return false;
2142     } else if (RelBegin != 0 || RelEnd != Size ||
2143                !canConvertValue(DL, AllocaTy, LI->getType())) {
2144       // Non-integer loads need to be convertible from the alloca type so that
2145       // they are promotable.
2146       return false;
2147     }
2148   } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(U->getUser())) {
2149     Type *ValueTy = SI->getValueOperand()->getType();
2150     if (SI->isVolatile())
2151       return false;
2152     // Note that we don't count vector loads or stores as whole-alloca
2153     // operations which enable integer widening because we would prefer to use
2154     // vector widening instead.
2155     if (!isa<VectorType>(ValueTy) && RelBegin == 0 && RelEnd == Size)
2156       WholeAllocaOp = true;
2157     if (IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(ValueTy)) {
2158       if (ITy->getBitWidth() < DL.getTypeStoreSizeInBits(ITy))
2159         return false;
2160     } else if (RelBegin != 0 || RelEnd != Size ||
2161                !canConvertValue(DL, ValueTy, AllocaTy)) {
2162       // Non-integer stores need to be convertible to the alloca type so that
2163       // they are promotable.
2164       return false;
2165     }
2166   } else if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(U->getUser())) {
2167     if (MI->isVolatile() || !isa<Constant>(MI->getLength()))
2168       return false;
2169     if (!S.isSplittable())
2170       return false; // Skip any unsplittable intrinsics.
2171   } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(U->getUser())) {
2172     if (II->getIntrinsicID() != Intrinsic::lifetime_start &&
2173         II->getIntrinsicID() != Intrinsic::lifetime_end)
2174       return false;
2175   } else {
2176     return false;
2177   }
2178
2179   return true;
2180 }
2181
2182 /// \brief Test whether the given alloca partition's integer operations can be
2183 /// widened to promotable ones.
2184 ///
2185 /// This is a quick test to check whether we can rewrite the integer loads and
2186 /// stores to a particular alloca into wider loads and stores and be able to
2187 /// promote the resulting alloca.
2188 static bool isIntegerWideningViable(AllocaSlices::Partition &P, Type *AllocaTy,
2189                                     const DataLayout &DL) {
2190   uint64_t SizeInBits = DL.getTypeSizeInBits(AllocaTy);
2191   // Don't create integer types larger than the maximum bitwidth.
2192   if (SizeInBits > IntegerType::MAX_INT_BITS)
2193     return false;
2194
2195   // Don't try to handle allocas with bit-padding.
2196   if (SizeInBits != DL.getTypeStoreSizeInBits(AllocaTy))
2197     return false;
2198
2199   // We need to ensure that an integer type with the appropriate bitwidth can
2200   // be converted to the alloca type, whatever that is. We don't want to force
2201   // the alloca itself to have an integer type if there is a more suitable one.
2202   Type *IntTy = Type::getIntNTy(AllocaTy->getContext(), SizeInBits);
2203   if (!canConvertValue(DL, AllocaTy, IntTy) ||
2204       !canConvertValue(DL, IntTy, AllocaTy))
2205     return false;
2206
2207   // While examining uses, we ensure that the alloca has a covering load or
2208   // store. We don't want to widen the integer operations only to fail to
2209   // promote due to some other unsplittable entry (which we may make splittable
2210   // later). However, if there are only splittable uses, go ahead and assume
2211   // that we cover the alloca.
2212   // FIXME: We shouldn't consider split slices that happen to start in the
2213   // partition here...
2214   bool WholeAllocaOp =
2215       P.begin() != P.end() ? false : DL.isLegalInteger(SizeInBits);
2216
2217   for (const Slice &S : P)
2218     if (!isIntegerWideningViableForSlice(S, P.beginOffset(), AllocaTy, DL,
2219                                          WholeAllocaOp))
2220       return false;
2221
2222   for (const Slice *S : P.splitSliceTails())
2223     if (!isIntegerWideningViableForSlice(*S, P.beginOffset(), AllocaTy, DL,
2224                                          WholeAllocaOp))
2225       return false;
2226
2227   return WholeAllocaOp;
2228 }
2229
2230 static Value *extractInteger(const DataLayout &DL, IRBuilderTy &IRB, Value *V,
2231                              IntegerType *Ty, uint64_t Offset,
2232                              const Twine &Name) {
2233   DEBUG(dbgs() << "       start: " << *V << "\n");
2234   IntegerType *IntTy = cast<IntegerType>(V->getType());
2235   assert(DL.getTypeStoreSize(Ty) + Offset <= DL.getTypeStoreSize(IntTy) &&
2236          "Element extends past full value");
2237   uint64_t ShAmt = 8 * Offset;
2238   if (DL.isBigEndian())
2239     ShAmt = 8 * (DL.getTypeStoreSize(IntTy) - DL.getTypeStoreSize(Ty) - Offset);
2240   if (ShAmt) {
2241     V = IRB.CreateLShr(V, ShAmt, Name + ".shift");
2242     DEBUG(dbgs() << "     shifted: " << *V << "\n");
2243   }
2244   assert(Ty->getBitWidth() <= IntTy->getBitWidth() &&
2245          "Cannot extract to a larger integer!");
2246   if (Ty != IntTy) {
2247     V = IRB.CreateTrunc(V, Ty, Name + ".trunc");
2248     DEBUG(dbgs() << "     trunced: " << *V << "\n");
2249   }
2250   return V;
2251 }
2252
2253 static Value *insertInteger(const DataLayout &DL, IRBuilderTy &IRB, Value *Old,
2254                             Value *V, uint64_t Offset, const Twine &Name) {
2255   IntegerType *IntTy = cast<IntegerType>(Old->getType());
2256   IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(V->getType());
2257   assert(Ty->getBitWidth() <= IntTy->getBitWidth() &&
2258          "Cannot insert a larger integer!");
2259   DEBUG(dbgs() << "       start: " << *V << "\n");
2260   if (Ty != IntTy) {
2261     V = IRB.CreateZExt(V, IntTy, Name + ".ext");
2262     DEBUG(dbgs() << "    extended: " << *V << "\n");
2263   }
2264   assert(DL.getTypeStoreSize(Ty) + Offset <= DL.getTypeStoreSize(IntTy) &&
2265          "Element store outside of alloca store");
2266   uint64_t ShAmt = 8 * Offset;
2267   if (DL.isBigEndian())
2268     ShAmt = 8 * (DL.getTypeStoreSize(IntTy) - DL.getTypeStoreSize(Ty) - Offset);
2269   if (ShAmt) {
2270     V = IRB.CreateShl(V, ShAmt, Name + ".shift");
2271     DEBUG(dbgs() << "     shifted: " << *V << "\n");
2272   }
2273
2274   if (ShAmt || Ty->getBitWidth() < IntTy->getBitWidth()) {
2275     APInt Mask = ~Ty->getMask().zext(IntTy->getBitWidth()).shl(ShAmt);
2276     Old = IRB.CreateAnd(Old, Mask, Name + ".mask");
2277     DEBUG(dbgs() << "      masked: " << *Old << "\n");
2278     V = IRB.CreateOr(Old, V, Name + ".insert");
2279     DEBUG(dbgs() << "    inserted: " << *V << "\n");
2280   }
2281   return V;
2282 }
2283
2284 static Value *extractVector(IRBuilderTy &IRB, Value *V, unsigned BeginIndex,
2285                             unsigned EndIndex, const Twine &Name) {
2286   VectorType *VecTy = cast<VectorType>(V->getType());
2287   unsigned NumElements = EndIndex - BeginIndex;
2288   assert(NumElements <= VecTy->getNumElements() && "Too many elements!");
2289
2290   if (NumElements == VecTy->getNumElements())
2291     return V;
2292
2293   if (NumElements == 1) {
2294     V = IRB.CreateExtractElement(V, IRB.getInt32(BeginIndex),
2295                                  Name + ".extract");
2296     DEBUG(dbgs() << "     extract: " << *V << "\n");
2297     return V;
2298   }
2299
2300   SmallVector<Constant *, 8> Mask;
2301   Mask.reserve(NumElements);
2302   for (unsigned i = BeginIndex; i != EndIndex; ++i)
2303     Mask.push_back(IRB.getInt32(i));
2304   V = IRB.CreateShuffleVector(V, UndefValue::get(V->getType()),
2305                               ConstantVector::get(Mask), Name + ".extract");
2306   DEBUG(dbgs() << "     shuffle: " << *V << "\n");
2307   return V;
2308 }
2309
2310 static Value *insertVector(IRBuilderTy &IRB, Value *Old, Value *V,
2311                            unsigned BeginIndex, const Twine &Name) {
2312   VectorType *VecTy = cast<VectorType>(Old->getType());
2313   assert(VecTy && "Can only insert a vector into a vector");
2314
2315   VectorType *Ty = dyn_cast<VectorType>(V->getType());
2316   if (!Ty) {
2317     // Single element to insert.
2318     V = IRB.CreateInsertElement(Old, V, IRB.getInt32(BeginIndex),
2319                                 Name + ".insert");
2320     DEBUG(dbgs() << "     insert: " << *V << "\n");
2321     return V;
2322   }
2323
2324   assert(Ty->getNumElements() <= VecTy->getNumElements() &&
2325          "Too many elements!");
2326   if (Ty->getNumElements() == VecTy->getNumElements()) {
2327     assert(V->getType() == VecTy && "Vector type mismatch");
2328     return V;
2329   }
2330   unsigned EndIndex = BeginIndex + Ty->getNumElements();
2331
2332   // When inserting a smaller vector into the larger to store, we first
2333   // use a shuffle vector to widen it with undef elements, and then
2334   // a second shuffle vector to select between the loaded vector and the
2335   // incoming vector.
2336   SmallVector<Constant *, 8> Mask;
2337   Mask.reserve(VecTy->getNumElements());
2338   for (unsigned i = 0; i != VecTy->getNumElements(); ++i)
2339     if (i >= BeginIndex && i < EndIndex)
2340       Mask.push_back(IRB.getInt32(i - BeginIndex));
2341     else
2342       Mask.push_back(UndefValue::get(IRB.getInt32Ty()));
2343   V = IRB.CreateShuffleVector(V, UndefValue::get(V->getType()),
2344                               ConstantVector::get(Mask), Name + ".expand");
2345   DEBUG(dbgs() << "    shuffle: " << *V << "\n");
2346
2347   Mask.clear();
2348   for (unsigned i = 0; i != VecTy->getNumElements(); ++i)
2349     Mask.push_back(IRB.getInt1(i >= BeginIndex && i < EndIndex));
2350
2351   V = IRB.CreateSelect(ConstantVector::get(Mask), V, Old, Name + "blend");
2352
2353   DEBUG(dbgs() << "    blend: " << *V << "\n");
2354   return V;
2355 }
2356
2357 namespace {
2358 /// \brief Visitor to rewrite instructions using p particular slice of an alloca
2359 /// to use a new alloca.
2360 ///
2361 /// Also implements the rewriting to vector-based accesses when the partition
2362 /// passes the isVectorPromotionViable predicate. Most of the rewriting logic
2363 /// lives here.
2364 class AllocaSliceRewriter : public InstVisitor<AllocaSliceRewriter, bool> {
2365   // Befriend the base class so it can delegate to private visit methods.
2366   friend class llvm::InstVisitor<AllocaSliceRewriter, bool>;
2367   typedef llvm::InstVisitor<AllocaSliceRewriter, bool> Base;
2368
2369   const DataLayout &DL;
2370   AllocaSlices &AS;
2371   SROA &Pass;
2372   AllocaInst &OldAI, &NewAI;
2373   const uint64_t NewAllocaBeginOffset, NewAllocaEndOffset;
2374   Type *NewAllocaTy;
2375
2376   // This is a convenience and flag variable that will be null unless the new
2377   // alloca's integer operations should be widened to this integer type due to
2378   // passing isIntegerWideningViable above. If it is non-null, the desired
2379   // integer type will be stored here for easy access during rewriting.
2380   IntegerType *IntTy;
2381
2382   // If we are rewriting an alloca partition which can be written as pure
2383   // vector operations, we stash extra information here. When VecTy is
2384   // non-null, we have some strict guarantees about the rewritten alloca:
2385   //   - The new alloca is exactly the size of the vector type here.
2386   //   - The accesses all either map to the entire vector or to a single
2387   //     element.
2388   //   - The set of accessing instructions is only one of those handled above
2389   //     in isVectorPromotionViable. Generally these are the same access kinds
2390   //     which are promotable via mem2reg.
2391   VectorType *VecTy;
2392   Type *ElementTy;
2393   uint64_t ElementSize;
2394
2395   // The original offset of the slice currently being rewritten relative to
2396   // the original alloca.
2397   uint64_t BeginOffset, EndOffset;
2398   // The new offsets of the slice currently being rewritten relative to the
2399   // original alloca.
2400   uint64_t NewBeginOffset, NewEndOffset;
2401
2402   uint64_t SliceSize;
2403   bool IsSplittable;
2404   bool IsSplit;
2405   Use *OldUse;
2406   Instruction *OldPtr;
2407
2408   // Track post-rewrite users which are PHI nodes and Selects.
2409   SmallPtrSetImpl<PHINode *> &PHIUsers;
2410   SmallPtrSetImpl<SelectInst *> &SelectUsers;
2411
2412   // Utility IR builder, whose name prefix is setup for each visited use, and
2413   // the insertion point is set to point to the user.
2414   IRBuilderTy IRB;
2415
2416 public:
2417   AllocaSliceRewriter(const DataLayout &DL, AllocaSlices &AS, SROA &Pass,
2418                       AllocaInst &OldAI, AllocaInst &NewAI,
2419                       uint64_t NewAllocaBeginOffset,
2420                       uint64_t NewAllocaEndOffset, bool IsIntegerPromotable,
2421                       VectorType *PromotableVecTy,
2422                       SmallPtrSetImpl<PHINode *> &PHIUsers,
2423                       SmallPtrSetImpl<SelectInst *> &SelectUsers)
2424       : DL(DL), AS(AS), Pass(Pass), OldAI(OldAI), NewAI(NewAI),
2425         NewAllocaBeginOffset(NewAllocaBeginOffset),
2426         NewAllocaEndOffset(NewAllocaEndOffset),
2427         NewAllocaTy(NewAI.getAllocatedType()),
2428         IntTy(IsIntegerPromotable
2429                   ? Type::getIntNTy(
2430                         NewAI.getContext(),
2431                         DL.getTypeSizeInBits(NewAI.getAllocatedType()))
2432                   : nullptr),
2433         VecTy(PromotableVecTy),
2434         ElementTy(VecTy ? VecTy->getElementType() : nullptr),
2435         ElementSize(VecTy ? DL.getTypeSizeInBits(ElementTy) / 8 : 0),
2436         BeginOffset(), EndOffset(), IsSplittable(), IsSplit(), OldUse(),
2437         OldPtr(), PHIUsers(PHIUsers), SelectUsers(SelectUsers),
2438         IRB(NewAI.getContext(), ConstantFolder()) {
2439     if (VecTy) {
2440       assert((DL.getTypeSizeInBits(ElementTy) % 8) == 0 &&
2441              "Only multiple-of-8 sized vector elements are viable");
2442       ++NumVectorized;
2443     }
2444     assert((!IntTy && !VecTy) || (IntTy && !VecTy) || (!IntTy && VecTy));
2445   }
2446
2447   bool visit(AllocaSlices::const_iterator I) {
2448     bool CanSROA = true;
2449     BeginOffset = I->beginOffset();
2450     EndOffset = I->endOffset();
2451     IsSplittable = I->isSplittable();
2452     IsSplit =
2453         BeginOffset < NewAllocaBeginOffset || EndOffset > NewAllocaEndOffset;
2454     DEBUG(dbgs() << "  rewriting " << (IsSplit ? "split " : ""));
2455     DEBUG(AS.printSlice(dbgs(), I, ""));
2456     DEBUG(dbgs() << "\n");
2457
2458     // Compute the intersecting offset range.
2459     assert(BeginOffset < NewAllocaEndOffset);
2460     assert(EndOffset > NewAllocaBeginOffset);
2461     NewBeginOffset = std::max(BeginOffset, NewAllocaBeginOffset);
2462     NewEndOffset = std::min(EndOffset, NewAllocaEndOffset);
2463
2464     SliceSize = NewEndOffset - NewBeginOffset;
2465
2466     OldUse = I->getUse();
2467     OldPtr = cast<Instruction>(OldUse->get());
2468
2469     Instruction *OldUserI = cast<Instruction>(OldUse->getUser());
2470     IRB.SetInsertPoint(OldUserI);
2471     IRB.SetCurrentDebugLocation(OldUserI->getDebugLoc());
2472     IRB.SetNamePrefix(Twine(NewAI.getName()) + "." + Twine(BeginOffset) + ".");
2473
2474     CanSROA &= visit(cast<Instruction>(OldUse->getUser()));
2475     if (VecTy || IntTy)
2476       assert(CanSROA);
2477     return CanSROA;
2478   }
2479
2480 private:
2481   // Make sure the other visit overloads are visible.
2482   using Base::visit;
2483
2484   // Every instruction which can end up as a user must have a rewrite rule.
2485   bool visitInstruction(Instruction &I) {
2486     DEBUG(dbgs() << "    !!!! Cannot rewrite: " << I << "\n");
2487     llvm_unreachable("No rewrite rule for this instruction!");
2488   }
2489
2490   Value *getNewAllocaSlicePtr(IRBuilderTy &IRB, Type *PointerTy) {
2491     // Note that the offset computation can use BeginOffset or NewBeginOffset
2492     // interchangeably for unsplit slices.
2493     assert(IsSplit || BeginOffset == NewBeginOffset);
2494     uint64_t Offset = NewBeginOffset - NewAllocaBeginOffset;
2495
2496 #ifndef NDEBUG
2497     StringRef OldName = OldPtr->getName();
2498     // Skip through the last '.sroa.' component of the name.
2499     size_t LastSROAPrefix = OldName.rfind(".sroa.");
2500     if (LastSROAPrefix != StringRef::npos) {
2501       OldName = OldName.substr(LastSROAPrefix + strlen(".sroa."));
2502       // Look for an SROA slice index.
2503       size_t IndexEnd = OldName.find_first_not_of("0123456789");
2504       if (IndexEnd != StringRef::npos && OldName[IndexEnd] == '.') {
2505         // Strip the index and look for the offset.
2506         OldName = OldName.substr(IndexEnd + 1);
2507         size_t OffsetEnd = OldName.find_first_not_of("0123456789");
2508         if (OffsetEnd != StringRef::npos && OldName[OffsetEnd] == '.')
2509           // Strip the offset.
2510           OldName = OldName.substr(OffsetEnd + 1);
2511       }
2512     }
2513     // Strip any SROA suffixes as well.
2514     OldName = OldName.substr(0, OldName.find(".sroa_"));
2515 #endif
2516
2517     return getAdjustedPtr(IRB, DL, &NewAI,
2518                           APInt(DL.getPointerSizeInBits(), Offset), PointerTy,
2519 #ifndef NDEBUG
2520                           Twine(OldName) + "."
2521 #else
2522                           Twine()
2523 #endif
2524                           );
2525   }
2526
2527   /// \brief Compute suitable alignment to access this slice of the *new*
2528   /// alloca.
2529   ///
2530   /// You can optionally pass a type to this routine and if that type's ABI
2531   /// alignment is itself suitable, this will return zero.
2532   unsigned getSliceAlign(Type *Ty = nullptr) {
2533     unsigned NewAIAlign = NewAI.getAlignment();
2534     if (!NewAIAlign)
2535       NewAIAlign = DL.getABITypeAlignment(NewAI.getAllocatedType());
2536     unsigned Align =
2537         MinAlign(NewAIAlign, NewBeginOffset - NewAllocaBeginOffset);
2538     return (Ty && Align == DL.getABITypeAlignment(Ty)) ? 0 : Align;
2539   }
2540
2541   unsigned getIndex(uint64_t Offset) {
2542     assert(VecTy && "Can only call getIndex when rewriting a vector");
2543     uint64_t RelOffset = Offset - NewAllocaBeginOffset;
2544     assert(RelOffset / ElementSize < UINT32_MAX && "Index out of bounds");
2545     uint32_t Index = RelOffset / ElementSize;
2546     assert(Index * ElementSize == RelOffset);
2547     return Index;
2548   }
2549
2550   void deleteIfTriviallyDead(Value *V) {
2551     Instruction *I = cast<Instruction>(V);
2552     if (isInstructionTriviallyDead(I))
2553       Pass.DeadInsts.insert(I);
2554   }
2555
2556   Value *rewriteVectorizedLoadInst() {
2557     unsigned BeginIndex = getIndex(NewBeginOffset);
2558     unsigned EndIndex = getIndex(NewEndOffset);
2559     assert(EndIndex > BeginIndex && "Empty vector!");
2560
2561     Value *V = IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(), "load");
2562     return extractVector(IRB, V, BeginIndex, EndIndex, "vec");
2563   }
2564
2565   Value *rewriteIntegerLoad(LoadInst &LI) {
2566     assert(IntTy && "We cannot insert an integer to the alloca");
2567     assert(!LI.isVolatile());
2568     Value *V = IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(), "load");
2569     V = convertValue(DL, IRB, V, IntTy);
2570     assert(NewBeginOffset >= NewAllocaBeginOffset && "Out of bounds offset");
2571     uint64_t Offset = NewBeginOffset - NewAllocaBeginOffset;
2572     if (Offset > 0 || NewEndOffset < NewAllocaEndOffset)
2573       V = extractInteger(DL, IRB, V, cast<IntegerType>(LI.getType()), Offset,
2574                          "extract");
2575     return V;
2576   }
2577
2578   bool visitLoadInst(LoadInst &LI) {
2579     DEBUG(dbgs() << "    original: " << LI << "\n");
2580     Value *OldOp = LI.getOperand(0);
2581     assert(OldOp == OldPtr);
2582
2583     Type *TargetTy = IsSplit ? Type::getIntNTy(LI.getContext(), SliceSize * 8)
2584                              : LI.getType();
2585     bool IsPtrAdjusted = false;
2586     Value *V;
2587     if (VecTy) {
2588       V = rewriteVectorizedLoadInst();
2589     } else if (IntTy && LI.getType()->isIntegerTy()) {
2590       V = rewriteIntegerLoad(LI);
2591     } else if (NewBeginOffset == NewAllocaBeginOffset &&
2592                canConvertValue(DL, NewAllocaTy, LI.getType())) {
2593       V = IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(), LI.isVolatile(),
2594                                 LI.getName());
2595     } else {
2596       Type *LTy = TargetTy->getPointerTo();
2597       V = IRB.CreateAlignedLoad(getNewAllocaSlicePtr(IRB, LTy),
2598                                 getSliceAlign(TargetTy), LI.isVolatile(),
2599                                 LI.getName());
2600       IsPtrAdjusted = true;
2601     }
2602     V = convertValue(DL, IRB, V, TargetTy);
2603
2604     if (IsSplit) {
2605       assert(!LI.isVolatile());
2606       assert(LI.getType()->isIntegerTy() &&
2607              "Only integer type loads and stores are split");
2608       assert(SliceSize < DL.getTypeStoreSize(LI.getType()) &&
2609              "Split load isn't smaller than original load");
2610       assert(LI.getType()->getIntegerBitWidth() ==
2611                  DL.getTypeStoreSizeInBits(LI.getType()) &&
2612              "Non-byte-multiple bit width");
2613       // Move the insertion point just past the load so that we can refer to it.
2614       IRB.SetInsertPoint(std::next(BasicBlock::iterator(&LI)));
2615       // Create a placeholder value with the same type as LI to use as the
2616       // basis for the new value. This allows us to replace the uses of LI with
2617       // the computed value, and then replace the placeholder with LI, leaving
2618       // LI only used for this computation.
2619       Value *Placeholder =
2620           new LoadInst(UndefValue::get(LI.getType()->getPointerTo()));
2621       V = insertInteger(DL, IRB, Placeholder, V, NewBeginOffset, "insert");
2622       LI.replaceAllUsesWith(V);
2623       Placeholder->replaceAllUsesWith(&LI);
2624       delete Placeholder;
2625     } else {
2626       LI.replaceAllUsesWith(V);
2627     }
2628
2629     Pass.DeadInsts.insert(&LI);
2630     deleteIfTriviallyDead(OldOp);
2631     DEBUG(dbgs() << "          to: " << *V << "\n");
2632     return !LI.isVolatile() && !IsPtrAdjusted;
2633   }
2634
2635   bool rewriteVectorizedStoreInst(Value *V, StoreInst &SI, Value *OldOp) {
2636     if (V->getType() != VecTy) {
2637       unsigned BeginIndex = getIndex(NewBeginOffset);
2638       unsigned EndIndex = getIndex(NewEndOffset);
2639       assert(EndIndex > BeginIndex && "Empty vector!");
2640       unsigned NumElements = EndIndex - BeginIndex;
2641       assert(NumElements <= VecTy->getNumElements() && "Too many elements!");
2642       Type *SliceTy = (NumElements == 1)
2643                           ? ElementTy
2644                           : VectorType::get(ElementTy, NumElements);
2645       if (V->getType() != SliceTy)
2646         V = convertValue(DL, IRB, V, SliceTy);
2647
2648       // Mix in the existing elements.
2649       Value *Old = IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(), "load");
2650       V = insertVector(IRB, Old, V, BeginIndex, "vec");
2651     }
2652     StoreInst *Store = IRB.CreateAlignedStore(V, &NewAI, NewAI.getAlignment());
2653     Pass.DeadInsts.insert(&SI);
2654
2655     (void)Store;
2656     DEBUG(dbgs() << "          to: " << *Store << "\n");
2657     return true;
2658   }
2659
2660   bool rewriteIntegerStore(Value *V, StoreInst &SI) {
2661     assert(IntTy && "We cannot extract an integer from the alloca");
2662     assert(!SI.isVolatile());
2663     if (DL.getTypeSizeInBits(V->getType()) != IntTy->getBitWidth()) {
2664       Value *Old =
2665           IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(), "oldload");
2666       Old = convertValue(DL, IRB, Old, IntTy);
2667       assert(BeginOffset >= NewAllocaBeginOffset && "Out of bounds offset");
2668       uint64_t Offset = BeginOffset - NewAllocaBeginOffset;
2669       V = insertInteger(DL, IRB, Old, SI.getValueOperand(), Offset, "insert");
2670     }
2671     V = convertValue(DL, IRB, V, NewAllocaTy);
2672     StoreInst *Store = IRB.CreateAlignedStore(V, &NewAI, NewAI.getAlignment());
2673     Pass.DeadInsts.insert(&SI);
2674     (void)Store;
2675     DEBUG(dbgs() << "          to: " << *Store << "\n");
2676     return true;
2677   }
2678
2679   bool visitStoreInst(StoreInst &SI) {
2680     DEBUG(dbgs() << "    original: " << SI << "\n");
2681     Value *OldOp = SI.getOperand(1);
2682     assert(OldOp == OldPtr);
2683
2684     Value *V = SI.getValueOperand();
2685
2686     // Strip all inbounds GEPs and pointer casts to try to dig out any root
2687     // alloca that should be re-examined after promoting this alloca.
2688     if (V->getType()->isPointerTy())
2689       if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(V->stripInBoundsOffsets()))
2690         Pass.PostPromotionWorklist.insert(AI);
2691
2692     if (SliceSize < DL.getTypeStoreSize(V->getType())) {
2693       assert(!SI.isVolatile());
2694       assert(V->getType()->isIntegerTy() &&
2695              "Only integer type loads and stores are split");
2696       assert(V->getType()->getIntegerBitWidth() ==
2697                  DL.getTypeStoreSizeInBits(V->getType()) &&
2698              "Non-byte-multiple bit width");
2699       IntegerType *NarrowTy = Type::getIntNTy(SI.getContext(), SliceSize * 8);
2700       V = extractInteger(DL, IRB, V, NarrowTy, NewBeginOffset, "extract");
2701     }
2702
2703     if (VecTy)
2704       return rewriteVectorizedStoreInst(V, SI, OldOp);
2705     if (IntTy && V->getType()->isIntegerTy())
2706       return rewriteIntegerStore(V, SI);
2707
2708     StoreInst *NewSI;
2709     if (NewBeginOffset == NewAllocaBeginOffset &&
2710         NewEndOffset == NewAllocaEndOffset &&
2711         canConvertValue(DL, V->getType(), NewAllocaTy)) {
2712       V = convertValue(DL, IRB, V, NewAllocaTy);
2713       NewSI = IRB.CreateAlignedStore(V, &NewAI, NewAI.getAlignment(),
2714                                      SI.isVolatile());
2715     } else {
2716       Value *NewPtr = getNewAllocaSlicePtr(IRB, V->getType()->getPointerTo());
2717       NewSI = IRB.CreateAlignedStore(V, NewPtr, getSliceAlign(V->getType()),
2718                                      SI.isVolatile());
2719     }
2720     (void)NewSI;
2721     Pass.DeadInsts.insert(&SI);
2722     deleteIfTriviallyDead(OldOp);
2723
2724     DEBUG(dbgs() << "          to: " << *NewSI << "\n");
2725     return NewSI->getPointerOperand() == &NewAI && !SI.isVolatile();
2726   }
2727
2728   /// \brief Compute an integer value from splatting an i8 across the given
2729   /// number of bytes.
2730   ///
2731   /// Note that this routine assumes an i8 is a byte. If that isn't true, don't
2732   /// call this routine.
2733   /// FIXME: Heed the advice above.
2734   ///
2735   /// \param V The i8 value to splat.
2736   /// \param Size The number of bytes in the output (assuming i8 is one byte)
2737   Value *getIntegerSplat(Value *V, unsigned Size) {
2738     assert(Size > 0 && "Expected a positive number of bytes.");
2739     IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
2740     assert(VTy->getBitWidth() == 8 && "Expected an i8 value for the byte");
2741     if (Size == 1)
2742       return V;
2743
2744     Type *SplatIntTy = Type::getIntNTy(VTy->getContext(), Size * 8);
2745     V = IRB.CreateMul(
2746         IRB.CreateZExt(V, SplatIntTy, "zext"),
2747         ConstantExpr::getUDiv(
2748             Constant::getAllOnesValue(SplatIntTy),
2749             ConstantExpr::getZExt(Constant::getAllOnesValue(V->getType()),
2750                                   SplatIntTy)),
2751         "isplat");
2752     return V;
2753   }
2754
2755   /// \brief Compute a vector splat for a given element value.
2756   Value *getVectorSplat(Value *V, unsigned NumElements) {
2757     V = IRB.CreateVectorSplat(NumElements, V, "vsplat");
2758     DEBUG(dbgs() << "       splat: " << *V << "\n");
2759     return V;
2760   }
2761
2762   bool visitMemSetInst(MemSetInst &II) {
2763     DEBUG(dbgs() << "    original: " << II << "\n");
2764     assert(II.getRawDest() == OldPtr);
2765
2766     // If the memset has a variable size, it cannot be split, just adjust the
2767     // pointer to the new alloca.
2768     if (!isa<Constant>(II.getLength())) {
2769       assert(!IsSplit);
2770       assert(NewBeginOffset == BeginOffset);
2771       II.setDest(getNewAllocaSlicePtr(IRB, OldPtr->getType()));
2772       Type *CstTy = II.getAlignmentCst()->getType();
2773       II.setAlignment(ConstantInt::get(CstTy, getSliceAlign()));
2774
2775       deleteIfTriviallyDead(OldPtr);
2776       return false;
2777     }
2778
2779     // Record this instruction for deletion.
2780     Pass.DeadInsts.insert(&II);
2781
2782     Type *AllocaTy = NewAI.getAllocatedType();
2783     Type *ScalarTy = AllocaTy->getScalarType();
2784
2785     // If this doesn't map cleanly onto the alloca type, and that type isn't
2786     // a single value type, just emit a memset.
2787     if (!VecTy && !IntTy &&
2788         (BeginOffset > NewAllocaBeginOffset || EndOffset < NewAllocaEndOffset ||
2789          SliceSize != DL.getTypeStoreSize(AllocaTy) ||
2790          !AllocaTy->isSingleValueType() ||
2791          !DL.isLegalInteger(DL.getTypeSizeInBits(ScalarTy)) ||
2792          DL.getTypeSizeInBits(ScalarTy) % 8 != 0)) {
2793       Type *SizeTy = II.getLength()->getType();
2794       Constant *Size = ConstantInt::get(SizeTy, NewEndOffset - NewBeginOffset);
2795       CallInst *New = IRB.CreateMemSet(
2796           getNewAllocaSlicePtr(IRB, OldPtr->getType()), II.getValue(), Size,
2797           getSliceAlign(), II.isVolatile());
2798       (void)New;
2799       DEBUG(dbgs() << "          to: " << *New << "\n");
2800       return false;
2801     }
2802
2803     // If we can represent this as a simple value, we have to build the actual
2804     // value to store, which requires expanding the byte present in memset to
2805     // a sensible representation for the alloca type. This is essentially
2806     // splatting the byte to a sufficiently wide integer, splatting it across
2807     // any desired vector width, and bitcasting to the final type.
2808     Value *V;
2809
2810     if (VecTy) {
2811       // If this is a memset of a vectorized alloca, insert it.
2812       assert(ElementTy == ScalarTy);
2813
2814       unsigned BeginIndex = getIndex(NewBeginOffset);
2815       unsigned EndIndex = getIndex(NewEndOffset);
2816       assert(EndIndex > BeginIndex && "Empty vector!");
2817       unsigned NumElements = EndIndex - BeginIndex;
2818       assert(NumElements <= VecTy->getNumElements() && "Too many elements!");
2819
2820       Value *Splat =
2821           getIntegerSplat(II.getValue(), DL.getTypeSizeInBits(ElementTy) / 8);
2822       Splat = convertValue(DL, IRB, Splat, ElementTy);
2823       if (NumElements > 1)
2824         Splat = getVectorSplat(Splat, NumElements);
2825
2826       Value *Old =
2827           IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(), "oldload");
2828       V = insertVector(IRB, Old, Splat, BeginIndex, "vec");
2829     } else if (IntTy) {
2830       // If this is a memset on an alloca where we can widen stores, insert the
2831       // set integer.
2832       assert(!II.isVolatile());
2833
2834       uint64_t Size = NewEndOffset - NewBeginOffset;
2835       V = getIntegerSplat(II.getValue(), Size);
2836
2837       if (IntTy && (BeginOffset != NewAllocaBeginOffset ||
2838                     EndOffset != NewAllocaBeginOffset)) {
2839         Value *Old =
2840             IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(), "oldload");
2841         Old = convertValue(DL, IRB, Old, IntTy);
2842         uint64_t Offset = NewBeginOffset - NewAllocaBeginOffset;
2843         V = insertInteger(DL, IRB, Old, V, Offset, "insert");
2844       } else {
2845         assert(V->getType() == IntTy &&
2846                "Wrong type for an alloca wide integer!");
2847       }
2848       V = convertValue(DL, IRB, V, AllocaTy);
2849     } else {
2850       // Established these invariants above.
2851       assert(NewBeginOffset == NewAllocaBeginOffset);
2852       assert(NewEndOffset == NewAllocaEndOffset);
2853
2854       V = getIntegerSplat(II.getValue(), DL.getTypeSizeInBits(ScalarTy) / 8);
2855       if (VectorType *AllocaVecTy = dyn_cast<VectorType>(AllocaTy))
2856         V = getVectorSplat(V, AllocaVecTy->getNumElements());
2857
2858       V = convertValue(DL, IRB, V, AllocaTy);
2859     }
2860
2861     Value *New = IRB.CreateAlignedStore(V, &NewAI, NewAI.getAlignment(),
2862                                         II.isVolatile());
2863     (void)New;
2864     DEBUG(dbgs() << "          to: " << *New << "\n");
2865     return !II.isVolatile();
2866   }
2867
2868   bool visitMemTransferInst(MemTransferInst &II) {
2869     // Rewriting of memory transfer instructions can be a bit tricky. We break
2870     // them into two categories: split intrinsics and unsplit intrinsics.
2871
2872     DEBUG(dbgs() << "    original: " << II << "\n");
2873
2874     bool IsDest = &II.getRawDestUse() == OldUse;
2875     assert((IsDest && II.getRawDest() == OldPtr) ||
2876            (!IsDest && II.getRawSource() == OldPtr));
2877
2878     unsigned SliceAlign = getSliceAlign();
2879
2880     // For unsplit intrinsics, we simply modify the source and destination
2881     // pointers in place. This isn't just an optimization, it is a matter of
2882     // correctness. With unsplit intrinsics we may be dealing with transfers
2883     // within a single alloca before SROA ran, or with transfers that have
2884     // a variable length. We may also be dealing with memmove instead of
2885     // memcpy, and so simply updating the pointers is the necessary for us to
2886     // update both source and dest of a single call.
2887     if (!IsSplittable) {
2888       Value *AdjustedPtr = getNewAllocaSlicePtr(IRB, OldPtr->getType());
2889       if (IsDest)
2890         II.setDest(AdjustedPtr);
2891       else
2892         II.setSource(AdjustedPtr);
2893
2894       if (II.getAlignment() > SliceAlign) {
2895         Type *CstTy = II.getAlignmentCst()->getType();
2896         II.setAlignment(
2897             ConstantInt::get(CstTy, MinAlign(II.getAlignment(), SliceAlign)));
2898       }
2899
2900       DEBUG(dbgs() << "          to: " << II << "\n");
2901       deleteIfTriviallyDead(OldPtr);
2902       return false;
2903     }
2904     // For split transfer intrinsics we have an incredibly useful assurance:
2905     // the source and destination do not reside within the same alloca, and at
2906     // least one of them does not escape. This means that we can replace
2907     // memmove with memcpy, and we don't need to worry about all manner of
2908     // downsides to splitting and transforming the operations.
2909
2910     // If this doesn't map cleanly onto the alloca type, and that type isn't
2911     // a single value type, just emit a memcpy.
2912     bool EmitMemCpy =
2913         !VecTy && !IntTy &&
2914         (BeginOffset > NewAllocaBeginOffset || EndOffset < NewAllocaEndOffset ||
2915          SliceSize != DL.getTypeStoreSize(NewAI.getAllocatedType()) ||
2916          !NewAI.getAllocatedType()->isSingleValueType());
2917
2918     // If we're just going to emit a memcpy, the alloca hasn't changed, and the
2919     // size hasn't been shrunk based on analysis of the viable range, this is
2920     // a no-op.
2921     if (EmitMemCpy && &OldAI == &NewAI) {
2922       // Ensure the start lines up.
2923       assert(NewBeginOffset == BeginOffset);
2924
2925       // Rewrite the size as needed.
2926       if (NewEndOffset != EndOffset)
2927         II.setLength(ConstantInt::get(II.getLength()->getType(),
2928                                       NewEndOffset - NewBeginOffset));
2929       return false;
2930     }
2931     // Record this instruction for deletion.
2932     Pass.DeadInsts.insert(&II);
2933
2934     // Strip all inbounds GEPs and pointer casts to try to dig out any root
2935     // alloca that should be re-examined after rewriting this instruction.
2936     Value *OtherPtr = IsDest ? II.getRawSource() : II.getRawDest();
2937     if (AllocaInst *AI =
2938             dyn_cast<AllocaInst>(OtherPtr->stripInBoundsOffsets())) {
2939       assert(AI != &OldAI && AI != &NewAI &&
2940              "Splittable transfers cannot reach the same alloca on both ends.");
2941       Pass.Worklist.insert(AI);
2942     }
2943
2944     Type *OtherPtrTy = OtherPtr->getType();
2945     unsigned OtherAS = OtherPtrTy->getPointerAddressSpace();
2946
2947     // Compute the relative offset for the other pointer within the transfer.
2948     unsigned IntPtrWidth = DL.getPointerSizeInBits(OtherAS);
2949     APInt OtherOffset(IntPtrWidth, NewBeginOffset - BeginOffset);
2950     unsigned OtherAlign = MinAlign(II.getAlignment() ? II.getAlignment() : 1,
2951                                    OtherOffset.zextOrTrunc(64).getZExtValue());
2952
2953     if (EmitMemCpy) {
2954       // Compute the other pointer, folding as much as possible to produce
2955       // a single, simple GEP in most cases.
2956       OtherPtr = getAdjustedPtr(IRB, DL, OtherPtr, OtherOffset, OtherPtrTy,
2957                                 OtherPtr->getName() + ".");
2958
2959       Value *OurPtr = getNewAllocaSlicePtr(IRB, OldPtr->getType());
2960       Type *SizeTy = II.getLength()->getType();
2961       Constant *Size = ConstantInt::get(SizeTy, NewEndOffset - NewBeginOffset);
2962
2963       CallInst *New = IRB.CreateMemCpy(
2964           IsDest ? OurPtr : OtherPtr, IsDest ? OtherPtr : OurPtr, Size,
2965           MinAlign(SliceAlign, OtherAlign), II.isVolatile());
2966       (void)New;
2967       DEBUG(dbgs() << "          to: " << *New << "\n");
2968       return false;
2969     }
2970
2971     bool IsWholeAlloca = NewBeginOffset == NewAllocaBeginOffset &&
2972                          NewEndOffset == NewAllocaEndOffset;
2973     uint64_t Size = NewEndOffset - NewBeginOffset;
2974     unsigned BeginIndex = VecTy ? getIndex(NewBeginOffset) : 0;
2975     unsigned EndIndex = VecTy ? getIndex(NewEndOffset) : 0;
2976     unsigned NumElements = EndIndex - BeginIndex;
2977     IntegerType *SubIntTy =
2978         IntTy ? Type::getIntNTy(IntTy->getContext(), Size * 8) : nullptr;
2979
2980     // Reset the other pointer type to match the register type we're going to
2981     // use, but using the address space of the original other pointer.
2982     if (VecTy && !IsWholeAlloca) {
2983       if (NumElements == 1)
2984         OtherPtrTy = VecTy->getElementType();
2985       else
2986         OtherPtrTy = VectorType::get(VecTy->getElementType(), NumElements);
2987
2988       OtherPtrTy = OtherPtrTy->getPointerTo(OtherAS);
2989     } else if (IntTy && !IsWholeAlloca) {
2990       OtherPtrTy = SubIntTy->getPointerTo(OtherAS);
2991     } else {
2992       OtherPtrTy = NewAllocaTy->getPointerTo(OtherAS);
2993     }
2994
2995     Value *SrcPtr = getAdjustedPtr(IRB, DL, OtherPtr, OtherOffset, OtherPtrTy,
2996                                    OtherPtr->getName() + ".");
2997     unsigned SrcAlign = OtherAlign;
2998     Value *DstPtr = &NewAI;
2999     unsigned DstAlign = SliceAlign;
3000     if (!IsDest) {
3001       std::swap(SrcPtr, DstPtr);
3002       std::swap(SrcAlign, DstAlign);
3003     }
3004
3005     Value *Src;
3006     if (VecTy && !IsWholeAlloca && !IsDest) {
3007       Src = IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(), "load");
3008       Src = extractVector(IRB, Src, BeginIndex, EndIndex, "vec");
3009     } else if (IntTy && !IsWholeAlloca && !IsDest) {
3010       Src = IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(), "load");
3011       Src = convertValue(DL, IRB, Src, IntTy);
3012       uint64_t Offset = NewBeginOffset - NewAllocaBeginOffset;
3013       Src = extractInteger(DL, IRB, Src, SubIntTy, Offset, "extract");
3014     } else {
3015       Src =
3016           IRB.CreateAlignedLoad(SrcPtr, SrcAlign, II.isVolatile(), "copyload");
3017     }
3018
3019     if (VecTy && !IsWholeAlloca && IsDest) {
3020       Value *Old =
3021           IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(), "oldload");
3022       Src = insertVector(IRB, Old, Src, BeginIndex, "vec");
3023     } else if (IntTy && !IsWholeAlloca && IsDest) {
3024       Value *Old =
3025           IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(), "oldload");
3026       Old = convertValue(DL, IRB, Old, IntTy);
3027       uint64_t Offset = NewBeginOffset - NewAllocaBeginOffset;
3028       Src = insertInteger(DL, IRB, Old, Src, Offset, "insert");
3029       Src = convertValue(DL, IRB, Src, NewAllocaTy);
3030     }
3031
3032     StoreInst *Store = cast<StoreInst>(
3033         IRB.CreateAlignedStore(Src, DstPtr, DstAlign, II.isVolatile()));
3034     (void)Store;
3035     DEBUG(dbgs() << "          to: " << *Store << "\n");
3036     return !II.isVolatile();
3037   }
3038
3039   bool visitIntrinsicInst(IntrinsicInst &II) {
3040     assert(II.getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start ||
3041            II.getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_end);
3042     DEBUG(dbgs() << "    original: " << II << "\n");
3043     assert(II.getArgOperand(1) == OldPtr);
3044
3045     // Record this instruction for deletion.
3046     Pass.DeadInsts.insert(&II);
3047
3048     ConstantInt *Size =
3049         ConstantInt::get(cast<IntegerType>(II.getArgOperand(0)->getType()),
3050                          NewEndOffset - NewBeginOffset);
3051     Value *Ptr = getNewAllocaSlicePtr(IRB, OldPtr->getType());
3052     Value *New;
3053     if (II.getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start)
3054       New = IRB.CreateLifetimeStart(Ptr, Size);
3055     else
3056       New = IRB.CreateLifetimeEnd(Ptr, Size);
3057
3058     (void)New;
3059     DEBUG(dbgs() << "          to: " << *New << "\n");
3060     return true;
3061   }
3062
3063   bool visitPHINode(PHINode &PN) {
3064     DEBUG(dbgs() << "    original: " << PN << "\n");
3065     assert(BeginOffset >= NewAllocaBeginOffset && "PHIs are unsplittable");
3066     assert(EndOffset <= NewAllocaEndOffset && "PHIs are unsplittable");
3067
3068     // We would like to compute a new pointer in only one place, but have it be
3069     // as local as possible to the PHI. To do that, we re-use the location of
3070     // the old pointer, which necessarily must be in the right position to
3071     // dominate the PHI.
3072     IRBuilderTy PtrBuilder(IRB);
3073     if (isa<PHINode>(OldPtr))
3074       PtrBuilder.SetInsertPoint(OldPtr->getParent()->getFirstInsertionPt());
3075     else
3076       PtrBuilder.SetInsertPoint(OldPtr);
3077     PtrBuilder.SetCurrentDebugLocation(OldPtr->getDebugLoc());
3078
3079     Value *NewPtr = getNewAllocaSlicePtr(PtrBuilder, OldPtr->getType());
3080     // Replace the operands which were using the old pointer.
3081     std::replace(PN.op_begin(), PN.op_end(), cast<Value>(OldPtr), NewPtr);
3082
3083     DEBUG(dbgs() << "          to: " << PN << "\n");
3084     deleteIfTriviallyDead(OldPtr);
3085
3086     // PHIs can't be promoted on their own, but often can be speculated. We
3087     // check the speculation outside of the rewriter so that we see the
3088     // fully-rewritten alloca.
3089     PHIUsers.insert(&PN);
3090     return true;
3091   }
3092
3093   bool visitSelectInst(SelectInst &SI) {
3094     DEBUG(dbgs() << "    original: " << SI << "\n");
3095     assert((SI.getTrueValue() == OldPtr || SI.getFalseValue() == OldPtr) &&
3096            "Pointer isn't an operand!");
3097     assert(BeginOffset >= NewAllocaBeginOffset && "Selects are unsplittable");
3098     assert(EndOffset <= NewAllocaEndOffset && "Selects are unsplittable");
3099
3100     Value *NewPtr = getNewAllocaSlicePtr(IRB, OldPtr->getType());
3101     // Replace the operands which were using the old pointer.
3102     if (SI.getOperand(1) == OldPtr)
3103       SI.setOperand(1, NewPtr);
3104     if (SI.getOperand(2) == OldPtr)
3105       SI.setOperand(2, NewPtr);
3106
3107     DEBUG(dbgs() << "          to: " << SI << "\n");
3108     deleteIfTriviallyDead(OldPtr);
3109
3110     // Selects can't be promoted on their own, but often can be speculated. We
3111     // check the speculation outside of the rewriter so that we see the
3112     // fully-rewritten alloca.
3113     SelectUsers.insert(&SI);
3114     return true;
3115   }
3116 };
3117 }
3118
3119 namespace {
3120 /// \brief Visitor to rewrite aggregate loads and stores as scalar.
3121 ///
3122 /// This pass aggressively rewrites all aggregate loads and stores on
3123 /// a particular pointer (or any pointer derived from it which we can identify)
3124 /// with scalar loads and stores.
3125 class AggLoadStoreRewriter : public InstVisitor<AggLoadStoreRewriter, bool> {
3126   // Befriend the base class so it can delegate to private visit methods.
3127   friend class llvm::InstVisitor<AggLoadStoreRewriter, bool>;
3128
3129   const DataLayout &DL;
3130
3131   /// Queue of pointer uses to analyze and potentially rewrite.
3132   SmallVector<Use *, 8> Queue;
3133
3134   /// Set to prevent us from cycling with phi nodes and loops.
3135   SmallPtrSet<User *, 8> Visited;
3136
3137   /// The current pointer use being rewritten. This is used to dig up the used
3138   /// value (as opposed to the user).
3139   Use *U;
3140
3141 public:
3142   AggLoadStoreRewriter(const DataLayout &DL) : DL(DL) {}
3143
3144   /// Rewrite loads and stores through a pointer and all pointers derived from
3145   /// it.
3146   bool rewrite(Instruction &I) {
3147     DEBUG(dbgs() << "  Rewriting FCA loads and stores...\n");
3148     enqueueUsers(I);
3149     bool Changed = false;
3150     while (!Queue.empty()) {
3151       U = Queue.pop_back_val();
3152       Changed |= visit(cast<Instruction>(U->getUser()));
3153     }
3154     return Changed;
3155   }
3156
3157 private:
3158   /// Enqueue all the users of the given instruction for further processing.
3159   /// This uses a set to de-duplicate users.
3160   void enqueueUsers(Instruction &I) {
3161     for (Use &U : I.uses())
3162       if (Visited.insert(U.getUser()).second)
3163         Queue.push_back(&U);
3164   }
3165
3166   // Conservative default is to not rewrite anything.
3167   bool visitInstruction(Instruction &I) { return false; }
3168
3169   /// \brief Generic recursive split emission class.
3170   template <typename Derived> class OpSplitter {
3171   protected:
3172     /// The builder used to form new instructions.
3173     IRBuilderTy IRB;
3174     /// The indices which to be used with insert- or extractvalue to select the
3175     /// appropriate value within the aggregate.
3176     SmallVector<unsigned, 4> Indices;
3177     /// The indices to a GEP instruction which will move Ptr to the correct slot
3178     /// within the aggregate.
3179     SmallVector<Value *, 4> GEPIndices;
3180     /// The base pointer of the original op, used as a base for GEPing the
3181     /// split operations.
3182     Value *Ptr;
3183
3184     /// Initialize the splitter with an insertion point, Ptr and start with a
3185     /// single zero GEP index.
3186     OpSplitter(Instruction *InsertionPoint, Value *Ptr)
3187         : IRB(InsertionPoint), GEPIndices(1, IRB.getInt32(0)), Ptr(Ptr) {}
3188
3189   public:
3190     /// \brief Generic recursive split emission routine.
3191     ///
3192     /// This method recursively splits an aggregate op (load or store) into
3193     /// scalar or vector ops. It splits recursively until it hits a single value
3194     /// and emits that single value operation via the template argument.
3195     ///
3196     /// The logic of this routine relies on GEPs and insertvalue and
3197     /// extractvalue all operating with the same fundamental index list, merely
3198     /// formatted differently (GEPs need actual values).
3199     ///
3200     /// \param Ty  The type being split recursively into smaller ops.
3201     /// \param Agg The aggregate value being built up or stored, depending on
3202     /// whether this is splitting a load or a store respectively.
3203     void emitSplitOps(Type *Ty, Value *&Agg, const Twine &Name) {
3204       if (Ty->isSingleValueType())
3205         return static_cast<Derived *>(this)->emitFunc(Ty, Agg, Name);
3206
3207       if (ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(Ty)) {
3208         unsigned OldSize = Indices.size();
3209         (void)OldSize;
3210         for (unsigned Idx = 0, Size = ATy->getNumElements(); Idx != Size;
3211              ++Idx) {
3212           assert(Indices.size() == OldSize && "Did not return to the old size");
3213           Indices.push_back(Idx);
3214           GEPIndices.push_back(IRB.getInt32(Idx));
3215           emitSplitOps(ATy->getElementType(), Agg, Name + "." + Twine(Idx));
3216           GEPIndices.pop_back();
3217           Indices.pop_back();
3218         }
3219         return;
3220       }
3221
3222       if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
3223         unsigned OldSize = Indices.size();
3224         (void)OldSize;
3225         for (unsigned Idx = 0, Size = STy->getNumElements(); Idx != Size;
3226              ++Idx) {
3227           assert(Indices.size() == OldSize && "Did not return to the old size");
3228           Indices.push_back(Idx);
3229           GEPIndices.push_back(IRB.getInt32(Idx));
3230           emitSplitOps(STy->getElementType(Idx), Agg, Name + "." + Twine(Idx));
3231           GEPIndices.pop_back();
3232           Indices.pop_back();
3233         }
3234         return;
3235       }
3236
3237       llvm_unreachable("Only arrays and structs are aggregate loadable types");
3238     }
3239   };
3240
3241   struct LoadOpSplitter : public OpSplitter<LoadOpSplitter> {
3242     LoadOpSplitter(Instruction *InsertionPoint, Value *Ptr)
3243         : OpSplitter<LoadOpSplitter>(InsertionPoint, Ptr) {}
3244
3245     /// Emit a leaf load of a single value. This is called at the leaves of the
3246     /// recursive emission to actually load values.
3247     void emitFunc(Type *Ty, Value *&Agg, const Twine &Name) {
3248       assert(Ty->isSingleValueType());
3249       // Load the single value and insert it using the indices.
3250       Value *GEP = IRB.CreateInBoundsGEP(Ptr, GEPIndices, Name + ".gep");
3251       Value *Load = IRB.CreateLoad(GEP, Name + ".load");
3252       Agg = IRB.CreateInsertValue(Agg, Load, Indices, Name + ".insert");
3253       DEBUG(dbgs() << "          to: " << *Load << "\n");
3254     }
3255   };
3256
3257   bool visitLoadInst(LoadInst &LI) {
3258     assert(LI.getPointerOperand() == *U);
3259     if (!LI.isSimple() || LI.getType()->isSingleValueType())
3260       return false;
3261
3262     // We have an aggregate being loaded, split it apart.
3263     DEBUG(dbgs() << "    original: " << LI << "\n");
3264     LoadOpSplitter Splitter(&LI, *U);
3265     Value *V = UndefValue::get(LI.getType());
3266     Splitter.emitSplitOps(LI.getType(), V, LI.getName() + ".fca");
3267     LI.replaceAllUsesWith(V);
3268     LI.eraseFromParent();
3269     return true;
3270   }
3271
3272   struct StoreOpSplitter : public OpSplitter<StoreOpSplitter> {
3273     StoreOpSplitter(Instruction *InsertionPoint, Value *Ptr)
3274         : OpSplitter<StoreOpSplitter>(InsertionPoint, Ptr) {}
3275
3276     /// Emit a leaf store of a single value. This is called at the leaves of the
3277     /// recursive emission to actually produce stores.
3278     void emitFunc(Type *Ty, Value *&Agg, const Twine &Name) {
3279       assert(Ty->isSingleValueType());
3280       // Extract the single value and store it using the indices.
3281       Value *Store = IRB.CreateStore(
3282           IRB.CreateExtractValue(Agg, Indices, Name + ".extract"),
3283           IRB.CreateInBoundsGEP(Ptr, GEPIndices, Name + ".gep"));
3284       (void)Store;
3285       DEBUG(dbgs() << "          to: " << *Store << "\n");
3286     }
3287   };
3288
3289   bool visitStoreInst(StoreInst &SI) {
3290     if (!SI.isSimple() || SI.getPointerOperand() != *U)
3291       return false;
3292     Value *V = SI.getValueOperand();
3293     if (V->getType()->isSingleValueType())
3294       return false;
3295
3296     // We have an aggregate being stored, split it apart.
3297     DEBUG(dbgs() << "    original: " << SI << "\n");
3298     StoreOpSplitter Splitter(&SI, *U);
3299     Splitter.emitSplitOps(V->getType(), V, V->getName() + ".fca");
3300     SI.eraseFromParent();
3301     return true;
3302   }
3303
3304   bool visitBitCastInst(BitCastInst &BC) {
3305     enqueueUsers(BC);
3306     return false;
3307   }
3308
3309   bool visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEPI) {
3310     enqueueUsers(GEPI);
3311     return false;
3312   }
3313
3314   bool visitPHINode(PHINode &PN) {
3315     enqueueUsers(PN);
3316     return false;
3317   }
3318
3319   bool visitSelectInst(SelectInst &SI) {
3320     enqueueUsers(SI);
3321     return false;
3322   }
3323 };
3324 }
3325
3326 /// \brief Strip aggregate type wrapping.
3327 ///
3328 /// This removes no-op aggregate types wrapping an underlying type. It will
3329 /// strip as many layers of types as it can without changing either the type
3330 /// size or the allocated size.
3331 static Type *stripAggregateTypeWrapping(const DataLayout &DL, Type *Ty) {
3332   if (Ty->isSingleValueType())
3333     return Ty;
3334
3335   uint64_t AllocSize = DL.getTypeAllocSize(Ty);
3336   uint64_t TypeSize = DL.getTypeSizeInBits(Ty);
3337
3338   Type *InnerTy;
3339   if (ArrayType *ArrTy = dyn_cast<ArrayType>(Ty)) {
3340     InnerTy = ArrTy->getElementType();
3341   } else if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
3342     const StructLayout *SL = DL.getStructLayout(STy);
3343     unsigned Index = SL->getElementContainingOffset(0);
3344     InnerTy = STy->getElementType(Index);
3345   } else {
3346     return Ty;
3347   }
3348
3349   if (AllocSize > DL.getTypeAllocSize(InnerTy) ||
3350       TypeSize > DL.getTypeSizeInBits(InnerTy))
3351     return Ty;
3352
3353   return stripAggregateTypeWrapping(DL, InnerTy);
3354 }
3355
3356 /// \brief Try to find a partition of the aggregate type passed in for a given
3357 /// offset and size.
3358 ///
3359 /// This recurses through the aggregate type and tries to compute a subtype
3360 /// based on the offset and size. When the offset and size span a sub-section
3361 /// of an array, it will even compute a new array type for that sub-section,
3362 /// and the same for structs.
3363 ///
3364 /// Note that this routine is very strict and tries to find a partition of the
3365 /// type which produces the *exact* right offset and size. It is not forgiving
3366 /// when the size or offset cause either end of type-based partition to be off.
3367 /// Also, this is a best-effort routine. It is reasonable to give up and not
3368 /// return a type if necessary.
3369 static Type *getTypePartition(const DataLayout &DL, Type *Ty, uint64_t Offset,
3370                               uint64_t Size) {
3371   if (Offset == 0 && DL.getTypeAllocSize(Ty) == Size)
3372     return stripAggregateTypeWrapping(DL, Ty);
3373   if (Offset > DL.getTypeAllocSize(Ty) ||
3374       (DL.getTypeAllocSize(Ty) - Offset) < Size)
3375     return nullptr;
3376
3377   if (SequentialType *SeqTy = dyn_cast<SequentialType>(Ty)) {
3378     // We can't partition pointers...
3379     if (SeqTy->isPointerTy())
3380       return nullptr;
3381
3382     Type *ElementTy = SeqTy->getElementType();
3383     uint64_t ElementSize = DL.getTypeAllocSize(ElementTy);
3384     uint64_t NumSkippedElements = Offset / ElementSize;
3385     if (ArrayType *ArrTy = dyn_cast<ArrayType>(SeqTy)) {
3386       if (NumSkippedElements >= ArrTy->getNumElements())
3387         return nullptr;
3388     } else if (VectorType *VecTy = dyn_cast<VectorType>(SeqTy)) {
3389       if (NumSkippedElements >= VecTy->getNumElements())
3390         return nullptr;
3391     }
3392     Offset -= NumSkippedElements * ElementSize;
3393
3394     // First check if we need to recurse.
3395     if (Offset > 0 || Size < ElementSize) {
3396       // Bail if the partition ends in a different array element.
3397       if ((Offset + Size) > ElementSize)
3398         return nullptr;
3399       // Recurse through the element type trying to peel off offset bytes.
3400       return getTypePartition(DL, ElementTy, Offset, Size);
3401     }
3402     assert(Offset == 0);
3403
3404     if (Size == ElementSize)
3405       return stripAggregateTypeWrapping(DL, ElementTy);
3406     assert(Size > ElementSize);
3407     uint64_t NumElements = Size / ElementSize;
3408     if (NumElements * ElementSize != Size)
3409       return nullptr;
3410     return ArrayType::get(ElementTy, NumElements);
3411   }
3412
3413   StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty);
3414   if (!STy)
3415     return nullptr;
3416
3417   const StructLayout *SL = DL.getStructLayout(STy);
3418   if (Offset >= SL->getSizeInBytes())
3419     return nullptr;
3420   uint64_t EndOffset = Offset + Size;
3421   if (EndOffset > SL->getSizeInBytes())
3422     return nullptr;
3423
3424   unsigned Index = SL->getElementContainingOffset(Offset);
3425   Offset -= SL->getElementOffset(Index);
3426
3427   Type *ElementTy = STy->getElementType(Index);
3428   uint64_t ElementSize = DL.getTypeAllocSize(ElementTy);
3429   if (Offset >= ElementSize)
3430     return nullptr; // The offset points into alignment padding.
3431
3432   // See if any partition must be contained by the element.
3433   if (Offset > 0 || Size < ElementSize) {
3434     if ((Offset + Size) > ElementSize)
3435       return nullptr;
3436     return getTypePartition(DL, ElementTy, Offset, Size);
3437   }
3438   assert(Offset == 0);
3439
3440   if (Size == ElementSize)
3441     return stripAggregateTypeWrapping(DL, ElementTy);
3442
3443   StructType::element_iterator EI = STy->element_begin() + Index,
3444                                EE = STy->element_end();
3445   if (EndOffset < SL->getSizeInBytes()) {
3446     unsigned EndIndex = SL->getElementContainingOffset(EndOffset);
3447     if (Index == EndIndex)
3448       return nullptr; // Within a single element and its padding.
3449
3450     // Don't try to form "natural" types if the elements don't line up with the
3451     // expected size.
3452     // FIXME: We could potentially recurse down through the last element in the
3453     // sub-struct to find a natural end point.
3454     if (SL->getElementOffset(EndIndex) != EndOffset)
3455       return nullptr;
3456
3457     assert(Index < EndIndex);
3458     EE = STy->element_begin() + EndIndex;
3459   }
3460
3461   // Try to build up a sub-structure.
3462   StructType *SubTy =
3463       StructType::get(STy->getContext(), makeArrayRef(EI, EE), STy->isPacked());
3464   const StructLayout *SubSL = DL.getStructLayout(SubTy);
3465   if (Size != SubSL->getSizeInBytes())
3466     return nullptr; // The sub-struct doesn't have quite the size needed.
3467
3468   return SubTy;
3469 }
3470
3471 /// \brief Pre-split loads and stores to simplify rewriting.
3472 ///
3473 /// We want to break up the splittable load+store pairs as much as
3474 /// possible. This is important to do as a preprocessing step, as once we
3475 /// start rewriting the accesses to partitions of the alloca we lose the
3476 /// necessary information to correctly split apart paired loads and stores
3477 /// which both point into this alloca. The case to consider is something like
3478 /// the following:
3479 ///
3480 ///   %a = alloca [12 x i8]
3481 ///   %gep1 = getelementptr [12 x i8]* %a, i32 0, i32 0
3482 ///   %gep2 = getelementptr [12 x i8]* %a, i32 0, i32 4
3483 ///   %gep3 = getelementptr [12 x i8]* %a, i32 0, i32 8
3484 ///   %iptr1 = bitcast i8* %gep1 to i64*
3485 ///   %iptr2 = bitcast i8* %gep2 to i64*
3486 ///   %fptr1 = bitcast i8* %gep1 to float*
3487 ///   %fptr2 = bitcast i8* %gep2 to float*
3488 ///   %fptr3 = bitcast i8* %gep3 to float*
3489 ///   store float 0.0, float* %fptr1
3490 ///   store float 1.0, float* %fptr2
3491 ///   %v = load i64* %iptr1
3492 ///   store i64 %v, i64* %iptr2
3493 ///   %f1 = load float* %fptr2
3494 ///   %f2 = load float* %fptr3
3495 ///
3496 /// Here we want to form 3 partitions of the alloca, each 4 bytes large, and
3497 /// promote everything so we recover the 2 SSA values that should have been
3498 /// there all along.
3499 ///
3500 /// \returns true if any changes are made.
3501 bool SROA::presplitLoadsAndStores(AllocaInst &AI, AllocaSlices &AS) {
3502   DEBUG(dbgs() << "Pre-splitting loads and stores\n");
3503
3504   // Track the loads and stores which are candidates for pre-splitting here, in
3505   // the order they first appear during the partition scan. These give stable
3506   // iteration order and a basis for tracking which loads and stores we
3507   // actually split.
3508   SmallVector<LoadInst *, 4> Loads;
3509   SmallVector<StoreInst *, 4> Stores;
3510
3511   // We need to accumulate the splits required of each load or store where we
3512   // can find them via a direct lookup. This is important to cross-check loads
3513   // and stores against each other. We also track the slice so that we can kill
3514   // all the slices that end up split.
3515   struct SplitOffsets {
3516     Slice *S;
3517     std::vector<uint64_t> Splits;
3518   };
3519   SmallDenseMap<Instruction *, SplitOffsets, 8> SplitOffsetsMap;
3520
3521   DEBUG(dbgs() << "  Searching for candidate loads and stores\n");
3522   for (auto &P : AS.partitions()) {
3523     for (Slice &S : P) {
3524       if (!S.isSplittable())
3525         continue;
3526       if (S.endOffset() <= P.endOffset())
3527         continue;
3528       assert(P.endOffset() > S.beginOffset() &&
3529              "Empty or backwards partition!");
3530
3531       // Determine if this is a pre-splittable slice.
3532       Instruction *I = cast<Instruction>(S.getUse()->getUser());
3533       if (auto *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
3534         assert(!LI->isVolatile() && "Cannot split volatile loads!");
3535
3536         // The load must be used exclusively to store into other pointers for
3537         // us to be able to arbitrarily pre-split it. The stores must also be
3538         // simple to avoid changing semantics.
3539         auto IsLoadSimplyStored = [](LoadInst *LI) {
3540           for (User *LU : LI->users()) {
3541             auto *SI = dyn_cast<StoreInst>(LU);
3542             if (!SI || !SI->isSimple())
3543               return false;
3544           }
3545           return true;
3546         };
3547         if (!IsLoadSimplyStored(LI))
3548           continue;
3549
3550         Loads.push_back(LI);
3551       } else if (auto *SI = dyn_cast<StoreInst>(S.getUse()->getUser())) {
3552       if (!SI || S.getUse() != &SI->getOperandUse(SI->getPointerOperandIndex()))
3553         continue;
3554       auto *StoredLoad = dyn_cast<LoadInst>(SI->getValueOperand());
3555       if (!StoredLoad || !StoredLoad->isSimple())
3556         continue;
3557       assert(!SI->isVolatile() && "Cannot split volatile stores!");
3558
3559       Stores.push_back(SI);
3560       } else {
3561         // Other uses cannot be pre-split.
3562         continue;
3563       }
3564
3565       // Record the initial split.
3566       DEBUG(dbgs() << "    Candidate: " << *I << "\n");
3567       auto &Offsets = SplitOffsetsMap[I];
3568       assert(Offsets.Splits.empty() &&
3569              "Should not have splits the first time we see an instruction!");
3570       Offsets.S = &S;
3571       Offsets.Splits.push_back(P.endOffset());
3572     }
3573
3574     // Now scan the already split slices, and add a split for any of them which
3575     // we're going to pre-split.
3576     for (Slice *S : P.splitSliceTails()) {
3577       auto SplitOffsetsMapI =
3578           SplitOffsetsMap.find(cast<Instruction>(S->getUse()->getUser()));
3579       if (SplitOffsetsMapI == SplitOffsetsMap.end())
3580         continue;
3581       auto &Offsets = SplitOffsetsMapI->second;
3582
3583       assert(Offsets.S == S && "Found a mismatched slice!");
3584       assert(!Offsets.Splits.empty() &&
3585              "Cannot have an empty set of splits on the second partition!");
3586       assert(Offsets.Splits.back() == P.beginOffset() &&
3587              "Previous split does not end where this one begins!");
3588
3589       // Record each split. The last partition's end isn't needed as the size
3590       // of the slice dictates that.
3591       if (S->endOffset() > P.endOffset())
3592         Offsets.Splits.push_back(P.endOffset());
3593     }
3594   }
3595
3596   // We may have split loads where some of their stores are split stores. For
3597   // such loads and stores, we can only pre-split them if their splits exactly
3598   // match relative to their starting offset. We have to verify this prior to
3599   // any rewriting.
3600   SmallPtrSet<LoadInst *, 4> BadSplitLoads;
3601   Stores.erase(
3602       std::remove_if(
3603           Stores.begin(), Stores.end(),
3604           [&BadSplitLoads, &SplitOffsetsMap](
3605               StoreInst *SI) {
3606             // Lookup the load we are storing in our map of split offsets.
3607             auto *LI = cast<LoadInst>(SI->getValueOperand());
3608             auto LoadOffsetsI = SplitOffsetsMap.find(LI);
3609             if (LoadOffsetsI == SplitOffsetsMap.end())
3610               return false; // Unrelated loads are always safe.
3611             auto &LoadOffsets = LoadOffsetsI->second;
3612
3613             // Now lookup the store's offsets.
3614             auto &StoreOffsets = SplitOffsetsMap[SI];
3615
3616             // If the relative offsets of each split in the load and store
3617             // match exactly, then we can split them and we don't need to
3618             // remove them here.
3619             if (LoadOffsets.Splits == StoreOffsets.Splits)
3620               return false;
3621
3622             DEBUG(dbgs() << "    Mismatched splits for load and store:\n"
3623                          << "      " << *LI << "\n"
3624                          << "      " << *SI << "\n");
3625
3626             // We've found a store and load that we need to split with
3627             // mismatched relative splits. Just give up on them and remove both
3628             // instructions from our list of candidates.
3629             BadSplitLoads.insert(LI);
3630             return true;
3631           }),
3632       Stores.end());
3633   Loads.erase(std::remove_if(Loads.begin(), Loads.end(),
3634                              [&BadSplitLoads](LoadInst *LI) {
3635                                return BadSplitLoads.count(LI);
3636                              }),
3637               Loads.end());
3638
3639   // If no loads or stores are left, there is no pre-splitting to be done for
3640   // this alloca.
3641   if (Loads.empty() && Stores.empty())
3642     return false;
3643
3644   // From here on, we can't fail and will be building new accesses, so rig up
3645   // an IR builder.
3646   IRBuilderTy IRB(&AI);
3647
3648   // Collect the new slices which we will merge into the alloca slices.
3649   SmallVector<Slice, 4> NewSlices;
3650
3651   // Track any allocas we end up splitting loads and stores for so we iterate
3652   // on them.
3653   SmallPtrSet<AllocaInst *, 4> ResplitPromotableAllocas;
3654
3655   // At this point, we have collected all of the loads and stores we can
3656   // pre-split, and the specific splits needed for them. We actually do the
3657   // splitting in a specific order in order to handle when one of the loads in
3658   // the value operand to one of the stores.
3659   //
3660   // First, we rewrite all of the split loads, and just accumulate each split
3661   // load in a parallel structure. We also build the slices for them and append
3662   // them to the alloca slices.
3663   SmallDenseMap<LoadInst *, std::vector<LoadInst *>, 1> SplitLoadsMap;
3664   std::vector<LoadInst *> SplitLoads;
3665   for (LoadInst *LI : Loads) {
3666     SplitLoads.clear();
3667
3668     IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(LI->getType());
3669     uint64_t LoadSize = Ty->getBitWidth() / 8;
3670     assert(LoadSize > 0 && "Cannot have a zero-sized integer load!");
3671
3672     auto &Offsets = SplitOffsetsMap[LI];
3673     assert(LoadSize == Offsets.S->endOffset() - Offsets.S->beginOffset() &&
3674            "Slice size should always match load size exactly!");
3675     uint64_t BaseOffset = Offsets.S->beginOffset();
3676     assert(BaseOffset + LoadSize > BaseOffset &&
3677            "Cannot represent alloca access size using 64-bit integers!");
3678
3679     Instruction *BasePtr = cast<Instruction>(LI->getPointerOperand());
3680     IRB.SetInsertPoint(BasicBlock::iterator(LI));
3681
3682     DEBUG(dbgs() << "  Splitting load: " << *LI << "\n");
3683
3684     uint64_t PartOffset = 0, PartSize = Offsets.Splits.front();
3685     int Idx = 0, Size = Offsets.Splits.size();
3686     for (;;) {
3687       auto *PartTy = Type::getIntNTy(Ty->getContext(), PartSize * 8);
3688       auto *PartPtrTy = PartTy->getPointerTo(LI->getPointerAddressSpace());
3689       LoadInst *PLoad = IRB.CreateAlignedLoad(
3690           getAdjustedPtr(IRB, *DL, BasePtr,
3691                          APInt(DL->getPointerSizeInBits(), PartOffset), PartPtrTy,
3692                          BasePtr->getName() + "."),
3693           getAdjustedAlignment(LI, PartOffset, *DL), /*IsVolatile*/ false,
3694           LI->getName());
3695
3696       // Append this load onto the list of split loads so we can find it later
3697       // to rewrite the stores.
3698       SplitLoads.push_back(PLoad);
3699
3700       // Now build a new slice for the alloca.
3701       NewSlices.push_back(Slice(BaseOffset + PartOffset,
3702                          BaseOffset + PartOffset + PartSize,
3703                          &PLoad->getOperandUse(PLoad->getPointerOperandIndex()),
3704                          /*IsSplittable*/ true));
3705       DEBUG(AS.printSlice(dbgs(), std::prev(AS.end()), "    "));
3706       DEBUG(dbgs() << ": " << *PLoad << "\n");
3707
3708       // Setup the next partition.
3709       PartOffset = Offsets.Splits[Idx];
3710       ++Idx;
3711       if (Idx > Size)
3712         break;
3713       PartSize = (Idx < Size ? Offsets.Splits[Idx] : LoadSize) - PartOffset;
3714     }
3715
3716     // Now that we have the split loads, do the slow walk over all uses of the
3717     // load and rewrite them as split stores, or save the split loads to use
3718     // below if the store is going to be split there anyways.
3719     bool DeferredStores = false;
3720     for (User *LU : LI->users()) {
3721       StoreInst *SI = cast<StoreInst>(LU);
3722       if (!Stores.empty() && SplitOffsetsMap.count(SI)) {
3723         DeferredStores = true;
3724         DEBUG(dbgs() << "    Deferred splitting of store: " << *SI << "\n");
3725         continue;
3726       }
3727
3728       Instruction *StoreBasePtr = cast<Instruction>(SI->getPointerOperand());
3729       IRB.SetInsertPoint(BasicBlock::iterator(SI));
3730
3731       DEBUG(dbgs() << "    Splitting store of load: " << *SI << "\n");
3732
3733       for (int Idx = 0, Size = SplitLoads.size(); Idx < Size; ++Idx) {
3734         LoadInst *PLoad = SplitLoads[Idx];
3735         uint64_t PartOffset = Idx == 0 ? 0 : Offsets.Splits[Idx - 1];
3736         auto *PartPtrTy = PLoad->getType()->getPointerTo(SI->getPointerAddressSpace());
3737
3738         StoreInst *PStore = IRB.CreateAlignedStore(
3739             PLoad, getAdjustedPtr(IRB, *DL, StoreBasePtr,
3740                                   APInt(DL->getPointerSizeInBits(), PartOffset),
3741                                   PartPtrTy, StoreBasePtr->getName() + "."),
3742             getAdjustedAlignment(SI, PartOffset, *DL), /*IsVolatile*/ false);
3743         (void)PStore;
3744         DEBUG(dbgs() << "      +" << PartOffset << ":" << *PStore << "\n");
3745       }
3746
3747       // We want to immediately iterate on any allocas impacted by splitting
3748       // this store, and we have to track any promotable alloca (indicated by
3749       // a direct store) as needing to be resplit because it is no longer
3750       // promotable.
3751       if (AllocaInst *OtherAI = dyn_cast<AllocaInst>(StoreBasePtr)) {
3752         ResplitPromotableAllocas.insert(OtherAI);
3753         Worklist.insert(OtherAI);
3754       } else if (AllocaInst *OtherAI = dyn_cast<AllocaInst>(
3755                      StoreBasePtr->stripInBoundsOffsets())) {
3756         Worklist.insert(OtherAI);
3757       }
3758
3759       // Mark the original store as dead.
3760       DeadInsts.insert(SI);
3761     }
3762
3763     // Save the split loads if there are deferred stores among the users.
3764     if (DeferredStores)
3765       SplitLoadsMap.insert(std::make_pair(LI, std::move(SplitLoads)));
3766
3767     // Mark the original load as dead and kill the original slice.
3768     DeadInsts.insert(LI);
3769     Offsets.S->kill();
3770   }
3771
3772   // Second, we rewrite all of the split stores. At this point, we know that
3773   // all loads from this alloca have been split already. For stores of such
3774   // loads, we can simply look up the pre-existing split loads. For stores of
3775   // other loads, we split those loads first and then write split stores of
3776   // them.
3777   for (StoreInst *SI : Stores) {
3778     auto *LI = cast<LoadInst>(SI->getValueOperand());
3779     IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(LI->getType());
3780     uint64_t StoreSize = Ty->getBitWidth() / 8;
3781     assert(StoreSize > 0 && "Cannot have a zero-sized integer store!");
3782
3783     auto &Offsets = SplitOffsetsMap[SI];
3784     assert(StoreSize == Offsets.S->endOffset() - Offsets.S->beginOffset() &&
3785            "Slice size should always match load size exactly!");
3786     uint64_t BaseOffset = Offsets.S->beginOffset();
3787     assert(BaseOffset + StoreSize > BaseOffset &&
3788            "Cannot represent alloca access size using 64-bit integers!");
3789
3790     Instruction *LoadBasePtr = cast<Instruction>(LI->getPointerOperand());
3791     Instruction *StoreBasePtr = cast<Instruction>(SI->getPointerOperand());
3792
3793     DEBUG(dbgs() << "  Splitting store: " << *SI << "\n");
3794
3795     // Check whether we have an already split load.
3796     auto SplitLoadsMapI = SplitLoadsMap.find(LI);
3797     std::vector<LoadInst *> *SplitLoads = nullptr;
3798     if (SplitLoadsMapI != SplitLoadsMap.end()) {
3799       SplitLoads = &SplitLoadsMapI->second;
3800       assert(SplitLoads->size() == Offsets.Splits.size() + 1 &&
3801              "Too few split loads for the number of splits in the store!");
3802     } else {
3803       DEBUG(dbgs() << "          of load: " << *LI << "\n");
3804     }
3805
3806
3807     uint64_t PartOffset = 0, PartSize = Offsets.Splits.front();
3808     int Idx = 0, Size = Offsets.Splits.size();
3809     for (;;) {
3810       auto *PartTy = Type::getIntNTy(Ty->getContext(), PartSize * 8);
3811       auto *PartPtrTy = PartTy->getPointerTo(SI->getPointerAddressSpace());
3812
3813       // Either lookup a split load or create one.
3814       LoadInst *PLoad;
3815       if (SplitLoads) {
3816         PLoad = (*SplitLoads)[Idx];
3817       } else {
3818         IRB.SetInsertPoint(BasicBlock::iterator(LI));
3819         PLoad = IRB.CreateAlignedLoad(
3820             getAdjustedPtr(IRB, *DL, LoadBasePtr,
3821                            APInt(DL->getPointerSizeInBits(), PartOffset),
3822                            PartPtrTy, LoadBasePtr->getName() + "."),
3823             getAdjustedAlignment(LI, PartOffset, *DL), /*IsVolatile*/ false,
3824             LI->getName());
3825       }
3826
3827       // And store this partition.
3828       IRB.SetInsertPoint(BasicBlock::iterator(SI));
3829       StoreInst *PStore = IRB.CreateAlignedStore(
3830           PLoad, getAdjustedPtr(IRB, *DL, StoreBasePtr,
3831                                 APInt(DL->getPointerSizeInBits(), PartOffset),
3832                                 PartPtrTy, StoreBasePtr->getName() + "."),
3833           getAdjustedAlignment(SI, PartOffset, *DL), /*IsVolatile*/ false);
3834
3835       // Now build a new slice for the alloca.
3836       NewSlices.push_back(
3837           Slice(BaseOffset + PartOffset, BaseOffset + PartOffset + PartSize,
3838                 &PStore->getOperandUse(PStore->getPointerOperandIndex()),
3839                 /*IsSplittable*/ true));
3840       DEBUG(AS.printSlice(dbgs(), std::prev(AS.end()), "    "));
3841       DEBUG(dbgs() << ": " << *PStore << "\n");
3842       if (!SplitLoads) {
3843         DEBUG(dbgs() << "      of split load: " << *PLoad << "\n");
3844       }
3845
3846       // Setup the next partition.
3847       PartOffset = Offsets.Splits[Idx];
3848       ++Idx;
3849       if (Idx > Size)
3850         break;
3851       PartSize = (Idx < Size ? Offsets.Splits[Idx] : StoreSize) - PartOffset;
3852     }
3853
3854     // We want to immediately iterate on any allocas impacted by splitting
3855     // this load, which is only relevant if it isn't a load of this alloca and
3856     // thus we didn't already split the loads above. We also have to keep track
3857     // of any promotable allocas we split loads on as they can no longer be
3858     // promoted.
3859     if (!SplitLoads) {
3860       if (AllocaInst *OtherAI = dyn_cast<AllocaInst>(LoadBasePtr)) {
3861         assert(OtherAI != &AI && "We can't re-split our own alloca!");
3862         ResplitPromotableAllocas.insert(OtherAI);
3863         Worklist.insert(OtherAI);
3864       } else if (AllocaInst *OtherAI = dyn_cast<AllocaInst>(
3865                      LoadBasePtr->stripInBoundsOffsets())) {
3866         assert(OtherAI != &AI && "We can't re-split our own alloca!");
3867         Worklist.insert(OtherAI);
3868       }
3869     }
3870
3871     // Mark the original store as dead now that we've split it up and kill its
3872     // slice. Note that we leave the original load in place. It may in turn be
3873     // split up if it is an alloca load for some other alloca, but it may be
3874     // a normal load. This may introduce redundant loads, but where those can
3875     // be merged the rest of the optimizer should handle the merging, and this
3876     // uncovers SSA splits which is more important. In practice, the original
3877     // loads will almost always be fully split and removed eventually, and the
3878     // splits will be merged by any trivial CSE, including instcombine.
3879     DeadInsts.insert(SI);
3880     Offsets.S->kill();
3881   }
3882
3883   // Now we need to remove the killed slices, sort the newly added slices, and
3884   // merge the two sorted ranges of slices so that the entire range is sorted
3885   // properly for us to re-compute the partitions.
3886   AS.erase(std::remove_if(AS.begin(), AS.end(), [](const Slice &S) {
3887     return S.isDead();
3888   }), AS.end());
3889
3890   AS.insert(NewSlices);
3891
3892   DEBUG(dbgs() << "  Pre-split slices:\n");
3893 #ifndef NDEBUG
3894   for (auto I = AS.begin(), E = AS.end(); I != E; ++I)
3895     DEBUG(AS.print(dbgs(), I, "    "));
3896 #endif
3897
3898   // Finally, don't try to promote any allocas that new require re-splitting.
3899   // They have already been added to the worklist above.
3900   PromotableAllocas.erase(
3901       std::remove_if(
3902           PromotableAllocas.begin(), PromotableAllocas.end(),
3903           [&](AllocaInst *AI) { return ResplitPromotableAllocas.count(AI); }),
3904       PromotableAllocas.end());
3905
3906   return true;
3907 }
3908
3909 /// \brief Rewrite an alloca partition's users.
3910 ///
3911 /// This routine drives both of the rewriting goals of the SROA pass. It tries
3912 /// to rewrite uses of an alloca partition to be conducive for SSA value
3913 /// promotion. If the partition needs a new, more refined alloca, this will
3914 /// build that new alloca, preserving as much type information as possible, and
3915 /// rewrite the uses of the old alloca to point at the new one and have the
3916 /// appropriate new offsets. It also evaluates how successful the rewrite was
3917 /// at enabling promotion and if it was successful queues the alloca to be
3918 /// promoted.
3919 bool SROA::rewritePartition(AllocaInst &AI, AllocaSlices &AS,
3920                             AllocaSlices::Partition &P) {
3921   // Try to compute a friendly type for this partition of the alloca. This
3922   // won't always succeed, in which case we fall back to a legal integer type
3923   // or an i8 array of an appropriate size.
3924   Type *SliceTy = nullptr;
3925   if (Type *CommonUseTy = findCommonType(P.begin(), P.end(), P.endOffset()))
3926     if (DL->getTypeAllocSize(CommonUseTy) >= P.size())
3927       SliceTy = CommonUseTy;
3928   if (!SliceTy)
3929     if (Type *TypePartitionTy = getTypePartition(*DL, AI.getAllocatedType(),
3930                                                  P.beginOffset(), P.size()))
3931       SliceTy = TypePartitionTy;
3932   if ((!SliceTy || (SliceTy->isArrayTy() &&
3933                     SliceTy->getArrayElementType()->isIntegerTy())) &&
3934       DL->isLegalInteger(P.size() * 8))
3935     SliceTy = Type::getIntNTy(*C, P.size() * 8);
3936   if (!SliceTy)
3937     SliceTy = ArrayType::get(Type::getInt8Ty(*C), P.size());
3938   assert(DL->getTypeAllocSize(SliceTy) >= P.size());
3939
3940   bool IsIntegerPromotable = isIntegerWideningViable(P, SliceTy, *DL);
3941
3942   VectorType *VecTy =
3943       IsIntegerPromotable ? nullptr : isVectorPromotionViable(P, *DL);
3944   if (VecTy)
3945     SliceTy = VecTy;
3946
3947   // Check for the case where we're going to rewrite to a new alloca of the
3948   // exact same type as the original, and with the same access offsets. In that
3949   // case, re-use the existing alloca, but still run through the rewriter to
3950   // perform phi and select speculation.
3951   AllocaInst *NewAI;
3952   if (SliceTy == AI.getAllocatedType()) {
3953     assert(P.beginOffset() == 0 &&
3954            "Non-zero begin offset but same alloca type");
3955     NewAI = &AI;
3956     // FIXME: We should be able to bail at this point with "nothing changed".
3957     // FIXME: We might want to defer PHI speculation until after here.
3958   } else {
3959     unsigned Alignment = AI.getAlignment();
3960     if (!Alignment) {
3961       // The minimum alignment which users can rely on when the explicit
3962       // alignment is omitted or zero is that required by the ABI for this
3963       // type.
3964       Alignment = DL->getABITypeAlignment(AI.getAllocatedType());
3965     }
3966     Alignment = MinAlign(Alignment, P.beginOffset());
3967     // If we will get at least this much alignment from the type alone, leave
3968     // the alloca's alignment unconstrained.
3969     if (Alignment <= DL->getABITypeAlignment(SliceTy))
3970       Alignment = 0;
3971     NewAI = new AllocaInst(
3972         SliceTy, nullptr, Alignment,
3973         AI.getName() + ".sroa." + Twine(P.begin() - AS.begin()), &AI);
3974     ++NumNewAllocas;
3975   }
3976
3977   DEBUG(dbgs() << "Rewriting alloca partition "
3978                << "[" << P.beginOffset() << "," << P.endOffset()
3979                << ") to: " << *NewAI << "\n");
3980
3981   // Track the high watermark on the worklist as it is only relevant for
3982   // promoted allocas. We will reset it to this point if the alloca is not in
3983   // fact scheduled for promotion.
3984   unsigned PPWOldSize = PostPromotionWorklist.size();
3985   unsigned NumUses = 0;
3986   SmallPtrSet<PHINode *, 8> PHIUsers;
3987   SmallPtrSet<SelectInst *, 8> SelectUsers;
3988
3989   AllocaSliceRewriter Rewriter(*DL, AS, *this, AI, *NewAI, P.beginOffset(),
3990                                P.endOffset(), IsIntegerPromotable, VecTy,
3991                                PHIUsers, SelectUsers);
3992   bool Promotable = true;
3993   for (Slice *S : P.splitSliceTails()) {
3994     Promotable &= Rewriter.visit(S);
3995     ++NumUses;
3996   }
3997   for (Slice &S : P) {
3998     Promotable &= Rewriter.visit(&S);
3999     ++NumUses;
4000   }
4001
4002   NumAllocaPartitionUses += NumUses;
4003   MaxUsesPerAllocaPartition =
4004       std::max<unsigned>(NumUses, MaxUsesPerAllocaPartition);
4005
4006   // Now that we've processed all the slices in the new partition, check if any
4007   // PHIs or Selects would block promotion.
4008   for (SmallPtrSetImpl<PHINode *>::iterator I = PHIUsers.begin(),
4009                                             E = PHIUsers.end();
4010        I != E; ++I)
4011     if (!isSafePHIToSpeculate(**I, DL)) {
4012       Promotable = false;
4013       PHIUsers.clear();
4014       SelectUsers.clear();
4015       break;
4016     }
4017   for (SmallPtrSetImpl<SelectInst *>::iterator I = SelectUsers.begin(),
4018                                                E = SelectUsers.end();
4019        I != E; ++I)
4020     if (!isSafeSelectToSpeculate(**I, DL)) {
4021       Promotable = false;
4022       PHIUsers.clear();
4023       SelectUsers.clear();
4024       break;
4025     }
4026
4027   if (Promotable) {
4028     if (PHIUsers.empty() && SelectUsers.empty()) {
4029       // Promote the alloca.
4030       PromotableAllocas.push_back(NewAI);
4031     } else {
4032       // If we have either PHIs or Selects to speculate, add them to those
4033       // worklists and re-queue the new alloca so that we promote in on the
4034       // next iteration.
4035       for (PHINode *PHIUser : PHIUsers)
4036         SpeculatablePHIs.insert(PHIUser);
4037       for (SelectInst *SelectUser : SelectUsers)
4038         SpeculatableSelects.insert(SelectUser);
4039       Worklist.insert(NewAI);
4040     }
4041   } else {
4042     // If we can't promote the alloca, iterate on it to check for new
4043     // refinements exposed by splitting the current alloca. Don't iterate on an
4044     // alloca which didn't actually change and didn't get promoted.
4045     if (NewAI != &AI)
4046       Worklist.insert(NewAI);
4047
4048     // Drop any post-promotion work items if promotion didn't happen.
4049     while (PostPromotionWorklist.size() > PPWOldSize)
4050       PostPromotionWorklist.pop_back();
4051   }
4052
4053   return true;
4054 }
4055
4056 /// \brief Walks the slices of an alloca and form partitions based on them,
4057 /// rewriting each of their uses.
4058 bool SROA::splitAlloca(AllocaInst &AI, AllocaSlices &AS) {
4059   if (AS.begin() == AS.end())
4060     return false;
4061
4062   unsigned NumPartitions = 0;
4063   bool Changed = false;
4064
4065   Changed |= presplitLoadsAndStores(AI, AS);
4066
4067   // Rewrite each partition.
4068   for (auto &P : AS.partitions()) {
4069     Changed |= rewritePartition(AI, AS, P);
4070     ++NumPartitions;
4071   }
4072
4073   NumAllocaPartitions += NumPartitions;
4074   MaxPartitionsPerAlloca =
4075       std::max<unsigned>(NumPartitions, MaxPartitionsPerAlloca);
4076
4077   return Changed;
4078 }
4079
4080 /// \brief Clobber a use with undef, deleting the used value if it becomes dead.
4081 void SROA::clobberUse(Use &U) {
4082   Value *OldV = U;
4083   // Replace the use with an undef value.
4084   U = UndefValue::get(OldV->getType());
4085
4086   // Check for this making an instruction dead. We have to garbage collect
4087   // all the dead instructions to ensure the uses of any alloca end up being
4088   // minimal.
4089   if (Instruction *OldI = dyn_cast<Instruction>(OldV))
4090     if (isInstructionTriviallyDead(OldI)) {
4091       DeadInsts.insert(OldI);
4092     }
4093 }
4094
4095 /// \brief Analyze an alloca for SROA.
4096 ///
4097 /// This analyzes the alloca to ensure we can reason about it, builds
4098 /// the slices of the alloca, and then hands it off to be split and
4099 /// rewritten as needed.
4100 bool SROA::runOnAlloca(AllocaInst &AI) {
4101   DEBUG(dbgs() << "SROA alloca: " << AI << "\n");
4102   ++NumAllocasAnalyzed;
4103
4104   // Special case dead allocas, as they're trivial.
4105   if (AI.use_empty()) {
4106     AI.eraseFromParent();
4107     return true;
4108   }
4109
4110   // Skip alloca forms that this analysis can't handle.
4111   if (AI.isArrayAllocation() || !AI.getAllocatedType()->isSized() ||
4112       DL->getTypeAllocSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
4113     return false;
4114
4115   bool Changed = false;
4116
4117   // First, split any FCA loads and stores touching this alloca to promote
4118   // better splitting and promotion opportunities.
4119   AggLoadStoreRewriter AggRewriter(*DL);
4120   Changed |= AggRewriter.rewrite(AI);
4121
4122   // Build the slices using a recursive instruction-visiting builder.
4123   AllocaSlices AS(*DL, AI);
4124   DEBUG(AS.print(dbgs()));
4125   if (AS.isEscaped())
4126     return Changed;
4127
4128   // Delete all the dead users of this alloca before splitting and rewriting it.
4129   for (Instruction *DeadUser : AS.getDeadUsers()) {
4130     // Free up everything used by this instruction.
4131     for (Use &DeadOp : DeadUser->operands())
4132       clobberUse(DeadOp);
4133
4134     // Now replace the uses of this instruction.
4135     DeadUser->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(DeadUser->getType()));
4136
4137     // And mark it for deletion.
4138     DeadInsts.insert(DeadUser);
4139     Changed = true;
4140   }
4141   for (Use *DeadOp : AS.getDeadOperands()) {
4142     clobberUse(*DeadOp);
4143     Changed = true;
4144   }
4145
4146   // No slices to split. Leave the dead alloca for a later pass to clean up.
4147   if (AS.begin() == AS.end())
4148     return Changed;
4149
4150   Changed |= splitAlloca(AI, AS);
4151
4152   DEBUG(dbgs() << "  Speculating PHIs\n");
4153   while (!SpeculatablePHIs.empty())
4154     speculatePHINodeLoads(*SpeculatablePHIs.pop_back_val());
4155
4156   DEBUG(dbgs() << "  Speculating Selects\n");
4157   while (!SpeculatableSelects.empty())
4158     speculateSelectInstLoads(*SpeculatableSelects.pop_back_val());
4159
4160   return Changed;
4161 }
4162
4163 /// \brief Delete the dead instructions accumulated in this run.
4164 ///
4165 /// Recursively deletes the dead instructions we've accumulated. This is done
4166 /// at the very end to maximize locality of the recursive delete and to
4167 /// minimize the problems of invalidated instruction pointers as such pointers
4168 /// are used heavily in the intermediate stages of the algorithm.
4169 ///
4170 /// We also record the alloca instructions deleted here so that they aren't
4171 /// subsequently handed to mem2reg to promote.
4172 void SROA::deleteDeadInstructions(
4173     SmallPtrSetImpl<AllocaInst *> &DeletedAllocas) {
4174   while (!DeadInsts.empty()) {
4175     Instruction *I = DeadInsts.pop_back_val();
4176     DEBUG(dbgs() << "Deleting dead instruction: " << *I << "\n");
4177
4178     I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
4179
4180     for (Use &Operand : I->operands())
4181       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Operand)) {
4182         // Zero out the operand and see if it becomes trivially dead.
4183         Operand = nullptr;
4184         if (isInstructionTriviallyDead(U))
4185           DeadInsts.insert(U);
4186       }
4187
4188     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(I))
4189       DeletedAllocas.insert(AI);
4190
4191     ++NumDeleted;
4192     I->eraseFromParent();
4193   }
4194 }
4195
4196 static void enqueueUsersInWorklist(Instruction &I,
4197                                    SmallVectorImpl<Instruction *> &Worklist,
4198                                    SmallPtrSetImpl<Instruction *> &Visited) {
4199   for (User *U : I.users())
4200     if (Visited.insert(cast<Instruction>(U)).second)
4201       Worklist.push_back(cast<Instruction>(U));
4202 }
4203
4204 /// \brief Promote the allocas, using the best available technique.
4205 ///
4206 /// This attempts to promote whatever allocas have been identified as viable in
4207 /// the PromotableAllocas list. If that list is empty, there is nothing to do.
4208 /// If there is a domtree available, we attempt to promote using the full power
4209 /// of mem2reg. Otherwise, we build and use the AllocaPromoter above which is
4210 /// based on the SSAUpdater utilities. This function returns whether any
4211 /// promotion occurred.
4212 bool SROA::promoteAllocas(Function &F) {
4213   if (PromotableAllocas.empty())
4214     return false;
4215
4216   NumPromoted += PromotableAllocas.size();
4217
4218   if (DT && !ForceSSAUpdater) {
4219     DEBUG(dbgs() << "Promoting allocas with mem2reg...\n");
4220     PromoteMemToReg(PromotableAllocas, *DT, nullptr, AT);
4221     PromotableAllocas.clear();
4222     return true;
4223   }
4224
4225   DEBUG(dbgs() << "Promoting allocas with SSAUpdater...\n");
4226   SSAUpdater SSA;
4227   DIBuilder DIB(*F.getParent(), /*AllowUnresolved*/ false);
4228   SmallVector<Instruction *, 64> Insts;
4229
4230   // We need a worklist to walk the uses of each alloca.
4231   SmallVector<Instruction *, 8> Worklist;
4232   SmallPtrSet<Instruction *, 8> Visited;
4233   SmallVector<Instruction *, 32> DeadInsts;
4234
4235   for (unsigned Idx = 0, Size = PromotableAllocas.size(); Idx != Size; ++Idx) {
4236     AllocaInst *AI = PromotableAllocas[Idx];
4237     Insts.clear();
4238     Worklist.clear();
4239     Visited.clear();
4240
4241     enqueueUsersInWorklist(*AI, Worklist, Visited);
4242
4243     while (!Worklist.empty()) {
4244       Instruction *I = Worklist.pop_back_val();
4245
4246       // FIXME: Currently the SSAUpdater infrastructure doesn't reason about
4247       // lifetime intrinsics and so we strip them (and the bitcasts+GEPs
4248       // leading to them) here. Eventually it should use them to optimize the
4249       // scalar values produced.
4250       if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
4251         assert(II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start ||
4252                II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_end);
4253         II->eraseFromParent();
4254         continue;
4255       }
4256
4257       // Push the loads and stores we find onto the list. SROA will already
4258       // have validated that all loads and stores are viable candidates for
4259       // promotion.
4260       if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
4261         assert(LI->getType() == AI->getAllocatedType());
4262         Insts.push_back(LI);
4263         continue;
4264       }
4265       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
4266         assert(SI->getValueOperand()->getType() == AI->getAllocatedType());
4267         Insts.push_back(SI);
4268         continue;
4269       }
4270
4271       // For everything else, we know that only no-op bitcasts and GEPs will
4272       // make it this far, just recurse through them and recall them for later
4273       // removal.
4274       DeadInsts.push_back(I);
4275       enqueueUsersInWorklist(*I, Worklist, Visited);
4276     }
4277     AllocaPromoter(Insts, SSA, *AI, DIB).run(Insts);
4278     while (!DeadInsts.empty())
4279       DeadInsts.pop_back_val()->eraseFromParent();
4280     AI->eraseFromParent();
4281   }
4282
4283   PromotableAllocas.clear();
4284   return true;
4285 }
4286
4287 bool SROA::runOnFunction(Function &F) {
4288   if (skipOptnoneFunction(F))
4289     return false;
4290
4291   DEBUG(dbgs() << "SROA function: " << F.getName() << "\n");
4292   C = &F.getContext();
4293   DataLayoutPass *DLP = getAnalysisIfAvailable<DataLayoutPass>();
4294   if (!DLP) {
4295     DEBUG(dbgs() << "  Skipping SROA -- no target data!\n");
4296     return false;
4297   }
4298   DL = &DLP->getDataLayout();
4299   DominatorTreeWrapperPass *DTWP =
4300       getAnalysisIfAvailable<DominatorTreeWrapperPass>();
4301   DT = DTWP ? &DTWP->getDomTree() : nullptr;
4302   AT = &getAnalysis<AssumptionTracker>();
4303
4304   BasicBlock &EntryBB = F.getEntryBlock();
4305   for (BasicBlock::iterator I = EntryBB.begin(), E = std::prev(EntryBB.end());
4306        I != E; ++I)
4307     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(I))
4308       Worklist.insert(AI);
4309
4310   bool Changed = false;
4311   // A set of deleted alloca instruction pointers which should be removed from
4312   // the list of promotable allocas.
4313   SmallPtrSet<AllocaInst *, 4> DeletedAllocas;
4314
4315   do {
4316     while (!Worklist.empty()) {
4317       Changed |= runOnAlloca(*Worklist.pop_back_val());
4318       deleteDeadInstructions(DeletedAllocas);
4319
4320       // Remove the deleted allocas from various lists so that we don't try to
4321       // continue processing them.
4322       if (!DeletedAllocas.empty()) {
4323         auto IsInSet = [&](AllocaInst *AI) { return DeletedAllocas.count(AI); };
4324         Worklist.remove_if(IsInSet);
4325         PostPromotionWorklist.remove_if(IsInSet);
4326         PromotableAllocas.erase(std::remove_if(PromotableAllocas.begin(),
4327                                                PromotableAllocas.end(),
4328                                                IsInSet),
4329                                 PromotableAllocas.end());
4330         DeletedAllocas.clear();
4331       }
4332     }
4333
4334     Changed |= promoteAllocas(F);
4335
4336     Worklist = PostPromotionWorklist;
4337     PostPromotionWorklist.clear();
4338   } while (!Worklist.empty());
4339
4340   return Changed;
4341 }
4342
4343 void SROA::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
4344   AU.addRequired<AssumptionTracker>();
4345   if (RequiresDomTree)
4346     AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
4347   AU.setPreservesCFG();
4348 }