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