[PM/AA] Rebuild LLVM's alias analysis infrastructure in a way compatible
[oota-llvm.git] / include / llvm / Analysis / AliasSetTracker.h
index 3d4d99f0349ee83e3e1b24ad7529fc2e4ae4c119..5adfb4f74d63f3b1251987cac38d2097977d38a0 100644 (file)
 //===- llvm/Analysis/AliasSetTracker.h - Build Alias Sets -------*- C++ -*-===//
-// 
+//
 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
-// This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
-// the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
-// 
+// This file is distributed under the University of Illinois Open Source
+// License. See LICENSE.TXT for details.
+//
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
 // This file defines two classes: AliasSetTracker and AliasSet.  These interface
 // are used to classify a collection of pointer references into a maximal number
 // of disjoint sets.  Each AliasSet object constructed by the AliasSetTracker
 // object refers to memory disjoint from the other sets.
-// 
+//
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #ifndef LLVM_ANALYSIS_ALIASSETTRACKER_H
 #define LLVM_ANALYSIS_ALIASSETTRACKER_H
 
-#include "llvm/Support/CallSite.h"
-#include "Support/iterator"
-#include "Support/hash_map"
-#include "Support/ilist"
+#include "llvm/ADT/DenseMap.h"
+#include "llvm/ADT/ilist.h"
+#include "llvm/ADT/ilist_node.h"
+#include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
+#include "llvm/IR/Metadata.h"
+#include "llvm/IR/ValueHandle.h"
+#include <vector>
 
 namespace llvm {
 
-class AliasAnalysis;
 class LoadInst;
 class StoreInst;
+class VAArgInst;
 class AliasSetTracker;
 class AliasSet;
 
-class AliasSet {
+class AliasSet : public ilist_node<AliasSet> {
   friend class AliasSetTracker;
 
-  struct PointerRec;
-  typedef std::pair<Value* const, PointerRec> HashNodePair;
-
   class PointerRec {
-    HashNodePair **PrevInList, *NextInList;
+    Value *Val;  // The pointer this record corresponds to.
+    PointerRec **PrevInList, *NextInList;
     AliasSet *AS;
-    unsigned Size;
+    uint64_t Size;
+    AAMDNodes AAInfo;
   public:
-    PointerRec() : PrevInList(0), NextInList(0), AS(0), Size(0) {}
+    PointerRec(Value *V)
+      : Val(V), PrevInList(nullptr), NextInList(nullptr), AS(nullptr), Size(0),
+        AAInfo(DenseMapInfo<AAMDNodes>::getEmptyKey()) {}
 
-    HashNodePair *getNext() const { return NextInList; }
-    bool hasAliasSet() const { return AS != 0; }
+    Value *getValue() const { return Val; }
+    
+    PointerRec *getNext() const { return NextInList; }
+    bool hasAliasSet() const { return AS != nullptr; }
 
-    HashNodePair** setPrevInList(HashNodePair **PIL) {
+    PointerRec** setPrevInList(PointerRec **PIL) {
       PrevInList = PIL;
       return &NextInList;
     }
 
-    void updateSize(unsigned NewSize) {
+    void updateSizeAndAAInfo(uint64_t NewSize, const AAMDNodes &NewAAInfo) {
       if (NewSize > Size) Size = NewSize;
+
+      if (AAInfo == DenseMapInfo<AAMDNodes>::getEmptyKey())
+        // We don't have a AAInfo yet. Set it to NewAAInfo.
+        AAInfo = NewAAInfo;
+      else if (AAInfo != NewAAInfo)
+        // NewAAInfo conflicts with AAInfo.
+        AAInfo = DenseMapInfo<AAMDNodes>::getTombstoneKey();
     }
 
-    unsigned getSize() const { return Size; }
+    uint64_t getSize() const { return Size; }
+
+    /// getAAInfo - Return the AAInfo, or null if there is no
+    /// information or conflicting information.
+    AAMDNodes getAAInfo() const {
+      // If we have missing or conflicting AAInfo, return null.
+      if (AAInfo == DenseMapInfo<AAMDNodes>::getEmptyKey() ||
+          AAInfo == DenseMapInfo<AAMDNodes>::getTombstoneKey())
+        return AAMDNodes();
+      return AAInfo;
+    }
 
-    AliasSet *getAliasSet(AliasSetTracker &AST) { 
+    AliasSet *getAliasSet(AliasSetTracker &AST) {
       assert(AS && "No AliasSet yet!");
       if (AS->Forward) {
         AliasSet *OldAS = AS;
         AS = OldAS->getForwardedTarget(AST);
-        if (--OldAS->RefCount == 0)
-          OldAS->removeFromTracker(AST);
-        AS->RefCount++;
+        AS->addRef();
+        OldAS->dropRef(AST);
       }
       return AS;
     }
 
     void setAliasSet(AliasSet *as) {
-      assert(AS == 0 && "Already have an alias set!");
+      assert(!AS && "Already have an alias set!");
       AS = as;
     }
 
-    void removeFromList() {
-      if (NextInList) NextInList->second.PrevInList = PrevInList;
+    void eraseFromList() {
+      if (NextInList) NextInList->PrevInList = PrevInList;
       *PrevInList = NextInList;
+      if (AS->PtrListEnd == &NextInList) {
+        AS->PtrListEnd = PrevInList;
+        assert(*AS->PtrListEnd == nullptr && "List not terminated right!");
+      }
+      delete this;
     }
   };
 
-  HashNodePair *PtrList, **PtrListEnd;  // Doubly linked list of nodes
-  AliasSet *Forward;             // Forwarding pointer
-  AliasSet *Next, *Prev;         // Doubly linked list of AliasSets
+  PointerRec *PtrList, **PtrListEnd;  // Doubly linked list of nodes.
+  AliasSet *Forward;             // Forwarding pointer.
 
-  std::vector<CallSite> CallSites; // All calls & invokes in this node
+  // All instructions without a specific address in this alias set.
+  std::vector<AssertingVH<Instruction> > UnknownInsts;
 
   // RefCount - Number of nodes pointing to this AliasSet plus the number of
   // AliasSets forwarding to it.
   unsigned RefCount : 28;
 
-  /// AccessType - Keep track of whether this alias set merely refers to the
-  /// locations of memory, whether it modifies the memory, or whether it does
-  /// both.  The lattice goes from "NoModRef" to either Refs or Mods, then to
-  /// ModRef as necessary.
+  /// The kinds of access this alias set models.
   ///
-  enum AccessType {
-    NoModRef = 0, Refs = 1,         // Ref = bit 1
-    Mods     = 2, ModRef = 3        // Mod = bit 2
+  /// We keep track of whether this alias set merely refers to the locations of
+  /// memory (and not any particular access), whether it modifies or references
+  /// the memory, or whether it does both. The lattice goes from "NoAccess" to
+  /// either RefAccess or ModAccess, then to ModRefAccess as necessary.
+  enum AccessLattice {
+    NoAccess = 0,
+    RefAccess = 1,
+    ModAccess = 2,
+    ModRefAccess = RefAccess | ModAccess
   };
-  unsigned AccessTy : 2;
+  unsigned Access : 2;
 
-  /// AliasType - Keep track the relationships between the pointers in the set.
-  /// Lattice goes from MustAlias to MayAlias.
+  /// The kind of alias relationship between pointers of the set.
   ///
-  enum AliasType {
-    MustAlias = 0, MayAlias = 1
+  /// These represent conservatively correct alias results between any members
+  /// of the set. We represent these independently of the values of alias
+  /// results in order to pack it into a single bit. Lattice goes from
+  /// MustAlias to MayAlias.
+  enum AliasLattice {
+    SetMustAlias = 0, SetMayAlias = 1
   };
-  unsigned AliasTy : 1;
+  unsigned Alias : 1;
 
   // Volatile - True if this alias set contains volatile loads or stores.
   bool Volatile : 1;
 
-  friend class ilist_traits<AliasSet>;
-  AliasSet *getPrev() const { return Prev; }
-  AliasSet *getNext() const { return Next; }
-  void setPrev(AliasSet *P) { Prev = P; }
-  void setNext(AliasSet *N) { Next = N; }
+  void addRef() { ++RefCount; }
+  void dropRef(AliasSetTracker &AST) {
+    assert(RefCount >= 1 && "Invalid reference count detected!");
+    if (--RefCount == 0)
+      removeFromTracker(AST);
+  }
 
+  Instruction *getUnknownInst(unsigned i) const {
+    assert(i < UnknownInsts.size());
+    return UnknownInsts[i];
+  }
+  
 public:
   /// Accessors...
-  bool isRef() const { return AccessTy & Refs; }
-  bool isMod() const { return AccessTy & Mods; }
-  bool isMustAlias() const { return AliasTy == MustAlias; }
-  bool isMayAlias()  const { return AliasTy == MayAlias; }
+  bool isRef() const { return Access & RefAccess; }
+  bool isMod() const { return Access & ModAccess; }
+  bool isMustAlias() const { return Alias == SetMustAlias; }
+  bool isMayAlias()  const { return Alias == SetMayAlias; }
 
   // isVolatile - Return true if this alias set contains volatile loads or
   // stores.
   bool isVolatile() const { return Volatile; }
 
-
   /// isForwardingAliasSet - Return true if this alias set should be ignored as
   /// part of the AliasSetTracker object.
   bool isForwardingAliasSet() const { return Forward; }
 
   /// mergeSetIn - Merge the specified alias set into this alias set...
   ///
-  void mergeSetIn(AliasSet &AS);
+  void mergeSetIn(AliasSet &AS, AliasSetTracker &AST);
 
   // Alias Set iteration - Allow access to all of the pointer which are part of
   // this alias set...
   class iterator;
   iterator begin() const { return iterator(PtrList); }
   iterator end()   const { return iterator(); }
+  bool empty() const { return PtrList == nullptr; }
 
-  void print(std::ostream &OS) const;
+  void print(raw_ostream &OS) const;
   void dump() const;
 
   /// Define an iterator for alias sets... this is just a forward iterator.
-  class iterator : public forward_iterator<HashNodePair, ptrdiff_t> {
-    HashNodePair *CurNode;
+  class iterator : public std::iterator<std::forward_iterator_tag,
+                                        PointerRec, ptrdiff_t> {
+    PointerRec *CurNode;
   public:
-    iterator(HashNodePair *CN = 0) : CurNode(CN) {}
-    
+    explicit iterator(PointerRec *CN = nullptr) : CurNode(CN) {}
+
     bool operator==(const iterator& x) const {
       return CurNode == x.CurNode;
     }
     bool operator!=(const iterator& x) const { return !operator==(x); }
 
-    const iterator &operator=(const iterator &I) {
-      CurNode = I.CurNode;
-      return *this;
-    }
-  
     value_type &operator*() const {
       assert(CurNode && "Dereferencing AliasSet.end()!");
       return *CurNode;
     }
     value_type *operator->() const { return &operator*(); }
-  
+
+    Value *getPointer() const { return CurNode->getValue(); }
+    uint64_t getSize() const { return CurNode->getSize(); }
+    AAMDNodes getAAInfo() const { return CurNode->getAAInfo(); }
+
     iterator& operator++() {                // Preincrement
       assert(CurNode && "Advancing past AliasSet.end()!");
-      CurNode = CurNode->second.getNext();
+      CurNode = CurNode->getNext();
       return *this;
     }
     iterator operator++(int) { // Postincrement
-      iterator tmp = *this; ++*this; return tmp; 
+      iterator tmp = *this; ++*this; return tmp;
     }
   };
 
 private:
-  // Can only be created by AliasSetTracker
-  AliasSet() : PtrList(0), PtrListEnd(&PtrList), Forward(0), RefCount(0),
-               AccessTy(NoModRef), AliasTy(MustAlias), Volatile(false) {
-  }
-  AliasSet(const AliasSet &AS) {
-    // AliasSet's only get copy constructed in simple circumstances.  In
-    // particular, they cannot have any pointers in their list.  Despite this,
-    // we have to be sure to update the PtrListEnd to not point to the source
-    // AliasSet's list.
-    assert(AS.PtrList == 0 && "AliasSet has pointers in it!");
-    PtrList = 0; PtrListEnd = &PtrList;
-    Forward = AS.Forward; RefCount = AS.RefCount;
-    AccessTy = AS.AccessTy; AliasTy = AS.AliasTy; Volatile = AS.Volatile;
+  // Can only be created by AliasSetTracker. Also, ilist creates one
+  // to serve as a sentinel.
+  friend struct ilist_sentinel_traits<AliasSet>;
+  AliasSet()
+    : PtrList(nullptr), PtrListEnd(&PtrList), Forward(nullptr), RefCount(0),
+      Access(NoAccess), Alias(SetMustAlias), Volatile(false) {
   }
 
-  HashNodePair *getSomePointer() const {
+  AliasSet(const AliasSet &AS) = delete;
+  void operator=(const AliasSet &AS) = delete;
+
+  PointerRec *getSomePointer() const {
     return PtrList;
   }
 
@@ -207,9 +242,8 @@ private:
 
     AliasSet *Dest = Forward->getForwardedTarget(AST);
     if (Dest != Forward) {
-      Dest->RefCount++;
-      if (--Forward->RefCount == 0)
-        Forward->removeFromTracker(AST);
+      Dest->addRef();
+      Forward->dropRef(AST);
       Forward = Dest;
     }
     return Dest;
@@ -217,34 +251,69 @@ private:
 
   void removeFromTracker(AliasSetTracker &AST);
 
-  void addPointer(AliasSetTracker &AST, HashNodePair &Entry, unsigned Size);
-  void addCallSite(CallSite CS, AliasAnalysis &AA);
+  void addPointer(AliasSetTracker &AST, PointerRec &Entry, uint64_t Size,
+                  const AAMDNodes &AAInfo,
+                  bool KnownMustAlias = false);
+  void addUnknownInst(Instruction *I, AliasAnalysis &AA);
+  void removeUnknownInst(AliasSetTracker &AST, Instruction *I) {
+    bool WasEmpty = UnknownInsts.empty();
+    for (size_t i = 0, e = UnknownInsts.size(); i != e; ++i)
+      if (UnknownInsts[i] == I) {
+        UnknownInsts[i] = UnknownInsts.back();
+        UnknownInsts.pop_back();
+        --i; --e;  // Revisit the moved entry.
+      }
+    if (!WasEmpty && UnknownInsts.empty())
+      dropRef(AST);
+  }
   void setVolatile() { Volatile = true; }
 
+public:
   /// aliasesPointer - Return true if the specified pointer "may" (or must)
   /// alias one of the members in the set.
   ///
-  bool aliasesPointer(const Value *Ptr, unsigned Size, AliasAnalysis &AA) const;
-  bool aliasesCallSite(CallSite CS, AliasAnalysis &AA) const;
+  bool aliasesPointer(const Value *Ptr, uint64_t Size, const AAMDNodes &AAInfo,
+                      AliasAnalysis &AA) const;
+  bool aliasesUnknownInst(const Instruction *Inst, AliasAnalysis &AA) const;
 };
 
-inline std::ostream& operator<<(std::ostream &OS, const AliasSet &AS) {
+inline raw_ostream& operator<<(raw_ostream &OS, const AliasSet &AS) {
   AS.print(OS);
   return OS;
 }
 
 
 class AliasSetTracker {
+  /// CallbackVH - A CallbackVH to arrange for AliasSetTracker to be
+  /// notified whenever a Value is deleted.
+  class ASTCallbackVH final : public CallbackVH {
+    AliasSetTracker *AST;
+    void deleted() override;
+    void allUsesReplacedWith(Value *) override;
+  public:
+    ASTCallbackVH(Value *V, AliasSetTracker *AST = nullptr);
+    ASTCallbackVH &operator=(Value *V);
+  };
+  /// ASTCallbackVHDenseMapInfo - Traits to tell DenseMap that tell us how to
+  /// compare and hash the value handle.
+  struct ASTCallbackVHDenseMapInfo : public DenseMapInfo<Value *> {};
+
   AliasAnalysis &AA;
   ilist<AliasSet> AliasSets;
 
+  typedef DenseMap<ASTCallbackVH, AliasSet::PointerRec*,
+                   ASTCallbackVHDenseMapInfo>
+    PointerMapType;
+
   // Map from pointers to their node
-  hash_map<Value*, AliasSet::PointerRec> PointerMap;
+  PointerMapType PointerMap;
+
 public:
   /// AliasSetTracker ctor - Create an empty collection of AliasSets, and use
   /// the specified alias analysis object to disambiguate load and store
   /// addresses.
-  AliasSetTracker(AliasAnalysis &aa) : AA(aa) {}
+  explicit AliasSetTracker(AliasAnalysis &aa) : AA(aa) {}
+  ~AliasSetTracker() { clear(); }
 
   /// add methods - These methods are used to add different types of
   /// instructions to the alias sets.  Adding a new instruction can result in
@@ -258,35 +327,78 @@ public:
   /// These methods return true if inserting the instruction resulted in the
   /// addition of a new alias set (i.e., the pointer did not alias anything).
   ///
+  bool add(Value *Ptr, uint64_t Size, const AAMDNodes &AAInfo); // Add a loc.
   bool add(LoadInst *LI);
   bool add(StoreInst *SI);
-  bool add(CallSite CS);          // Call/Invoke instructions
-  bool add(CallInst *CI)   { return add(CallSite(CI)); }
-  bool add(InvokeInst *II) { return add(CallSite(II)); }
+  bool add(VAArgInst *VAAI);
   bool add(Instruction *I);       // Dispatch to one of the other add methods...
   void add(BasicBlock &BB);       // Add all instructions in basic block
   void add(const AliasSetTracker &AST); // Add alias relations from another AST
-
-  /// deleteValue method - This method is used to remove a pointer value from
-  /// the AliasSetTracker entirely.  It should be used when an instruction is
-  /// deleted from the program to update the AST.  If you don't use this, you
-  /// would have dangling pointers to deleted instructions.
-  ///
-  void deleteValue(Value *PtrVal);
+  bool addUnknown(Instruction *I);
+
+  /// remove methods - These methods are used to remove all entries that might
+  /// be aliased by the specified instruction.  These methods return true if any
+  /// alias sets were eliminated.
+  // Remove a location
+  bool remove(Value *Ptr, uint64_t Size, const AAMDNodes &AAInfo);
+  bool remove(LoadInst *LI);
+  bool remove(StoreInst *SI);
+  bool remove(VAArgInst *VAAI);
+  bool remove(Instruction *I);
+  void remove(AliasSet &AS);
+  bool removeUnknown(Instruction *I);
+  
+  void clear();
 
   /// getAliasSets - Return the alias sets that are active.
+  ///
   const ilist<AliasSet> &getAliasSets() const { return AliasSets; }
 
   /// getAliasSetForPointer - Return the alias set that the specified pointer
   /// lives in.  If the New argument is non-null, this method sets the value to
   /// true if a new alias set is created to contain the pointer (because the
   /// pointer didn't alias anything).
-  AliasSet &getAliasSetForPointer(Value *P, unsigned Size, bool *New = 0);
+  AliasSet &getAliasSetForPointer(Value *P, uint64_t Size,
+                                  const AAMDNodes &AAInfo,
+                                  bool *New = nullptr);
+
+  /// getAliasSetForPointerIfExists - Return the alias set containing the
+  /// location specified if one exists, otherwise return null.
+  AliasSet *getAliasSetForPointerIfExists(const Value *P, uint64_t Size,
+                                          const AAMDNodes &AAInfo) {
+    return findAliasSetForPointer(P, Size, AAInfo);
+  }
+
+  /// containsPointer - Return true if the specified location is represented by
+  /// this alias set, false otherwise.  This does not modify the AST object or
+  /// alias sets.
+  bool containsPointer(const Value *P, uint64_t Size,
+                       const AAMDNodes &AAInfo) const;
+
+  /// Return true if the specified instruction "may" (or must) alias one of the
+  /// members in any of the sets.
+  bool containsUnknown(const Instruction *I) const;
 
   /// getAliasAnalysis - Return the underlying alias analysis object used by
   /// this tracker.
   AliasAnalysis &getAliasAnalysis() const { return AA; }
 
+  /// deleteValue method - This method is used to remove a pointer value from
+  /// the AliasSetTracker entirely.  It should be used when an instruction is
+  /// deleted from the program to update the AST.  If you don't use this, you
+  /// would have dangling pointers to deleted instructions.
+  ///
+  void deleteValue(Value *PtrVal);
+
+  /// copyValue - This method should be used whenever a preexisting value in the
+  /// program is copied or cloned, introducing a new value.  Note that it is ok
+  /// for clients that use this method to introduce the same value multiple
+  /// times: if the tracker already knows about a value, it will ignore the
+  /// request.
+  ///
+  void copyValue(Value *From, Value *To);
+
+
   typedef ilist<AliasSet>::iterator iterator;
   typedef ilist<AliasSet>::const_iterator const_iterator;
 
@@ -296,33 +408,37 @@ public:
   iterator begin() { return AliasSets.begin(); }
   iterator end()   { return AliasSets.end(); }
 
-  void print(std::ostream &OS) const;
+  void print(raw_ostream &OS) const;
   void dump() const;
 
 private:
   friend class AliasSet;
   void removeAliasSet(AliasSet *AS);
 
-  AliasSet::HashNodePair &getEntryFor(Value *V) {
-    // Standard operator[], except that it returns the whole pair, not just
-    // ->second.
-    return *PointerMap.insert(AliasSet::HashNodePair(V,
-                                            AliasSet::PointerRec())).first;
+  // getEntryFor - Just like operator[] on the map, except that it creates an
+  // entry for the pointer if it doesn't already exist.
+  AliasSet::PointerRec &getEntryFor(Value *V) {
+    AliasSet::PointerRec *&Entry = PointerMap[ASTCallbackVH(V, this)];
+    if (!Entry)
+      Entry = new AliasSet::PointerRec(V);
+    return *Entry;
   }
 
-  AliasSet &addPointer(Value *P, unsigned Size, AliasSet::AccessType E,
+  AliasSet &addPointer(Value *P, uint64_t Size, const AAMDNodes &AAInfo,
+                       AliasSet::AccessLattice E,
                        bool &NewSet) {
     NewSet = false;
-    AliasSet &AS = getAliasSetForPointer(P, Size, &NewSet);
-    AS.AccessTy |= E;
+    AliasSet &AS = getAliasSetForPointer(P, Size, AAInfo, &NewSet);
+    AS.Access |= E;
     return AS;
   }
-  AliasSet *findAliasSetForPointer(const Value *Ptr, unsigned Size);
+  AliasSet *findAliasSetForPointer(const Value *Ptr, uint64_t Size,
+                                   const AAMDNodes &AAInfo);
 
-  AliasSet *findAliasSetForCallSite(CallSite CS);
+  AliasSet *findAliasSetForUnknownInst(Instruction *Inst);
 };
 
-inline std::ostream& operator<<(std::ostream &OS, const AliasSetTracker &AST) {
+inline raw_ostream& operator<<(raw_ostream &OS, const AliasSetTracker &AST) {
   AST.print(OS);
   return OS;
 }