Move isKnownNonNull from private implementation detail of BasicAA to a public
[oota-llvm.git] / lib / Analysis / BasicAliasAnalysis.cpp
index f8d8873c4f6392bca03d419477abe456d9209cbb..4a55c219cb62fe8a3f1adae832b78e63ff715f7f 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-//===- BasicAliasAnalysis.cpp - Local Alias Analysis Impl -----------------===//
+//===- BasicAliasAnalysis.cpp - Stateless Alias Analysis Impl -------------===//
 //
 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
@@ -7,9 +7,9 @@
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
-// This file defines the default implementation of the Alias Analysis interface
-// that simply implements a few identities (two different globals cannot alias,
-// etc), but otherwise does no analysis.
+// This file defines the primary stateless implementation of the
+// Alias Analysis interface that implements identities (two different
+// globals cannot alias, etc), but does no stateful analysis.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #include "llvm/GlobalVariable.h"
 #include "llvm/Instructions.h"
 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
+#include "llvm/LLVMContext.h"
 #include "llvm/Operator.h"
 #include "llvm/Pass.h"
 #include "llvm/Analysis/CaptureTracking.h"
 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
+#include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
 #include "llvm/Target/TargetData.h"
-#include "llvm/ADT/SmallSet.h"
+#include "llvm/Target/TargetLibraryInfo.h"
+#include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
-#include "llvm/ADT/STLExtras.h"
 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
 #include <algorithm>
@@ -40,22 +42,6 @@ using namespace llvm;
 // Useful predicates
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-/// isKnownNonNull - Return true if we know that the specified value is never
-/// null.
-static bool isKnownNonNull(const Value *V) {
-  // Alloca never returns null, malloc might.
-  if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
-  
-  // A byval argument is never null.
-  if (const Argument *A = dyn_cast<Argument>(V))
-    return A->hasByValAttr();
-
-  // Global values are not null unless extern weak.
-  if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V))
-    return !GV->hasExternalWeakLinkage();
-  return false;
-}
-
 /// isNonEscapingLocalObject - Return true if the pointer is to a function-local
 /// object that never escapes from the function.
 static bool isNonEscapingLocalObject(const Value *V) {
@@ -81,310 +67,108 @@ static bool isNonEscapingLocalObject(const Value *V) {
   return false;
 }
 
+/// isEscapeSource - Return true if the pointer is one which would have
+/// been considered an escape by isNonEscapingLocalObject.
+static bool isEscapeSource(const Value *V) {
+  if (isa<CallInst>(V) || isa<InvokeInst>(V) || isa<Argument>(V))
+    return true;
 
-/// isObjectSmallerThan - Return true if we can prove that the object specified
-/// by V is smaller than Size.
-static bool isObjectSmallerThan(const Value *V, unsigned Size,
-                                const TargetData &TD) {
-  const Type *AccessTy;
+  // The load case works because isNonEscapingLocalObject considers all
+  // stores to be escapes (it passes true for the StoreCaptures argument
+  // to PointerMayBeCaptured).
+  if (isa<LoadInst>(V))
+    return true;
+
+  return false;
+}
+
+/// getObjectSize - Return the size of the object specified by V, or
+/// UnknownSize if unknown.
+static uint64_t getObjectSize(const Value *V, const TargetData &TD) {
+  Type *AccessTy;
   if (const GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V)) {
+    if (!GV->hasDefinitiveInitializer())
+      return AliasAnalysis::UnknownSize;
     AccessTy = GV->getType()->getElementType();
   } else if (const AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(V)) {
     if (!AI->isArrayAllocation())
       AccessTy = AI->getType()->getElementType();
     else
-      return false;
+      return AliasAnalysis::UnknownSize;
   } else if (const CallInst* CI = extractMallocCall(V)) {
     if (!isArrayMalloc(V, &TD))
       // The size is the argument to the malloc call.
-      if (const ConstantInt* C = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getOperand(1)))
-        return (C->getZExtValue() < Size);
-    return false;
+      if (const ConstantInt* C = dyn_cast<ConstantInt>(CI->getArgOperand(0)))
+        return C->getZExtValue();
+    return AliasAnalysis::UnknownSize;
   } else if (const Argument *A = dyn_cast<Argument>(V)) {
     if (A->hasByValAttr())
       AccessTy = cast<PointerType>(A->getType())->getElementType();
     else
-      return false;
+      return AliasAnalysis::UnknownSize;
   } else {
-    return false;
+    return AliasAnalysis::UnknownSize;
   }
   
   if (AccessTy->isSized())
-    return TD.getTypeAllocSize(AccessTy) < Size;
-  return false;
+    return TD.getTypeAllocSize(AccessTy);
+  return AliasAnalysis::UnknownSize;
 }
 
-//===----------------------------------------------------------------------===//
-// NoAA Pass
-//===----------------------------------------------------------------------===//
-
-namespace {
-  /// NoAA - This class implements the -no-aa pass, which always returns "I
-  /// don't know" for alias queries.  NoAA is unlike other alias analysis
-  /// implementations, in that it does not chain to a previous analysis.  As
-  /// such it doesn't follow many of the rules that other alias analyses must.
-  ///
-  struct NoAA : public ImmutablePass, public AliasAnalysis {
-    static char ID; // Class identification, replacement for typeinfo
-    NoAA() : ImmutablePass(&ID) {}
-    explicit NoAA(void *PID) : ImmutablePass(PID) { }
-
-    virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
-    }
-
-    virtual void initializePass() {
-      TD = getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
-    }
-
-    virtual AliasResult alias(const Value *V1, unsigned V1Size,
-                              const Value *V2, unsigned V2Size) {
-      return MayAlias;
-    }
-
-    virtual void getArgumentAccesses(Function *F, CallSite CS,
-                                     std::vector<PointerAccessInfo> &Info) {
-      llvm_unreachable("This method may not be called on this function!");
-    }
-
-    virtual bool pointsToConstantMemory(const Value *P) { return false; }
-    virtual ModRefResult getModRefInfo(CallSite CS, Value *P, unsigned Size) {
-      return ModRef;
-    }
-    virtual ModRefResult getModRefInfo(CallSite CS1, CallSite CS2) {
-      return ModRef;
-    }
-
-    virtual void deleteValue(Value *V) {}
-    virtual void copyValue(Value *From, Value *To) {}
-  };
-}  // End of anonymous namespace
-
-// Register this pass...
-char NoAA::ID = 0;
-static RegisterPass<NoAA>
-U("no-aa", "No Alias Analysis (always returns 'may' alias)", true, true);
-
-// Declare that we implement the AliasAnalysis interface
-static RegisterAnalysisGroup<AliasAnalysis> V(U);
+/// isObjectSmallerThan - Return true if we can prove that the object specified
+/// by V is smaller than Size.
+static bool isObjectSmallerThan(const Value *V, uint64_t Size,
+                                const TargetData &TD) {
+  uint64_t ObjectSize = getObjectSize(V, TD);
+  return ObjectSize != AliasAnalysis::UnknownSize && ObjectSize < Size;
+}
 
-ImmutablePass *llvm::createNoAAPass() { return new NoAA(); }
+/// isObjectSize - Return true if we can prove that the object specified
+/// by V has size Size.
+static bool isObjectSize(const Value *V, uint64_t Size,
+                         const TargetData &TD) {
+  uint64_t ObjectSize = getObjectSize(V, TD);
+  return ObjectSize != AliasAnalysis::UnknownSize && ObjectSize == Size;
+}
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
-// BasicAA Pass
+// GetElementPtr Instruction Decomposition and Analysis
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 namespace {
-  /// BasicAliasAnalysis - This is the default alias analysis implementation.
-  /// Because it doesn't chain to a previous alias analysis (like -no-aa), it
-  /// derives from the NoAA class.
-  struct BasicAliasAnalysis : public NoAA {
-    static char ID; // Class identification, replacement for typeinfo
-    BasicAliasAnalysis() : NoAA(&ID) {}
-    AliasResult alias(const Value *V1, unsigned V1Size,
-                      const Value *V2, unsigned V2Size) {
-      assert(VisitedPHIs.empty() && "VisitedPHIs must be cleared after use!");
-      AliasResult Alias = aliasCheck(V1, V1Size, V2, V2Size);
-      VisitedPHIs.clear();
-      return Alias;
-    }
-
-    ModRefResult getModRefInfo(CallSite CS, Value *P, unsigned Size);
-    ModRefResult getModRefInfo(CallSite CS1, CallSite CS2);
-
-    /// pointsToConstantMemory - Chase pointers until we find a (constant
-    /// global) or not.
-    bool pointsToConstantMemory(const Value *P);
-
-  private:
-    // VisitedPHIs - Track PHI nodes visited by a aliasCheck() call.
-    SmallPtrSet<const Value*, 16> VisitedPHIs;
-
-    // aliasGEP - Provide a bunch of ad-hoc rules to disambiguate a GEP
-    // instruction against another.
-    AliasResult aliasGEP(const GEPOperator *V1, unsigned V1Size,
-                         const Value *V2, unsigned V2Size,
-                         const Value *UnderlyingV1, const Value *UnderlyingV2);
-
-    // aliasPHI - Provide a bunch of ad-hoc rules to disambiguate a PHI
-    // instruction against another.
-    AliasResult aliasPHI(const PHINode *PN, unsigned PNSize,
-                         const Value *V2, unsigned V2Size);
-
-    /// aliasSelect - Disambiguate a Select instruction against another value.
-    AliasResult aliasSelect(const SelectInst *SI, unsigned SISize,
-                            const Value *V2, unsigned V2Size);
-
-    AliasResult aliasCheck(const Value *V1, unsigned V1Size,
-                           const Value *V2, unsigned V2Size);
+  enum ExtensionKind {
+    EK_NotExtended,
+    EK_SignExt,
+    EK_ZeroExt
   };
-}  // End of anonymous namespace
-
-// Register this pass...
-char BasicAliasAnalysis::ID = 0;
-static RegisterPass<BasicAliasAnalysis>
-X("basicaa", "Basic Alias Analysis (default AA impl)", false, true);
-
-// Declare that we implement the AliasAnalysis interface
-static RegisterAnalysisGroup<AliasAnalysis, true> Y(X);
-
-ImmutablePass *llvm::createBasicAliasAnalysisPass() {
-  return new BasicAliasAnalysis();
-}
-
-
-/// pointsToConstantMemory - Chase pointers until we find a (constant
-/// global) or not.
-bool BasicAliasAnalysis::pointsToConstantMemory(const Value *P) {
-  if (const GlobalVariable *GV = 
-        dyn_cast<GlobalVariable>(P->getUnderlyingObject()))
-    // Note: this doesn't require GV to be "ODR" because it isn't legal for a
-    // global to be marked constant in some modules and non-constant in others.
-    // GV may even be a declaration, not a definition.
-    return GV->isConstant();
-  return false;
-}
-
-
-/// getModRefInfo - Check to see if the specified callsite can clobber the
-/// specified memory object.  Since we only look at local properties of this
-/// function, we really can't say much about this query.  We do, however, use
-/// simple "address taken" analysis on local objects.
-AliasAnalysis::ModRefResult
-BasicAliasAnalysis::getModRefInfo(CallSite CS, Value *P, unsigned Size) {
-  const Value *Object = P->getUnderlyingObject();
   
-  // If this is a tail call and P points to a stack location, we know that
-  // the tail call cannot access or modify the local stack.
-  // We cannot exclude byval arguments here; these belong to the caller of
-  // the current function not to the current function, and a tail callee
-  // may reference them.
-  if (isa<AllocaInst>(Object))
-    if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(CS.getInstruction()))
-      if (CI->isTailCall())
-        return NoModRef;
-  
-  // If the pointer is to a locally allocated object that does not escape,
-  // then the call can not mod/ref the pointer unless the call takes the pointer
-  // as an argument, and itself doesn't capture it.
-  if (!isa<Constant>(Object) && CS.getInstruction() != Object &&
-      isNonEscapingLocalObject(Object)) {
-    bool PassedAsArg = false;
-    unsigned ArgNo = 0;
-    for (CallSite::arg_iterator CI = CS.arg_begin(), CE = CS.arg_end();
-         CI != CE; ++CI, ++ArgNo) {
-      // Only look at the no-capture pointer arguments.
-      if (!isa<PointerType>((*CI)->getType()) ||
-          !CS.paramHasAttr(ArgNo+1, Attribute::NoCapture))
-        continue;
-      
-      // If  this is a no-capture pointer argument, see if we can tell that it
-      // is impossible to alias the pointer we're checking.  If not, we have to
-      // assume that the call could touch the pointer, even though it doesn't
-      // escape.
-      if (!isNoAlias(cast<Value>(CI), ~0U, P, ~0U)) {
-        PassedAsArg = true;
-        break;
-      }
-    }
-    
-    if (!PassedAsArg)
-      return NoModRef;
-  }
-
-  // Finally, handle specific knowledge of intrinsics.
-  IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(CS.getInstruction());
-  if (II == 0)
-    return AliasAnalysis::getModRefInfo(CS, P, Size);
-
-  switch (II->getIntrinsicID()) {
-  default: break;
-  case Intrinsic::memcpy:
-  case Intrinsic::memmove: {
-    unsigned Len = ~0U;
-    if (ConstantInt *LenCI = dyn_cast<ConstantInt>(II->getOperand(3)))
-      Len = LenCI->getZExtValue();
-    Value *Dest = II->getOperand(1);
-    Value *Src = II->getOperand(2);
-    if (isNoAlias(Dest, Len, P, Size)) {
-      if (isNoAlias(Src, Len, P, Size))
-        return NoModRef;
-      return Ref;
-    }
-    break;
-  }
-  case Intrinsic::memset:
-    // Since memset is 'accesses arguments' only, the AliasAnalysis base class
-    // will handle it for the variable length case.
-    if (ConstantInt *LenCI = dyn_cast<ConstantInt>(II->getOperand(3))) {
-      unsigned Len = LenCI->getZExtValue();
-      Value *Dest = II->getOperand(1);
-      if (isNoAlias(Dest, Len, P, Size))
-        return NoModRef;
-    }
-    break;
-  case Intrinsic::atomic_cmp_swap:
-  case Intrinsic::atomic_swap:
-  case Intrinsic::atomic_load_add:
-  case Intrinsic::atomic_load_sub:
-  case Intrinsic::atomic_load_and:
-  case Intrinsic::atomic_load_nand:
-  case Intrinsic::atomic_load_or:
-  case Intrinsic::atomic_load_xor:
-  case Intrinsic::atomic_load_max:
-  case Intrinsic::atomic_load_min:
-  case Intrinsic::atomic_load_umax:
-  case Intrinsic::atomic_load_umin:
-    if (TD) {
-      Value *Op1 = II->getOperand(1);
-      unsigned Op1Size = TD->getTypeStoreSize(Op1->getType());
-      if (isNoAlias(Op1, Op1Size, P, Size))
-        return NoModRef;
-    }
-    break;
-  case Intrinsic::lifetime_start:
-  case Intrinsic::lifetime_end:
-  case Intrinsic::invariant_start: {
-    unsigned PtrSize = cast<ConstantInt>(II->getOperand(1))->getZExtValue();
-    if (isNoAlias(II->getOperand(2), PtrSize, P, Size))
-      return NoModRef;
-    break;
-  }
-  case Intrinsic::invariant_end: {
-    unsigned PtrSize = cast<ConstantInt>(II->getOperand(2))->getZExtValue();
-    if (isNoAlias(II->getOperand(3), PtrSize, P, Size))
-      return NoModRef;
-    break;
-  }
-  }
-
-  // The AliasAnalysis base class has some smarts, lets use them.
-  return AliasAnalysis::getModRefInfo(CS, P, Size);
+  struct VariableGEPIndex {
+    const Value *V;
+    ExtensionKind Extension;
+    int64_t Scale;
+  };
 }
 
 
-AliasAnalysis::ModRefResult 
-BasicAliasAnalysis::getModRefInfo(CallSite CS1, CallSite CS2) {
-  // If CS1 or CS2 are readnone, they don't interact.
-  ModRefBehavior CS1B = AliasAnalysis::getModRefBehavior(CS1);
-  if (CS1B == DoesNotAccessMemory) return NoModRef;
-  
-  ModRefBehavior CS2B = AliasAnalysis::getModRefBehavior(CS2);
-  if (CS2B == DoesNotAccessMemory) return NoModRef;
-  
-  // If they both only read from memory, just return ref.
-  if (CS1B == OnlyReadsMemory && CS2B == OnlyReadsMemory)
-    return Ref;
-  
-  // Otherwise, fall back to NoAA (mod+ref).
-  return NoAA::getModRefInfo(CS1, CS2);
-}
-
 /// GetLinearExpression - Analyze the specified value as a linear expression:
-/// "A*V + B".  Return the scale and offset values as APInts and return V as a
-/// Value*.  The incoming Value is known to be a scalar integer.
+/// "A*V + B", where A and B are constant integers.  Return the scale and offset
+/// values as APInts and return V as a Value*, and return whether we looked
+/// through any sign or zero extends.  The incoming Value is known to have
+/// IntegerType and it may already be sign or zero extended.
+///
+/// Note that this looks through extends, so the high bits may not be
+/// represented in the result.
 static Value *GetLinearExpression(Value *V, APInt &Scale, APInt &Offset,
-                                  const TargetData *TD) {
-  assert(isa<IntegerType>(V->getType()) && "Not an integer value");
+                                  ExtensionKind &Extension,
+                                  const TargetData &TD, unsigned Depth) {
+  assert(V->getType()->isIntegerTy() && "Not an integer value");
+
+  // Limit our recursion depth.
+  if (Depth == 6) {
+    Scale = 1;
+    Offset = 0;
+    return V;
+  }
   
   if (BinaryOperator *BOp = dyn_cast<BinaryOperator>(V)) {
     if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(BOp->getOperand(1))) {
@@ -393,18 +177,50 @@ static Value *GetLinearExpression(Value *V, APInt &Scale, APInt &Offset,
       case Instruction::Or:
         // X|C == X+C if all the bits in C are unset in X.  Otherwise we can't
         // analyze it.
-        if (!MaskedValueIsZero(BOp->getOperand(0), RHSC->getValue(), TD))
+        if (!MaskedValueIsZero(BOp->getOperand(0), RHSC->getValue(), &TD))
           break;
         // FALL THROUGH.
       case Instruction::Add:
-        V = GetLinearExpression(BOp->getOperand(0), Scale, Offset, TD);
+        V = GetLinearExpression(BOp->getOperand(0), Scale, Offset, Extension,
+                                TD, Depth+1);
         Offset += RHSC->getValue();
         return V;
-      // TODO: SHL, MUL, OR.
+      case Instruction::Mul:
+        V = GetLinearExpression(BOp->getOperand(0), Scale, Offset, Extension,
+                                TD, Depth+1);
+        Offset *= RHSC->getValue();
+        Scale *= RHSC->getValue();
+        return V;
+      case Instruction::Shl:
+        V = GetLinearExpression(BOp->getOperand(0), Scale, Offset, Extension,
+                                TD, Depth+1);
+        Offset <<= RHSC->getValue().getLimitedValue();
+        Scale <<= RHSC->getValue().getLimitedValue();
+        return V;
       }
     }
   }
-
+  
+  // Since GEP indices are sign extended anyway, we don't care about the high
+  // bits of a sign or zero extended value - just scales and offsets.  The
+  // extensions have to be consistent though.
+  if ((isa<SExtInst>(V) && Extension != EK_ZeroExt) ||
+      (isa<ZExtInst>(V) && Extension != EK_SignExt)) {
+    Value *CastOp = cast<CastInst>(V)->getOperand(0);
+    unsigned OldWidth = Scale.getBitWidth();
+    unsigned SmallWidth = CastOp->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
+    Scale = Scale.trunc(SmallWidth);
+    Offset = Offset.trunc(SmallWidth);
+    Extension = isa<SExtInst>(V) ? EK_SignExt : EK_ZeroExt;
+
+    Value *Result = GetLinearExpression(CastOp, Scale, Offset, Extension,
+                                        TD, Depth+1);
+    Scale = Scale.zext(OldWidth);
+    Offset = Offset.zext(OldWidth);
+    
+    return Result;
+  }
+  
   Scale = 1;
   Offset = 0;
   return V;
@@ -414,18 +230,24 @@ static Value *GetLinearExpression(Value *V, APInt &Scale, APInt &Offset,
 /// into a base pointer with a constant offset and a number of scaled symbolic
 /// offsets.
 ///
+/// The scaled symbolic offsets (represented by pairs of a Value* and a scale in
+/// the VarIndices vector) are Value*'s that are known to be scaled by the
+/// specified amount, but which may have other unrepresented high bits. As such,
+/// the gep cannot necessarily be reconstructed from its decomposed form.
+///
 /// When TargetData is around, this function is capable of analyzing everything
-/// that Value::getUnderlyingObject() can look through.  When not, it just looks
+/// that GetUnderlyingObject can look through.  When not, it just looks
 /// through pointer casts.
 ///
-/// FIXME: Move this out to ValueTracking.cpp
-///
-static const Value *DecomposeGEPExpression(const Value *V, int64_t &BaseOffs,
-                 SmallVectorImpl<std::pair<const Value*, int64_t> > &VarIndices,
-                                           const TargetData *TD) {
-  // FIXME: Should limit depth like getUnderlyingObject?
+static const Value *
+DecomposeGEPExpression(const Value *V, int64_t &BaseOffs,
+                       SmallVectorImpl<VariableGEPIndex> &VarIndices,
+                       const TargetData *TD) {
+  // Limit recursion depth to limit compile time in crazy cases.
+  unsigned MaxLookup = 6;
+  
   BaseOffs = 0;
-  while (1) {
+  do {
     // See if this is a bitcast or GEP.
     const Operator *Op = dyn_cast<Operator>(V);
     if (Op == 0) {
@@ -443,20 +265,31 @@ static const Value *DecomposeGEPExpression(const Value *V, int64_t &BaseOffs,
       V = Op->getOperand(0);
       continue;
     }
-    
+
     const GEPOperator *GEPOp = dyn_cast<GEPOperator>(Op);
-    if (GEPOp == 0)
+    if (GEPOp == 0) {
+      // If it's not a GEP, hand it off to SimplifyInstruction to see if it
+      // can come up with something. This matches what GetUnderlyingObject does.
+      if (const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
+        // TODO: Get a DominatorTree and use it here.
+        if (const Value *Simplified =
+              SimplifyInstruction(const_cast<Instruction *>(I), TD)) {
+          V = Simplified;
+          continue;
+        }
+    
       return V;
+    }
     
     // Don't attempt to analyze GEPs over unsized objects.
     if (!cast<PointerType>(GEPOp->getOperand(0)->getType())
-          ->getElementType()->isSized())
+        ->getElementType()->isSized())
       return V;
-
+    
     // If we are lacking TargetData information, we can't compute the offets of
     // elements computed by GEPs.  However, we can handle bitcast equivalent
     // GEPs.
-    if (!TD) {
+    if (TD == 0) {
       if (!GEPOp->hasAllZeroIndices())
         return V;
       V = GEPOp->getOperand(0);
@@ -465,11 +298,11 @@ static const Value *DecomposeGEPExpression(const Value *V, int64_t &BaseOffs,
     
     // Walk the indices of the GEP, accumulating them into BaseOff/VarIndices.
     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEPOp);
-    for (User::const_op_iterator I = next(GEPOp->op_begin()),
+    for (User::const_op_iterator I = GEPOp->op_begin()+1,
          E = GEPOp->op_end(); I != E; ++I) {
       Value *Index = *I;
       // Compute the (potentially symbolic) offset in bytes for this index.
-      if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI++)) {
+      if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI++)) {
         // For a struct, add the member offset.
         unsigned FieldNo = cast<ConstantInt>(Index)->getZExtValue();
         if (FieldNo == 0) continue;
@@ -485,24 +318,34 @@ static const Value *DecomposeGEPExpression(const Value *V, int64_t &BaseOffs,
         continue;
       }
       
-      // TODO: Could handle linear expressions here like A[X+1], also A[X*4|1].
       uint64_t Scale = TD->getTypeAllocSize(*GTI);
+      ExtensionKind Extension = EK_NotExtended;
       
+      // If the integer type is smaller than the pointer size, it is implicitly
+      // sign extended to pointer size.
       unsigned Width = cast<IntegerType>(Index->getType())->getBitWidth();
+      if (TD->getPointerSizeInBits() > Width)
+        Extension = EK_SignExt;
+      
+      // Use GetLinearExpression to decompose the index into a C1*V+C2 form.
       APInt IndexScale(Width, 0), IndexOffset(Width, 0);
-      Index = GetLinearExpression(Index, IndexScale, IndexOffset, TD);
+      Index = GetLinearExpression(Index, IndexScale, IndexOffset, Extension,
+                                  *TD, 0);
       
-      Scale *= IndexScale.getZExtValue();
-      BaseOffs += IndexOffset.getZExtValue()*Scale;
+      // The GEP index scale ("Scale") scales C1*V+C2, yielding (C1*V+C2)*Scale.
+      // This gives us an aggregate computation of (C1*Scale)*V + C2*Scale.
+      BaseOffs += IndexOffset.getSExtValue()*Scale;
+      Scale *= IndexScale.getSExtValue();
       
       
-      // If we already had an occurrance of this index variable, merge this
+      // If we already had an occurrence of this index variable, merge this
       // scale into it.  For example, we want to handle:
       //   A[x][x] -> x*16 + x*4 -> x*20
       // This also ensures that 'x' only appears in the index list once.
       for (unsigned i = 0, e = VarIndices.size(); i != e; ++i) {
-        if (VarIndices[i].first == Index) {
-          Scale += VarIndices[i].second;
+        if (VarIndices[i].V == Index &&
+            VarIndices[i].Extension == Extension) {
+          Scale += VarIndices[i].Scale;
           VarIndices.erase(VarIndices.begin()+i);
           break;
         }
@@ -512,40 +355,46 @@ static const Value *DecomposeGEPExpression(const Value *V, int64_t &BaseOffs,
       // pointer size.
       if (unsigned ShiftBits = 64-TD->getPointerSizeInBits()) {
         Scale <<= ShiftBits;
-        Scale >>= ShiftBits;
+        Scale = (int64_t)Scale >> ShiftBits;
       }
       
-      if (Scale)
-        VarIndices.push_back(std::make_pair(Index, Scale));
+      if (Scale) {
+        VariableGEPIndex Entry = {Index, Extension,
+                                  static_cast<int64_t>(Scale)};
+        VarIndices.push_back(Entry);
+      }
     }
     
     // Analyze the base pointer next.
     V = GEPOp->getOperand(0);
-  }
+  } while (--MaxLookup);
+  
+  // If the chain of expressions is too deep, just return early.
+  return V;
 }
 
-/// GetIndiceDifference - Dest and Src are the variable indices from two
+/// GetIndexDifference - Dest and Src are the variable indices from two
 /// decomposed GetElementPtr instructions GEP1 and GEP2 which have common base
 /// pointers.  Subtract the GEP2 indices from GEP1 to find the symbolic
 /// difference between the two pointers. 
-static void GetIndiceDifference(
-                      SmallVectorImpl<std::pair<const Value*, int64_t> > &Dest,
-                const SmallVectorImpl<std::pair<const Value*, int64_t> > &Src) {
+static void GetIndexDifference(SmallVectorImpl<VariableGEPIndex> &Dest,
+                               const SmallVectorImpl<VariableGEPIndex> &Src) {
   if (Src.empty()) return;
 
   for (unsigned i = 0, e = Src.size(); i != e; ++i) {
-    const Value *V = Src[i].first;
-    int64_t Scale = Src[i].second;
+    const Value *V = Src[i].V;
+    ExtensionKind Extension = Src[i].Extension;
+    int64_t Scale = Src[i].Scale;
     
     // Find V in Dest.  This is N^2, but pointer indices almost never have more
     // than a few variable indexes.
     for (unsigned j = 0, e = Dest.size(); j != e; ++j) {
-      if (Dest[j].first != V) continue;
+      if (Dest[j].V != V || Dest[j].Extension != Extension) continue;
       
       // If we found it, subtract off Scale V's from the entry in Dest.  If it
       // goes to zero, remove the entry.
-      if (Dest[j].second != Scale)
-        Dest[j].second -= Scale;
+      if (Dest[j].Scale != Scale)
+        Dest[j].Scale -= Scale;
       else
         Dest.erase(Dest.begin()+j);
       Scale = 0;
@@ -553,29 +402,451 @@ static void GetIndiceDifference(
     }
     
     // If we didn't consume this entry, add it to the end of the Dest list.
-    if (Scale)
-      Dest.push_back(std::make_pair(V, -Scale));
+    if (Scale) {
+      VariableGEPIndex Entry = { V, Extension, -Scale };
+      Dest.push_back(Entry);
+    }
   }
 }
 
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+// BasicAliasAnalysis Pass
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+
+#ifndef NDEBUG
+static const Function *getParent(const Value *V) {
+  if (const Instruction *inst = dyn_cast<Instruction>(V))
+    return inst->getParent()->getParent();
+
+  if (const Argument *arg = dyn_cast<Argument>(V))
+    return arg->getParent();
+
+  return NULL;
+}
+
+static bool notDifferentParent(const Value *O1, const Value *O2) {
+
+  const Function *F1 = getParent(O1);
+  const Function *F2 = getParent(O2);
+
+  return !F1 || !F2 || F1 == F2;
+}
+#endif
+
+namespace {
+  /// BasicAliasAnalysis - This is the primary alias analysis implementation.
+  struct BasicAliasAnalysis : public ImmutablePass, public AliasAnalysis {
+    static char ID; // Class identification, replacement for typeinfo
+    BasicAliasAnalysis() : ImmutablePass(ID),
+                           // AliasCache rarely has more than 1 or 2 elements,
+                           // so start it off fairly small so that clear()
+                           // doesn't have to tromp through 64 (the default)
+                           // elements on each alias query. This really wants
+                           // something like a SmallDenseMap.
+                           AliasCache(8) {
+      initializeBasicAliasAnalysisPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+    }
+
+    virtual void initializePass() {
+      InitializeAliasAnalysis(this);
+    }
+
+    virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
+      AU.addRequired<AliasAnalysis>();
+      AU.addRequired<TargetLibraryInfo>();
+    }
+
+    virtual AliasResult alias(const Location &LocA,
+                              const Location &LocB) {
+      assert(AliasCache.empty() && "AliasCache must be cleared after use!");
+      assert(notDifferentParent(LocA.Ptr, LocB.Ptr) &&
+             "BasicAliasAnalysis doesn't support interprocedural queries.");
+      AliasResult Alias = aliasCheck(LocA.Ptr, LocA.Size, LocA.TBAATag,
+                                     LocB.Ptr, LocB.Size, LocB.TBAATag);
+      AliasCache.clear();
+      return Alias;
+    }
+
+    virtual ModRefResult getModRefInfo(ImmutableCallSite CS,
+                                       const Location &Loc);
+
+    virtual ModRefResult getModRefInfo(ImmutableCallSite CS1,
+                                       ImmutableCallSite CS2) {
+      // The AliasAnalysis base class has some smarts, lets use them.
+      return AliasAnalysis::getModRefInfo(CS1, CS2);
+    }
+
+    /// pointsToConstantMemory - Chase pointers until we find a (constant
+    /// global) or not.
+    virtual bool pointsToConstantMemory(const Location &Loc, bool OrLocal);
+
+    /// getModRefBehavior - Return the behavior when calling the given
+    /// call site.
+    virtual ModRefBehavior getModRefBehavior(ImmutableCallSite CS);
+
+    /// getModRefBehavior - Return the behavior when calling the given function.
+    /// For use when the call site is not known.
+    virtual ModRefBehavior getModRefBehavior(const Function *F);
+
+    /// getAdjustedAnalysisPointer - This method is used when a pass implements
+    /// an analysis interface through multiple inheritance.  If needed, it
+    /// should override this to adjust the this pointer as needed for the
+    /// specified pass info.
+    virtual void *getAdjustedAnalysisPointer(const void *ID) {
+      if (ID == &AliasAnalysis::ID)
+        return (AliasAnalysis*)this;
+      return this;
+    }
+    
+  private:
+    // AliasCache - Track alias queries to guard against recursion.
+    typedef std::pair<Location, Location> LocPair;
+    typedef DenseMap<LocPair, AliasResult> AliasCacheTy;
+    AliasCacheTy AliasCache;
+
+    // Visited - Track instructions visited by pointsToConstantMemory.
+    SmallPtrSet<const Value*, 16> Visited;
+
+    // aliasGEP - Provide a bunch of ad-hoc rules to disambiguate a GEP
+    // instruction against another.
+    AliasResult aliasGEP(const GEPOperator *V1, uint64_t V1Size,
+                         const Value *V2, uint64_t V2Size,
+                         const MDNode *V2TBAAInfo,
+                         const Value *UnderlyingV1, const Value *UnderlyingV2);
+
+    // aliasPHI - Provide a bunch of ad-hoc rules to disambiguate a PHI
+    // instruction against another.
+    AliasResult aliasPHI(const PHINode *PN, uint64_t PNSize,
+                         const MDNode *PNTBAAInfo,
+                         const Value *V2, uint64_t V2Size,
+                         const MDNode *V2TBAAInfo);
+
+    /// aliasSelect - Disambiguate a Select instruction against another value.
+    AliasResult aliasSelect(const SelectInst *SI, uint64_t SISize,
+                            const MDNode *SITBAAInfo,
+                            const Value *V2, uint64_t V2Size,
+                            const MDNode *V2TBAAInfo);
+
+    AliasResult aliasCheck(const Value *V1, uint64_t V1Size,
+                           const MDNode *V1TBAATag,
+                           const Value *V2, uint64_t V2Size,
+                           const MDNode *V2TBAATag);
+  };
+}  // End of anonymous namespace
+
+// Register this pass...
+char BasicAliasAnalysis::ID = 0;
+INITIALIZE_AG_PASS_BEGIN(BasicAliasAnalysis, AliasAnalysis, "basicaa",
+                   "Basic Alias Analysis (stateless AA impl)",
+                   false, true, false)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetLibraryInfo)
+INITIALIZE_AG_PASS_END(BasicAliasAnalysis, AliasAnalysis, "basicaa",
+                   "Basic Alias Analysis (stateless AA impl)",
+                   false, true, false)
+
+
+ImmutablePass *llvm::createBasicAliasAnalysisPass() {
+  return new BasicAliasAnalysis();
+}
+
+/// pointsToConstantMemory - Returns whether the given pointer value
+/// points to memory that is local to the function, with global constants being
+/// considered local to all functions.
+bool
+BasicAliasAnalysis::pointsToConstantMemory(const Location &Loc, bool OrLocal) {
+  assert(Visited.empty() && "Visited must be cleared after use!");
+
+  unsigned MaxLookup = 8;
+  SmallVector<const Value *, 16> Worklist;
+  Worklist.push_back(Loc.Ptr);
+  do {
+    const Value *V = GetUnderlyingObject(Worklist.pop_back_val(), TD);
+    if (!Visited.insert(V)) {
+      Visited.clear();
+      return AliasAnalysis::pointsToConstantMemory(Loc, OrLocal);
+    }
+
+    // An alloca instruction defines local memory.
+    if (OrLocal && isa<AllocaInst>(V))
+      continue;
+
+    // A global constant counts as local memory for our purposes.
+    if (const GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V)) {
+      // Note: this doesn't require GV to be "ODR" because it isn't legal for a
+      // global to be marked constant in some modules and non-constant in
+      // others.  GV may even be a declaration, not a definition.
+      if (!GV->isConstant()) {
+        Visited.clear();
+        return AliasAnalysis::pointsToConstantMemory(Loc, OrLocal);
+      }
+      continue;
+    }
+
+    // If both select values point to local memory, then so does the select.
+    if (const SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V)) {
+      Worklist.push_back(SI->getTrueValue());
+      Worklist.push_back(SI->getFalseValue());
+      continue;
+    }
+
+    // If all values incoming to a phi node point to local memory, then so does
+    // the phi.
+    if (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(V)) {
+      // Don't bother inspecting phi nodes with many operands.
+      if (PN->getNumIncomingValues() > MaxLookup) {
+        Visited.clear();
+        return AliasAnalysis::pointsToConstantMemory(Loc, OrLocal);
+      }
+      for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
+        Worklist.push_back(PN->getIncomingValue(i));
+      continue;
+    }
+
+    // Otherwise be conservative.
+    Visited.clear();
+    return AliasAnalysis::pointsToConstantMemory(Loc, OrLocal);
+
+  } while (!Worklist.empty() && --MaxLookup);
+
+  Visited.clear();
+  return Worklist.empty();
+}
+
+/// getModRefBehavior - Return the behavior when calling the given call site.
+AliasAnalysis::ModRefBehavior
+BasicAliasAnalysis::getModRefBehavior(ImmutableCallSite CS) {
+  if (CS.doesNotAccessMemory())
+    // Can't do better than this.
+    return DoesNotAccessMemory;
+
+  ModRefBehavior Min = UnknownModRefBehavior;
+
+  // If the callsite knows it only reads memory, don't return worse
+  // than that.
+  if (CS.onlyReadsMemory())
+    Min = OnlyReadsMemory;
+
+  // The AliasAnalysis base class has some smarts, lets use them.
+  return ModRefBehavior(AliasAnalysis::getModRefBehavior(CS) & Min);
+}
+
+/// getModRefBehavior - Return the behavior when calling the given function.
+/// For use when the call site is not known.
+AliasAnalysis::ModRefBehavior
+BasicAliasAnalysis::getModRefBehavior(const Function *F) {
+  // If the function declares it doesn't access memory, we can't do better.
+  if (F->doesNotAccessMemory())
+    return DoesNotAccessMemory;
+
+  // For intrinsics, we can check the table.
+  if (unsigned iid = F->getIntrinsicID()) {
+#define GET_INTRINSIC_MODREF_BEHAVIOR
+#include "llvm/Intrinsics.gen"
+#undef GET_INTRINSIC_MODREF_BEHAVIOR
+  }
+
+  ModRefBehavior Min = UnknownModRefBehavior;
+
+  // If the function declares it only reads memory, go with that.
+  if (F->onlyReadsMemory())
+    Min = OnlyReadsMemory;
+
+  // Otherwise be conservative.
+  return ModRefBehavior(AliasAnalysis::getModRefBehavior(F) & Min);
+}
+
+/// getModRefInfo - Check to see if the specified callsite can clobber the
+/// specified memory object.  Since we only look at local properties of this
+/// function, we really can't say much about this query.  We do, however, use
+/// simple "address taken" analysis on local objects.
+AliasAnalysis::ModRefResult
+BasicAliasAnalysis::getModRefInfo(ImmutableCallSite CS,
+                                  const Location &Loc) {
+  assert(notDifferentParent(CS.getInstruction(), Loc.Ptr) &&
+         "AliasAnalysis query involving multiple functions!");
+
+  const Value *Object = GetUnderlyingObject(Loc.Ptr, TD);
+  
+  // If this is a tail call and Loc.Ptr points to a stack location, we know that
+  // the tail call cannot access or modify the local stack.
+  // We cannot exclude byval arguments here; these belong to the caller of
+  // the current function not to the current function, and a tail callee
+  // may reference them.
+  if (isa<AllocaInst>(Object))
+    if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(CS.getInstruction()))
+      if (CI->isTailCall())
+        return NoModRef;
+  
+  // If the pointer is to a locally allocated object that does not escape,
+  // then the call can not mod/ref the pointer unless the call takes the pointer
+  // as an argument, and itself doesn't capture it.
+  if (!isa<Constant>(Object) && CS.getInstruction() != Object &&
+      isNonEscapingLocalObject(Object)) {
+    bool PassedAsArg = false;
+    unsigned ArgNo = 0;
+    for (ImmutableCallSite::arg_iterator CI = CS.arg_begin(), CE = CS.arg_end();
+         CI != CE; ++CI, ++ArgNo) {
+      // Only look at the no-capture or byval pointer arguments.  If this
+      // pointer were passed to arguments that were neither of these, then it
+      // couldn't be no-capture.
+      if (!(*CI)->getType()->isPointerTy() ||
+          (!CS.doesNotCapture(ArgNo) && !CS.isByValArgument(ArgNo)))
+        continue;
+      
+      // If this is a no-capture pointer argument, see if we can tell that it
+      // is impossible to alias the pointer we're checking.  If not, we have to
+      // assume that the call could touch the pointer, even though it doesn't
+      // escape.
+      if (!isNoAlias(Location(*CI), Location(Object))) {
+        PassedAsArg = true;
+        break;
+      }
+    }
+    
+    if (!PassedAsArg)
+      return NoModRef;
+  }
+
+  const TargetLibraryInfo &TLI = getAnalysis<TargetLibraryInfo>();
+  ModRefResult Min = ModRef;
+
+  // Finally, handle specific knowledge of intrinsics.
+  const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(CS.getInstruction());
+  if (II != 0)
+    switch (II->getIntrinsicID()) {
+    default: break;
+    case Intrinsic::memcpy:
+    case Intrinsic::memmove: {
+      uint64_t Len = UnknownSize;
+      if (ConstantInt *LenCI = dyn_cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(2)))
+        Len = LenCI->getZExtValue();
+      Value *Dest = II->getArgOperand(0);
+      Value *Src = II->getArgOperand(1);
+      // If it can't overlap the source dest, then it doesn't modref the loc.
+      if (isNoAlias(Location(Dest, Len), Loc)) {
+        if (isNoAlias(Location(Src, Len), Loc))
+          return NoModRef;
+        // If it can't overlap the dest, then worst case it reads the loc.
+        Min = Ref;
+      } else if (isNoAlias(Location(Src, Len), Loc)) {
+        // If it can't overlap the source, then worst case it mutates the loc.
+        Min = Mod;
+      }
+      break;
+    }
+    case Intrinsic::memset:
+      // Since memset is 'accesses arguments' only, the AliasAnalysis base class
+      // will handle it for the variable length case.
+      if (ConstantInt *LenCI = dyn_cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(2))) {
+        uint64_t Len = LenCI->getZExtValue();
+        Value *Dest = II->getArgOperand(0);
+        if (isNoAlias(Location(Dest, Len), Loc))
+          return NoModRef;
+      }
+      // We know that memset doesn't load anything.
+      Min = Mod;
+      break;
+    case Intrinsic::lifetime_start:
+    case Intrinsic::lifetime_end:
+    case Intrinsic::invariant_start: {
+      uint64_t PtrSize =
+        cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(0))->getZExtValue();
+      if (isNoAlias(Location(II->getArgOperand(1),
+                             PtrSize,
+                             II->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa)),
+                    Loc))
+        return NoModRef;
+      break;
+    }
+    case Intrinsic::invariant_end: {
+      uint64_t PtrSize =
+        cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(1))->getZExtValue();
+      if (isNoAlias(Location(II->getArgOperand(2),
+                             PtrSize,
+                             II->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa)),
+                    Loc))
+        return NoModRef;
+      break;
+    }
+    case Intrinsic::arm_neon_vld1: {
+      // LLVM's vld1 and vst1 intrinsics currently only support a single
+      // vector register.
+      uint64_t Size =
+        TD ? TD->getTypeStoreSize(II->getType()) : UnknownSize;
+      if (isNoAlias(Location(II->getArgOperand(0), Size,
+                             II->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa)),
+                    Loc))
+        return NoModRef;
+      break;
+    }
+    case Intrinsic::arm_neon_vst1: {
+      uint64_t Size =
+        TD ? TD->getTypeStoreSize(II->getArgOperand(1)->getType()) : UnknownSize;
+      if (isNoAlias(Location(II->getArgOperand(0), Size,
+                             II->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa)),
+                    Loc))
+        return NoModRef;
+      break;
+    }
+    }
+
+  // We can bound the aliasing properties of memset_pattern16 just as we can
+  // for memcpy/memset.  This is particularly important because the 
+  // LoopIdiomRecognizer likes to turn loops into calls to memset_pattern16
+  // whenever possible.
+  else if (TLI.has(LibFunc::memset_pattern16) &&
+           CS.getCalledFunction() &&
+           CS.getCalledFunction()->getName() == "memset_pattern16") {
+    const Function *MS = CS.getCalledFunction();
+    FunctionType *MemsetType = MS->getFunctionType();
+    if (!MemsetType->isVarArg() && MemsetType->getNumParams() == 3 &&
+        isa<PointerType>(MemsetType->getParamType(0)) &&
+        isa<PointerType>(MemsetType->getParamType(1)) &&
+        isa<IntegerType>(MemsetType->getParamType(2))) {
+      uint64_t Len = UnknownSize;
+      if (const ConstantInt *LenCI = dyn_cast<ConstantInt>(CS.getArgument(2)))
+        Len = LenCI->getZExtValue();
+      const Value *Dest = CS.getArgument(0);
+      const Value *Src = CS.getArgument(1);
+      // If it can't overlap the source dest, then it doesn't modref the loc.
+      if (isNoAlias(Location(Dest, Len), Loc)) {
+        // Always reads 16 bytes of the source.
+        if (isNoAlias(Location(Src, 16), Loc))
+          return NoModRef;
+        // If it can't overlap the dest, then worst case it reads the loc.
+        Min = Ref;
+      // Always reads 16 bytes of the source.
+      } else if (isNoAlias(Location(Src, 16), Loc)) {
+        // If it can't overlap the source, then worst case it mutates the loc.
+        Min = Mod;
+      }
+    }
+  }
+
+  // The AliasAnalysis base class has some smarts, lets use them.
+  return ModRefResult(AliasAnalysis::getModRefInfo(CS, Loc) & Min);
+}
+
 /// aliasGEP - Provide a bunch of ad-hoc rules to disambiguate a GEP instruction
 /// against another pointer.  We know that V1 is a GEP, but we don't know
-/// anything about V2.  UnderlyingV1 is GEP1->getUnderlyingObject(),
+/// anything about V2.  UnderlyingV1 is GetUnderlyingObject(GEP1, TD),
 /// UnderlyingV2 is the same for V2.
 ///
 AliasAnalysis::AliasResult
-BasicAliasAnalysis::aliasGEP(const GEPOperator *GEP1, unsigned V1Size,
-                             const Value *V2, unsigned V2Size,
+BasicAliasAnalysis::aliasGEP(const GEPOperator *GEP1, uint64_t V1Size,
+                             const Value *V2, uint64_t V2Size,
+                             const MDNode *V2TBAAInfo,
                              const Value *UnderlyingV1,
                              const Value *UnderlyingV2) {
   int64_t GEP1BaseOffset;
-  SmallVector<std::pair<const Value*, int64_t>, 4> GEP1VariableIndices;
+  SmallVector<VariableGEPIndex, 4> GEP1VariableIndices;
 
   // If we have two gep instructions with must-alias'ing base pointers, figure
   // out if the indexes to the GEP tell us anything about the derived pointer.
   if (const GEPOperator *GEP2 = dyn_cast<GEPOperator>(V2)) {
     // Do the base pointers alias?
-    AliasResult BaseAlias = aliasCheck(UnderlyingV1, ~0U, UnderlyingV2, ~0U);
+    AliasResult BaseAlias = aliasCheck(UnderlyingV1, UnknownSize, 0,
+                                       UnderlyingV2, UnknownSize, 0);
     
     // If we get a No or May, then return it immediately, no amount of analysis
     // will improve this situation.
@@ -588,7 +859,7 @@ BasicAliasAnalysis::aliasGEP(const GEPOperator *GEP1, unsigned V1Size,
       DecomposeGEPExpression(GEP1, GEP1BaseOffset, GEP1VariableIndices, TD);
     
     int64_t GEP2BaseOffset;
-    SmallVector<std::pair<const Value*, int64_t>, 4> GEP2VariableIndices;
+    SmallVector<VariableGEPIndex, 4> GEP2VariableIndices;
     const Value *GEP2BasePtr =
       DecomposeGEPExpression(GEP2, GEP2BaseOffset, GEP2VariableIndices, TD);
     
@@ -597,26 +868,26 @@ BasicAliasAnalysis::aliasGEP(const GEPOperator *GEP1, unsigned V1Size,
     // to handle without it.
     if (GEP1BasePtr != UnderlyingV1 || GEP2BasePtr != UnderlyingV2) {
       assert(TD == 0 &&
-             "DecomposeGEPExpression and getUnderlyingObject disagree!");
+             "DecomposeGEPExpression and GetUnderlyingObject disagree!");
       return MayAlias;
     }
     
     // Subtract the GEP2 pointer from the GEP1 pointer to find out their
     // symbolic difference.
     GEP1BaseOffset -= GEP2BaseOffset;
-    GetIndiceDifference(GEP1VariableIndices, GEP2VariableIndices);
+    GetIndexDifference(GEP1VariableIndices, GEP2VariableIndices);
     
   } else {
     // Check to see if these two pointers are related by the getelementptr
     // instruction.  If one pointer is a GEP with a non-zero index of the other
     // pointer, we know they cannot alias.
-    //
-    // FIXME: The check below only looks at the size of one of the pointers, not
-    // both, this may cause us to miss things.
-    if (V1Size == ~0U || V2Size == ~0U)
+
+    // If both accesses are unknown size, we can't do anything useful here.
+    if (V1Size == UnknownSize && V2Size == UnknownSize)
       return MayAlias;
 
-    AliasResult R = aliasCheck(UnderlyingV1, ~0U, V2, V2Size);
+    AliasResult R = aliasCheck(UnderlyingV1, UnknownSize, 0,
+                               V2, V2Size, V2TBAAInfo);
     if (R != MustAlias)
       // If V2 may alias GEP base pointer, conservatively returns MayAlias.
       // If V2 is known not to alias GEP base pointer, then the two values
@@ -633,7 +904,7 @@ BasicAliasAnalysis::aliasGEP(const GEPOperator *GEP1, unsigned V1Size,
     // to handle without it.
     if (GEP1BasePtr != UnderlyingV1) {
       assert(TD == 0 &&
-             "DecomposeGEPExpression and getUnderlyingObject disagree!");
+             "DecomposeGEPExpression and GetUnderlyingObject disagree!");
       return MayAlias;
     }
   }
@@ -647,95 +918,126 @@ BasicAliasAnalysis::aliasGEP(const GEPOperator *GEP1, unsigned V1Size,
   if (GEP1BaseOffset == 0 && GEP1VariableIndices.empty())
     return MustAlias;
 
-  // If we have a known constant offset, see if this offset is larger than the
-  // access size being queried.  If so, and if no variable indices can remove
-  // pieces of this constant, then we know we have a no-alias.  For example,
-  //   &A[100] != &A.
-  
-  // In order to handle cases like &A[100][i] where i is an out of range
-  // subscript, we have to ignore all constant offset pieces that are a multiple
-  // of a scaled index.  Do this by removing constant offsets that are a
-  // multiple of any of our variable indices.  This allows us to transform
-  // things like &A[i][1] because i has a stride of (e.g.) 8 bytes but the 1
-  // provides an offset of 4 bytes (assuming a <= 4 byte access).
-  for (unsigned i = 0, e = GEP1VariableIndices.size();
-       i != e && GEP1BaseOffset;++i)
-    if (int64_t RemovedOffset = GEP1BaseOffset/GEP1VariableIndices[i].second)
-      GEP1BaseOffset -= RemovedOffset*GEP1VariableIndices[i].second;
-  
-  // If our known offset is bigger than the access size, we know we don't have
-  // an alias.
-  if (GEP1BaseOffset) {
-    if (GEP1BaseOffset >= (int64_t)V2Size ||
-        GEP1BaseOffset <= -(int64_t)V1Size)
+  // If there is a constant difference between the pointers, but the difference
+  // is less than the size of the associated memory object, then we know
+  // that the objects are partially overlapping.  If the difference is
+  // greater, we know they do not overlap.
+  if (GEP1BaseOffset != 0 && GEP1VariableIndices.empty()) {
+    if (GEP1BaseOffset >= 0) {
+      if (V2Size != UnknownSize) {
+        if ((uint64_t)GEP1BaseOffset < V2Size)
+          return PartialAlias;
+        return NoAlias;
+      }
+    } else {
+      if (V1Size != UnknownSize) {
+        if (-(uint64_t)GEP1BaseOffset < V1Size)
+          return PartialAlias;
+        return NoAlias;
+      }
+    }
+  }
+
+  // Try to distinguish something like &A[i][1] against &A[42][0].
+  // Grab the least significant bit set in any of the scales.
+  if (!GEP1VariableIndices.empty()) {
+    uint64_t Modulo = 0;
+    for (unsigned i = 0, e = GEP1VariableIndices.size(); i != e; ++i)
+      Modulo |= (uint64_t)GEP1VariableIndices[i].Scale;
+    Modulo = Modulo ^ (Modulo & (Modulo - 1));
+
+    // We can compute the difference between the two addresses
+    // mod Modulo. Check whether that difference guarantees that the
+    // two locations do not alias.
+    uint64_t ModOffset = (uint64_t)GEP1BaseOffset & (Modulo - 1);
+    if (V1Size != UnknownSize && V2Size != UnknownSize &&
+        ModOffset >= V2Size && V1Size <= Modulo - ModOffset)
       return NoAlias;
   }
-  
-  return MayAlias;
+
+  // Statically, we can see that the base objects are the same, but the
+  // pointers have dynamic offsets which we can't resolve. And none of our
+  // little tricks above worked.
+  //
+  // TODO: Returning PartialAlias instead of MayAlias is a mild hack; the
+  // practical effect of this is protecting TBAA in the case of dynamic
+  // indices into arrays of unions or malloc'd memory.
+  return PartialAlias;
+}
+
+static AliasAnalysis::AliasResult
+MergeAliasResults(AliasAnalysis::AliasResult A, AliasAnalysis::AliasResult B) {
+  // If the results agree, take it.
+  if (A == B)
+    return A;
+  // A mix of PartialAlias and MustAlias is PartialAlias.
+  if ((A == AliasAnalysis::PartialAlias && B == AliasAnalysis::MustAlias) ||
+      (B == AliasAnalysis::PartialAlias && A == AliasAnalysis::MustAlias))
+    return AliasAnalysis::PartialAlias;
+  // Otherwise, we don't know anything.
+  return AliasAnalysis::MayAlias;
 }
 
 /// aliasSelect - Provide a bunch of ad-hoc rules to disambiguate a Select
 /// instruction against another.
 AliasAnalysis::AliasResult
-BasicAliasAnalysis::aliasSelect(const SelectInst *SI, unsigned SISize,
-                                const Value *V2, unsigned V2Size) {
+BasicAliasAnalysis::aliasSelect(const SelectInst *SI, uint64_t SISize,
+                                const MDNode *SITBAAInfo,
+                                const Value *V2, uint64_t V2Size,
+                                const MDNode *V2TBAAInfo) {
   // If the values are Selects with the same condition, we can do a more precise
   // check: just check for aliases between the values on corresponding arms.
   if (const SelectInst *SI2 = dyn_cast<SelectInst>(V2))
     if (SI->getCondition() == SI2->getCondition()) {
       AliasResult Alias =
-        aliasCheck(SI->getTrueValue(), SISize,
-                   SI2->getTrueValue(), V2Size);
+        aliasCheck(SI->getTrueValue(), SISize, SITBAAInfo,
+                   SI2->getTrueValue(), V2Size, V2TBAAInfo);
       if (Alias == MayAlias)
         return MayAlias;
       AliasResult ThisAlias =
-        aliasCheck(SI->getFalseValue(), SISize,
-                   SI2->getFalseValue(), V2Size);
-      if (ThisAlias != Alias)
-        return MayAlias;
-      return Alias;
+        aliasCheck(SI->getFalseValue(), SISize, SITBAAInfo,
+                   SI2->getFalseValue(), V2Size, V2TBAAInfo);
+      return MergeAliasResults(ThisAlias, Alias);
     }
 
   // If both arms of the Select node NoAlias or MustAlias V2, then returns
   // NoAlias / MustAlias. Otherwise, returns MayAlias.
   AliasResult Alias =
-    aliasCheck(SI->getTrueValue(), SISize, V2, V2Size);
+    aliasCheck(V2, V2Size, V2TBAAInfo, SI->getTrueValue(), SISize, SITBAAInfo);
   if (Alias == MayAlias)
     return MayAlias;
+
   AliasResult ThisAlias =
-    aliasCheck(SI->getFalseValue(), SISize, V2, V2Size);
-  if (ThisAlias != Alias)
-    return MayAlias;
-  return Alias;
+    aliasCheck(V2, V2Size, V2TBAAInfo, SI->getFalseValue(), SISize, SITBAAInfo);
+  return MergeAliasResults(ThisAlias, Alias);
 }
 
 // aliasPHI - Provide a bunch of ad-hoc rules to disambiguate a PHI instruction
 // against another.
 AliasAnalysis::AliasResult
-BasicAliasAnalysis::aliasPHI(const PHINode *PN, unsigned PNSize,
-                             const Value *V2, unsigned V2Size) {
-  // The PHI node has already been visited, avoid recursion any further.
-  if (!VisitedPHIs.insert(PN))
-    return MayAlias;
-
+BasicAliasAnalysis::aliasPHI(const PHINode *PN, uint64_t PNSize,
+                             const MDNode *PNTBAAInfo,
+                             const Value *V2, uint64_t V2Size,
+                             const MDNode *V2TBAAInfo) {
   // If the values are PHIs in the same block, we can do a more precise
   // as well as efficient check: just check for aliases between the values
   // on corresponding edges.
   if (const PHINode *PN2 = dyn_cast<PHINode>(V2))
     if (PN2->getParent() == PN->getParent()) {
       AliasResult Alias =
-        aliasCheck(PN->getIncomingValue(0), PNSize,
+        aliasCheck(PN->getIncomingValue(0), PNSize, PNTBAAInfo,
                    PN2->getIncomingValueForBlock(PN->getIncomingBlock(0)),
-                   V2Size);
+                   V2Size, V2TBAAInfo);
       if (Alias == MayAlias)
         return MayAlias;
       for (unsigned i = 1, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
         AliasResult ThisAlias =
-          aliasCheck(PN->getIncomingValue(i), PNSize,
+          aliasCheck(PN->getIncomingValue(i), PNSize, PNTBAAInfo,
                      PN2->getIncomingValueForBlock(PN->getIncomingBlock(i)),
-                     V2Size);
-        if (ThisAlias != Alias)
-          return MayAlias;
+                     V2Size, V2TBAAInfo);
+        Alias = MergeAliasResults(ThisAlias, Alias);
+        if (Alias == MayAlias)
+          break;
       }
       return Alias;
     }
@@ -754,7 +1056,8 @@ BasicAliasAnalysis::aliasPHI(const PHINode *PN, unsigned PNSize,
       V1Srcs.push_back(PV1);
   }
 
-  AliasResult Alias = aliasCheck(V2, V2Size, V1Srcs[0], PNSize);
+  AliasResult Alias = aliasCheck(V2, V2Size, V2TBAAInfo,
+                                 V1Srcs[0], PNSize, PNTBAAInfo);
   // Early exit if the check of the first PHI source against V2 is MayAlias.
   // Other results are not possible.
   if (Alias == MayAlias)
@@ -765,14 +1068,11 @@ BasicAliasAnalysis::aliasPHI(const PHINode *PN, unsigned PNSize,
   for (unsigned i = 1, e = V1Srcs.size(); i != e; ++i) {
     Value *V = V1Srcs[i];
 
-    // If V2 is a PHI, the recursive case will have been caught in the
-    // above aliasCheck call, so these subsequent calls to aliasCheck
-    // don't need to assume that V2 is being visited recursively.
-    VisitedPHIs.erase(V2);
-
-    AliasResult ThisAlias = aliasCheck(V2, V2Size, V, PNSize);
-    if (ThisAlias != Alias || ThisAlias == MayAlias)
-      return MayAlias;
+    AliasResult ThisAlias = aliasCheck(V2, V2Size, V2TBAAInfo,
+                                       V, PNSize, PNTBAAInfo);
+    Alias = MergeAliasResults(ThisAlias, Alias);
+    if (Alias == MayAlias)
+      break;
   }
 
   return Alias;
@@ -782,8 +1082,15 @@ BasicAliasAnalysis::aliasPHI(const PHINode *PN, unsigned PNSize,
 // such as array references.
 //
 AliasAnalysis::AliasResult
-BasicAliasAnalysis::aliasCheck(const Value *V1, unsigned V1Size,
-                               const Value *V2, unsigned V2Size) {
+BasicAliasAnalysis::aliasCheck(const Value *V1, uint64_t V1Size,
+                               const MDNode *V1TBAAInfo,
+                               const Value *V2, uint64_t V2Size,
+                               const MDNode *V2TBAAInfo) {
+  // If either of the memory references is empty, it doesn't matter what the
+  // pointer values are.
+  if (V1Size == 0 || V2Size == 0)
+    return NoAlias;
+
   // Strip off any casts if they exist.
   V1 = V1->stripPointerCasts();
   V2 = V2->stripPointerCasts();
@@ -791,12 +1098,12 @@ BasicAliasAnalysis::aliasCheck(const Value *V1, unsigned V1Size,
   // Are we checking for alias of the same value?
   if (V1 == V2) return MustAlias;
 
-  if (!isa<PointerType>(V1->getType()) || !isa<PointerType>(V2->getType()))
+  if (!V1->getType()->isPointerTy() || !V2->getType()->isPointerTy())
     return NoAlias;  // Scalars cannot alias each other
 
   // Figure out what objects these things are pointing to if we can.
-  const Value *O1 = V1->getUnderlyingObject();
-  const Value *O2 = V2->getUnderlyingObject();
+  const Value *O1 = GetUnderlyingObject(V1, TD);
+  const Value *O2 = GetUnderlyingObject(V2, TD);
 
   // Null values in the default address space don't point to any object, so they
   // don't alias any other pointer.
@@ -817,39 +1124,49 @@ BasicAliasAnalysis::aliasCheck(const Value *V1, unsigned V1Size,
         (isa<Constant>(O2) && isIdentifiedObject(O1) && !isa<Constant>(O1)))
       return NoAlias;
 
-    // Arguments can't alias with local allocations or noalias calls.
-    if ((isa<Argument>(O1) && (isa<AllocaInst>(O2) || isNoAliasCall(O2))) ||
-        (isa<Argument>(O2) && (isa<AllocaInst>(O1) || isNoAliasCall(O1))))
+    // Arguments can't alias with local allocations or noalias calls
+    // in the same function.
+    if (((isa<Argument>(O1) && (isa<AllocaInst>(O2) || isNoAliasCall(O2))) ||
+         (isa<Argument>(O2) && (isa<AllocaInst>(O1) || isNoAliasCall(O1)))))
       return NoAlias;
 
     // Most objects can't alias null.
-    if ((isa<ConstantPointerNull>(V2) && isKnownNonNull(O1)) ||
-        (isa<ConstantPointerNull>(V1) && isKnownNonNull(O2)))
+    if ((isa<ConstantPointerNull>(O2) && isKnownNonNull(O1)) ||
+        (isa<ConstantPointerNull>(O1) && isKnownNonNull(O2)))
       return NoAlias;
-  }
   
+    // If one pointer is the result of a call/invoke or load and the other is a
+    // non-escaping local object within the same function, then we know the
+    // object couldn't escape to a point where the call could return it.
+    //
+    // Note that if the pointers are in different functions, there are a
+    // variety of complications. A call with a nocapture argument may still
+    // temporary store the nocapture argument's value in a temporary memory
+    // location if that memory location doesn't escape. Or it may pass a
+    // nocapture value to other functions as long as they don't capture it.
+    if (isEscapeSource(O1) && isNonEscapingLocalObject(O2))
+      return NoAlias;
+    if (isEscapeSource(O2) && isNonEscapingLocalObject(O1))
+      return NoAlias;
+  }
+
   // If the size of one access is larger than the entire object on the other
   // side, then we know such behavior is undefined and can assume no alias.
   if (TD)
-    if ((V1Size != ~0U && isObjectSmallerThan(O2, V1Size, *TD)) ||
-        (V2Size != ~0U && isObjectSmallerThan(O1, V2Size, *TD)))
+    if ((V1Size != UnknownSize && isObjectSmallerThan(O2, V1Size, *TD)) ||
+        (V2Size != UnknownSize && isObjectSmallerThan(O1, V2Size, *TD)))
       return NoAlias;
   
-  // If one pointer is the result of a call/invoke or load and the other is a
-  // non-escaping local object, then we know the object couldn't escape to a
-  // point where the call could return it. The load case works because
-  // isNonEscapingLocalObject considers all stores to be escapes (it
-  // passes true for the StoreCaptures argument to PointerMayBeCaptured).
-  if (O1 != O2) {
-    if ((isa<CallInst>(O1) || isa<InvokeInst>(O1) || isa<LoadInst>(O1) ||
-         isa<Argument>(O1)) &&
-        isNonEscapingLocalObject(O2))
-      return NoAlias;
-    if ((isa<CallInst>(O2) || isa<InvokeInst>(O2) || isa<LoadInst>(O2) ||
-         isa<Argument>(O2)) &&
-        isNonEscapingLocalObject(O1))
-      return NoAlias;
-  }
+  // Check the cache before climbing up use-def chains. This also terminates
+  // otherwise infinitely recursive queries.
+  LocPair Locs(Location(V1, V1Size, V1TBAAInfo),
+               Location(V2, V2Size, V2TBAAInfo));
+  if (V1 > V2)
+    std::swap(Locs.first, Locs.second);
+  std::pair<AliasCacheTy::iterator, bool> Pair =
+    AliasCache.insert(std::make_pair(Locs, MayAlias));
+  if (!Pair.second)
+    return Pair.first->second;
 
   // FIXME: This isn't aggressively handling alias(GEP, PHI) for example: if the
   // GEP can't simplify, we don't even look at the PHI cases.
@@ -858,25 +1175,41 @@ BasicAliasAnalysis::aliasCheck(const Value *V1, unsigned V1Size,
     std::swap(V1Size, V2Size);
     std::swap(O1, O2);
   }
-  if (const GEPOperator *GV1 = dyn_cast<GEPOperator>(V1))
-    return aliasGEP(GV1, V1Size, V2, V2Size, O1, O2);
+  if (const GEPOperator *GV1 = dyn_cast<GEPOperator>(V1)) {
+    AliasResult Result = aliasGEP(GV1, V1Size, V2, V2Size, V2TBAAInfo, O1, O2);
+    if (Result != MayAlias) return AliasCache[Locs] = Result;
+  }
 
   if (isa<PHINode>(V2) && !isa<PHINode>(V1)) {
     std::swap(V1, V2);
     std::swap(V1Size, V2Size);
   }
-  if (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(V1))
-    return aliasPHI(PN, V1Size, V2, V2Size);
+  if (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(V1)) {
+    AliasResult Result = aliasPHI(PN, V1Size, V1TBAAInfo,
+                                  V2, V2Size, V2TBAAInfo);
+    if (Result != MayAlias) return AliasCache[Locs] = Result;
+  }
 
   if (isa<SelectInst>(V2) && !isa<SelectInst>(V1)) {
     std::swap(V1, V2);
     std::swap(V1Size, V2Size);
   }
-  if (const SelectInst *S1 = dyn_cast<SelectInst>(V1))
-    return aliasSelect(S1, V1Size, V2, V2Size);
+  if (const SelectInst *S1 = dyn_cast<SelectInst>(V1)) {
+    AliasResult Result = aliasSelect(S1, V1Size, V1TBAAInfo,
+                                     V2, V2Size, V2TBAAInfo);
+    if (Result != MayAlias) return AliasCache[Locs] = Result;
+  }
 
-  return MayAlias;
+  // If both pointers are pointing into the same object and one of them
+  // accesses is accessing the entire object, then the accesses must
+  // overlap in some way.
+  if (TD && O1 == O2)
+    if ((V1Size != UnknownSize && isObjectSize(O1, V1Size, *TD)) ||
+        (V2Size != UnknownSize && isObjectSize(O2, V2Size, *TD)))
+      return AliasCache[Locs] = PartialAlias;
+
+  AliasResult Result =
+    AliasAnalysis::alias(Location(V1, V1Size, V1TBAAInfo),
+                         Location(V2, V2Size, V2TBAAInfo));
+  return AliasCache[Locs] = Result;
 }
-
-// Make sure that anything that uses AliasAnalysis pulls in this file.
-DEFINING_FILE_FOR(BasicAliasAnalysis)