[GMR] Wrap all of the per-function information behind a more strongly
[oota-llvm.git] / lib / Analysis / IPA / GlobalsModRef.cpp
index 92d0d2318e0d2e15b133caf002ffeac1bde4aa69..8ffeecf155c8db91e2c0fa1e561a9fb8ee3047da 100644 (file)
@@ -14,9 +14,9 @@
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#define DEBUG_TYPE "globalsmodref-aa"
 #include "llvm/Analysis/Passes.h"
 #include "llvm/ADT/SCCIterator.h"
+#include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
 #include "llvm/Analysis/CallGraph.h"
 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
 #include "llvm/IR/Constants.h"
 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
+#include "llvm/IR/InstIterator.h"
 #include "llvm/IR/Instructions.h"
 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
 #include "llvm/IR/Module.h"
 #include "llvm/Pass.h"
 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
-#include "llvm/Support/InstIterator.h"
-#include <set>
+#include <list>
 using namespace llvm;
 
+#define DEBUG_TYPE "globalsmodref-aa"
+
 STATISTIC(NumNonAddrTakenGlobalVars,
           "Number of global vars without address taken");
 STATISTIC(NumNonAddrTakenFunctions,"Number of functions without address taken");
@@ -40,159 +42,242 @@ STATISTIC(NumNoMemFunctions, "Number of functions that do not access memory");
 STATISTIC(NumReadMemFunctions, "Number of functions that only read memory");
 STATISTIC(NumIndirectGlobalVars, "Number of indirect global objects");
 
+// An option to enable unsafe alias results from the GlobalsModRef analysis.
+// When enabled, GlobalsModRef will provide no-alias results which in extremely
+// rare cases may not be conservatively correct. In particular, in the face of
+// transforms which cause assymetry between how effective GetUnderlyingObject
+// is for two pointers, it may produce incorrect results.
+//
+// These unsafe results have been returned by GMR for many years without
+// causing significant issues in the wild and so we provide a mechanism to
+// re-enable them for users of LLVM that have a particular performance
+// sensitivity and no known issues. The option also makes it easy to evaluate
+// the performance impact of these results.
+static cl::opt<bool> EnableUnsafeGlobalsModRefAliasResults(
+    "enable-unsafe-globalsmodref-alias-results", cl::init(false), cl::Hidden);
+
 namespace {
-  /// FunctionRecord - One instance of this structure is stored for every
-  /// function in the program.  Later, the entries for these functions are
-  /// removed if the function is found to call an external function (in which
-  /// case we know nothing about it.
-  struct FunctionRecord {
-    /// GlobalInfo - Maintain mod/ref info for all of the globals without
-    /// addresses taken that are read or written (transitively) by this
-    /// function.
-    std::map<const GlobalValue*, unsigned> GlobalInfo;
-
-    /// MayReadAnyGlobal - May read global variables, but it is not known which.
-    bool MayReadAnyGlobal;
-
-    unsigned getInfoForGlobal(const GlobalValue *GV) const {
-      unsigned Effect = MayReadAnyGlobal ? AliasAnalysis::Ref : 0;
-      std::map<const GlobalValue*, unsigned>::const_iterator I =
-        GlobalInfo.find(GV);
-      if (I != GlobalInfo.end())
-        Effect |= I->second;
-      return Effect;
-    }
+/// The mod/ref information collected for a particular function.
+///
+/// We collect information about mod/ref behavior of a function here, both in
+/// general and as pertains to specific globals. We only have this detailed
+/// information when we know *something* useful about the behavior. If we
+/// saturate to fully general mod/ref, we remove the info for the function.
+class FunctionInfo {
+public:
+  FunctionInfo() : MayReadAnyGlobal(false), MRI(MRI_NoModRef) {}
+
+  /// Returns the \c ModRefInfo info for this function.
+  ModRefInfo getModRefInfo() const { return MRI; }
+
+  /// Adds new \c ModRefInfo for this function to its state.
+  void addModRefInfo(ModRefInfo NewMRI) { MRI = ModRefInfo(MRI | NewMRI); }
+
+  /// Returns whether this function may read any global variable, and we don't
+  /// know which global.
+  bool mayReadAnyGlobal() const { return MayReadAnyGlobal; }
+
+  /// Sets this function as potentially reading from any global.
+  void setMayReadAnyGlobal() { MayReadAnyGlobal = true; }
+
+  /// Returns the \c ModRefInfo info for this function w.r.t. a particular
+  /// global, which may be more precise than the general information above.
+  ModRefInfo getModRefInfoForGlobal(const GlobalValue &GV) const {
+    ModRefInfo GlobalMRI = MayReadAnyGlobal ? MRI_Ref : MRI_NoModRef;
+    auto I = GlobalInfo.find(&GV);
+    if (I != GlobalInfo.end())
+      GlobalMRI = ModRefInfo(GlobalMRI | I->second);
+    return GlobalMRI;
+  }
+
+  /// Access the entire map of mod/ref info for specific globals.
+  const std::map<const GlobalValue *, ModRefInfo> &getGlobalModRefInfo() const {
+    return GlobalInfo;
+  }
 
-    /// FunctionEffect - Capture whether or not this function reads or writes to
-    /// ANY memory.  If not, we can do a lot of aggressive analysis on it.
-    unsigned FunctionEffect;
+  void addModRefInfoForGlobal(const GlobalValue &GV, ModRefInfo NewMRI) {
+    auto &GlobalMRI = GlobalInfo[&GV];
+    GlobalMRI = ModRefInfo(GlobalMRI | NewMRI);
+  }
+
+private:
+  /// Maintain mod/ref info for all of the globals without addresses taken that
+  /// are read or written (transitively) by this function.
+  std::map<const GlobalValue *, ModRefInfo> GlobalInfo;
+
+  /// Flag indicating this function read global variables, but it is not known
+  /// which.
+  bool MayReadAnyGlobal;
+
+  /// Captures whether or not this function reads or writes to ANY memory. If
+  /// not, we can do a lot of aggressive analysis on it.
+  ModRefInfo MRI;
+};
+
+/// GlobalsModRef - The actual analysis pass.
+class GlobalsModRef : public ModulePass, public AliasAnalysis {
+  /// The globals that do not have their addresses taken.
+  SmallPtrSet<const GlobalValue *, 8> NonAddressTakenGlobals;
+
+  /// IndirectGlobals - The memory pointed to by this global is known to be
+  /// 'owned' by the global.
+  SmallPtrSet<const GlobalValue *, 8> IndirectGlobals;
+
+  /// AllocsForIndirectGlobals - If an instruction allocates memory for an
+  /// indirect global, this map indicates which one.
+  DenseMap<const Value *, const GlobalValue *> AllocsForIndirectGlobals;
+
+  /// For each function, keep track of what globals are modified or read.
+  DenseMap<const Function *, FunctionInfo> FunctionInfos;
+
+  /// Handle to clear this analysis on deletion of values.
+  struct DeletionCallbackHandle final : CallbackVH {
+    GlobalsModRef &GMR;
+    std::list<DeletionCallbackHandle>::iterator I;
+
+    DeletionCallbackHandle(GlobalsModRef &GMR, Value *V)
+        : CallbackVH(V), GMR(GMR) {}
+
+    void deleted() override {
+      Value *V = getValPtr();
+      if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
+        if (GMR.NonAddressTakenGlobals.erase(GV)) {
+          // This global might be an indirect global.  If so, remove it and
+          // remove
+          // any AllocRelatedValues for it.
+          if (GMR.IndirectGlobals.erase(GV)) {
+            // Remove any entries in AllocsForIndirectGlobals for this global.
+            for (auto I = GMR.AllocsForIndirectGlobals.begin(),
+                      E = GMR.AllocsForIndirectGlobals.end();
+                 I != E; ++I)
+              if (I->second == GV)
+                GMR.AllocsForIndirectGlobals.erase(I);
+          }
+        }
+      }
 
-    FunctionRecord() : MayReadAnyGlobal (false), FunctionEffect(0) {}
+      // If this is an allocation related to an indirect global, remove it.
+      GMR.AllocsForIndirectGlobals.erase(V);
+
+      // And clear out the handle.
+      setValPtr(nullptr);
+      GMR.Handles.erase(I);
+      // This object is now destroyed!
+    }
   };
 
-  /// GlobalsModRef - The actual analysis pass.
-  class GlobalsModRef : public ModulePass, public AliasAnalysis {
-    /// NonAddressTakenGlobals - The globals that do not have their addresses
-    /// taken.
-    std::set<const GlobalValue*> NonAddressTakenGlobals;
+  /// List of callbacks for globals being tracked by this analysis. Note that
+  /// these objects are quite large, but we only anticipate having one per
+  /// global tracked by this analysis. There are numerous optimizations we
+  /// could perform to the memory utilization here if this becomes a problem.
+  std::list<DeletionCallbackHandle> Handles;
 
-    /// IndirectGlobals - The memory pointed to by this global is known to be
-    /// 'owned' by the global.
-    std::set<const GlobalValue*> IndirectGlobals;
+public:
+  static char ID;
+  GlobalsModRef() : ModulePass(ID) {
+    initializeGlobalsModRefPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+  }
 
-    /// AllocsForIndirectGlobals - If an instruction allocates memory for an
-    /// indirect global, this map indicates which one.
-    std::map<const Value*, const GlobalValue*> AllocsForIndirectGlobals;
+  bool runOnModule(Module &M) override {
+    InitializeAliasAnalysis(this, &M.getDataLayout());
 
-    /// FunctionInfo - For each function, keep track of what globals are
-    /// modified or read.
-    std::map<const Function*, FunctionRecord> FunctionInfo;
+    // Find non-addr taken globals.
+    AnalyzeGlobals(M);
 
-  public:
-    static char ID;
-    GlobalsModRef() : ModulePass(ID) {
-      initializeGlobalsModRefPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
-    }
+    // Propagate on CG.
+    AnalyzeCallGraph(getAnalysis<CallGraphWrapperPass>().getCallGraph(), M);
+    return false;
+  }
 
-    bool runOnModule(Module &M) {
-      InitializeAliasAnalysis(this);                 // set up super class
-      AnalyzeGlobals(M);                          // find non-addr taken globals
-      AnalyzeCallGraph(getAnalysis<CallGraph>(), M); // Propagate on CG
-      return false;
-    }
+  void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
+    AliasAnalysis::getAnalysisUsage(AU);
+    AU.addRequired<CallGraphWrapperPass>();
+    AU.setPreservesAll(); // Does not transform code
+  }
 
-    virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
-      AliasAnalysis::getAnalysisUsage(AU);
-      AU.addRequired<CallGraph>();
-      AU.setPreservesAll();                         // Does not transform code
-    }
+  /// 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.
+  void *getAdjustedAnalysisPointer(AnalysisID PI) override {
+    if (PI == &AliasAnalysis::ID)
+      return (AliasAnalysis *)this;
+    return this;
+  }
 
-    //------------------------------------------------
-    // Implement the AliasAnalysis API
-    //
-    AliasResult alias(const Location &LocA, const Location &LocB);
-    ModRefResult getModRefInfo(ImmutableCallSite CS,
-                               const Location &Loc);
-    ModRefResult getModRefInfo(ImmutableCallSite CS1,
-                               ImmutableCallSite CS2) {
-      return AliasAnalysis::getModRefInfo(CS1, CS2);
+  //------------------------------------------------
+  // Implement the AliasAnalysis API
+  //
+  AliasResult alias(const MemoryLocation &LocA,
+                    const MemoryLocation &LocB) override;
+  ModRefInfo getModRefInfo(ImmutableCallSite CS,
+                           const MemoryLocation &Loc) override;
+  ModRefInfo getModRefInfo(ImmutableCallSite CS1,
+                           ImmutableCallSite CS2) override {
+    return AliasAnalysis::getModRefInfo(CS1, CS2);
+  }
+
+  /// getModRefBehavior - Return the behavior of the specified function if
+  /// called from the specified call site.  The call site may be null in which
+  /// case the most generic behavior of this function should be returned.
+  FunctionModRefBehavior getModRefBehavior(const Function *F) override {
+    FunctionModRefBehavior Min = FMRB_UnknownModRefBehavior;
+
+    if (FunctionInfo *FI = getFunctionInfo(F)) {
+      if (FI->getModRefInfo() == MRI_NoModRef)
+        Min = FMRB_DoesNotAccessMemory;
+      else if ((FI->getModRefInfo() & MRI_Mod) == 0)
+        Min = FMRB_OnlyReadsMemory;
     }
 
-    /// getModRefBehavior - Return the behavior of the specified function if
-    /// called from the specified call site.  The call site may be null in which
-    /// case the most generic behavior of this function should be returned.
-    ModRefBehavior getModRefBehavior(const Function *F) {
-      ModRefBehavior Min = UnknownModRefBehavior;
-
-      if (FunctionRecord *FR = getFunctionInfo(F)) {
-        if (FR->FunctionEffect == 0)
-          Min = DoesNotAccessMemory;
-        else if ((FR->FunctionEffect & Mod) == 0)
-          Min = OnlyReadsMemory;
-      }
+    return FunctionModRefBehavior(AliasAnalysis::getModRefBehavior(F) & Min);
+  }
 
-      return ModRefBehavior(AliasAnalysis::getModRefBehavior(F) & Min);
-    }
-    
-    /// getModRefBehavior - Return the behavior of the specified function if
-    /// called from the specified call site.  The call site may be null in which
-    /// case the most generic behavior of this function should be returned.
-    ModRefBehavior getModRefBehavior(ImmutableCallSite CS) {
-      ModRefBehavior Min = UnknownModRefBehavior;
-
-      if (const Function* F = CS.getCalledFunction())
-        if (FunctionRecord *FR = getFunctionInfo(F)) {
-          if (FR->FunctionEffect == 0)
-            Min = DoesNotAccessMemory;
-          else if ((FR->FunctionEffect & Mod) == 0)
-            Min = OnlyReadsMemory;
-        }
+  /// getModRefBehavior - Return the behavior of the specified function if
+  /// called from the specified call site.  The call site may be null in which
+  /// case the most generic behavior of this function should be returned.
+  FunctionModRefBehavior getModRefBehavior(ImmutableCallSite CS) override {
+    FunctionModRefBehavior Min = FMRB_UnknownModRefBehavior;
+
+    if (const Function *F = CS.getCalledFunction())
+      if (FunctionInfo *FI = getFunctionInfo(F)) {
+        if (FI->getModRefInfo() == MRI_NoModRef)
+          Min = FMRB_DoesNotAccessMemory;
+        else if ((FI->getModRefInfo() & MRI_Mod) == 0)
+          Min = FMRB_OnlyReadsMemory;
+      }
 
-      return ModRefBehavior(AliasAnalysis::getModRefBehavior(CS) & Min);
-    }
+    return FunctionModRefBehavior(AliasAnalysis::getModRefBehavior(CS) & Min);
+  }
 
-    virtual void deleteValue(Value *V);
-    virtual void copyValue(Value *From, Value *To);
-    virtual void addEscapingUse(Use &U);
-
-    /// 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(AnalysisID PI) {
-      if (PI == &AliasAnalysis::ID)
-        return (AliasAnalysis*)this;
-      return this;
-    }
-    
-  private:
-    /// getFunctionInfo - Return the function info for the function, or null if
-    /// we don't have anything useful to say about it.
-    FunctionRecord *getFunctionInfo(const Function *F) {
-      std::map<const Function*, FunctionRecord>::iterator I =
-        FunctionInfo.find(F);
-      if (I != FunctionInfo.end())
-        return &I->second;
-      return 0;
-    }
+private:
+  /// Returns the function info for the function, or null if we don't have
+  /// anything useful to say about it.
+  FunctionInfo *getFunctionInfo(const Function *F) {
+    auto I = FunctionInfos.find(F);
+    if (I != FunctionInfos.end())
+      return &I->second;
+    return nullptr;
+  }
 
-    void AnalyzeGlobals(Module &M);
-    void AnalyzeCallGraph(CallGraph &CG, Module &M);
-    bool AnalyzeUsesOfPointer(Value *V, std::vector<Function*> &Readers,
-                              std::vector<Function*> &Writers,
-                              GlobalValue *OkayStoreDest = 0);
-    bool AnalyzeIndirectGlobalMemory(GlobalValue *GV);
-  };
+  void AnalyzeGlobals(Module &M);
+  void AnalyzeCallGraph(CallGraph &CG, Module &M);
+  bool AnalyzeUsesOfPointer(Value *V,
+                            SmallPtrSetImpl<Function *> *Readers = nullptr,
+                            SmallPtrSetImpl<Function *> *Writers = nullptr,
+                            GlobalValue *OkayStoreDest = nullptr);
+  bool AnalyzeIndirectGlobalMemory(GlobalValue *GV);
+};
 }
 
 char GlobalsModRef::ID = 0;
-INITIALIZE_AG_PASS_BEGIN(GlobalsModRef, AliasAnalysis,
-                "globalsmodref-aa", "Simple mod/ref analysis for globals",    
-                false, true, false)
-INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(CallGraph)
-INITIALIZE_AG_PASS_END(GlobalsModRef, AliasAnalysis,
-                "globalsmodref-aa", "Simple mod/ref analysis for globals",    
-                false, true, false)
+INITIALIZE_AG_PASS_BEGIN(GlobalsModRef, AliasAnalysis, "globalsmodref-aa",
+                         "Simple mod/ref analysis for globals", false, true,
+                         false)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(CallGraphWrapperPass)
+INITIALIZE_AG_PASS_END(GlobalsModRef, AliasAnalysis, "globalsmodref-aa",
+                       "Simple mod/ref analysis for globals", false, true,
+                       false)
 
 Pass *llvm::createGlobalsModRefPass() { return new GlobalsModRef(); }
 
@@ -201,38 +286,41 @@ Pass *llvm::createGlobalsModRefPass() { return new GlobalsModRef(); }
 /// (really, their address passed to something nontrivial), record this fact,
 /// and record the functions that they are used directly in.
 void GlobalsModRef::AnalyzeGlobals(Module &M) {
-  std::vector<Function*> Readers, Writers;
-  for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ++I)
-    if (I->hasLocalLinkage()) {
-      if (!AnalyzeUsesOfPointer(I, Readers, Writers)) {
+  for (Function &F : M)
+    if (F.hasLocalLinkage())
+      if (!AnalyzeUsesOfPointer(&F)) {
         // Remember that we are tracking this global.
-        NonAddressTakenGlobals.insert(I);
+        NonAddressTakenGlobals.insert(&F);
+        Handles.emplace_front(*this, &F);
+        Handles.front().I = Handles.begin();
         ++NumNonAddrTakenFunctions;
       }
-      Readers.clear(); Writers.clear();
-    }
 
-  for (Module::global_iterator I = M.global_begin(), E = M.global_end();
-       I != E; ++I)
-    if (I->hasLocalLinkage()) {
-      if (!AnalyzeUsesOfPointer(I, Readers, Writers)) {
+  SmallPtrSet<Function *, 64> Readers, Writers;
+  for (GlobalVariable &GV : M.globals())
+    if (GV.hasLocalLinkage()) {
+      if (!AnalyzeUsesOfPointer(&GV, &Readers,
+                                GV.isConstant() ? nullptr : &Writers)) {
         // Remember that we are tracking this global, and the mod/ref fns
-        NonAddressTakenGlobals.insert(I);
+        NonAddressTakenGlobals.insert(&GV);
+        Handles.emplace_front(*this, &GV);
+        Handles.front().I = Handles.begin();
 
-        for (unsigned i = 0, e = Readers.size(); i != e; ++i)
-          FunctionInfo[Readers[i]].GlobalInfo[I] |= Ref;
+        for (Function *Reader : Readers)
+          FunctionInfos[Reader].addModRefInfoForGlobal(GV, MRI_Ref);
 
-        if (!I->isConstant())  // No need to keep track of writers to constants
-          for (unsigned i = 0, e = Writers.size(); i != e; ++i)
-            FunctionInfo[Writers[i]].GlobalInfo[I] |= Mod;
+        if (!GV.isConstant()) // No need to keep track of writers to constants
+          for (Function *Writer : Writers)
+            FunctionInfos[Writer].addModRefInfoForGlobal(GV, MRI_Mod);
         ++NumNonAddrTakenGlobalVars;
 
         // If this global holds a pointer type, see if it is an indirect global.
-        if (I->getType()->getElementType()->isPointerTy() &&
-            AnalyzeIndirectGlobalMemory(I))
+        if (GV.getType()->getElementType()->isPointerTy() &&
+            AnalyzeIndirectGlobalMemory(&GV))
           ++NumIndirectGlobalVars;
       }
-      Readers.clear(); Writers.clear();
+      Readers.clear();
+      Writers.clear();
     }
 }
 
@@ -243,49 +331,45 @@ void GlobalsModRef::AnalyzeGlobals(Module &M) {
 ///
 /// If OkayStoreDest is non-null, stores into this global are allowed.
 bool GlobalsModRef::AnalyzeUsesOfPointer(Value *V,
-                                         std::vector<Function*> &Readers,
-                                         std::vector<Function*> &Writers,
+                                         SmallPtrSetImpl<Function *> *Readers,
+                                         SmallPtrSetImpl<Function *> *Writers,
                                          GlobalValue *OkayStoreDest) {
-  if (!V->getType()->isPointerTy()) return true;
-
-  for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E=V->use_end(); UI != E; ++UI) {
-    User *U = *UI;
-    if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(U)) {
-      Readers.push_back(LI->getParent()->getParent());
-    } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(U)) {
+  if (!V->getType()->isPointerTy())
+    return true;
+
+  for (Use &U : V->uses()) {
+    User *I = U.getUser();
+    if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
+      if (Readers)
+        Readers->insert(LI->getParent()->getParent());
+    } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
       if (V == SI->getOperand(1)) {
-        Writers.push_back(SI->getParent()->getParent());
+        if (Writers)
+          Writers->insert(SI->getParent()->getParent());
       } else if (SI->getOperand(1) != OkayStoreDest) {
-        return true;  // Storing the pointer
+        return true; // Storing the pointer
       }
-    } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(U)) {
-      if (AnalyzeUsesOfPointer(GEP, Readers, Writers)) return true;
-    } else if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(U)) {
-      if (AnalyzeUsesOfPointer(BCI, Readers, Writers, OkayStoreDest))
+    } else if (Operator::getOpcode(I) == Instruction::GetElementPtr) {
+      if (AnalyzeUsesOfPointer(I, Readers, Writers))
         return true;
-    } else if (isFreeCall(U, TLI)) {
-      Writers.push_back(cast<Instruction>(U)->getParent()->getParent());
-    } else if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(U)) {
-      // Make sure that this is just the function being called, not that it is
-      // passing into the function.
-      for (unsigned i = 0, e = CI->getNumArgOperands(); i != e; ++i)
-        if (CI->getArgOperand(i) == V) return true;
-    } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(U)) {
+    } else if (Operator::getOpcode(I) == Instruction::BitCast) {
+      if (AnalyzeUsesOfPointer(I, Readers, Writers, OkayStoreDest))
+        return true;
+    } else if (auto CS = CallSite(I)) {
       // Make sure that this is just the function being called, not that it is
       // passing into the function.
-      for (unsigned i = 0, e = II->getNumArgOperands(); i != e; ++i)
-        if (II->getArgOperand(i) == V) return true;
-    } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(U)) {
-      if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr ||
-          CE->getOpcode() == Instruction::BitCast) {
-        if (AnalyzeUsesOfPointer(CE, Readers, Writers))
-          return true;
-      } else {
-        return true;
+      if (!CS.isCallee(&U)) {
+        // Detect calls to free.
+        if (isFreeCall(I, TLI)) {
+          if (Writers)
+            Writers->insert(CS->getParent()->getParent());
+        } else {
+          return true; // Argument of an unknown call.
+        }
       }
-    } else if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(U)) {
+    } else if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(I)) {
       if (!isa<ConstantPointerNull>(ICI->getOperand(1)))
-        return true;  // Allow comparison against null.
+        return true; // Allow comparison against null.
     } else {
       return true;
     }
@@ -304,39 +388,39 @@ bool GlobalsModRef::AnalyzeUsesOfPointer(Value *V,
 bool GlobalsModRef::AnalyzeIndirectGlobalMemory(GlobalValue *GV) {
   // Keep track of values related to the allocation of the memory, f.e. the
   // value produced by the malloc call and any casts.
-  std::vector<Value*> AllocRelatedValues;
+  std::vector<Value *> AllocRelatedValues;
 
   // Walk the user list of the global.  If we find anything other than a direct
   // load or store, bail out.
-  for (Value::use_iterator I = GV->use_begin(), E = GV->use_end(); I != E; ++I){
-    User *U = *I;
+  for (User *U : GV->users()) {
     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(U)) {
       // The pointer loaded from the global can only be used in simple ways:
       // we allow addressing of it and loading storing to it.  We do *not* allow
       // storing the loaded pointer somewhere else or passing to a function.
-      std::vector<Function*> ReadersWriters;
-      if (AnalyzeUsesOfPointer(LI, ReadersWriters, ReadersWriters))
-        return false;  // Loaded pointer escapes.
+      if (AnalyzeUsesOfPointer(LI))
+        return false; // Loaded pointer escapes.
       // TODO: Could try some IP mod/ref of the loaded pointer.
     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(U)) {
       // Storing the global itself.
-      if (SI->getOperand(0) == GV) return false;
+      if (SI->getOperand(0) == GV)
+        return false;
 
       // If storing the null pointer, ignore it.
       if (isa<ConstantPointerNull>(SI->getOperand(0)))
         continue;
 
       // Check the value being stored.
-      Value *Ptr = GetUnderlyingObject(SI->getOperand(0));
+      Value *Ptr = GetUnderlyingObject(SI->getOperand(0),
+                                       GV->getParent()->getDataLayout());
 
       if (!isAllocLikeFn(Ptr, TLI))
-        return false;  // Too hard to analyze.
+        return false; // Too hard to analyze.
 
       // Analyze all uses of the allocation.  If any of them are used in a
       // non-simple way (e.g. stored to another global) bail out.
-      std::vector<Function*> ReadersWriters;
-      if (AnalyzeUsesOfPointer(Ptr, ReadersWriters, ReadersWriters, GV))
-        return false;  // Loaded pointer escapes.
+      if (AnalyzeUsesOfPointer(Ptr, /*Readers*/ nullptr, /*Writers*/ nullptr,
+                               GV))
+        return false; // Loaded pointer escapes.
 
       // Remember that this allocation is related to the indirect global.
       AllocRelatedValues.push_back(Ptr);
@@ -350,9 +434,13 @@ bool GlobalsModRef::AnalyzeIndirectGlobalMemory(GlobalValue *GV) {
   // this global in AllocsForIndirectGlobals.
   while (!AllocRelatedValues.empty()) {
     AllocsForIndirectGlobals[AllocRelatedValues.back()] = GV;
+    Handles.emplace_front(*this, AllocRelatedValues.back());
+    Handles.front().I = Handles.begin();
     AllocRelatedValues.pop_back();
   }
   IndirectGlobals.insert(GV);
+  Handles.emplace_front(*this, GV);
+  Handles.front().I = Handles.begin();
   return true;
 }
 
@@ -363,23 +451,22 @@ bool GlobalsModRef::AnalyzeIndirectGlobalMemory(GlobalValue *GV) {
 void GlobalsModRef::AnalyzeCallGraph(CallGraph &CG, Module &M) {
   // We do a bottom-up SCC traversal of the call graph.  In other words, we
   // visit all callees before callers (leaf-first).
-  for (scc_iterator<CallGraph*> I = scc_begin(&CG), E = scc_end(&CG); I != E;
-       ++I) {
-    std::vector<CallGraphNode *> &SCC = *I;
+  for (scc_iterator<CallGraph *> I = scc_begin(&CG); !I.isAtEnd(); ++I) {
+    const std::vector<CallGraphNode *> &SCC = *I;
     assert(!SCC.empty() && "SCC with no functions?");
 
     if (!SCC[0]->getFunction()) {
       // Calls externally - can't say anything useful.  Remove any existing
       // function records (may have been created when scanning globals).
-      for (unsigned i = 0, e = SCC.size(); i != e; ++i)
-        FunctionInfo.erase(SCC[i]->getFunction());
+      for (auto *Node : SCC)
+        FunctionInfos.erase(Node->getFunction());
       continue;
     }
 
-    FunctionRecord &FR = FunctionInfo[SCC[0]->getFunction()];
+    FunctionInfo &FI = FunctionInfos[SCC[0]->getFunction()];
 
     bool KnowNothing = false;
-    unsigned FunctionEffect = 0;
+    unsigned FunctionMRI = 0;
 
     // Collect the mod/ref properties due to called functions.  We only compute
     // one mod-ref set.
@@ -395,13 +482,13 @@ void GlobalsModRef::AnalyzeCallGraph(CallGraph &CG, Module &M) {
         if (F->doesNotAccessMemory()) {
           // Can't do better than that!
         } else if (F->onlyReadsMemory()) {
-          FunctionEffect |= Ref;
+          FunctionMRI |= MRI_Ref;
           if (!F->isIntrinsic())
             // This function might call back into the module and read a global -
             // consider every global as possibly being read by this function.
-            FR.MayReadAnyGlobal = true;
+            FI.setMayReadAnyGlobal();
         } else {
-          FunctionEffect |= ModRef;
+          FunctionMRI |= MRI_ModRef;
           // Can't say anything useful unless it's an intrinsic - they don't
           // read or write global variables of the kind considered here.
           KnowNothing = !F->isIntrinsic();
@@ -412,16 +499,16 @@ void GlobalsModRef::AnalyzeCallGraph(CallGraph &CG, Module &M) {
       for (CallGraphNode::iterator CI = SCC[i]->begin(), E = SCC[i]->end();
            CI != E && !KnowNothing; ++CI)
         if (Function *Callee = CI->second->getFunction()) {
-          if (FunctionRecord *CalleeFR = getFunctionInfo(Callee)) {
+          if (FunctionInfo *CalleeFI = getFunctionInfo(Callee)) {
             // Propagate function effect up.
-            FunctionEffect |= CalleeFR->FunctionEffect;
+            FunctionMRI |= CalleeFI->getModRefInfo();
 
             // Incorporate callee's effects on globals into our info.
-            for (std::map<const GlobalValue*, unsigned>::iterator GI =
-                   CalleeFR->GlobalInfo.begin(), E = CalleeFR->GlobalInfo.end();
-                 GI != E; ++GI)
-              FR.GlobalInfo[GI->first] |= GI->second;
-            FR.MayReadAnyGlobal |= CalleeFR->MayReadAnyGlobal;
+            for (const auto &G : CalleeFI->getGlobalModRefInfo())
+              FI.addModRefInfoForGlobal(*G.first, G.second);
+
+            if (CalleeFI->mayReadAnyGlobal())
+              FI.setMayReadAnyGlobal();
           } else {
             // Can't say anything about it.  However, if it is inside our SCC,
             // then nothing needs to be done.
@@ -435,62 +522,69 @@ void GlobalsModRef::AnalyzeCallGraph(CallGraph &CG, Module &M) {
     }
 
     // If we can't say anything useful about this SCC, remove all SCC functions
-    // from the FunctionInfo map.
+    // from the FunctionInfos map.
     if (KnowNothing) {
-      for (unsigned i = 0, e = SCC.size(); i != e; ++i)
-        FunctionInfo.erase(SCC[i]->getFunction());
+      for (auto *Node : SCC)
+        FunctionInfos.erase(Node->getFunction());
       continue;
     }
 
     // Scan the function bodies for explicit loads or stores.
-    for (unsigned i = 0, e = SCC.size(); i != e && FunctionEffect != ModRef;++i)
-      for (inst_iterator II = inst_begin(SCC[i]->getFunction()),
-             E = inst_end(SCC[i]->getFunction());
-           II != E && FunctionEffect != ModRef; ++II)
-        if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(&*II)) {
-          FunctionEffect |= Ref;
-          if (LI->isVolatile())
-            // Volatile loads may have side-effects, so mark them as writing
-            // memory (for example, a flag inside the processor).
-            FunctionEffect |= Mod;
-        } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(&*II)) {
-          FunctionEffect |= Mod;
-          if (SI->isVolatile())
-            // Treat volatile stores as reading memory somewhere.
-            FunctionEffect |= Ref;
-        } else if (isAllocationFn(&*II, TLI) || isFreeCall(&*II, TLI)) {
-          FunctionEffect |= ModRef;
-        } else if (IntrinsicInst *Intrinsic = dyn_cast<IntrinsicInst>(&*II)) {
-          // The callgraph doesn't include intrinsic calls.
-          Function *Callee = Intrinsic->getCalledFunction();
-          ModRefBehavior Behaviour = AliasAnalysis::getModRefBehavior(Callee);
-          FunctionEffect |= (Behaviour & ModRef);
+    for (auto *Node : SCC) {
+      if (FunctionMRI == MRI_ModRef)
+        break; // The mod/ref lattice saturates here.
+      for (Instruction &I : inst_range(Node->getFunction())) {
+        if (FunctionMRI == MRI_ModRef)
+          break; // The mod/ref lattice saturates here.
+
+        // We handle calls specially because the graph-relevant aspects are
+        // handled above.
+        if (auto CS = CallSite(&I)) {
+          if (isAllocationFn(&I, TLI) || isFreeCall(&I, TLI)) {
+            // FIXME: It is completely unclear why this is necessary and not
+            // handled by the above graph code.
+            FunctionMRI |= MRI_ModRef;
+          } else if (Function *Callee = CS.getCalledFunction()) {
+            // The callgraph doesn't include intrinsic calls.
+            if (Callee->isIntrinsic()) {
+              FunctionModRefBehavior Behaviour =
+                  AliasAnalysis::getModRefBehavior(Callee);
+              FunctionMRI |= (Behaviour & MRI_ModRef);
+            }
+          }
+          continue;
         }
 
-    if ((FunctionEffect & Mod) == 0)
+        // All non-call instructions we use the primary predicates for whether
+        // thay read or write memory.
+        if (I.mayReadFromMemory())
+          FunctionMRI |= MRI_Ref;
+        if (I.mayWriteToMemory())
+          FunctionMRI |= MRI_Mod;
+      }
+    }
+
+    if ((FunctionMRI & MRI_Mod) == 0)
       ++NumReadMemFunctions;
-    if (FunctionEffect == 0)
+    if (FunctionMRI == MRI_NoModRef)
       ++NumNoMemFunctions;
-    FR.FunctionEffect = FunctionEffect;
+    FI.addModRefInfo(ModRefInfo(FunctionMRI));
 
     // Finally, now that we know the full effect on this SCC, clone the
     // information to each function in the SCC.
     for (unsigned i = 1, e = SCC.size(); i != e; ++i)
-      FunctionInfo[SCC[i]->getFunction()] = FR;
+      FunctionInfos[SCC[i]->getFunction()] = FI;
   }
 }
 
-
-
 /// alias - If one of the pointers is to a global that we are tracking, and the
 /// other is some random pointer, we know there cannot be an alias, because the
 /// address of the global isn't taken.
-AliasAnalysis::AliasResult
-GlobalsModRef::alias(const Location &LocA,
-                     const Location &LocB) {
+AliasResult GlobalsModRef::alias(const MemoryLocation &LocA,
+                                 const MemoryLocation &LocB) {
   // Get the base object these pointers point to.
-  const Value *UV1 = GetUnderlyingObject(LocA.Ptr);
-  const Value *UV2 = GetUnderlyingObject(LocB.Ptr);
+  const Value *UV1 = GetUnderlyingObject(LocA.Ptr, *DL);
+  const Value *UV2 = GetUnderlyingObject(LocB.Ptr, *DL);
 
   // If either of the underlying values is a global, they may be non-addr-taken
   // globals, which we can answer queries about.
@@ -499,14 +593,23 @@ GlobalsModRef::alias(const Location &LocA,
   if (GV1 || GV2) {
     // If the global's address is taken, pretend we don't know it's a pointer to
     // the global.
-    if (GV1 && !NonAddressTakenGlobals.count(GV1)) GV1 = 0;
-    if (GV2 && !NonAddressTakenGlobals.count(GV2)) GV2 = 0;
+    if (GV1 && !NonAddressTakenGlobals.count(GV1))
+      GV1 = nullptr;
+    if (GV2 && !NonAddressTakenGlobals.count(GV2))
+      GV2 = nullptr;
 
     // If the two pointers are derived from two different non-addr-taken
-    // globals, or if one is and the other isn't, we know these can't alias.
-    if ((GV1 || GV2) && GV1 != GV2)
+    // globals we know these can't alias.
+    if (GV1 && GV2 && GV1 != GV2)
       return NoAlias;
 
+    // If one is and the other isn't, it isn't strictly safe but we can fake
+    // this result if necessary for performance. This does not appear to be
+    // a common problem in practice.
+    if (EnableUnsafeGlobalsModRefAliasResults)
+      if ((GV1 || GV2) && GV1 != GV2)
+        return NoAlias;
+
     // Otherwise if they are both derived from the same addr-taken global, we
     // can't know the two accesses don't overlap.
   }
@@ -514,7 +617,7 @@ GlobalsModRef::alias(const Location &LocA,
   // These pointers may be based on the memory owned by an indirect global.  If
   // so, we may be able to handle this.  First check to see if the base pointer
   // is a direct load from an indirect global.
-  GV1 = GV2 = 0;
+  GV1 = GV2 = nullptr;
   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(UV1))
     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(LI->getOperand(0)))
       if (IndirectGlobals.count(GV))
@@ -526,82 +629,43 @@ GlobalsModRef::alias(const Location &LocA,
 
   // These pointers may also be from an allocation for the indirect global.  If
   // so, also handle them.
-  if (AllocsForIndirectGlobals.count(UV1))
-    GV1 = AllocsForIndirectGlobals[UV1];
-  if (AllocsForIndirectGlobals.count(UV2))
-    GV2 = AllocsForIndirectGlobals[UV2];
+  if (!GV1)
+    GV1 = AllocsForIndirectGlobals.lookup(UV1);
+  if (!GV2)
+    GV2 = AllocsForIndirectGlobals.lookup(UV2);
 
   // Now that we know whether the two pointers are related to indirect globals,
-  // use this to disambiguate the pointers.  If either pointer is based on an
-  // indirect global and if they are not both based on the same indirect global,
-  // they cannot alias.
-  if ((GV1 || GV2) && GV1 != GV2)
+  // use this to disambiguate the pointers. If the pointers are based on
+  // different indirect globals they cannot alias.
+  if (GV1 && GV2 && GV1 != GV2)
     return NoAlias;
 
+  // If one is based on an indirect global and the other isn't, it isn't
+  // strictly safe but we can fake this result if necessary for performance.
+  // This does not appear to be a common problem in practice.
+  if (EnableUnsafeGlobalsModRefAliasResults)
+    if ((GV1 || GV2) && GV1 != GV2)
+      return NoAlias;
+
   return AliasAnalysis::alias(LocA, LocB);
 }
 
-AliasAnalysis::ModRefResult
-GlobalsModRef::getModRefInfo(ImmutableCallSite CS,
-                             const Location &Loc) {
-  unsigned Known = ModRef;
+ModRefInfo GlobalsModRef::getModRefInfo(ImmutableCallSite CS,
+                                        const MemoryLocation &Loc) {
+  unsigned Known = MRI_ModRef;
 
   // If we are asking for mod/ref info of a direct call with a pointer to a
   // global we are tracking, return information if we have it.
+  const DataLayout &DL = CS.getCaller()->getParent()->getDataLayout();
   if (const GlobalValue *GV =
-        dyn_cast<GlobalValue>(GetUnderlyingObject(Loc.Ptr)))
+          dyn_cast<GlobalValue>(GetUnderlyingObject(Loc.Ptr, DL)))
     if (GV->hasLocalLinkage())
       if (const Function *F = CS.getCalledFunction())
         if (NonAddressTakenGlobals.count(GV))
-          if (const FunctionRecord *FR = getFunctionInfo(F))
-            Known = FR->getInfoForGlobal(GV);
-
-  if (Known == NoModRef)
-    return NoModRef; // No need to query other mod/ref analyses
-  return ModRefResult(Known & AliasAnalysis::getModRefInfo(CS, Loc));
-}
-
-
-//===----------------------------------------------------------------------===//
-// Methods to update the analysis as a result of the client transformation.
-//
-void GlobalsModRef::deleteValue(Value *V) {
-  if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
-    if (NonAddressTakenGlobals.erase(GV)) {
-      // This global might be an indirect global.  If so, remove it and remove
-      // any AllocRelatedValues for it.
-      if (IndirectGlobals.erase(GV)) {
-        // Remove any entries in AllocsForIndirectGlobals for this global.
-        for (std::map<const Value*, const GlobalValue*>::iterator
-             I = AllocsForIndirectGlobals.begin(),
-             E = AllocsForIndirectGlobals.end(); I != E; ) {
-          if (I->second == GV) {
-            AllocsForIndirectGlobals.erase(I++);
-          } else {
-            ++I;
-          }
-        }
-      }
-    }
-  }
-
-  // Otherwise, if this is an allocation related to an indirect global, remove
-  // it.
-  AllocsForIndirectGlobals.erase(V);
-
-  AliasAnalysis::deleteValue(V);
-}
-
-void GlobalsModRef::copyValue(Value *From, Value *To) {
-  AliasAnalysis::copyValue(From, To);
-}
+          if (const FunctionInfo *FI = getFunctionInfo(F))
+            Known = FI->getModRefInfoForGlobal(*GV);
 
-void GlobalsModRef::addEscapingUse(Use &U) {
-  // For the purposes of this analysis, it is conservatively correct to treat
-  // a newly escaping value equivalently to a deleted one.  We could perhaps
-  // be more precise by processing the new use and attempting to update our
-  // saved analysis results to accommodate it.
-  deleteValue(U);
-  
-  AliasAnalysis::addEscapingUse(U);
+  if (Known == MRI_NoModRef)
+    return MRI_NoModRef; // No need to query other mod/ref analyses
+  return ModRefInfo(Known & AliasAnalysis::getModRefInfo(CS, Loc));
 }