Minor tweak to MDA
[oota-llvm.git] / lib / Analysis / MemoryDependenceAnalysis.cpp
index 9f9399fb231e13ae9d6a8ebfd1822343c1b434b3..fa67aeb1bce3bf6ea1bb5a2ebf4d771ef0c4452f 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-//===- MemoryDependenceAnalysis.cpp - Mem Deps Implementation  --*- C++ -*-===//
+//===- MemoryDependenceAnalysis.cpp - Mem Deps Implementation -------------===//
 //
 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#define DEBUG_TYPE "memdep"
 #include "llvm/Analysis/MemoryDependenceAnalysis.h"
 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
-#include "llvm/Analysis/Dominators.h"
+#include "llvm/Analysis/AssumptionCache.h"
 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
 #include "llvm/Analysis/PHITransAddr.h"
 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
+#include "llvm/IR/Dominators.h"
 #include "llvm/IR/Function.h"
 #include "llvm/IR/Instructions.h"
 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
+#include "llvm/IR/PredIteratorCache.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
-#include "llvm/Support/PredIteratorCache.h"
 using namespace llvm;
 
+#define DEBUG_TYPE "memdep"
+
 STATISTIC(NumCacheNonLocal, "Number of fully cached non-local responses");
 STATISTIC(NumCacheDirtyNonLocal, "Number of dirty cached non-local responses");
 STATISTIC(NumUncacheNonLocal, "Number of uncached non-local responses");
@@ -47,21 +49,23 @@ STATISTIC(NumCacheCompleteNonLocalPtr,
           "Number of block queries that were completely cached");
 
 // Limit for the number of instructions to scan in a block.
-// FIXME: Figure out what a sane value is for this.
-//        (500 is relatively insane.)
-static const int BlockScanLimit = 500;
+static const unsigned int BlockScanLimit = 100;
+
+// Limit on the number of memdep results to process.
+static const unsigned int NumResultsLimit = 100;
 
 char MemoryDependenceAnalysis::ID = 0;
 
 // Register this pass...
 INITIALIZE_PASS_BEGIN(MemoryDependenceAnalysis, "memdep",
                 "Memory Dependence Analysis", false, true)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(AssumptionCacheTracker)
 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
 INITIALIZE_PASS_END(MemoryDependenceAnalysis, "memdep",
                       "Memory Dependence Analysis", false, true)
 
 MemoryDependenceAnalysis::MemoryDependenceAnalysis()
-: FunctionPass(ID), PredCache(0) {
+    : FunctionPass(ID), PredCache() {
   initializeMemoryDependenceAnalysisPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
 }
 MemoryDependenceAnalysis::~MemoryDependenceAnalysis() {
@@ -78,20 +82,23 @@ void MemoryDependenceAnalysis::releaseMemory() {
   PredCache->clear();
 }
 
-
-
 /// getAnalysisUsage - Does not modify anything.  It uses Alias Analysis.
 ///
 void MemoryDependenceAnalysis::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
   AU.setPreservesAll();
+  AU.addRequired<AssumptionCacheTracker>();
   AU.addRequiredTransitive<AliasAnalysis>();
 }
 
-bool MemoryDependenceAnalysis::runOnFunction(Function &) {
+bool MemoryDependenceAnalysis::runOnFunction(Function &F) {
   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
-  TD = getAnalysisIfAvailable<DataLayout>();
-  DT = getAnalysisIfAvailable<DominatorTree>();
-  if (PredCache == 0)
+  AC = &getAnalysis<AssumptionCacheTracker>().getAssumptionCache(F);
+  DataLayoutPass *DLP = getAnalysisIfAvailable<DataLayoutPass>();
+  DL = DLP ? &DLP->getDataLayout() : nullptr;
+  DominatorTreeWrapperPass *DTWP =
+      getAnalysisIfAvailable<DominatorTreeWrapperPass>();
+  DT = DTWP ? &DTWP->getDomTree() : nullptr;
+  if (!PredCache)
     PredCache.reset(new PredIteratorCache());
   return false;
 }
@@ -123,7 +130,8 @@ AliasAnalysis::ModRefResult GetLocation(const Instruction *Inst,
     if (LI->isUnordered()) {
       Loc = AA->getLocation(LI);
       return AliasAnalysis::Ref;
-    } else if (LI->getOrdering() == Monotonic) {
+    }
+    if (LI->getOrdering() == Monotonic) {
       Loc = AA->getLocation(LI);
       return AliasAnalysis::ModRef;
     }
@@ -135,7 +143,8 @@ AliasAnalysis::ModRefResult GetLocation(const Instruction *Inst,
     if (SI->isUnordered()) {
       Loc = AA->getLocation(SI);
       return AliasAnalysis::Mod;
-    } else if (SI->getOrdering() == Monotonic) {
+    }
+    if (SI->getOrdering() == Monotonic) {
       Loc = AA->getLocation(SI);
       return AliasAnalysis::ModRef;
     }
@@ -154,29 +163,32 @@ AliasAnalysis::ModRefResult GetLocation(const Instruction *Inst,
     return AliasAnalysis::Mod;
   }
 
-  if (const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst))
+  if (const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst)) {
+    AAMDNodes AAInfo;
+
     switch (II->getIntrinsicID()) {
     case Intrinsic::lifetime_start:
     case Intrinsic::lifetime_end:
     case Intrinsic::invariant_start:
+      II->getAAMetadata(AAInfo);
       Loc = AliasAnalysis::Location(II->getArgOperand(1),
                                     cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(0))
-                                      ->getZExtValue(),
-                                    II->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa));
+                                      ->getZExtValue(), AAInfo);
       // These intrinsics don't really modify the memory, but returning Mod
       // will allow them to be handled conservatively.
       return AliasAnalysis::Mod;
     case Intrinsic::invariant_end:
+      II->getAAMetadata(AAInfo);
       Loc = AliasAnalysis::Location(II->getArgOperand(2),
                                     cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(1))
-                                      ->getZExtValue(),
-                                    II->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa));
+                                      ->getZExtValue(), AAInfo);
       // These intrinsics don't really modify the memory, but returning Mod
       // will allow them to be handled conservatively.
       return AliasAnalysis::Mod;
     default:
       break;
     }
+  }
 
   // Otherwise, just do the coarse-grained thing that always works.
   if (Inst->mayWriteToMemory())
@@ -256,17 +268,17 @@ isLoadLoadClobberIfExtendedToFullWidth(const AliasAnalysis::Location &MemLoc,
                                        const Value *&MemLocBase,
                                        int64_t &MemLocOffs,
                                        const LoadInst *LI,
-                                       const DataLayout *TD) {
+                                       const DataLayout *DL) {
   // If we have no target data, we can't do this.
-  if (TD == 0) return false;
+  if (!DL) return false;
 
   // If we haven't already computed the base/offset of MemLoc, do so now.
-  if (MemLocBase == 0)
-    MemLocBase = GetPointerBaseWithConstantOffset(MemLoc.Ptr, MemLocOffs, TD);
+  if (!MemLocBase)
+    MemLocBase = GetPointerBaseWithConstantOffset(MemLoc.Ptr, MemLocOffs, DL);
 
   unsigned Size = MemoryDependenceAnalysis::
     getLoadLoadClobberFullWidthSize(MemLocBase, MemLocOffs, MemLoc.Size,
-                                    LI, *TD);
+                                    LI, *DL);
   return Size != 0;
 }
 
@@ -280,7 +292,7 @@ isLoadLoadClobberIfExtendedToFullWidth(const AliasAnalysis::Location &MemLoc,
 unsigned MemoryDependenceAnalysis::
 getLoadLoadClobberFullWidthSize(const Value *MemLocBase, int64_t MemLocOffs,
                                 unsigned MemLocSize, const LoadInst *LI,
-                                const DataLayout &TD) {
+                                const DataLayout &DL) {
   // We can only extend simple integer loads.
   if (!isa<IntegerType>(LI->getType()) || !LI->isSimple()) return 0;
 
@@ -293,7 +305,7 @@ getLoadLoadClobberFullWidthSize(const Value *MemLocBase, int64_t MemLocOffs,
   // Get the base of this load.
   int64_t LIOffs = 0;
   const Value *LIBase =
-    GetPointerBaseWithConstantOffset(LI->getPointerOperand(), LIOffs, &TD);
+    GetPointerBaseWithConstantOffset(LI->getPointerOperand(), LIOffs, &DL);
 
   // If the two pointers are not based on the same pointer, we can't tell that
   // they are related.
@@ -329,7 +341,7 @@ getLoadLoadClobberFullWidthSize(const Value *MemLocBase, int64_t MemLocOffs,
     // If this load size is bigger than our known alignment or would not fit
     // into a native integer register, then we fail.
     if (NewLoadByteSize > LoadAlign ||
-        !TD.fitsInLegalInteger(NewLoadByteSize*8))
+        !DL.fitsInLegalInteger(NewLoadByteSize*8))
       return 0;
 
     if (LIOffs+NewLoadByteSize > MemLocEnd &&
@@ -348,6 +360,17 @@ getLoadLoadClobberFullWidthSize(const Value *MemLocBase, int64_t MemLocOffs,
   }
 }
 
+static bool isVolatile(Instruction *Inst) {
+  if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Inst))
+    return LI->isVolatile();
+  else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst))
+    return SI->isVolatile();
+  else if (AtomicCmpXchgInst *AI = dyn_cast<AtomicCmpXchgInst>(Inst))
+    return AI->isVolatile();
+  return false;
+}
+
+
 /// getPointerDependencyFrom - Return the instruction on which a memory
 /// location depends.  If isLoad is true, this routine ignores may-aliases with
 /// read-only operations.  If isLoad is false, this routine ignores may-aliases
@@ -359,30 +382,63 @@ getPointerDependencyFrom(const AliasAnalysis::Location &MemLoc, bool isLoad,
                          BasicBlock::iterator ScanIt, BasicBlock *BB,
                          Instruction *QueryInst) {
 
-  const Value *MemLocBase = 0;
+  const Value *MemLocBase = nullptr;
   int64_t MemLocOffset = 0;
   unsigned Limit = BlockScanLimit;
   bool isInvariantLoad = false;
+
+  // We must be careful with atomic accesses, as they may allow another thread
+  //   to touch this location, cloberring it. We are conservative: if the
+  //   QueryInst is not a simple (non-atomic) memory access, we automatically
+  //   return getClobber.
+  // If it is simple, we know based on the results of
+  // "Compiler testing via a theory of sound optimisations in the C11/C++11
+  //   memory model" in PLDI 2013, that a non-atomic location can only be
+  //   clobbered between a pair of a release and an acquire action, with no
+  //   access to the location in between.
+  // Here is an example for giving the general intuition behind this rule.
+  // In the following code:
+  //   store x 0;
+  //   release action; [1]
+  //   acquire action; [4]
+  //   %val = load x;
+  // It is unsafe to replace %val by 0 because another thread may be running:
+  //   acquire action; [2]
+  //   store x 42;
+  //   release action; [3]
+  // with synchronization from 1 to 2 and from 3 to 4, resulting in %val
+  // being 42. A key property of this program however is that if either
+  // 1 or 4 were missing, there would be a race between the store of 42
+  // either the store of 0 or the load (making the whole progam racy).
+  // The paper mentionned above shows that the same property is respected
+  // by every program that can detect any optimisation of that kind: either
+  // it is racy (undefined) or there is a release followed by an acquire
+  // between the pair of accesses under consideration.
+  bool HasSeenAcquire = false;
+
   if (isLoad && QueryInst) {
     LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(QueryInst);
-    if (LI && LI->getMetadata(LLVMContext::MD_invariant_load) != 0)
+    if (LI && LI->getMetadata(LLVMContext::MD_invariant_load) != nullptr)
       isInvariantLoad = true;
   }
 
   // Walk backwards through the basic block, looking for dependencies.
-  while (ScanIt != BB->begin()) {
+  // We can stop before processing PHIs or dbg intrinsics.
+  const BasicBlock::iterator Begin(BB->getFirstNonPHIOrDbg());
+  while (ScanIt != Begin) {
+    Instruction *Inst = --ScanIt;
+
+    if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst))
+      // Debug intrinsics don't (and can't) cause dependencies.
+      if (isa<DbgInfoIntrinsic>(II)) continue;
+
     // Limit the amount of scanning we do so we don't end up with quadratic
     // running time on extreme testcases.
     --Limit;
     if (!Limit)
       return MemDepResult::getUnknown();
 
-    Instruction *Inst = --ScanIt;
-
     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst)) {
-      // Debug intrinsics don't (and can't) cause dependences.
-      if (isa<DbgInfoIntrinsic>(II)) continue;
-
       // If we reach a lifetime begin or end marker, then the query ends here
       // because the value is undefined.
       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start) {
@@ -399,11 +455,45 @@ getPointerDependencyFrom(const AliasAnalysis::Location &MemLoc, bool isLoad,
 
     // Values depend on loads if the pointers are must aliased.  This means that
     // a load depends on another must aliased load from the same value.
+    // One exception is atomic loads: a value can depend on an atomic load that it
+    // does not alias with when this atomic load indicates that another thread may
+    // be accessing the location.
     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Inst)) {
+
+      // While volatile access cannot be eliminated, they do not have to clobber
+      // non-aliasing locations, as normal accesses, for example, can be safely
+      // reordered with volatile accesses.
+      if (LI->isVolatile()) {
+        if (!QueryInst)
+          // Original QueryInst *may* be volatile
+          return MemDepResult::getClobber(LI);
+        if (isVolatile(QueryInst))
+          // Ordering required if QueryInst is itself volatile
+          return MemDepResult::getClobber(LI);
+        // Otherwise, volatile doesn't imply any special ordering
+      }
+      
       // Atomic loads have complications involved.
+      // A Monotonic (or higher) load is OK if the query inst is itself not atomic.
+      // An Acquire (or higher) load sets the HasSeenAcquire flag, so that any
+      //   release store will know to return getClobber.
       // FIXME: This is overly conservative.
-      if (!LI->isUnordered())
-        return MemDepResult::getClobber(LI);
+      if (LI->isAtomic() && LI->getOrdering() > Unordered) {
+        if (!QueryInst)
+          return MemDepResult::getClobber(LI);
+        if (auto *QueryLI = dyn_cast<LoadInst>(QueryInst)) {
+          if (!QueryLI->isSimple())
+            return MemDepResult::getClobber(LI);
+        } else if (auto *QuerySI = dyn_cast<StoreInst>(QueryInst)) {
+          if (!QuerySI->isSimple())
+            return MemDepResult::getClobber(LI);
+        } else if (QueryInst->mayReadOrWriteMemory()) {
+          return MemDepResult::getClobber(LI);
+        }
+
+        if (isAtLeastAcquire(LI->getOrdering()))
+          HasSeenAcquire = true;
+      }
 
       AliasAnalysis::Location LoadLoc = AA->getLocation(LI);
 
@@ -421,7 +511,7 @@ getPointerDependencyFrom(const AliasAnalysis::Location &MemLoc, bool isLoad,
           if (IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(LI->getType()))
             if (LI->getAlignment()*8 > ITy->getPrimitiveSizeInBits() &&
                 isLoadLoadClobberIfExtendedToFullWidth(MemLoc, MemLocBase,
-                                                       MemLocOffset, LI, TD))
+                                                       MemLocOffset, LI, DL))
               return MemDepResult::getClobber(Inst);
 
           continue;
@@ -461,8 +551,32 @@ getPointerDependencyFrom(const AliasAnalysis::Location &MemLoc, bool isLoad,
 
     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
       // Atomic stores have complications involved.
+      // A Monotonic store is OK if the query inst is itself not atomic.
+      // A Release (or higher) store further requires that no acquire load
+      //   has been seen.
       // FIXME: This is overly conservative.
-      if (!SI->isUnordered())
+      if (!SI->isUnordered()) {
+        if (!QueryInst)
+          return MemDepResult::getClobber(SI);
+        if (auto *QueryLI = dyn_cast<LoadInst>(QueryInst)) {
+          if (!QueryLI->isSimple())
+            return MemDepResult::getClobber(SI);
+        } else if (auto *QuerySI = dyn_cast<StoreInst>(QueryInst)) {
+          if (!QuerySI->isSimple())
+            return MemDepResult::getClobber(SI);
+        } else if (QueryInst->mayReadOrWriteMemory()) {
+          return MemDepResult::getClobber(SI);
+        }
+
+        if (HasSeenAcquire && isAtLeastRelease(SI->getOrdering()))
+          return MemDepResult::getClobber(SI);
+      }
+
+      // FIXME: this is overly conservative.
+      // While volatile access cannot be eliminated, they do not have to clobber
+      // non-aliasing locations, as normal accesses can for example be reordered
+      // with volatile accesses.
+      if (SI->isVolatile())
         return MemDepResult::getClobber(SI);
 
       // If alias analysis can tell that this store is guaranteed to not modify
@@ -497,7 +611,7 @@ getPointerDependencyFrom(const AliasAnalysis::Location &MemLoc, bool isLoad,
     // need to continue scanning until the malloc call.
     const TargetLibraryInfo *TLI = AA->getTargetLibraryInfo();
     if (isa<AllocaInst>(Inst) || isNoAliasFn(Inst, TLI)) {
-      const Value *AccessPtr = GetUnderlyingObject(MemLoc.Ptr, TD);
+      const Value *AccessPtr = GetUnderlyingObject(MemLoc.Ptr, DL);
 
       if (AccessPtr == Inst || AA->isMustAlias(Inst, AccessPtr))
         return MemDepResult::getDef(Inst);
@@ -680,7 +794,7 @@ MemoryDependenceAnalysis::getNonLocalCallDependency(CallSite QueryCS) {
     DirtyBlocks.pop_back();
 
     // Already processed this block?
-    if (!Visited.insert(DirtyBB))
+    if (!Visited.insert(DirtyBB).second)
       continue;
 
     // Do a binary search to see if we already have an entry for this block in
@@ -689,10 +803,10 @@ MemoryDependenceAnalysis::getNonLocalCallDependency(CallSite QueryCS) {
     NonLocalDepInfo::iterator Entry =
       std::upper_bound(Cache.begin(), Cache.begin()+NumSortedEntries,
                        NonLocalDepEntry(DirtyBB));
-    if (Entry != Cache.begin() && prior(Entry)->getBB() == DirtyBB)
+    if (Entry != Cache.begin() && std::prev(Entry)->getBB() == DirtyBB)
       --Entry;
 
-    NonLocalDepEntry *ExistingResult = 0;
+    NonLocalDepEntry *ExistingResult = nullptr;
     if (Entry != Cache.begin()+NumSortedEntries &&
         Entry->getBB() == DirtyBB) {
       // If we already have an entry, and if it isn't already dirty, the block
@@ -763,21 +877,65 @@ MemoryDependenceAnalysis::getNonLocalCallDependency(CallSite QueryCS) {
 /// own block.
 ///
 void MemoryDependenceAnalysis::
-getNonLocalPointerDependency(const AliasAnalysis::Location &Loc, bool isLoad,
-                             BasicBlock *FromBB,
+getNonLocalPointerDependency(Instruction *QueryInst,
                              SmallVectorImpl<NonLocalDepResult> &Result) {
+
+  auto getLocation = [](AliasAnalysis *AA, Instruction *Inst) {
+    if (auto *I = dyn_cast<LoadInst>(Inst))
+      return AA->getLocation(I);
+    else if (auto *I = dyn_cast<StoreInst>(Inst))
+      return AA->getLocation(I);
+    else if (auto *I = dyn_cast<VAArgInst>(Inst))
+      return AA->getLocation(I);
+    else if (auto *I = dyn_cast<AtomicCmpXchgInst>(Inst))
+      return AA->getLocation(I);
+    else if (auto *I = dyn_cast<AtomicRMWInst>(Inst))
+      return AA->getLocation(I);
+    else
+      llvm_unreachable("unsupported memory instruction");
+  };
+   
+  const AliasAnalysis::Location Loc = getLocation(AA, QueryInst);
+  bool isLoad = isa<LoadInst>(QueryInst);
+  BasicBlock *FromBB = QueryInst->getParent();
+  assert(FromBB);
+
   assert(Loc.Ptr->getType()->isPointerTy() &&
          "Can't get pointer deps of a non-pointer!");
   Result.clear();
+  
+  // This routine does not expect to deal with volatile instructions.
+  // Doing so would require piping through the QueryInst all the way through.
+  // TODO: volatiles can't be elided, but they can be reordered with other
+  // non-volatile accesses.
+
+  // We currently give up on any instruction which is ordered, but we do handle
+  // atomic instructions which are unordered.
+  // TODO: Handle ordered instructions
+  auto isOrdered = [](Instruction *Inst) {
+    if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Inst)) {
+      return !LI->isUnordered();
+    } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
+      return !SI->isUnordered();
+    }
+    return false;
+  };
+  if (isVolatile(QueryInst) || isOrdered(QueryInst)) {
+    Result.push_back(NonLocalDepResult(FromBB,
+                                       MemDepResult::getUnknown(),
+                                       const_cast<Value *>(Loc.Ptr)));
+    return;
+  }
+
 
-  PHITransAddr Address(const_cast<Value *>(Loc.Ptr), TD);
+  PHITransAddr Address(const_cast<Value *>(Loc.Ptr), DL, AC);
 
   // This is the set of blocks we've inspected, and the pointer we consider in
   // each block.  Because of critical edges, we currently bail out if querying
   // a block with multiple different pointers.  This can happen during PHI
   // translation.
   DenseMap<BasicBlock*, Value*> Visited;
-  if (!getNonLocalPointerDepFromBB(Address, Loc, isLoad, FromBB,
+  if (!getNonLocalPointerDepFromBB(QueryInst, Address, Loc, isLoad, FromBB,
                                    Result, Visited, true))
     return;
   Result.clear();
@@ -791,7 +949,8 @@ getNonLocalPointerDependency(const AliasAnalysis::Location &Loc, bool isLoad,
 /// lookup (which may use dirty cache info if available).  If we do a lookup,
 /// add the result to the cache.
 MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::
-GetNonLocalInfoForBlock(const AliasAnalysis::Location &Loc,
+GetNonLocalInfoForBlock(Instruction *QueryInst,
+                        const AliasAnalysis::Location &Loc,
                         bool isLoad, BasicBlock *BB,
                         NonLocalDepInfo *Cache, unsigned NumSortedEntries) {
 
@@ -803,7 +962,7 @@ GetNonLocalInfoForBlock(const AliasAnalysis::Location &Loc,
   if (Entry != Cache->begin() && (Entry-1)->getBB() == BB)
     --Entry;
 
-  NonLocalDepEntry *ExistingResult = 0;
+  NonLocalDepEntry *ExistingResult = nullptr;
   if (Entry != Cache->begin()+NumSortedEntries && Entry->getBB() == BB)
     ExistingResult = &*Entry;
 
@@ -832,7 +991,8 @@ GetNonLocalInfoForBlock(const AliasAnalysis::Location &Loc,
   }
 
   // Scan the block for the dependency.
-  MemDepResult Dep = getPointerDependencyFrom(Loc, isLoad, ScanPos, BB);
+  MemDepResult Dep = getPointerDependencyFrom(Loc, isLoad, ScanPos, BB,
+                                              QueryInst);
 
   // If we had a dirty entry for the block, update it.  Otherwise, just add
   // a new entry.
@@ -856,7 +1016,7 @@ GetNonLocalInfoForBlock(const AliasAnalysis::Location &Loc,
   return Dep;
 }
 
-/// SortNonLocalDepInfoCache - Sort the NonLocalDepInfo cache, given a certain
+/// SortNonLocalDepInfoCache - Sort the NonLocalDepInfo cache, given a certain
 /// number of elements in the array that are already properly ordered.  This is
 /// optimized for the case when only a few entries are added.
 static void
@@ -905,23 +1065,23 @@ SortNonLocalDepInfoCache(MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo &Cache,
 /// not compute dependence information for some reason.  This should be treated
 /// as a clobber dependence on the first instruction in the predecessor block.
 bool MemoryDependenceAnalysis::
-getNonLocalPointerDepFromBB(const PHITransAddr &Pointer,
+getNonLocalPointerDepFromBB(Instruction *QueryInst,
+                            const PHITransAddr &Pointer,
                             const AliasAnalysis::Location &Loc,
                             bool isLoad, BasicBlock *StartBB,
                             SmallVectorImpl<NonLocalDepResult> &Result,
                             DenseMap<BasicBlock*, Value*> &Visited,
                             bool SkipFirstBlock) {
-
   // Look up the cached info for Pointer.
   ValueIsLoadPair CacheKey(Pointer.getAddr(), isLoad);
 
   // Set up a temporary NLPI value. If the map doesn't yet have an entry for
   // CacheKey, this value will be inserted as the associated value. Otherwise,
   // it'll be ignored, and we'll have to check to see if the cached size and
-  // tbaa tag are consistent with the current query.
+  // aa tags are consistent with the current query.
   NonLocalPointerInfo InitialNLPI;
   InitialNLPI.Size = Loc.Size;
-  InitialNLPI.TBAATag = Loc.TBAATag;
+  InitialNLPI.AATags = Loc.AATags;
 
   // Get the NLPI for CacheKey, inserting one into the map if it doesn't
   // already have one.
@@ -945,27 +1105,28 @@ getNonLocalPointerDepFromBB(const PHITransAddr &Pointer,
     } else if (CacheInfo->Size > Loc.Size) {
       // This query's Size is less than the cached one. Conservatively restart
       // the query using the greater size.
-      return getNonLocalPointerDepFromBB(Pointer,
+      return getNonLocalPointerDepFromBB(QueryInst, Pointer,
                                          Loc.getWithNewSize(CacheInfo->Size),
                                          isLoad, StartBB, Result, Visited,
                                          SkipFirstBlock);
     }
 
-    // If the query's TBAATag is inconsistent with the cached one,
+    // If the query's AATags are inconsistent with the cached one,
     // conservatively throw out the cached data and restart the query with
     // no tag if needed.
-    if (CacheInfo->TBAATag != Loc.TBAATag) {
-      if (CacheInfo->TBAATag) {
+    if (CacheInfo->AATags != Loc.AATags) {
+      if (CacheInfo->AATags) {
         CacheInfo->Pair = BBSkipFirstBlockPair();
-        CacheInfo->TBAATag = 0;
+        CacheInfo->AATags = AAMDNodes();
         for (NonLocalDepInfo::iterator DI = CacheInfo->NonLocalDeps.begin(),
              DE = CacheInfo->NonLocalDeps.end(); DI != DE; ++DI)
           if (Instruction *Inst = DI->getResult().getInst())
             RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalPtrDeps, Inst, CacheKey);
         CacheInfo->NonLocalDeps.clear();
       }
-      if (Loc.TBAATag)
-        return getNonLocalPointerDepFromBB(Pointer, Loc.getWithoutTBAATag(),
+      if (Loc.AATags)
+        return getNonLocalPointerDepFromBB(QueryInst,
+                                           Pointer, Loc.getWithoutAATags(),
                                            isLoad, StartBB, Result, Visited,
                                            SkipFirstBlock);
     }
@@ -999,8 +1160,17 @@ getNonLocalPointerDepFromBB(const PHITransAddr &Pointer,
     for (NonLocalDepInfo::iterator I = Cache->begin(), E = Cache->end();
          I != E; ++I) {
       Visited.insert(std::make_pair(I->getBB(), Addr));
-      if (!I->getResult().isNonLocal() && DT->isReachableFromEntry(I->getBB()))
+      if (I->getResult().isNonLocal()) {
+        continue;
+      }
+
+      if (!DT) {
+        Result.push_back(NonLocalDepResult(I->getBB(),
+                                           MemDepResult::getUnknown(),
+                                           Addr));
+      } else if (DT->isReachableFromEntry(I->getBB())) {
         Result.push_back(NonLocalDepResult(I->getBB(), I->getResult(), Addr));
+      }
     }
     ++NumCacheCompleteNonLocalPtr;
     return false;
@@ -1032,6 +1202,24 @@ getNonLocalPointerDepFromBB(const PHITransAddr &Pointer,
   while (!Worklist.empty()) {
     BasicBlock *BB = Worklist.pop_back_val();
 
+    // If we do process a large number of blocks it becomes very expensive and
+    // likely it isn't worth worrying about
+    if (Result.size() > NumResultsLimit) {
+      Worklist.clear();
+      // Sort it now (if needed) so that recursive invocations of
+      // getNonLocalPointerDepFromBB and other routines that could reuse the
+      // cache value will only see properly sorted cache arrays.
+      if (Cache && NumSortedEntries != Cache->size()) {
+        SortNonLocalDepInfoCache(*Cache, NumSortedEntries);
+      }
+      // Since we bail out, the "Cache" set won't contain all of the
+      // results for the query.  This is ok (we can still use it to accelerate
+      // specific block queries) but we can't do the fastpath "return all
+      // results from the set".  Clear out the indicator for this.
+      CacheInfo->Pair = BBSkipFirstBlockPair();
+      return true;
+    }
+
     // Skip the first block if we have it.
     if (!SkipFirstBlock) {
       // Analyze the dependency of *Pointer in FromBB.  See if we already have
@@ -1041,13 +1229,21 @@ getNonLocalPointerDepFromBB(const PHITransAddr &Pointer,
       // Get the dependency info for Pointer in BB.  If we have cached
       // information, we will use it, otherwise we compute it.
       DEBUG(AssertSorted(*Cache, NumSortedEntries));
-      MemDepResult Dep = GetNonLocalInfoForBlock(Loc, isLoad, BB, Cache,
+      MemDepResult Dep = GetNonLocalInfoForBlock(QueryInst,
+                                                 Loc, isLoad, BB, Cache,
                                                  NumSortedEntries);
 
       // If we got a Def or Clobber, add this to the list of results.
-      if (!Dep.isNonLocal() && DT->isReachableFromEntry(BB)) {
-        Result.push_back(NonLocalDepResult(BB, Dep, Pointer.getAddr()));
-        continue;
+      if (!Dep.isNonLocal()) {
+        if (!DT) {
+          Result.push_back(NonLocalDepResult(BB,
+                                             MemDepResult::getUnknown(),
+                                             Pointer.getAddr()));
+          continue;
+        } else if (DT->isReachableFromEntry(BB)) {
+          Result.push_back(NonLocalDepResult(BB, Dep, Pointer.getAddr()));
+          continue;
+        }
       }
     }
 
@@ -1097,7 +1293,7 @@ getNonLocalPointerDepFromBB(const PHITransAddr &Pointer,
       SortNonLocalDepInfoCache(*Cache, NumSortedEntries);
       NumSortedEntries = Cache->size();
     }
-    Cache = 0;
+    Cache = nullptr;
 
     PredList.clear();
     for (BasicBlock **PI = PredCache->GetPreds(BB); *PI; ++PI) {
@@ -1107,7 +1303,7 @@ getNonLocalPointerDepFromBB(const PHITransAddr &Pointer,
       // Get the PHI translated pointer in this predecessor.  This can fail if
       // not translatable, in which case the getAddr() returns null.
       PHITransAddr &PredPointer = PredList.back().second;
-      PredPointer.PHITranslateValue(BB, Pred, 0);
+      PredPointer.PHITranslateValue(BB, Pred, nullptr);
 
       Value *PredPtrVal = PredPointer.getAddr();
 
@@ -1134,7 +1330,7 @@ getNonLocalPointerDepFromBB(const PHITransAddr &Pointer,
 
         // Make sure to clean up the Visited map before continuing on to
         // PredTranslationFailure.
-        for (unsigned i = 0; i < PredList.size(); i++)
+        for (unsigned i = 0, n = PredList.size(); i < n; ++i)
           Visited.erase(PredList[i].first);
 
         goto PredTranslationFailure;
@@ -1146,7 +1342,7 @@ getNonLocalPointerDepFromBB(const PHITransAddr &Pointer,
     // any results for.  (getNonLocalPointerDepFromBB will modify our
     // datastructures in ways the code after the PredTranslationFailure label
     // doesn't expect.)
-    for (unsigned i = 0; i < PredList.size(); i++) {
+    for (unsigned i = 0, n = PredList.size(); i < n; ++i) {
       BasicBlock *Pred = PredList[i].first;
       PHITransAddr &PredPointer = PredList[i].second;
       Value *PredPtrVal = PredPointer.getAddr();
@@ -1156,7 +1352,7 @@ getNonLocalPointerDepFromBB(const PHITransAddr &Pointer,
       // predecessor, then we have to assume that the pointer is clobbered in
       // that predecessor.  We can still do PRE of the load, which would insert
       // a computation of the pointer in this predecessor.
-      if (PredPtrVal == 0)
+      if (!PredPtrVal)
         CanTranslate = false;
 
       // FIXME: it is entirely possible that PHI translating will end up with
@@ -1168,7 +1364,7 @@ getNonLocalPointerDepFromBB(const PHITransAddr &Pointer,
       // result conflicted with the Visited list; we have to conservatively
       // assume it is unknown, but this also does not block PRE of the load.
       if (!CanTranslate ||
-          getNonLocalPointerDepFromBB(PredPointer,
+          getNonLocalPointerDepFromBB(QueryInst, PredPointer,
                                       Loc.getWithNewPtr(PredPtrVal),
                                       isLoad, Pred,
                                       Result, Visited)) {
@@ -1205,7 +1401,7 @@ getNonLocalPointerDepFromBB(const PHITransAddr &Pointer,
     // for the given block.  It assumes that we haven't modified any of
     // our datastructures while processing the current block.
 
-    if (Cache == 0) {
+    if (!Cache) {
       // Refresh the CacheInfo/Cache pointer if it got invalidated.
       CacheInfo = &NonLocalPointerDeps[CacheKey];
       Cache = &CacheInfo->NonLocalDeps;
@@ -1231,7 +1427,7 @@ getNonLocalPointerDepFromBB(const PHITransAddr &Pointer,
       if (I->getBB() != BB)
         continue;
 
-      assert(I->getResult().isNonLocal() &&
+      assert((I->getResult().isNonLocal() || !DT->isReachableFromEntry(BB)) &&
              "Should only be here with transparent block");
       I->setResult(MemDepResult::getUnknown());
       Result.push_back(NonLocalDepResult(I->getBB(), I->getResult(),
@@ -1260,7 +1456,7 @@ RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair P) {
 
   for (unsigned i = 0, e = PInfo.size(); i != e; ++i) {
     Instruction *Target = PInfo[i].getResult().getInst();
-    if (Target == 0) continue;  // Ignore non-local dep results.
+    if (!Target) continue;  // Ignore non-local dep results.
     assert(Target->getParent() == PInfo[i].getBB());
 
     // Eliminating the dirty entry from 'Cache', so update the reverse info.
@@ -1349,14 +1545,11 @@ void MemoryDependenceAnalysis::removeInstruction(Instruction *RemInst) {
 
   ReverseDepMapType::iterator ReverseDepIt = ReverseLocalDeps.find(RemInst);
   if (ReverseDepIt != ReverseLocalDeps.end()) {
-    SmallPtrSet<Instruction*, 4> &ReverseDeps = ReverseDepIt->second;
     // RemInst can't be the terminator if it has local stuff depending on it.
-    assert(!ReverseDeps.empty() && !isa<TerminatorInst>(RemInst) &&
+    assert(!ReverseDepIt->second.empty() && !isa<TerminatorInst>(RemInst) &&
            "Nothing can locally depend on a terminator");
 
-    for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::iterator I = ReverseDeps.begin(),
-         E = ReverseDeps.end(); I != E; ++I) {
-      Instruction *InstDependingOnRemInst = *I;
+    for (Instruction *InstDependingOnRemInst : ReverseDepIt->second) {
       assert(InstDependingOnRemInst != RemInst &&
              "Already removed our local dep info");
 
@@ -1382,12 +1575,10 @@ void MemoryDependenceAnalysis::removeInstruction(Instruction *RemInst) {
 
   ReverseDepIt = ReverseNonLocalDeps.find(RemInst);
   if (ReverseDepIt != ReverseNonLocalDeps.end()) {
-    SmallPtrSet<Instruction*, 4> &Set = ReverseDepIt->second;
-    for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::iterator I = Set.begin(), E = Set.end();
-         I != E; ++I) {
-      assert(*I != RemInst && "Already removed NonLocalDep info for RemInst");
+    for (Instruction *I : ReverseDepIt->second) {
+      assert(I != RemInst && "Already removed NonLocalDep info for RemInst");
 
-      PerInstNLInfo &INLD = NonLocalDeps[*I];
+      PerInstNLInfo &INLD = NonLocalDeps[I];
       // The information is now dirty!
       INLD.second = true;
 
@@ -1399,7 +1590,7 @@ void MemoryDependenceAnalysis::removeInstruction(Instruction *RemInst) {
         DI->setResult(NewDirtyVal);
 
         if (Instruction *NextI = NewDirtyVal.getInst())
-          ReverseDepsToAdd.push_back(std::make_pair(NextI, *I));
+          ReverseDepsToAdd.push_back(std::make_pair(NextI, I));
       }
     }
 
@@ -1418,12 +1609,9 @@ void MemoryDependenceAnalysis::removeInstruction(Instruction *RemInst) {
   ReverseNonLocalPtrDepTy::iterator ReversePtrDepIt =
     ReverseNonLocalPtrDeps.find(RemInst);
   if (ReversePtrDepIt != ReverseNonLocalPtrDeps.end()) {
-    SmallPtrSet<ValueIsLoadPair, 4> &Set = ReversePtrDepIt->second;
     SmallVector<std::pair<Instruction*, ValueIsLoadPair>,8> ReversePtrDepsToAdd;
 
-    for (SmallPtrSet<ValueIsLoadPair, 4>::iterator I = Set.begin(),
-         E = Set.end(); I != E; ++I) {
-      ValueIsLoadPair P = *I;
+    for (ValueIsLoadPair P : ReversePtrDepIt->second) {
       assert(P.getPointer() != RemInst &&
              "Already removed NonLocalPointerDeps info for RemInst");
 
@@ -1464,8 +1652,10 @@ void MemoryDependenceAnalysis::removeInstruction(Instruction *RemInst) {
   DEBUG(verifyRemoved(RemInst));
 }
 /// verifyRemoved - Verify that the specified instruction does not occur
-/// in our internal data structures.
+/// in our internal data structures. This function verifies by asserting in
+/// debug builds.
 void MemoryDependenceAnalysis::verifyRemoved(Instruction *D) const {
+#ifndef NDEBUG
   for (LocalDepMapType::const_iterator I = LocalDeps.begin(),
        E = LocalDeps.end(); I != E; ++I) {
     assert(I->first != D && "Inst occurs in data structures");
@@ -1494,18 +1684,16 @@ void MemoryDependenceAnalysis::verifyRemoved(Instruction *D) const {
   for (ReverseDepMapType::const_iterator I = ReverseLocalDeps.begin(),
        E = ReverseLocalDeps.end(); I != E; ++I) {
     assert(I->first != D && "Inst occurs in data structures");
-    for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::const_iterator II = I->second.begin(),
-         EE = I->second.end(); II != EE; ++II)
-      assert(*II != D && "Inst occurs in data structures");
+    for (Instruction *Inst : I->second)
+      assert(Inst != D && "Inst occurs in data structures");
   }
 
   for (ReverseDepMapType::const_iterator I = ReverseNonLocalDeps.begin(),
        E = ReverseNonLocalDeps.end();
        I != E; ++I) {
     assert(I->first != D && "Inst occurs in data structures");
-    for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::const_iterator II = I->second.begin(),
-         EE = I->second.end(); II != EE; ++II)
-      assert(*II != D && "Inst occurs in data structures");
+    for (Instruction *Inst : I->second)
+      assert(Inst != D && "Inst occurs in data structures");
   }
 
   for (ReverseNonLocalPtrDepTy::const_iterator
@@ -1513,11 +1701,10 @@ void MemoryDependenceAnalysis::verifyRemoved(Instruction *D) const {
        E = ReverseNonLocalPtrDeps.end(); I != E; ++I) {
     assert(I->first != D && "Inst occurs in rev NLPD map");
 
-    for (SmallPtrSet<ValueIsLoadPair, 4>::const_iterator II = I->second.begin(),
-         E = I->second.end(); II != E; ++II)
-      assert(*II != ValueIsLoadPair(D, false) &&
-             *II != ValueIsLoadPair(D, true) &&
+    for (ValueIsLoadPair P : I->second)
+      assert(P != ValueIsLoadPair(D, false) &&
+             P != ValueIsLoadPair(D, true) &&
              "Inst occurs in ReverseNonLocalPtrDeps map");
   }
-
+#endif
 }