Add support for memmove
[oota-llvm.git] / lib / Analysis / DataStructure / DataStructure.cpp
1 //===- DataStructure.cpp - Implement the core data structure analysis -----===//
2 // 
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
7 // 
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file implements the core data structure functionality.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #include "llvm/Analysis/DSGraph.h"
15 #include "llvm/Function.h"
16 #include "llvm/iOther.h"
17 #include "llvm/DerivedTypes.h"
18 #include "llvm/Target/TargetData.h"
19 #include "llvm/Assembly/Writer.h"
20 #include "Support/Debug.h"
21 #include "Support/STLExtras.h"
22 #include "Support/Statistic.h"
23 #include "Support/Timer.h"
24 #include <algorithm>
25
26 namespace {
27   Statistic<> NumFolds          ("dsnode", "Number of nodes completely folded");
28   Statistic<> NumCallNodesMerged("dsnode", "Number of call nodes merged");
29 };
30
31 using namespace DS;
32
33 DSNode *DSNodeHandle::HandleForwarding() const {
34   assert(!N->ForwardNH.isNull() && "Can only be invoked if forwarding!");
35
36   // Handle node forwarding here!
37   DSNode *Next = N->ForwardNH.getNode();  // Cause recursive shrinkage
38   Offset += N->ForwardNH.getOffset();
39
40   if (--N->NumReferrers == 0) {
41     // Removing the last referrer to the node, sever the forwarding link
42     N->stopForwarding();
43   }
44
45   N = Next;
46   N->NumReferrers++;
47   if (N->Size <= Offset) {
48     assert(N->Size <= 1 && "Forwarded to shrunk but not collapsed node?");
49     Offset = 0;
50   }
51   return N;
52 }
53
54 //===----------------------------------------------------------------------===//
55 // DSNode Implementation
56 //===----------------------------------------------------------------------===//
57
58 DSNode::DSNode(const Type *T, DSGraph *G)
59   : NumReferrers(0), Size(0), ParentGraph(G), Ty(Type::VoidTy), NodeType(0) {
60   // Add the type entry if it is specified...
61   if (T) mergeTypeInfo(T, 0);
62   G->getNodes().push_back(this);
63 }
64
65 // DSNode copy constructor... do not copy over the referrers list!
66 DSNode::DSNode(const DSNode &N, DSGraph *G)
67   : NumReferrers(0), Size(N.Size), ParentGraph(G),
68     Ty(N.Ty), Links(N.Links), Globals(N.Globals), NodeType(N.NodeType) {
69   G->getNodes().push_back(this);
70 }
71
72 /// getTargetData - Get the target data object used to construct this node.
73 ///
74 const TargetData &DSNode::getTargetData() const {
75   return ParentGraph->getTargetData();
76 }
77
78 void DSNode::assertOK() const {
79   assert((Ty != Type::VoidTy ||
80           Ty == Type::VoidTy && (Size == 0 ||
81                                  (NodeType & DSNode::Array))) &&
82          "Node not OK!");
83
84   assert(ParentGraph && "Node has no parent?");
85   const DSGraph::ScalarMapTy &SM = ParentGraph->getScalarMap();
86   for (unsigned i = 0, e = Globals.size(); i != e; ++i) {
87     assert(SM.find(Globals[i]) != SM.end());
88     assert(SM.find(Globals[i])->second.getNode() == this);
89   }
90 }
91
92 /// forwardNode - Mark this node as being obsolete, and all references to it
93 /// should be forwarded to the specified node and offset.
94 ///
95 void DSNode::forwardNode(DSNode *To, unsigned Offset) {
96   assert(this != To && "Cannot forward a node to itself!");
97   assert(ForwardNH.isNull() && "Already forwarding from this node!");
98   if (To->Size <= 1) Offset = 0;
99   assert((Offset < To->Size || (Offset == To->Size && Offset == 0)) &&
100          "Forwarded offset is wrong!");
101   ForwardNH.setNode(To);
102   ForwardNH.setOffset(Offset);
103   NodeType = DEAD;
104   Size = 0;
105   Ty = Type::VoidTy;
106 }
107
108 // addGlobal - Add an entry for a global value to the Globals list.  This also
109 // marks the node with the 'G' flag if it does not already have it.
110 //
111 void DSNode::addGlobal(GlobalValue *GV) {
112   // Keep the list sorted.
113   std::vector<GlobalValue*>::iterator I =
114     std::lower_bound(Globals.begin(), Globals.end(), GV);
115
116   if (I == Globals.end() || *I != GV) {
117     //assert(GV->getType()->getElementType() == Ty);
118     Globals.insert(I, GV);
119     NodeType |= GlobalNode;
120   }
121 }
122
123 /// foldNodeCompletely - If we determine that this node has some funny
124 /// behavior happening to it that we cannot represent, we fold it down to a
125 /// single, completely pessimistic, node.  This node is represented as a
126 /// single byte with a single TypeEntry of "void".
127 ///
128 void DSNode::foldNodeCompletely() {
129   if (isNodeCompletelyFolded()) return;  // If this node is already folded...
130
131   ++NumFolds;
132
133   // Create the node we are going to forward to...
134   DSNode *DestNode = new DSNode(0, ParentGraph);
135   DestNode->NodeType = NodeType|DSNode::Array;
136   DestNode->Ty = Type::VoidTy;
137   DestNode->Size = 1;
138   DestNode->Globals.swap(Globals);
139
140   // Start forwarding to the destination node...
141   forwardNode(DestNode, 0);
142   
143   if (Links.size()) {
144     DestNode->Links.push_back(Links[0]);
145     DSNodeHandle NH(DestNode);
146
147     // If we have links, merge all of our outgoing links together...
148     for (unsigned i = Links.size()-1; i != 0; --i)
149       NH.getNode()->Links[0].mergeWith(Links[i]);
150     Links.clear();
151   } else {
152     DestNode->Links.resize(1);
153   }
154 }
155
156 /// isNodeCompletelyFolded - Return true if this node has been completely
157 /// folded down to something that can never be expanded, effectively losing
158 /// all of the field sensitivity that may be present in the node.
159 ///
160 bool DSNode::isNodeCompletelyFolded() const {
161   return getSize() == 1 && Ty == Type::VoidTy && isArray();
162 }
163
164
165 namespace {
166   /// TypeElementWalker Class - Used for implementation of physical subtyping...
167   ///
168   class TypeElementWalker {
169     struct StackState {
170       const Type *Ty;
171       unsigned Offset;
172       unsigned Idx;
173       StackState(const Type *T, unsigned Off = 0)
174         : Ty(T), Offset(Off), Idx(0) {}
175     };
176
177     std::vector<StackState> Stack;
178     const TargetData &TD;
179   public:
180     TypeElementWalker(const Type *T, const TargetData &td) : TD(td) {
181       Stack.push_back(T);
182       StepToLeaf();
183     }
184
185     bool isDone() const { return Stack.empty(); }
186     const Type *getCurrentType()   const { return Stack.back().Ty;     }
187     unsigned    getCurrentOffset() const { return Stack.back().Offset; }
188
189     void StepToNextType() {
190       PopStackAndAdvance();
191       StepToLeaf();
192     }
193
194   private:
195     /// PopStackAndAdvance - Pop the current element off of the stack and
196     /// advance the underlying element to the next contained member.
197     void PopStackAndAdvance() {
198       assert(!Stack.empty() && "Cannot pop an empty stack!");
199       Stack.pop_back();
200       while (!Stack.empty()) {
201         StackState &SS = Stack.back();
202         if (const StructType *ST = dyn_cast<StructType>(SS.Ty)) {
203           ++SS.Idx;
204           if (SS.Idx != ST->getElementTypes().size()) {
205             const StructLayout *SL = TD.getStructLayout(ST);
206             SS.Offset += SL->MemberOffsets[SS.Idx]-SL->MemberOffsets[SS.Idx-1];
207             return;
208           }
209           Stack.pop_back();  // At the end of the structure
210         } else {
211           const ArrayType *AT = cast<ArrayType>(SS.Ty);
212           ++SS.Idx;
213           if (SS.Idx != AT->getNumElements()) {
214             SS.Offset += TD.getTypeSize(AT->getElementType());
215             return;
216           }
217           Stack.pop_back();  // At the end of the array
218         }
219       }
220     }
221
222     /// StepToLeaf - Used by physical subtyping to move to the first leaf node
223     /// on the type stack.
224     void StepToLeaf() {
225       if (Stack.empty()) return;
226       while (!Stack.empty() && !Stack.back().Ty->isFirstClassType()) {
227         StackState &SS = Stack.back();
228         if (const StructType *ST = dyn_cast<StructType>(SS.Ty)) {
229           if (ST->getElementTypes().empty()) {
230             assert(SS.Idx == 0);
231             PopStackAndAdvance();
232           } else {
233             // Step into the structure...
234             assert(SS.Idx < ST->getElementTypes().size());
235             const StructLayout *SL = TD.getStructLayout(ST);
236             Stack.push_back(StackState(ST->getElementTypes()[SS.Idx],
237                                        SS.Offset+SL->MemberOffsets[SS.Idx]));
238           }
239         } else {
240           const ArrayType *AT = cast<ArrayType>(SS.Ty);
241           if (AT->getNumElements() == 0) {
242             assert(SS.Idx == 0);
243             PopStackAndAdvance();
244           } else {
245             // Step into the array...
246             assert(SS.Idx < AT->getNumElements());
247             Stack.push_back(StackState(AT->getElementType(),
248                                        SS.Offset+SS.Idx*
249                                        TD.getTypeSize(AT->getElementType())));
250           }
251         }
252       }
253     }
254   };
255 }
256
257 /// ElementTypesAreCompatible - Check to see if the specified types are
258 /// "physically" compatible.  If so, return true, else return false.  We only
259 /// have to check the fields in T1: T2 may be larger than T1.  If AllowLargerT1
260 /// is true, then we also allow a larger T1.
261 ///
262 static bool ElementTypesAreCompatible(const Type *T1, const Type *T2,
263                                       bool AllowLargerT1, const TargetData &TD){
264   TypeElementWalker T1W(T1, TD), T2W(T2, TD);
265   
266   while (!T1W.isDone() && !T2W.isDone()) {
267     if (T1W.getCurrentOffset() != T2W.getCurrentOffset())
268       return false;
269
270     const Type *T1 = T1W.getCurrentType();
271     const Type *T2 = T2W.getCurrentType();
272     if (T1 != T2 && !T1->isLosslesslyConvertibleTo(T2))
273       return false;
274     
275     T1W.StepToNextType();
276     T2W.StepToNextType();
277   }
278   
279   return AllowLargerT1 || T1W.isDone();
280 }
281
282
283 /// mergeTypeInfo - This method merges the specified type into the current node
284 /// at the specified offset.  This may update the current node's type record if
285 /// this gives more information to the node, it may do nothing to the node if
286 /// this information is already known, or it may merge the node completely (and
287 /// return true) if the information is incompatible with what is already known.
288 ///
289 /// This method returns true if the node is completely folded, otherwise false.
290 ///
291 bool DSNode::mergeTypeInfo(const Type *NewTy, unsigned Offset,
292                            bool FoldIfIncompatible) {
293   const TargetData &TD = getTargetData();
294   // Check to make sure the Size member is up-to-date.  Size can be one of the
295   // following:
296   //  Size = 0, Ty = Void: Nothing is known about this node.
297   //  Size = 0, Ty = FnTy: FunctionPtr doesn't have a size, so we use zero
298   //  Size = 1, Ty = Void, Array = 1: The node is collapsed
299   //  Otherwise, sizeof(Ty) = Size
300   //
301   assert(((Size == 0 && Ty == Type::VoidTy && !isArray()) ||
302           (Size == 0 && !Ty->isSized() && !isArray()) ||
303           (Size == 1 && Ty == Type::VoidTy && isArray()) ||
304           (Size == 0 && !Ty->isSized() && !isArray()) ||
305           (TD.getTypeSize(Ty) == Size)) &&
306          "Size member of DSNode doesn't match the type structure!");
307   assert(NewTy != Type::VoidTy && "Cannot merge void type into DSNode!");
308
309   if (Offset == 0 && NewTy == Ty)
310     return false;  // This should be a common case, handle it efficiently
311
312   // Return true immediately if the node is completely folded.
313   if (isNodeCompletelyFolded()) return true;
314
315   // If this is an array type, eliminate the outside arrays because they won't
316   // be used anyway.  This greatly reduces the size of large static arrays used
317   // as global variables, for example.
318   //
319   bool WillBeArray = false;
320   while (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(NewTy)) {
321     // FIXME: we might want to keep small arrays, but must be careful about
322     // things like: [2 x [10000 x int*]]
323     NewTy = AT->getElementType();
324     WillBeArray = true;
325   }
326
327   // Figure out how big the new type we're merging in is...
328   unsigned NewTySize = NewTy->isSized() ? TD.getTypeSize(NewTy) : 0;
329
330   // Otherwise check to see if we can fold this type into the current node.  If
331   // we can't, we fold the node completely, if we can, we potentially update our
332   // internal state.
333   //
334   if (Ty == Type::VoidTy) {
335     // If this is the first type that this node has seen, just accept it without
336     // question....
337     assert(Offset == 0 && !isArray() &&
338            "Cannot have an offset into a void node!");
339     Ty = NewTy;
340     NodeType &= ~Array;
341     if (WillBeArray) NodeType |= Array;
342     Size = NewTySize;
343
344     // Calculate the number of outgoing links from this node.
345     Links.resize((Size+DS::PointerSize-1) >> DS::PointerShift);
346     return false;
347   }
348
349   // Handle node expansion case here...
350   if (Offset+NewTySize > Size) {
351     // It is illegal to grow this node if we have treated it as an array of
352     // objects...
353     if (isArray()) {
354       if (FoldIfIncompatible) foldNodeCompletely();
355       return true;
356     }
357
358     if (Offset) {  // We could handle this case, but we don't for now...
359       std::cerr << "UNIMP: Trying to merge a growth type into "
360                 << "offset != 0: Collapsing!\n";
361       if (FoldIfIncompatible) foldNodeCompletely();
362       return true;
363     }
364
365     // Okay, the situation is nice and simple, we are trying to merge a type in
366     // at offset 0 that is bigger than our current type.  Implement this by
367     // switching to the new type and then merge in the smaller one, which should
368     // hit the other code path here.  If the other code path decides it's not
369     // ok, it will collapse the node as appropriate.
370     //
371     const Type *OldTy = Ty;
372     Ty = NewTy;
373     NodeType &= ~Array;
374     if (WillBeArray) NodeType |= Array;
375     Size = NewTySize;
376
377     // Must grow links to be the appropriate size...
378     Links.resize((Size+DS::PointerSize-1) >> DS::PointerShift);
379
380     // Merge in the old type now... which is guaranteed to be smaller than the
381     // "current" type.
382     return mergeTypeInfo(OldTy, 0);
383   }
384
385   assert(Offset <= Size &&
386          "Cannot merge something into a part of our type that doesn't exist!");
387
388   // Find the section of Ty that NewTy overlaps with... first we find the
389   // type that starts at offset Offset.
390   //
391   unsigned O = 0;
392   const Type *SubType = Ty;
393   while (O < Offset) {
394     assert(Offset-O < TD.getTypeSize(SubType) && "Offset out of range!");
395
396     switch (SubType->getPrimitiveID()) {
397     case Type::StructTyID: {
398       const StructType *STy = cast<StructType>(SubType);
399       const StructLayout &SL = *TD.getStructLayout(STy);
400
401       unsigned i = 0, e = SL.MemberOffsets.size();
402       for (; i+1 < e && SL.MemberOffsets[i+1] <= Offset-O; ++i)
403         /* empty */;
404
405       // The offset we are looking for must be in the i'th element...
406       SubType = STy->getElementTypes()[i];
407       O += SL.MemberOffsets[i];
408       break;
409     }
410     case Type::ArrayTyID: {
411       SubType = cast<ArrayType>(SubType)->getElementType();
412       unsigned ElSize = TD.getTypeSize(SubType);
413       unsigned Remainder = (Offset-O) % ElSize;
414       O = Offset-Remainder;
415       break;
416     }
417     default:
418       if (FoldIfIncompatible) foldNodeCompletely();
419       return true;
420     }
421   }
422
423   assert(O == Offset && "Could not achieve the correct offset!");
424
425   // If we found our type exactly, early exit
426   if (SubType == NewTy) return false;
427
428   unsigned SubTypeSize = SubType->isSized() ? TD.getTypeSize(SubType) : 0;
429
430   // Ok, we are getting desperate now.  Check for physical subtyping, where we
431   // just require each element in the node to be compatible.
432   if (NewTySize <= SubTypeSize && NewTySize && NewTySize < 256 &&
433       SubTypeSize && SubTypeSize < 256 && 
434       ElementTypesAreCompatible(NewTy, SubType, !isArray(), TD))
435     return false;
436
437   // Okay, so we found the leader type at the offset requested.  Search the list
438   // of types that starts at this offset.  If SubType is currently an array or
439   // structure, the type desired may actually be the first element of the
440   // composite type...
441   //
442   unsigned PadSize = SubTypeSize; // Size, including pad memory which is ignored
443   while (SubType != NewTy) {
444     const Type *NextSubType = 0;
445     unsigned NextSubTypeSize = 0;
446     unsigned NextPadSize = 0;
447     switch (SubType->getPrimitiveID()) {
448     case Type::StructTyID: {
449       const StructType *STy = cast<StructType>(SubType);
450       const StructLayout &SL = *TD.getStructLayout(STy);
451       if (SL.MemberOffsets.size() > 1)
452         NextPadSize = SL.MemberOffsets[1];
453       else
454         NextPadSize = SubTypeSize;
455       NextSubType = STy->getElementTypes()[0];
456       NextSubTypeSize = TD.getTypeSize(NextSubType);
457       break;
458     }
459     case Type::ArrayTyID:
460       NextSubType = cast<ArrayType>(SubType)->getElementType();
461       NextSubTypeSize = TD.getTypeSize(NextSubType);
462       NextPadSize = NextSubTypeSize;
463       break;
464     default: ;
465       // fall out 
466     }
467
468     if (NextSubType == 0)
469       break;   // In the default case, break out of the loop
470
471     if (NextPadSize < NewTySize)
472       break;   // Don't allow shrinking to a smaller type than NewTySize
473     SubType = NextSubType;
474     SubTypeSize = NextSubTypeSize;
475     PadSize = NextPadSize;
476   }
477
478   // If we found the type exactly, return it...
479   if (SubType == NewTy)
480     return false;
481
482   // Check to see if we have a compatible, but different type...
483   if (NewTySize == SubTypeSize) {
484     // Check to see if this type is obviously convertible... int -> uint f.e.
485     if (NewTy->isLosslesslyConvertibleTo(SubType))
486       return false;
487
488     // Check to see if we have a pointer & integer mismatch going on here,
489     // loading a pointer as a long, for example.
490     //
491     if (SubType->isInteger() && isa<PointerType>(NewTy) ||
492         NewTy->isInteger() && isa<PointerType>(SubType))
493       return false;
494   } else if (NewTySize > SubTypeSize && NewTySize <= PadSize) {
495     // We are accessing the field, plus some structure padding.  Ignore the
496     // structure padding.
497     return false;
498   }
499
500   Module *M = 0;
501   if (getParentGraph()->getReturnNodes().size())
502     M = getParentGraph()->getReturnNodes().begin()->first->getParent();
503   DEBUG(std::cerr << "MergeTypeInfo Folding OrigTy: ";
504         WriteTypeSymbolic(std::cerr, Ty, M) << "\n due to:";
505         WriteTypeSymbolic(std::cerr, NewTy, M) << " @ " << Offset << "!\n"
506                   << "SubType: ";
507         WriteTypeSymbolic(std::cerr, SubType, M) << "\n\n");
508
509   if (FoldIfIncompatible) foldNodeCompletely();
510   return true;
511 }
512
513
514
515 // addEdgeTo - Add an edge from the current node to the specified node.  This
516 // can cause merging of nodes in the graph.
517 //
518 void DSNode::addEdgeTo(unsigned Offset, const DSNodeHandle &NH) {
519   if (NH.getNode() == 0) return;       // Nothing to do
520
521   DSNodeHandle &ExistingEdge = getLink(Offset);
522   if (ExistingEdge.getNode()) {
523     // Merge the two nodes...
524     ExistingEdge.mergeWith(NH);
525   } else {                             // No merging to perform...
526     setLink(Offset, NH);               // Just force a link in there...
527   }
528 }
529
530
531 // MergeSortedVectors - Efficiently merge a vector into another vector where
532 // duplicates are not allowed and both are sorted.  This assumes that 'T's are
533 // efficiently copyable and have sane comparison semantics.
534 //
535 static void MergeSortedVectors(std::vector<GlobalValue*> &Dest,
536                                const std::vector<GlobalValue*> &Src) {
537   // By far, the most common cases will be the simple ones.  In these cases,
538   // avoid having to allocate a temporary vector...
539   //
540   if (Src.empty()) {             // Nothing to merge in...
541     return;
542   } else if (Dest.empty()) {     // Just copy the result in...
543     Dest = Src;
544   } else if (Src.size() == 1) {  // Insert a single element...
545     const GlobalValue *V = Src[0];
546     std::vector<GlobalValue*>::iterator I =
547       std::lower_bound(Dest.begin(), Dest.end(), V);
548     if (I == Dest.end() || *I != Src[0])  // If not already contained...
549       Dest.insert(I, Src[0]);
550   } else if (Dest.size() == 1) {
551     GlobalValue *Tmp = Dest[0];           // Save value in temporary...
552     Dest = Src;                           // Copy over list...
553     std::vector<GlobalValue*>::iterator I =
554       std::lower_bound(Dest.begin(), Dest.end(), Tmp);
555     if (I == Dest.end() || *I != Tmp)     // If not already contained...
556       Dest.insert(I, Tmp);
557
558   } else {
559     // Make a copy to the side of Dest...
560     std::vector<GlobalValue*> Old(Dest);
561     
562     // Make space for all of the type entries now...
563     Dest.resize(Dest.size()+Src.size());
564     
565     // Merge the two sorted ranges together... into Dest.
566     std::merge(Old.begin(), Old.end(), Src.begin(), Src.end(), Dest.begin());
567     
568     // Now erase any duplicate entries that may have accumulated into the 
569     // vectors (because they were in both of the input sets)
570     Dest.erase(std::unique(Dest.begin(), Dest.end()), Dest.end());
571   }
572 }
573
574
575 // MergeNodes() - Helper function for DSNode::mergeWith().
576 // This function does the hard work of merging two nodes, CurNodeH
577 // and NH after filtering out trivial cases and making sure that
578 // CurNodeH.offset >= NH.offset.
579 // 
580 // ***WARNING***
581 // Since merging may cause either node to go away, we must always
582 // use the node-handles to refer to the nodes.  These node handles are
583 // automatically updated during merging, so will always provide access
584 // to the correct node after a merge.
585 //
586 void DSNode::MergeNodes(DSNodeHandle& CurNodeH, DSNodeHandle& NH) {
587   assert(CurNodeH.getOffset() >= NH.getOffset() &&
588          "This should have been enforced in the caller.");
589
590   // Now we know that Offset >= NH.Offset, so convert it so our "Offset" (with
591   // respect to NH.Offset) is now zero.  NOffset is the distance from the base
592   // of our object that N starts from.
593   //
594   unsigned NOffset = CurNodeH.getOffset()-NH.getOffset();
595   unsigned NSize = NH.getNode()->getSize();
596
597   // If the two nodes are of different size, and the smaller node has the array
598   // bit set, collapse!
599   if (NSize != CurNodeH.getNode()->getSize()) {
600     if (NSize < CurNodeH.getNode()->getSize()) {
601       if (NH.getNode()->isArray())
602         NH.getNode()->foldNodeCompletely();
603     } else if (CurNodeH.getNode()->isArray()) {
604       NH.getNode()->foldNodeCompletely();
605     }
606   }
607
608   // Merge the type entries of the two nodes together...    
609   if (NH.getNode()->Ty != Type::VoidTy)
610     CurNodeH.getNode()->mergeTypeInfo(NH.getNode()->Ty, NOffset);
611   assert(!CurNodeH.getNode()->isDeadNode());
612
613   // If we are merging a node with a completely folded node, then both nodes are
614   // now completely folded.
615   //
616   if (CurNodeH.getNode()->isNodeCompletelyFolded()) {
617     if (!NH.getNode()->isNodeCompletelyFolded()) {
618       NH.getNode()->foldNodeCompletely();
619       assert(NH.getNode() && NH.getOffset() == 0 &&
620              "folding did not make offset 0?");
621       NOffset = NH.getOffset();
622       NSize = NH.getNode()->getSize();
623       assert(NOffset == 0 && NSize == 1);
624     }
625   } else if (NH.getNode()->isNodeCompletelyFolded()) {
626     CurNodeH.getNode()->foldNodeCompletely();
627     assert(CurNodeH.getNode() && CurNodeH.getOffset() == 0 &&
628            "folding did not make offset 0?");
629     NOffset = NH.getOffset();
630     NSize = NH.getNode()->getSize();
631     assert(NOffset == 0 && NSize == 1);
632   }
633
634   DSNode *N = NH.getNode();
635   if (CurNodeH.getNode() == N || N == 0) return;
636   assert(!CurNodeH.getNode()->isDeadNode());
637
638   // Merge the NodeType information...
639   CurNodeH.getNode()->NodeType |= N->NodeType;
640
641   // Start forwarding to the new node!
642   N->forwardNode(CurNodeH.getNode(), NOffset);
643   assert(!CurNodeH.getNode()->isDeadNode());
644
645   // Make all of the outgoing links of N now be outgoing links of CurNodeH.
646   //
647   for (unsigned i = 0; i < N->getNumLinks(); ++i) {
648     DSNodeHandle &Link = N->getLink(i << DS::PointerShift);
649     if (Link.getNode()) {
650       // Compute the offset into the current node at which to
651       // merge this link.  In the common case, this is a linear
652       // relation to the offset in the original node (with
653       // wrapping), but if the current node gets collapsed due to
654       // recursive merging, we must make sure to merge in all remaining
655       // links at offset zero.
656       unsigned MergeOffset = 0;
657       DSNode *CN = CurNodeH.getNode();
658       if (CN->Size != 1)
659         MergeOffset = ((i << DS::PointerShift)+NOffset) % CN->getSize();
660       CN->addEdgeTo(MergeOffset, Link);
661     }
662   }
663
664   // Now that there are no outgoing edges, all of the Links are dead.
665   N->Links.clear();
666
667   // Merge the globals list...
668   if (!N->Globals.empty()) {
669     MergeSortedVectors(CurNodeH.getNode()->Globals, N->Globals);
670
671     // Delete the globals from the old node...
672     std::vector<GlobalValue*>().swap(N->Globals);
673   }
674 }
675
676
677 // mergeWith - Merge this node and the specified node, moving all links to and
678 // from the argument node into the current node, deleting the node argument.
679 // Offset indicates what offset the specified node is to be merged into the
680 // current node.
681 //
682 // The specified node may be a null pointer (in which case, nothing happens).
683 //
684 void DSNode::mergeWith(const DSNodeHandle &NH, unsigned Offset) {
685   DSNode *N = NH.getNode();
686   if (N == 0 || (N == this && NH.getOffset() == Offset))
687     return;  // Noop
688
689   assert(!N->isDeadNode() && !isDeadNode());
690   assert(!hasNoReferrers() && "Should not try to fold a useless node!");
691
692   if (N == this) {
693     // We cannot merge two pieces of the same node together, collapse the node
694     // completely.
695     DEBUG(std::cerr << "Attempting to merge two chunks of"
696                     << " the same node together!\n");
697     foldNodeCompletely();
698     return;
699   }
700
701   // If both nodes are not at offset 0, make sure that we are merging the node
702   // at an later offset into the node with the zero offset.
703   //
704   if (Offset < NH.getOffset()) {
705     N->mergeWith(DSNodeHandle(this, Offset), NH.getOffset());
706     return;
707   } else if (Offset == NH.getOffset() && getSize() < N->getSize()) {
708     // If the offsets are the same, merge the smaller node into the bigger node
709     N->mergeWith(DSNodeHandle(this, Offset), NH.getOffset());
710     return;
711   }
712
713   // Ok, now we can merge the two nodes.  Use a static helper that works with
714   // two node handles, since "this" may get merged away at intermediate steps.
715   DSNodeHandle CurNodeH(this, Offset);
716   DSNodeHandle NHCopy(NH);
717   DSNode::MergeNodes(CurNodeH, NHCopy);
718 }
719
720 //===----------------------------------------------------------------------===//
721 // DSCallSite Implementation
722 //===----------------------------------------------------------------------===//
723
724 // Define here to avoid including iOther.h and BasicBlock.h in DSGraph.h
725 Function &DSCallSite::getCaller() const {
726   return *Site.getInstruction()->getParent()->getParent();
727 }
728
729
730 //===----------------------------------------------------------------------===//
731 // DSGraph Implementation
732 //===----------------------------------------------------------------------===//
733
734 /// getFunctionNames - Return a space separated list of the name of the
735 /// functions in this graph (if any)
736 std::string DSGraph::getFunctionNames() const {
737   switch (getReturnNodes().size()) {
738   case 0: return "Globals graph";
739   case 1: return getReturnNodes().begin()->first->getName();
740   default:
741     std::string Return;
742     for (DSGraph::ReturnNodesTy::const_iterator I = getReturnNodes().begin();
743          I != getReturnNodes().end(); ++I)
744       Return += I->first->getName() + " ";
745     Return.erase(Return.end()-1, Return.end());   // Remove last space character
746     return Return;
747   }
748 }
749
750
751 DSGraph::DSGraph(const DSGraph &G) : GlobalsGraph(0), TD(G.TD) {
752   PrintAuxCalls = false;
753   NodeMapTy NodeMap;
754   cloneInto(G, ScalarMap, ReturnNodes, NodeMap);
755   InlinedGlobals.clear();               // clear set of "up-to-date" globals
756 }
757
758 DSGraph::DSGraph(const DSGraph &G, NodeMapTy &NodeMap)
759   : GlobalsGraph(0), TD(G.TD) {
760   PrintAuxCalls = false;
761   cloneInto(G, ScalarMap, ReturnNodes, NodeMap);
762   InlinedGlobals.clear();               // clear set of "up-to-date" globals
763 }
764
765 DSGraph::~DSGraph() {
766   FunctionCalls.clear();
767   AuxFunctionCalls.clear();
768   InlinedGlobals.clear();
769   ScalarMap.clear();
770   ReturnNodes.clear();
771
772   // Drop all intra-node references, so that assertions don't fail...
773   std::for_each(Nodes.begin(), Nodes.end(),
774                 std::mem_fun(&DSNode::dropAllReferences));
775
776   // Delete all of the nodes themselves...
777   std::for_each(Nodes.begin(), Nodes.end(), deleter<DSNode>);
778 }
779
780 // dump - Allow inspection of graph in a debugger.
781 void DSGraph::dump() const { print(std::cerr); }
782
783
784 /// remapLinks - Change all of the Links in the current node according to the
785 /// specified mapping.
786 ///
787 void DSNode::remapLinks(DSGraph::NodeMapTy &OldNodeMap) {
788   for (unsigned i = 0, e = Links.size(); i != e; ++i) {
789     DSNodeHandle &H = OldNodeMap[Links[i].getNode()];
790     Links[i].setNode(H.getNode());
791     Links[i].setOffset(Links[i].getOffset()+H.getOffset());
792   }
793 }
794
795
796 /// cloneReachableNodes - Clone all reachable nodes from *Node into the
797 /// current graph.  This is a recursive function.  The map OldNodeMap is a
798 /// map from the original nodes to their clones.
799 /// 
800 void DSGraph::cloneReachableNodes(const DSNode*  Node,
801                                   unsigned BitsToClear,
802                                   NodeMapTy& OldNodeMap,
803                                   NodeMapTy& CompletedNodeMap) {
804   if (CompletedNodeMap.find(Node) != CompletedNodeMap.end())
805     return;
806
807   DSNodeHandle& NH = OldNodeMap[Node];
808   if (NH.getNode() != NULL)
809     return;
810
811   // else Node has not yet been cloned: clone it and clear the specified bits
812   NH = new DSNode(*Node, this);          // enters in OldNodeMap
813   NH.getNode()->maskNodeTypes(~BitsToClear);
814
815   // now recursively clone nodes pointed to by this node
816   for (unsigned i = 0, e = Node->getNumLinks(); i != e; ++i) {
817     const DSNodeHandle &Link = Node->getLink(i << DS::PointerShift);
818     if (const DSNode* nextNode = Link.getNode())
819       cloneReachableNodes(nextNode, BitsToClear, OldNodeMap, CompletedNodeMap);
820   }
821 }
822
823 void DSGraph::cloneReachableSubgraph(const DSGraph& G,
824                                      const hash_set<const DSNode*>& RootNodes,
825                                      NodeMapTy& OldNodeMap,
826                                      NodeMapTy& CompletedNodeMap,
827                                      unsigned CloneFlags) {
828   if (RootNodes.empty())
829     return;
830
831   assert(OldNodeMap.empty() && "Returned OldNodeMap should be empty!");
832   assert(&G != this && "Cannot clone graph into itself!");
833   assert((*RootNodes.begin())->getParentGraph() == &G &&
834          "Root nodes do not belong to this graph!");
835
836   // Remove alloca or mod/ref bits as specified...
837   unsigned BitsToClear = ((CloneFlags & StripAllocaBit)? DSNode::AllocaNode : 0)
838     | ((CloneFlags & StripModRefBits)? (DSNode::Modified | DSNode::Read) : 0)
839     | ((CloneFlags & StripIncompleteBit)? DSNode::Incomplete : 0);
840   BitsToClear |= DSNode::DEAD;  // Clear dead flag...
841
842   // Clone all nodes reachable from each root node, using a recursive helper
843   for (hash_set<const DSNode*>::const_iterator I = RootNodes.begin(),
844          E = RootNodes.end(); I != E; ++I)
845     cloneReachableNodes(*I, BitsToClear, OldNodeMap, CompletedNodeMap);
846
847   // Merge the map entries in OldNodeMap and CompletedNodeMap to remap links
848   NodeMapTy MergedMap(OldNodeMap);
849   MergedMap.insert(CompletedNodeMap.begin(), CompletedNodeMap.end());
850
851   // Rewrite the links in the newly created nodes (the nodes in OldNodeMap)
852   // to point into the current graph.  MergedMap gives the full mapping.
853   for (NodeMapTy::iterator I=OldNodeMap.begin(), E=OldNodeMap.end(); I!= E; ++I)
854     I->second.getNode()->remapLinks(MergedMap);
855
856   // Now merge cloned global nodes with their copies in the current graph
857   // Just look through OldNodeMap to find such nodes!
858   for (NodeMapTy::iterator I=OldNodeMap.begin(), E=OldNodeMap.end(); I!= E; ++I)
859     if (I->first->isGlobalNode()) {
860       DSNodeHandle &GClone = I->second;
861       assert(GClone.getNode() != NULL && "NULL node in OldNodeMap?");
862       const std::vector<GlobalValue*> &Globals = I->first->getGlobals();
863       for (unsigned gi = 0, ge = Globals.size(); gi != ge; ++gi) {
864         DSNodeHandle &GH = ScalarMap[Globals[gi]];
865         GH.mergeWith(GClone);
866       }
867     }
868 }
869
870
871 /// updateFromGlobalGraph - This function rematerializes global nodes and
872 /// nodes reachable from them from the globals graph into the current graph.
873 /// It invokes cloneReachableSubgraph, using the globals in the current graph
874 /// as the roots.  It also uses the vector InlinedGlobals to avoid cloning and
875 /// merging globals that are already up-to-date in the current graph.  In
876 /// practice, in the TD pass, this is likely to be a large fraction of the
877 /// live global nodes in each function (since most live nodes are likely to
878 /// have been brought up-to-date in at _some_ caller or callee).
879 /// 
880 void DSGraph::updateFromGlobalGraph() {
881
882   // Use a map to keep track of the mapping between nodes in the globals graph
883   // and this graph for up-to-date global nodes, which do not need to be cloned.
884   NodeMapTy CompletedMap;
885
886   // Put the live, non-up-to-date global nodes into a set and the up-to-date
887   // ones in the map above, mapping node in GlobalsGraph to the up-to-date node.
888   hash_set<const DSNode*> GlobalNodeSet;
889   for (ScalarMapTy::const_iterator I = getScalarMap().begin(),
890          E = getScalarMap().end(); I != E; ++I)
891     if (GlobalValue* GV = dyn_cast<GlobalValue>(I->first)) {
892       DSNode* GNode = I->second.getNode();
893       assert(GNode && "No node for live global in current Graph?");
894       if (const DSNode* GGNode = GlobalsGraph->ScalarMap[GV].getNode())
895         if (InlinedGlobals.count(GV) == 0) // GNode is not up-to-date
896           GlobalNodeSet.insert(GGNode);
897         else {                                       // GNode is up-to-date 
898           CompletedMap[GGNode] = I->second;
899           assert(GGNode->getNumLinks() == GNode->getNumLinks() &&
900                  "Links dont match in a node that is supposed to be up-to-date?"
901                  "\nremapLinks() will not work if the links don't match!");
902         }
903     }
904
905   // Clone the subgraph reachable from the vector of nodes in GlobalNodes
906   // and merge the cloned global nodes with the corresponding ones, if any.
907   NodeMapTy OldNodeMap;
908   cloneReachableSubgraph(*GlobalsGraph, GlobalNodeSet, OldNodeMap,CompletedMap);
909
910   // Merging global nodes leaves behind unused nodes: get rid of them now.
911   OldNodeMap.clear();      // remove references before dead node cleanup 
912   CompletedMap.clear();    // remove references before dead node cleanup 
913   removeTriviallyDeadNodes();
914 }
915
916 /// cloneInto - Clone the specified DSGraph into the current graph.  The
917 /// translated ScalarMap for the old function is filled into the OldValMap
918 /// member, and the translated ReturnNodes map is returned into ReturnNodes.
919 ///
920 /// The CloneFlags member controls various aspects of the cloning process.
921 ///
922 void DSGraph::cloneInto(const DSGraph &G, ScalarMapTy &OldValMap,
923                         ReturnNodesTy &OldReturnNodes, NodeMapTy &OldNodeMap,
924                         unsigned CloneFlags) {
925   assert(OldNodeMap.empty() && "Returned OldNodeMap should be empty!");
926   assert(&G != this && "Cannot clone graph into itself!");
927
928   unsigned FN = Nodes.size();           // First new node...
929
930   // Duplicate all of the nodes, populating the node map...
931   Nodes.reserve(FN+G.Nodes.size());
932
933   // Remove alloca or mod/ref bits as specified...
934   unsigned BitsToClear = ((CloneFlags & StripAllocaBit)? DSNode::AllocaNode : 0)
935     | ((CloneFlags & StripModRefBits)? (DSNode::Modified | DSNode::Read) : 0)
936     | ((CloneFlags & StripIncompleteBit)? DSNode::Incomplete : 0);
937   BitsToClear |= DSNode::DEAD;  // Clear dead flag...
938   for (unsigned i = 0, e = G.Nodes.size(); i != e; ++i) {
939     DSNode *Old = G.Nodes[i];
940     DSNode *New = new DSNode(*Old, this);
941     New->maskNodeTypes(~BitsToClear);
942     OldNodeMap[Old] = New;
943   }
944
945 #ifndef NDEBUG
946   Timer::addPeakMemoryMeasurement();
947 #endif
948
949   // Rewrite the links in the new nodes to point into the current graph now.
950   for (unsigned i = FN, e = Nodes.size(); i != e; ++i)
951     Nodes[i]->remapLinks(OldNodeMap);
952
953   // Copy the scalar map... merging all of the global nodes...
954   for (ScalarMapTy::const_iterator I = G.ScalarMap.begin(),
955          E = G.ScalarMap.end(); I != E; ++I) {
956     DSNodeHandle &MappedNode = OldNodeMap[I->second.getNode()];
957     DSNodeHandle &H = OldValMap[I->first];
958     H.mergeWith(DSNodeHandle(MappedNode.getNode(),
959                              I->second.getOffset()+MappedNode.getOffset()));
960
961     // If this is a global, add the global to this fn or merge if already exists
962     if (GlobalValue* GV = dyn_cast<GlobalValue>(I->first)) {
963       ScalarMap[GV].mergeWith(H);
964       InlinedGlobals.insert(GV);
965     }
966   }
967
968   if (!(CloneFlags & DontCloneCallNodes)) {
969     // Copy the function calls list...
970     unsigned FC = FunctionCalls.size();  // FirstCall
971     FunctionCalls.reserve(FC+G.FunctionCalls.size());
972     for (unsigned i = 0, ei = G.FunctionCalls.size(); i != ei; ++i)
973       FunctionCalls.push_back(DSCallSite(G.FunctionCalls[i], OldNodeMap));
974   }
975
976   if (!(CloneFlags & DontCloneAuxCallNodes)) {
977     // Copy the auxiliary function calls list...
978     unsigned FC = AuxFunctionCalls.size();  // FirstCall
979     AuxFunctionCalls.reserve(FC+G.AuxFunctionCalls.size());
980     for (unsigned i = 0, ei = G.AuxFunctionCalls.size(); i != ei; ++i)
981       AuxFunctionCalls.push_back(DSCallSite(G.AuxFunctionCalls[i], OldNodeMap));
982   }
983
984   // Map the return node pointers over...
985   for (ReturnNodesTy::const_iterator I = G.getReturnNodes().begin(),
986          E = G.getReturnNodes().end(); I != E; ++I) {
987     const DSNodeHandle &Ret = I->second;
988     DSNodeHandle &MappedRet = OldNodeMap[Ret.getNode()];
989     OldReturnNodes.insert(std::make_pair(I->first,
990                           DSNodeHandle(MappedRet.getNode(),
991                                        MappedRet.getOffset()+Ret.getOffset())));
992   }
993 }
994
995 /// mergeInGraph - The method is used for merging graphs together.  If the
996 /// argument graph is not *this, it makes a clone of the specified graph, then
997 /// merges the nodes specified in the call site with the formal arguments in the
998 /// graph.
999 ///
1000 void DSGraph::mergeInGraph(const DSCallSite &CS, Function &F,
1001                            const DSGraph &Graph, unsigned CloneFlags) {
1002   ScalarMapTy OldValMap, *ScalarMap;
1003   DSNodeHandle RetVal;
1004
1005   // If this is not a recursive call, clone the graph into this graph...
1006   if (&Graph != this) {
1007     // Clone the callee's graph into the current graph, keeping
1008     // track of where scalars in the old graph _used_ to point,
1009     // and of the new nodes matching nodes of the old graph.
1010     NodeMapTy OldNodeMap;
1011     
1012     // The clone call may invalidate any of the vectors in the data
1013     // structure graph.  Strip locals and don't copy the list of callers
1014     ReturnNodesTy OldRetNodes;
1015     cloneInto(Graph, OldValMap, OldRetNodes, OldNodeMap, CloneFlags);
1016
1017     // We need to map the arguments for the function to the cloned nodes old
1018     // argument values.  Do this now.
1019     RetVal = OldRetNodes[&F];
1020     ScalarMap = &OldValMap;
1021   } else {
1022     RetVal = getReturnNodeFor(F);
1023     ScalarMap = &getScalarMap();
1024   }
1025
1026   // Merge the return value with the return value of the context...
1027   RetVal.mergeWith(CS.getRetVal());
1028
1029   // Resolve all of the function arguments...
1030   Function::aiterator AI = F.abegin();
1031
1032   for (unsigned i = 0, e = CS.getNumPtrArgs(); i != e; ++i, ++AI) {
1033     // Advance the argument iterator to the first pointer argument...
1034     while (AI != F.aend() && !isPointerType(AI->getType())) {
1035       ++AI;
1036 #ifndef NDEBUG
1037       if (AI == F.aend())
1038         std::cerr << "Bad call to Function: " << F.getName() << "\n";
1039 #endif
1040     }
1041     if (AI == F.aend()) break;
1042     
1043     // Add the link from the argument scalar to the provided value
1044     assert(ScalarMap->count(AI) && "Argument not in scalar map?");
1045     DSNodeHandle &NH = (*ScalarMap)[AI];
1046     assert(NH.getNode() && "Pointer argument without scalarmap entry?");
1047     NH.mergeWith(CS.getPtrArg(i));
1048   }
1049 }
1050
1051 /// getCallSiteForArguments - Get the arguments and return value bindings for
1052 /// the specified function in the current graph.
1053 ///
1054 DSCallSite DSGraph::getCallSiteForArguments(Function &F) const {
1055   std::vector<DSNodeHandle> Args;
1056
1057   for (Function::aiterator I = F.abegin(), E = F.aend(); I != E; ++I)
1058     if (isPointerType(I->getType()))
1059       Args.push_back(getScalarMap().find(I)->second);
1060
1061   return DSCallSite(CallSite(), getReturnNodeFor(F), &F, Args);
1062 }
1063
1064
1065
1066 // markIncompleteNodes - Mark the specified node as having contents that are not
1067 // known with the current analysis we have performed.  Because a node makes all
1068 // of the nodes it can reach incomplete if the node itself is incomplete, we
1069 // must recursively traverse the data structure graph, marking all reachable
1070 // nodes as incomplete.
1071 //
1072 static void markIncompleteNode(DSNode *N) {
1073   // Stop recursion if no node, or if node already marked...
1074   if (N == 0 || N->isIncomplete()) return;
1075
1076   // Actually mark the node
1077   N->setIncompleteMarker();
1078
1079   // Recursively process children...
1080   for (unsigned i = 0, e = N->getSize(); i < e; i += DS::PointerSize)
1081     if (DSNode *DSN = N->getLink(i).getNode())
1082       markIncompleteNode(DSN);
1083 }
1084
1085 static void markIncomplete(DSCallSite &Call) {
1086   // Then the return value is certainly incomplete!
1087   markIncompleteNode(Call.getRetVal().getNode());
1088
1089   // All objects pointed to by function arguments are incomplete!
1090   for (unsigned i = 0, e = Call.getNumPtrArgs(); i != e; ++i)
1091     markIncompleteNode(Call.getPtrArg(i).getNode());
1092 }
1093
1094 // markIncompleteNodes - Traverse the graph, identifying nodes that may be
1095 // modified by other functions that have not been resolved yet.  This marks
1096 // nodes that are reachable through three sources of "unknownness":
1097 //
1098 //  Global Variables, Function Calls, and Incoming Arguments
1099 //
1100 // For any node that may have unknown components (because something outside the
1101 // scope of current analysis may have modified it), the 'Incomplete' flag is
1102 // added to the NodeType.
1103 //
1104 void DSGraph::markIncompleteNodes(unsigned Flags) {
1105   // Mark any incoming arguments as incomplete...
1106   if (Flags & DSGraph::MarkFormalArgs)
1107     for (ReturnNodesTy::iterator FI = ReturnNodes.begin(), E =ReturnNodes.end();
1108          FI != E; ++FI) {
1109       Function &F = *FI->first;
1110       if (F.getName() != "main")
1111         for (Function::aiterator I = F.abegin(), E = F.aend(); I != E; ++I)
1112           if (isPointerType(I->getType()) &&
1113               ScalarMap.find(I) != ScalarMap.end())
1114             markIncompleteNode(ScalarMap[I].getNode());
1115     }
1116
1117   // Mark stuff passed into functions calls as being incomplete...
1118   if (!shouldPrintAuxCalls())
1119     for (unsigned i = 0, e = FunctionCalls.size(); i != e; ++i)
1120       markIncomplete(FunctionCalls[i]);
1121   else
1122     for (unsigned i = 0, e = AuxFunctionCalls.size(); i != e; ++i)
1123       markIncomplete(AuxFunctionCalls[i]);
1124     
1125
1126   // Mark all global nodes as incomplete...
1127   if ((Flags & DSGraph::IgnoreGlobals) == 0)
1128     for (unsigned i = 0, e = Nodes.size(); i != e; ++i)
1129       if (Nodes[i]->isGlobalNode() && Nodes[i]->getNumLinks())
1130         markIncompleteNode(Nodes[i]);
1131 }
1132
1133 static inline void killIfUselessEdge(DSNodeHandle &Edge) {
1134   if (DSNode *N = Edge.getNode())  // Is there an edge?
1135     if (N->getNumReferrers() == 1)  // Does it point to a lonely node?
1136       // No interesting info?
1137       if ((N->getNodeFlags() & ~DSNode::Incomplete) == 0 &&
1138           N->getType() == Type::VoidTy && !N->isNodeCompletelyFolded())
1139         Edge.setNode(0);  // Kill the edge!
1140 }
1141
1142 static inline bool nodeContainsExternalFunction(const DSNode *N) {
1143   const std::vector<GlobalValue*> &Globals = N->getGlobals();
1144   for (unsigned i = 0, e = Globals.size(); i != e; ++i)
1145     if (Globals[i]->isExternal())
1146       return true;
1147   return false;
1148 }
1149
1150 static void removeIdenticalCalls(std::vector<DSCallSite> &Calls) {
1151
1152   // Remove trivially identical function calls
1153   unsigned NumFns = Calls.size();
1154   std::sort(Calls.begin(), Calls.end());  // Sort by callee as primary key!
1155
1156   // Scan the call list cleaning it up as necessary...
1157   DSNode   *LastCalleeNode = 0;
1158   Function *LastCalleeFunc = 0;
1159   unsigned NumDuplicateCalls = 0;
1160   bool LastCalleeContainsExternalFunction = false;
1161   for (unsigned i = 0; i != Calls.size(); ++i) {
1162     DSCallSite &CS = Calls[i];
1163
1164     // If the Callee is a useless edge, this must be an unreachable call site,
1165     // eliminate it.
1166     if (CS.isIndirectCall() && CS.getCalleeNode()->getNumReferrers() == 1 &&
1167         CS.getCalleeNode()->getNodeFlags() == 0) {  // No useful info?
1168       std::cerr << "WARNING: Useless call site found??\n";
1169       CS.swap(Calls.back());
1170       Calls.pop_back();
1171       --i;
1172     } else {
1173       // If the return value or any arguments point to a void node with no
1174       // information at all in it, and the call node is the only node to point
1175       // to it, remove the edge to the node (killing the node).
1176       //
1177       killIfUselessEdge(CS.getRetVal());
1178       for (unsigned a = 0, e = CS.getNumPtrArgs(); a != e; ++a)
1179         killIfUselessEdge(CS.getPtrArg(a));
1180       
1181       // If this call site calls the same function as the last call site, and if
1182       // the function pointer contains an external function, this node will
1183       // never be resolved.  Merge the arguments of the call node because no
1184       // information will be lost.
1185       //
1186       if ((CS.isDirectCall()   && CS.getCalleeFunc() == LastCalleeFunc) ||
1187           (CS.isIndirectCall() && CS.getCalleeNode() == LastCalleeNode)) {
1188         ++NumDuplicateCalls;
1189         if (NumDuplicateCalls == 1) {
1190           if (LastCalleeNode)
1191             LastCalleeContainsExternalFunction =
1192               nodeContainsExternalFunction(LastCalleeNode);
1193           else
1194             LastCalleeContainsExternalFunction = LastCalleeFunc->isExternal();
1195         }
1196         
1197 #if 1
1198         if (LastCalleeContainsExternalFunction ||
1199             // This should be more than enough context sensitivity!
1200             // FIXME: Evaluate how many times this is tripped!
1201             NumDuplicateCalls > 20) {
1202           DSCallSite &OCS = Calls[i-1];
1203           OCS.mergeWith(CS);
1204           
1205           // The node will now be eliminated as a duplicate!
1206           if (CS.getNumPtrArgs() < OCS.getNumPtrArgs())
1207             CS = OCS;
1208           else if (CS.getNumPtrArgs() > OCS.getNumPtrArgs())
1209             OCS = CS;
1210         }
1211 #endif
1212       } else {
1213         if (CS.isDirectCall()) {
1214           LastCalleeFunc = CS.getCalleeFunc();
1215           LastCalleeNode = 0;
1216         } else {
1217           LastCalleeNode = CS.getCalleeNode();
1218           LastCalleeFunc = 0;
1219         }
1220         NumDuplicateCalls = 0;
1221       }
1222     }
1223   }
1224
1225   Calls.erase(std::unique(Calls.begin(), Calls.end()),
1226               Calls.end());
1227
1228   // Track the number of call nodes merged away...
1229   NumCallNodesMerged += NumFns-Calls.size();
1230
1231   DEBUG(if (NumFns != Calls.size())
1232           std::cerr << "Merged " << (NumFns-Calls.size()) << " call nodes.\n";);
1233 }
1234
1235
1236 // removeTriviallyDeadNodes - After the graph has been constructed, this method
1237 // removes all unreachable nodes that are created because they got merged with
1238 // other nodes in the graph.  These nodes will all be trivially unreachable, so
1239 // we don't have to perform any non-trivial analysis here.
1240 //
1241 void DSGraph::removeTriviallyDeadNodes() {
1242   removeIdenticalCalls(FunctionCalls);
1243   removeIdenticalCalls(AuxFunctionCalls);
1244
1245   // Loop over all of the nodes in the graph, calling getNode on each field.
1246   // This will cause all nodes to update their forwarding edges, causing
1247   // forwarded nodes to be delete-able.
1248   for (unsigned i = 0, e = Nodes.size(); i != e; ++i) {
1249     DSNode *N = Nodes[i];
1250     for (unsigned l = 0, e = N->getNumLinks(); l != e; ++l)
1251       N->getLink(l*N->getPointerSize()).getNode();
1252   }
1253
1254   // Likewise, forward any edges from the scalar nodes...
1255   for (ScalarMapTy::iterator I = ScalarMap.begin(), E = ScalarMap.end();
1256        I != E; ++I)
1257     I->second.getNode();
1258
1259   bool isGlobalsGraph = !GlobalsGraph;
1260
1261   for (unsigned i = 0; i != Nodes.size(); ++i) {
1262     DSNode *Node = Nodes[i];
1263
1264     // Do not remove *any* global nodes in the globals graph.
1265     // This is a special case because such nodes may not have I, M, R flags set.
1266     if (Node->isGlobalNode() && isGlobalsGraph)
1267       continue;
1268
1269     if (Node->isComplete() && !Node->isModified() && !Node->isRead()) {
1270       // This is a useless node if it has no mod/ref info (checked above),
1271       // outgoing edges (which it cannot, as it is not modified in this
1272       // context), and it has no incoming edges.  If it is a global node it may
1273       // have all of these properties and still have incoming edges, due to the
1274       // scalar map, so we check those now.
1275       //
1276       if (Node->getNumReferrers() == Node->getGlobals().size()) {
1277         const std::vector<GlobalValue*> &Globals = Node->getGlobals();
1278
1279         // Loop through and make sure all of the globals are referring directly
1280         // to the node...
1281         for (unsigned j = 0, e = Globals.size(); j != e; ++j) {
1282           DSNode *N = ScalarMap.find(Globals[j])->second.getNode();
1283           assert(N == Node && "ScalarMap doesn't match globals list!");
1284         }
1285
1286         // Make sure NumReferrers still agrees, if so, the node is truly dead.
1287         if (Node->getNumReferrers() == Globals.size()) {
1288           for (unsigned j = 0, e = Globals.size(); j != e; ++j)
1289             ScalarMap.erase(Globals[j]);
1290           Node->makeNodeDead();
1291         }
1292       }
1293
1294 #ifdef SANER_CODE_FOR_CHECKING_IF_ALL_REFERRERS_ARE_FROM_SCALARMAP
1295       //
1296       // *** It seems to me that we should be able to simply check if 
1297       // *** there are fewer or equal #referrers as #globals and make
1298       // *** sure that all those referrers are in the scalar map?
1299       // 
1300       if (Node->getNumReferrers() <= Node->getGlobals().size()) {
1301         const std::vector<GlobalValue*> &Globals = Node->getGlobals();
1302
1303 #ifndef NDEBUG
1304         // Loop through and make sure all of the globals are referring directly
1305         // to the node...
1306         for (unsigned j = 0, e = Globals.size(); j != e; ++j) {
1307           DSNode *N = ScalarMap.find(Globals[j])->second.getNode();
1308           assert(N == Node && "ScalarMap doesn't match globals list!");
1309         }
1310 #endif
1311
1312         // Make sure NumReferrers still agrees.  The node is truly dead.
1313         assert(Node->getNumReferrers() == Globals.size());
1314         for (unsigned j = 0, e = Globals.size(); j != e; ++j)
1315           ScalarMap.erase(Globals[j]);
1316         Node->makeNodeDead();
1317       }
1318 #endif
1319     }
1320
1321     if (Node->getNodeFlags() == 0 && Node->hasNoReferrers()) {
1322       // This node is dead!
1323       delete Node;                        // Free memory...
1324       Nodes[i--] = Nodes.back();
1325       Nodes.pop_back();                   // Remove from node list...
1326     }
1327   }
1328 }
1329
1330
1331 /// markReachableNodes - This method recursively traverses the specified
1332 /// DSNodes, marking any nodes which are reachable.  All reachable nodes it adds
1333 /// to the set, which allows it to only traverse visited nodes once.
1334 ///
1335 void DSNode::markReachableNodes(hash_set<DSNode*> &ReachableNodes) {
1336   if (this == 0) return;
1337   assert(getForwardNode() == 0 && "Cannot mark a forwarded node!");
1338   if (ReachableNodes.count(this)) return;          // Already marked reachable
1339   ReachableNodes.insert(this);                     // Is reachable now
1340
1341   for (unsigned i = 0, e = getSize(); i < e; i += DS::PointerSize)
1342     getLink(i).getNode()->markReachableNodes(ReachableNodes);
1343 }
1344
1345 void DSCallSite::markReachableNodes(hash_set<DSNode*> &Nodes) {
1346   getRetVal().getNode()->markReachableNodes(Nodes);
1347   if (isIndirectCall()) getCalleeNode()->markReachableNodes(Nodes);
1348   
1349   for (unsigned i = 0, e = getNumPtrArgs(); i != e; ++i)
1350     getPtrArg(i).getNode()->markReachableNodes(Nodes);
1351 }
1352
1353 // CanReachAliveNodes - Simple graph walker that recursively traverses the graph
1354 // looking for a node that is marked alive.  If an alive node is found, return
1355 // true, otherwise return false.  If an alive node is reachable, this node is
1356 // marked as alive...
1357 //
1358 static bool CanReachAliveNodes(DSNode *N, hash_set<DSNode*> &Alive,
1359                                hash_set<DSNode*> &Visited,
1360                                bool IgnoreGlobals) {
1361   if (N == 0) return false;
1362   assert(N->getForwardNode() == 0 && "Cannot mark a forwarded node!");
1363
1364   // If this is a global node, it will end up in the globals graph anyway, so we
1365   // don't need to worry about it.
1366   if (IgnoreGlobals && N->isGlobalNode()) return false;
1367
1368   // If we know that this node is alive, return so!
1369   if (Alive.count(N)) return true;
1370
1371   // Otherwise, we don't think the node is alive yet, check for infinite
1372   // recursion.
1373   if (Visited.count(N)) return false;  // Found a cycle
1374   Visited.insert(N);   // No recursion, insert into Visited...
1375
1376   for (unsigned i = 0, e = N->getSize(); i < e; i += DS::PointerSize)
1377     if (CanReachAliveNodes(N->getLink(i).getNode(), Alive, Visited,
1378                            IgnoreGlobals)) {
1379       N->markReachableNodes(Alive);
1380       return true;
1381     }
1382   return false;
1383 }
1384
1385 // CallSiteUsesAliveArgs - Return true if the specified call site can reach any
1386 // alive nodes.
1387 //
1388 static bool CallSiteUsesAliveArgs(DSCallSite &CS, hash_set<DSNode*> &Alive,
1389                                   hash_set<DSNode*> &Visited,
1390                                   bool IgnoreGlobals) {
1391   if (CanReachAliveNodes(CS.getRetVal().getNode(), Alive, Visited,
1392                          IgnoreGlobals))
1393     return true;
1394   if (CS.isIndirectCall() &&
1395       CanReachAliveNodes(CS.getCalleeNode(), Alive, Visited, IgnoreGlobals))
1396     return true;
1397   for (unsigned i = 0, e = CS.getNumPtrArgs(); i != e; ++i)
1398     if (CanReachAliveNodes(CS.getPtrArg(i).getNode(), Alive, Visited,
1399                            IgnoreGlobals))
1400       return true;
1401   return false;
1402 }
1403
1404 // removeDeadNodes - Use a more powerful reachability analysis to eliminate
1405 // subgraphs that are unreachable.  This often occurs because the data
1406 // structure doesn't "escape" into it's caller, and thus should be eliminated
1407 // from the caller's graph entirely.  This is only appropriate to use when
1408 // inlining graphs.
1409 //
1410 void DSGraph::removeDeadNodes(unsigned Flags) {
1411   DEBUG(AssertGraphOK(); GlobalsGraph->AssertGraphOK());
1412
1413   // Reduce the amount of work we have to do... remove dummy nodes left over by
1414   // merging...
1415   removeTriviallyDeadNodes();
1416
1417   // FIXME: Merge non-trivially identical call nodes...
1418
1419   // Alive - a set that holds all nodes found to be reachable/alive.
1420   hash_set<DSNode*> Alive;
1421   std::vector<std::pair<Value*, DSNode*> > GlobalNodes;
1422
1423   // Mark all nodes reachable by (non-global) scalar nodes as alive...
1424   for (ScalarMapTy::iterator I = ScalarMap.begin(), E = ScalarMap.end(); I !=E;)
1425     if (isa<GlobalValue>(I->first)) {             // Keep track of global nodes
1426       assert(I->second.getNode() && "Null global node?");
1427       assert(I->second.getNode()->isGlobalNode() && "Should be a global node!");
1428       GlobalNodes.push_back(std::make_pair(I->first, I->second.getNode()));
1429       ++I;
1430     } else {
1431       // Check to see if this is a worthless node generated for non-pointer
1432       // values, such as integers.  Consider an addition of long types: A+B.
1433       // Assuming we can track all uses of the value in this context, and it is
1434       // NOT used as a pointer, we can delete the node.  We will be able to
1435       // detect this situation if the node pointed to ONLY has Unknown bit set
1436       // in the node.  In this case, the node is not incomplete, does not point
1437       // to any other nodes (no mod/ref bits set), and is therefore
1438       // uninteresting for data structure analysis.  If we run across one of
1439       // these, prune the scalar pointing to it.
1440       //
1441       DSNode *N = I->second.getNode();
1442       if (N->getNodeFlags() == DSNode::UnknownNode && !isa<Argument>(I->first)){
1443         ScalarMap.erase(I++);
1444       } else {
1445         I->second.getNode()->markReachableNodes(Alive);
1446         ++I;
1447       }
1448     }
1449
1450   // The return value is alive as well...
1451   for (ReturnNodesTy::iterator I = ReturnNodes.begin(), E = ReturnNodes.end();
1452        I != E; ++I)
1453     I->second.getNode()->markReachableNodes(Alive);
1454
1455   // Mark any nodes reachable by primary calls as alive...
1456   for (unsigned i = 0, e = FunctionCalls.size(); i != e; ++i)
1457     FunctionCalls[i].markReachableNodes(Alive);
1458
1459   // Copy and merge all information about globals to the GlobalsGraph
1460   // if this is not a final pass (where unreachable globals are removed)
1461   NodeMapTy GlobalNodeMap;
1462   hash_set<const DSNode*> GlobalNodeSet;
1463
1464   for (std::vector<std::pair<Value*, DSNode*> >::const_iterator
1465          I = GlobalNodes.begin(), E = GlobalNodes.end(); I != E; ++I)
1466     GlobalNodeSet.insert(I->second);    // put global nodes into a set
1467
1468   // Now find globals and aux call nodes that are already live or reach a live
1469   // value (which makes them live in turn), and continue till no more are found.
1470   // 
1471   bool Iterate;
1472   hash_set<DSNode*> Visited;
1473   std::vector<unsigned char> AuxFCallsAlive(AuxFunctionCalls.size());
1474   do {
1475     Visited.clear();
1476     // If any global node points to a non-global that is "alive", the global is
1477     // "alive" as well...  Remove it from the GlobalNodes list so we only have
1478     // unreachable globals in the list.
1479     //
1480     Iterate = false;
1481     if (!(Flags & DSGraph::RemoveUnreachableGlobals))
1482        for (unsigned i = 0; i != GlobalNodes.size(); ++i)
1483          if (CanReachAliveNodes(GlobalNodes[i].second, Alive, Visited, 
1484                                 Flags & DSGraph::RemoveUnreachableGlobals)) {
1485            std::swap(GlobalNodes[i--], GlobalNodes.back()); // Move to end to...
1486            GlobalNodes.pop_back();                          // erase efficiently
1487            Iterate = true;
1488          }
1489
1490     // Mark only unresolvable call nodes for moving to the GlobalsGraph since
1491     // call nodes that get resolved will be difficult to remove from that graph.
1492     // The final unresolved call nodes must be handled specially at the end of
1493     // the BU pass (i.e., in main or other roots of the call graph).
1494     for (unsigned i = 0, e = AuxFunctionCalls.size(); i != e; ++i)
1495       if (!AuxFCallsAlive[i] &&
1496           (AuxFunctionCalls[i].isIndirectCall()
1497            || CallSiteUsesAliveArgs(AuxFunctionCalls[i], Alive, Visited,
1498                                   Flags & DSGraph::RemoveUnreachableGlobals))) {
1499         AuxFunctionCalls[i].markReachableNodes(Alive);
1500         AuxFCallsAlive[i] = true;
1501         Iterate = true;
1502       }
1503   } while (Iterate);
1504
1505   // Move dead aux function calls to the end of the list
1506   unsigned CurIdx = 0;
1507   for (unsigned i = 0, e = AuxFunctionCalls.size(); i != e; ++i)
1508     if (AuxFCallsAlive[i])
1509       AuxFunctionCalls[CurIdx++].swap(AuxFunctionCalls[i]);
1510
1511   // Copy and merge all global nodes and dead aux call nodes into the
1512   // GlobalsGraph, and all nodes reachable from those nodes
1513   // 
1514   if (!(Flags & DSGraph::RemoveUnreachableGlobals)) {
1515
1516     // First, add the dead aux call nodes to the set of root nodes for cloning
1517     // -- return value at this call site, if any
1518     // -- actual arguments passed at this call site
1519     // -- callee node at this call site, if this is an indirect call
1520     for (unsigned i = CurIdx, e = AuxFunctionCalls.size(); i != e; ++i) {
1521       if (const DSNode* RetNode = AuxFunctionCalls[i].getRetVal().getNode())
1522         GlobalNodeSet.insert(RetNode);
1523       for (unsigned j=0, N=AuxFunctionCalls[i].getNumPtrArgs(); j < N; ++j)
1524         if (const DSNode* ArgTarget=AuxFunctionCalls[i].getPtrArg(j).getNode())
1525           GlobalNodeSet.insert(ArgTarget);
1526       if (AuxFunctionCalls[i].isIndirectCall())
1527         GlobalNodeSet.insert(AuxFunctionCalls[i].getCalleeNode());
1528     }
1529     
1530     // There are no "pre-completed" nodes so use any empty map for those.
1531     // Strip all alloca bits since the current function is only for the BU pass.
1532     // Strip all incomplete bits since they are short-lived properties and they
1533     // will be correctly computed when rematerializing nodes into the functions.
1534     // 
1535     NodeMapTy CompletedMap;
1536     GlobalsGraph->cloneReachableSubgraph(*this, GlobalNodeSet,
1537                                          GlobalNodeMap, CompletedMap,
1538                                          (DSGraph::StripAllocaBit |
1539                                           DSGraph::StripIncompleteBit));
1540   }
1541
1542   // Remove all dead aux function calls...
1543   if (!(Flags & DSGraph::RemoveUnreachableGlobals)) {
1544     assert(GlobalsGraph && "No globals graph available??");
1545
1546     // Copy the unreachable call nodes to the globals graph, updating
1547     // their target pointers using the GlobalNodeMap
1548     for (unsigned i = CurIdx, e = AuxFunctionCalls.size(); i != e; ++i)
1549       GlobalsGraph->AuxFunctionCalls.push_back(DSCallSite(AuxFunctionCalls[i],
1550                                                           GlobalNodeMap));
1551   }
1552   // Crop all the useless ones out...
1553   AuxFunctionCalls.erase(AuxFunctionCalls.begin()+CurIdx,
1554                          AuxFunctionCalls.end());
1555
1556   // We are finally done with the GlobalNodeMap so we can clear it and
1557   // then get rid of unused nodes in the GlobalsGraph produced by merging.
1558   GlobalNodeMap.clear();
1559   GlobalsGraph->removeTriviallyDeadNodes();
1560
1561   // At this point, any nodes which are visited, but not alive, are nodes
1562   // which can be removed.  Loop over all nodes, eliminating completely
1563   // unreachable nodes.
1564   //
1565   std::vector<DSNode*> DeadNodes;
1566   DeadNodes.reserve(Nodes.size());
1567   for (unsigned i = 0; i != Nodes.size(); ++i)
1568     if (!Alive.count(Nodes[i])) {
1569       DSNode *N = Nodes[i];
1570       Nodes[i--] = Nodes.back();            // move node to end of vector
1571       Nodes.pop_back();                     // Erase node from alive list.
1572       DeadNodes.push_back(N);
1573       N->dropAllReferences();
1574     } else {
1575       assert(Nodes[i]->getForwardNode() == 0 && "Alive forwarded node?");
1576     }
1577
1578   // Remove all unreachable globals from the ScalarMap.
1579   // If flag RemoveUnreachableGlobals is set, GlobalNodes has only dead nodes.
1580   // In either case, the dead nodes will not be in the set Alive.
1581   for (unsigned i = 0, e = GlobalNodes.size(); i != e; ++i) {
1582     assert(((Flags & DSGraph::RemoveUnreachableGlobals) ||
1583             !Alive.count(GlobalNodes[i].second)) && "huh? non-dead global");
1584     if (!Alive.count(GlobalNodes[i].second))
1585       ScalarMap.erase(GlobalNodes[i].first);
1586   }
1587
1588   // Delete all dead nodes now since their referrer counts are zero.
1589   for (unsigned i = 0, e = DeadNodes.size(); i != e; ++i)
1590     delete DeadNodes[i];
1591
1592   DEBUG(AssertGraphOK(); GlobalsGraph->AssertGraphOK());
1593 }
1594
1595 void DSGraph::AssertGraphOK() const {
1596   for (unsigned i = 0, e = Nodes.size(); i != e; ++i)
1597     Nodes[i]->assertOK();
1598
1599   for (ScalarMapTy::const_iterator I = ScalarMap.begin(),
1600          E = ScalarMap.end(); I != E; ++I) {
1601     assert(I->second.getNode() && "Null node in scalarmap!");
1602     AssertNodeInGraph(I->second.getNode());
1603     if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(I->first)) {
1604       assert(I->second.getNode()->isGlobalNode() &&
1605              "Global points to node, but node isn't global?");
1606       AssertNodeContainsGlobal(I->second.getNode(), GV);
1607     }
1608   }
1609   AssertCallNodesInGraph();
1610   AssertAuxCallNodesInGraph();
1611 }
1612
1613 /// mergeInGlobalsGraph - This method is useful for clients to incorporate the
1614 /// globals graph into the DS, BU or TD graph for a function.  This code retains
1615 /// all globals, i.e., does not delete unreachable globals after they are
1616 /// inlined.
1617 ///
1618 void DSGraph::mergeInGlobalsGraph() {
1619   NodeMapTy GlobalNodeMap;
1620   ScalarMapTy OldValMap;
1621   ReturnNodesTy OldRetNodes;
1622   cloneInto(*GlobalsGraph, OldValMap, OldRetNodes, GlobalNodeMap,
1623             DSGraph::KeepAllocaBit | DSGraph::DontCloneCallNodes |
1624             DSGraph::DontCloneAuxCallNodes);
1625   
1626   // Now merge existing global nodes in the GlobalsGraph with their copies
1627   for (ScalarMapTy::iterator I = ScalarMap.begin(), E = ScalarMap.end(); 
1628        I != E; ++I)
1629     if (isa<GlobalValue>(I->first)) {             // Found a global node
1630       DSNodeHandle &GH = I->second;
1631       DSNodeHandle &GGNodeH = GlobalsGraph->getScalarMap()[I->first];
1632       GH.mergeWith(GlobalNodeMap[GGNodeH.getNode()]);
1633     }
1634   
1635   // Merging leaves behind unused nodes: get rid of them now.
1636   GlobalNodeMap.clear();
1637   OldValMap.clear();
1638   OldRetNodes.clear();
1639   removeTriviallyDeadNodes();
1640 }