Ugh, for some reason, I can't call this unless the reference is const!?!?!?
[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/DataStructure/DSGraphTraits.h"
15 #include "llvm/Constants.h"
16 #include "llvm/Function.h"
17 #include "llvm/GlobalVariable.h"
18 #include "llvm/Instructions.h"
19 #include "llvm/DerivedTypes.h"
20 #include "llvm/Target/TargetData.h"
21 #include "llvm/Assembly/Writer.h"
22 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
23 #include "llvm/Support/Debug.h"
24 #include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
25 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
26 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
27 #include "llvm/Support/Timer.h"
28 #include <algorithm>
29 using namespace llvm;
30
31 #define COLLAPSE_ARRAYS_AGGRESSIVELY 0
32
33 namespace {
34   Statistic<> NumFolds          ("dsa", "Number of nodes completely folded");
35   Statistic<> NumCallNodesMerged("dsa", "Number of call nodes merged");
36   Statistic<> NumNodeAllocated  ("dsa", "Number of nodes allocated");
37   Statistic<> NumDNE            ("dsa", "Number of nodes removed by reachability");
38   Statistic<> NumTrivialDNE     ("dsa", "Number of nodes trivially removed");
39   Statistic<> NumTrivialGlobalDNE("dsa", "Number of globals trivially removed");
40 };
41
42 #if 1
43 #define TIME_REGION(VARNAME, DESC) \
44    NamedRegionTimer VARNAME(DESC)
45 #else
46 #define TIME_REGION(VARNAME, DESC)
47 #endif
48
49 using namespace DS;
50
51 /// isForwarding - Return true if this NodeHandle is forwarding to another
52 /// one.
53 bool DSNodeHandle::isForwarding() const {
54   return N && N->isForwarding();
55 }
56
57 DSNode *DSNodeHandle::HandleForwarding() const {
58   assert(N->isForwarding() && "Can only be invoked if forwarding!");
59
60   // Handle node forwarding here!
61   DSNode *Next = N->ForwardNH.getNode();  // Cause recursive shrinkage
62   Offset += N->ForwardNH.getOffset();
63
64   if (--N->NumReferrers == 0) {
65     // Removing the last referrer to the node, sever the forwarding link
66     N->stopForwarding();
67   }
68
69   N = Next;
70   N->NumReferrers++;
71   if (N->Size <= Offset) {
72     assert(N->Size <= 1 && "Forwarded to shrunk but not collapsed node?");
73     Offset = 0;
74   }
75   return N;
76 }
77
78 //===----------------------------------------------------------------------===//
79 // DSNode Implementation
80 //===----------------------------------------------------------------------===//
81
82 DSNode::DSNode(const Type *T, DSGraph *G)
83   : NumReferrers(0), Size(0), ParentGraph(G), Ty(Type::VoidTy), NodeType(0) {
84   // Add the type entry if it is specified...
85   if (T) mergeTypeInfo(T, 0);
86   if (G) G->addNode(this);
87   ++NumNodeAllocated;
88 }
89
90 // DSNode copy constructor... do not copy over the referrers list!
91 DSNode::DSNode(const DSNode &N, DSGraph *G, bool NullLinks)
92   : NumReferrers(0), Size(N.Size), ParentGraph(G),
93     Ty(N.Ty), NodeType(N.NodeType) {
94   if (!NullLinks) {
95     Links = N.Links;
96     Globals = N.Globals;
97   } else
98     Links.resize(N.Links.size()); // Create the appropriate number of null links
99   G->addNode(this);
100   ++NumNodeAllocated;
101 }
102
103 /// getTargetData - Get the target data object used to construct this node.
104 ///
105 const TargetData &DSNode::getTargetData() const {
106   return ParentGraph->getTargetData();
107 }
108
109 void DSNode::assertOK() const {
110   assert((Ty != Type::VoidTy ||
111           Ty == Type::VoidTy && (Size == 0 ||
112                                  (NodeType & DSNode::Array))) &&
113          "Node not OK!");
114
115   assert(ParentGraph && "Node has no parent?");
116   const DSScalarMap &SM = ParentGraph->getScalarMap();
117   for (unsigned i = 0, e = Globals.size(); i != e; ++i) {
118     assert(SM.global_count(Globals[i]));
119     assert(SM.find(Globals[i])->second.getNode() == this);
120   }
121 }
122
123 /// forwardNode - Mark this node as being obsolete, and all references to it
124 /// should be forwarded to the specified node and offset.
125 ///
126 void DSNode::forwardNode(DSNode *To, unsigned Offset) {
127   assert(this != To && "Cannot forward a node to itself!");
128   assert(ForwardNH.isNull() && "Already forwarding from this node!");
129   if (To->Size <= 1) Offset = 0;
130   assert((Offset < To->Size || (Offset == To->Size && Offset == 0)) &&
131          "Forwarded offset is wrong!");
132   ForwardNH.setTo(To, Offset);
133   NodeType = DEAD;
134   Size = 0;
135   Ty = Type::VoidTy;
136
137   // Remove this node from the parent graph's Nodes list.
138   ParentGraph->unlinkNode(this);  
139   ParentGraph = 0;
140 }
141
142 // addGlobal - Add an entry for a global value to the Globals list.  This also
143 // marks the node with the 'G' flag if it does not already have it.
144 //
145 void DSNode::addGlobal(GlobalValue *GV) {
146   // First, check to make sure this is the leader if the global is in an
147   // equivalence class.
148   GV = getParentGraph()->getScalarMap().getLeaderForGlobal(GV);
149
150   // Keep the list sorted.
151   std::vector<GlobalValue*>::iterator I =
152     std::lower_bound(Globals.begin(), Globals.end(), GV);
153
154   if (I == Globals.end() || *I != GV) {
155     Globals.insert(I, GV);
156     NodeType |= GlobalNode;
157   }
158 }
159
160 // removeGlobal - Remove the specified global that is explicitly in the globals
161 // list.
162 void DSNode::removeGlobal(GlobalValue *GV) {
163   std::vector<GlobalValue*>::iterator I =
164     std::lower_bound(Globals.begin(), Globals.end(), GV);
165   assert(I != Globals.end() && *I == GV && "Global not in node!");
166   Globals.erase(I);
167 }
168
169 /// foldNodeCompletely - If we determine that this node has some funny
170 /// behavior happening to it that we cannot represent, we fold it down to a
171 /// single, completely pessimistic, node.  This node is represented as a
172 /// single byte with a single TypeEntry of "void".
173 ///
174 void DSNode::foldNodeCompletely() {
175   if (isNodeCompletelyFolded()) return;  // If this node is already folded...
176
177   ++NumFolds;
178
179   // If this node has a size that is <= 1, we don't need to create a forwarding
180   // node.
181   if (getSize() <= 1) {
182     NodeType |= DSNode::Array;
183     Ty = Type::VoidTy;
184     Size = 1;
185     assert(Links.size() <= 1 && "Size is 1, but has more links?");
186     Links.resize(1);
187   } else {
188     // Create the node we are going to forward to.  This is required because
189     // some referrers may have an offset that is > 0.  By forcing them to
190     // forward, the forwarder has the opportunity to correct the offset.
191     DSNode *DestNode = new DSNode(0, ParentGraph);
192     DestNode->NodeType = NodeType|DSNode::Array;
193     DestNode->Ty = Type::VoidTy;
194     DestNode->Size = 1;
195     DestNode->Globals.swap(Globals);
196     
197     // Start forwarding to the destination node...
198     forwardNode(DestNode, 0);
199     
200     if (!Links.empty()) {
201       DestNode->Links.reserve(1);
202       
203       DSNodeHandle NH(DestNode);
204       DestNode->Links.push_back(Links[0]);
205       
206       // If we have links, merge all of our outgoing links together...
207       for (unsigned i = Links.size()-1; i != 0; --i)
208         NH.getNode()->Links[0].mergeWith(Links[i]);
209       Links.clear();
210     } else {
211       DestNode->Links.resize(1);
212     }
213   }
214 }
215
216 /// isNodeCompletelyFolded - Return true if this node has been completely
217 /// folded down to something that can never be expanded, effectively losing
218 /// all of the field sensitivity that may be present in the node.
219 ///
220 bool DSNode::isNodeCompletelyFolded() const {
221   return getSize() == 1 && Ty == Type::VoidTy && isArray();
222 }
223
224 /// addFullGlobalsList - Compute the full set of global values that are
225 /// represented by this node.  Unlike getGlobalsList(), this requires fair
226 /// amount of work to compute, so don't treat this method call as free.
227 void DSNode::addFullGlobalsList(std::vector<GlobalValue*> &List) const {
228   if (globals_begin() == globals_end()) return;
229
230   EquivalenceClasses<GlobalValue*> &EC = getParentGraph()->getGlobalECs();
231
232   for (globals_iterator I = globals_begin(), E = globals_end(); I != E; ++I) {
233     EquivalenceClasses<GlobalValue*>::iterator ECI = EC.findValue(*I);
234     if (ECI == EC.end())
235       List.push_back(*I);
236     else
237       List.insert(List.end(), EC.member_begin(ECI), EC.member_end());
238   }
239 }
240
241 /// addFullFunctionList - Identical to addFullGlobalsList, but only return the
242 /// functions in the full list.
243 void DSNode::addFullFunctionList(std::vector<Function*> &List) const {
244   if (globals_begin() == globals_end()) return;
245
246   EquivalenceClasses<GlobalValue*> &EC = getParentGraph()->getGlobalECs();
247
248   for (globals_iterator I = globals_begin(), E = globals_end(); I != E; ++I) {
249     EquivalenceClasses<GlobalValue*>::iterator ECI = EC.findValue(*I);
250     if (ECI == EC.end()) {
251       if (Function *F = dyn_cast<Function>(*I))
252         List.push_back(F);
253     } else {
254       for (EquivalenceClasses<GlobalValue*>::member_iterator MI =
255              EC.member_begin(ECI), E = EC.member_end(); MI != E; ++MI)
256         if (Function *F = dyn_cast<Function>(*MI))
257           List.push_back(F);
258     }
259   }
260 }
261
262 namespace {
263   /// TypeElementWalker Class - Used for implementation of physical subtyping...
264   ///
265   class TypeElementWalker {
266     struct StackState {
267       const Type *Ty;
268       unsigned Offset;
269       unsigned Idx;
270       StackState(const Type *T, unsigned Off = 0)
271         : Ty(T), Offset(Off), Idx(0) {}
272     };
273
274     std::vector<StackState> Stack;
275     const TargetData &TD;
276   public:
277     TypeElementWalker(const Type *T, const TargetData &td) : TD(td) {
278       Stack.push_back(T);
279       StepToLeaf();
280     }
281
282     bool isDone() const { return Stack.empty(); }
283     const Type *getCurrentType()   const { return Stack.back().Ty;     }
284     unsigned    getCurrentOffset() const { return Stack.back().Offset; }
285
286     void StepToNextType() {
287       PopStackAndAdvance();
288       StepToLeaf();
289     }
290
291   private:
292     /// PopStackAndAdvance - Pop the current element off of the stack and
293     /// advance the underlying element to the next contained member.
294     void PopStackAndAdvance() {
295       assert(!Stack.empty() && "Cannot pop an empty stack!");
296       Stack.pop_back();
297       while (!Stack.empty()) {
298         StackState &SS = Stack.back();
299         if (const StructType *ST = dyn_cast<StructType>(SS.Ty)) {
300           ++SS.Idx;
301           if (SS.Idx != ST->getNumElements()) {
302             const StructLayout *SL = TD.getStructLayout(ST);
303             SS.Offset += 
304                unsigned(SL->MemberOffsets[SS.Idx]-SL->MemberOffsets[SS.Idx-1]);
305             return;
306           }
307           Stack.pop_back();  // At the end of the structure
308         } else {
309           const ArrayType *AT = cast<ArrayType>(SS.Ty);
310           ++SS.Idx;
311           if (SS.Idx != AT->getNumElements()) {
312             SS.Offset += unsigned(TD.getTypeSize(AT->getElementType()));
313             return;
314           }
315           Stack.pop_back();  // At the end of the array
316         }
317       }
318     }
319
320     /// StepToLeaf - Used by physical subtyping to move to the first leaf node
321     /// on the type stack.
322     void StepToLeaf() {
323       if (Stack.empty()) return;
324       while (!Stack.empty() && !Stack.back().Ty->isFirstClassType()) {
325         StackState &SS = Stack.back();
326         if (const StructType *ST = dyn_cast<StructType>(SS.Ty)) {
327           if (ST->getNumElements() == 0) {
328             assert(SS.Idx == 0);
329             PopStackAndAdvance();
330           } else {
331             // Step into the structure...
332             assert(SS.Idx < ST->getNumElements());
333             const StructLayout *SL = TD.getStructLayout(ST);
334             Stack.push_back(StackState(ST->getElementType(SS.Idx),
335                             SS.Offset+unsigned(SL->MemberOffsets[SS.Idx])));
336           }
337         } else {
338           const ArrayType *AT = cast<ArrayType>(SS.Ty);
339           if (AT->getNumElements() == 0) {
340             assert(SS.Idx == 0);
341             PopStackAndAdvance();
342           } else {
343             // Step into the array...
344             assert(SS.Idx < AT->getNumElements());
345             Stack.push_back(StackState(AT->getElementType(),
346                                        SS.Offset+SS.Idx*
347                              unsigned(TD.getTypeSize(AT->getElementType()))));
348           }
349         }
350       }
351     }
352   };
353 } // end anonymous namespace
354
355 /// ElementTypesAreCompatible - Check to see if the specified types are
356 /// "physically" compatible.  If so, return true, else return false.  We only
357 /// have to check the fields in T1: T2 may be larger than T1.  If AllowLargerT1
358 /// is true, then we also allow a larger T1.
359 ///
360 static bool ElementTypesAreCompatible(const Type *T1, const Type *T2,
361                                       bool AllowLargerT1, const TargetData &TD){
362   TypeElementWalker T1W(T1, TD), T2W(T2, TD);
363   
364   while (!T1W.isDone() && !T2W.isDone()) {
365     if (T1W.getCurrentOffset() != T2W.getCurrentOffset())
366       return false;
367
368     const Type *T1 = T1W.getCurrentType();
369     const Type *T2 = T2W.getCurrentType();
370     if (T1 != T2 && !T1->isLosslesslyConvertibleTo(T2))
371       return false;
372     
373     T1W.StepToNextType();
374     T2W.StepToNextType();
375   }
376   
377   return AllowLargerT1 || T1W.isDone();
378 }
379
380
381 /// mergeTypeInfo - This method merges the specified type into the current node
382 /// at the specified offset.  This may update the current node's type record if
383 /// this gives more information to the node, it may do nothing to the node if
384 /// this information is already known, or it may merge the node completely (and
385 /// return true) if the information is incompatible with what is already known.
386 ///
387 /// This method returns true if the node is completely folded, otherwise false.
388 ///
389 bool DSNode::mergeTypeInfo(const Type *NewTy, unsigned Offset,
390                            bool FoldIfIncompatible) {
391   const TargetData &TD = getTargetData();
392   // Check to make sure the Size member is up-to-date.  Size can be one of the
393   // following:
394   //  Size = 0, Ty = Void: Nothing is known about this node.
395   //  Size = 0, Ty = FnTy: FunctionPtr doesn't have a size, so we use zero
396   //  Size = 1, Ty = Void, Array = 1: The node is collapsed
397   //  Otherwise, sizeof(Ty) = Size
398   //
399   assert(((Size == 0 && Ty == Type::VoidTy && !isArray()) ||
400           (Size == 0 && !Ty->isSized() && !isArray()) ||
401           (Size == 1 && Ty == Type::VoidTy && isArray()) ||
402           (Size == 0 && !Ty->isSized() && !isArray()) ||
403           (TD.getTypeSize(Ty) == Size)) &&
404          "Size member of DSNode doesn't match the type structure!");
405   assert(NewTy != Type::VoidTy && "Cannot merge void type into DSNode!");
406
407   if (Offset == 0 && NewTy == Ty)
408     return false;  // This should be a common case, handle it efficiently
409
410   // Return true immediately if the node is completely folded.
411   if (isNodeCompletelyFolded()) return true;
412
413   // If this is an array type, eliminate the outside arrays because they won't
414   // be used anyway.  This greatly reduces the size of large static arrays used
415   // as global variables, for example.
416   //
417   bool WillBeArray = false;
418   while (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(NewTy)) {
419     // FIXME: we might want to keep small arrays, but must be careful about
420     // things like: [2 x [10000 x int*]]
421     NewTy = AT->getElementType();
422     WillBeArray = true;
423   }
424
425   // Figure out how big the new type we're merging in is...
426   unsigned NewTySize = NewTy->isSized() ? (unsigned)TD.getTypeSize(NewTy) : 0;
427
428   // Otherwise check to see if we can fold this type into the current node.  If
429   // we can't, we fold the node completely, if we can, we potentially update our
430   // internal state.
431   //
432   if (Ty == Type::VoidTy) {
433     // If this is the first type that this node has seen, just accept it without
434     // question....
435     assert(Offset == 0 && !isArray() &&
436            "Cannot have an offset into a void node!");
437
438     // If this node would have to have an unreasonable number of fields, just
439     // collapse it.  This can occur for fortran common blocks, which have stupid
440     // things like { [100000000 x double], [1000000 x double] }.
441     unsigned NumFields = (NewTySize+DS::PointerSize-1) >> DS::PointerShift;
442     if (NumFields > 64) {
443       foldNodeCompletely();
444       return true;
445     }
446
447     Ty = NewTy;
448     NodeType &= ~Array;
449     if (WillBeArray) NodeType |= Array;
450     Size = NewTySize;
451
452     // Calculate the number of outgoing links from this node.
453     Links.resize(NumFields);
454     return false;
455   }
456
457   // Handle node expansion case here...
458   if (Offset+NewTySize > Size) {
459     // It is illegal to grow this node if we have treated it as an array of
460     // objects...
461     if (isArray()) {
462       if (FoldIfIncompatible) foldNodeCompletely();
463       return true;
464     }
465
466     if (Offset) {  // We could handle this case, but we don't for now...
467       std::cerr << "UNIMP: Trying to merge a growth type into "
468                 << "offset != 0: Collapsing!\n";
469       if (FoldIfIncompatible) foldNodeCompletely();
470       return true;
471     }
472
473     // Okay, the situation is nice and simple, we are trying to merge a type in
474     // at offset 0 that is bigger than our current type.  Implement this by
475     // switching to the new type and then merge in the smaller one, which should
476     // hit the other code path here.  If the other code path decides it's not
477     // ok, it will collapse the node as appropriate.
478     //
479
480     // If this node would have to have an unreasonable number of fields, just
481     // collapse it.  This can occur for fortran common blocks, which have stupid
482     // things like { [100000000 x double], [1000000 x double] }.
483     unsigned NumFields = (NewTySize+DS::PointerSize-1) >> DS::PointerShift;
484     if (NumFields > 64) {
485       foldNodeCompletely();
486       return true;
487     }
488
489     const Type *OldTy = Ty;
490     Ty = NewTy;
491     NodeType &= ~Array;
492     if (WillBeArray) NodeType |= Array;
493     Size = NewTySize;
494
495     // Must grow links to be the appropriate size...
496     Links.resize(NumFields);
497
498     // Merge in the old type now... which is guaranteed to be smaller than the
499     // "current" type.
500     return mergeTypeInfo(OldTy, 0);
501   }
502
503   assert(Offset <= Size &&
504          "Cannot merge something into a part of our type that doesn't exist!");
505
506   // Find the section of Ty that NewTy overlaps with... first we find the
507   // type that starts at offset Offset.
508   //
509   unsigned O = 0;
510   const Type *SubType = Ty;
511   while (O < Offset) {
512     assert(Offset-O < TD.getTypeSize(SubType) && "Offset out of range!");
513
514     switch (SubType->getTypeID()) {
515     case Type::StructTyID: {
516       const StructType *STy = cast<StructType>(SubType);
517       const StructLayout &SL = *TD.getStructLayout(STy);
518       unsigned i = SL.getElementContainingOffset(Offset-O);
519
520       // The offset we are looking for must be in the i'th element...
521       SubType = STy->getElementType(i);
522       O += (unsigned)SL.MemberOffsets[i];
523       break;
524     }
525     case Type::ArrayTyID: {
526       SubType = cast<ArrayType>(SubType)->getElementType();
527       unsigned ElSize = (unsigned)TD.getTypeSize(SubType);
528       unsigned Remainder = (Offset-O) % ElSize;
529       O = Offset-Remainder;
530       break;
531     }
532     default:
533       if (FoldIfIncompatible) foldNodeCompletely();
534       return true;
535     }
536   }
537
538   assert(O == Offset && "Could not achieve the correct offset!");
539
540   // If we found our type exactly, early exit
541   if (SubType == NewTy) return false;
542
543   // Differing function types don't require us to merge.  They are not values
544   // anyway.
545   if (isa<FunctionType>(SubType) &&
546       isa<FunctionType>(NewTy)) return false;
547
548   unsigned SubTypeSize = SubType->isSized() ? 
549        (unsigned)TD.getTypeSize(SubType) : 0;
550
551   // Ok, we are getting desperate now.  Check for physical subtyping, where we
552   // just require each element in the node to be compatible.
553   if (NewTySize <= SubTypeSize && NewTySize && NewTySize < 256 &&
554       SubTypeSize && SubTypeSize < 256 && 
555       ElementTypesAreCompatible(NewTy, SubType, !isArray(), TD))
556     return false;
557
558   // Okay, so we found the leader type at the offset requested.  Search the list
559   // of types that starts at this offset.  If SubType is currently an array or
560   // structure, the type desired may actually be the first element of the
561   // composite type...
562   //
563   unsigned PadSize = SubTypeSize; // Size, including pad memory which is ignored
564   while (SubType != NewTy) {
565     const Type *NextSubType = 0;
566     unsigned NextSubTypeSize = 0;
567     unsigned NextPadSize = 0;
568     switch (SubType->getTypeID()) {
569     case Type::StructTyID: {
570       const StructType *STy = cast<StructType>(SubType);
571       const StructLayout &SL = *TD.getStructLayout(STy);
572       if (SL.MemberOffsets.size() > 1)
573         NextPadSize = (unsigned)SL.MemberOffsets[1];
574       else
575         NextPadSize = SubTypeSize;
576       NextSubType = STy->getElementType(0);
577       NextSubTypeSize = (unsigned)TD.getTypeSize(NextSubType);
578       break;
579     }
580     case Type::ArrayTyID:
581       NextSubType = cast<ArrayType>(SubType)->getElementType();
582       NextSubTypeSize = (unsigned)TD.getTypeSize(NextSubType);
583       NextPadSize = NextSubTypeSize;
584       break;
585     default: ;
586       // fall out 
587     }
588
589     if (NextSubType == 0)
590       break;   // In the default case, break out of the loop
591
592     if (NextPadSize < NewTySize)
593       break;   // Don't allow shrinking to a smaller type than NewTySize
594     SubType = NextSubType;
595     SubTypeSize = NextSubTypeSize;
596     PadSize = NextPadSize;
597   }
598
599   // If we found the type exactly, return it...
600   if (SubType == NewTy)
601     return false;
602
603   // Check to see if we have a compatible, but different type...
604   if (NewTySize == SubTypeSize) {
605     // Check to see if this type is obviously convertible... int -> uint f.e.
606     if (NewTy->isLosslesslyConvertibleTo(SubType))
607       return false;
608
609     // Check to see if we have a pointer & integer mismatch going on here,
610     // loading a pointer as a long, for example.
611     //
612     if (SubType->isInteger() && isa<PointerType>(NewTy) ||
613         NewTy->isInteger() && isa<PointerType>(SubType))
614       return false;
615   } else if (NewTySize > SubTypeSize && NewTySize <= PadSize) {
616     // We are accessing the field, plus some structure padding.  Ignore the
617     // structure padding.
618     return false;
619   }
620
621   Module *M = 0;
622   if (getParentGraph()->retnodes_begin() != getParentGraph()->retnodes_end())
623     M = getParentGraph()->retnodes_begin()->first->getParent();
624   DEBUG(std::cerr << "MergeTypeInfo Folding OrigTy: ";
625         WriteTypeSymbolic(std::cerr, Ty, M) << "\n due to:";
626         WriteTypeSymbolic(std::cerr, NewTy, M) << " @ " << Offset << "!\n"
627                   << "SubType: ";
628         WriteTypeSymbolic(std::cerr, SubType, M) << "\n\n");
629
630   if (FoldIfIncompatible) foldNodeCompletely();
631   return true;
632 }
633
634
635
636 /// addEdgeTo - Add an edge from the current node to the specified node.  This
637 /// can cause merging of nodes in the graph.
638 ///
639 void DSNode::addEdgeTo(unsigned Offset, const DSNodeHandle &NH) {
640   if (NH.isNull()) return;       // Nothing to do
641
642   DSNodeHandle &ExistingEdge = getLink(Offset);
643   if (!ExistingEdge.isNull()) {
644     // Merge the two nodes...
645     ExistingEdge.mergeWith(NH);
646   } else {                             // No merging to perform...
647     setLink(Offset, NH);               // Just force a link in there...
648   }
649 }
650
651
652 /// MergeSortedVectors - Efficiently merge a vector into another vector where
653 /// duplicates are not allowed and both are sorted.  This assumes that 'T's are
654 /// efficiently copyable and have sane comparison semantics.
655 ///
656 static void MergeSortedVectors(std::vector<GlobalValue*> &Dest,
657                                const std::vector<GlobalValue*> &Src) {
658   // By far, the most common cases will be the simple ones.  In these cases,
659   // avoid having to allocate a temporary vector...
660   //
661   if (Src.empty()) {             // Nothing to merge in...
662     return;
663   } else if (Dest.empty()) {     // Just copy the result in...
664     Dest = Src;
665   } else if (Src.size() == 1) {  // Insert a single element...
666     const GlobalValue *V = Src[0];
667     std::vector<GlobalValue*>::iterator I =
668       std::lower_bound(Dest.begin(), Dest.end(), V);
669     if (I == Dest.end() || *I != Src[0])  // If not already contained...
670       Dest.insert(I, Src[0]);
671   } else if (Dest.size() == 1) {
672     GlobalValue *Tmp = Dest[0];           // Save value in temporary...
673     Dest = Src;                           // Copy over list...
674     std::vector<GlobalValue*>::iterator I =
675       std::lower_bound(Dest.begin(), Dest.end(), Tmp);
676     if (I == Dest.end() || *I != Tmp)     // If not already contained...
677       Dest.insert(I, Tmp);
678
679   } else {
680     // Make a copy to the side of Dest...
681     std::vector<GlobalValue*> Old(Dest);
682     
683     // Make space for all of the type entries now...
684     Dest.resize(Dest.size()+Src.size());
685     
686     // Merge the two sorted ranges together... into Dest.
687     std::merge(Old.begin(), Old.end(), Src.begin(), Src.end(), Dest.begin());
688     
689     // Now erase any duplicate entries that may have accumulated into the 
690     // vectors (because they were in both of the input sets)
691     Dest.erase(std::unique(Dest.begin(), Dest.end()), Dest.end());
692   }
693 }
694
695 void DSNode::mergeGlobals(const std::vector<GlobalValue*> &RHS) {
696   MergeSortedVectors(Globals, RHS);
697 }
698
699 // MergeNodes - Helper function for DSNode::mergeWith().
700 // This function does the hard work of merging two nodes, CurNodeH
701 // and NH after filtering out trivial cases and making sure that
702 // CurNodeH.offset >= NH.offset.
703 // 
704 // ***WARNING***
705 // Since merging may cause either node to go away, we must always
706 // use the node-handles to refer to the nodes.  These node handles are
707 // automatically updated during merging, so will always provide access
708 // to the correct node after a merge.
709 //
710 void DSNode::MergeNodes(DSNodeHandle& CurNodeH, DSNodeHandle& NH) {
711   assert(CurNodeH.getOffset() >= NH.getOffset() &&
712          "This should have been enforced in the caller.");
713   assert(CurNodeH.getNode()->getParentGraph()==NH.getNode()->getParentGraph() &&
714          "Cannot merge two nodes that are not in the same graph!");
715
716   // Now we know that Offset >= NH.Offset, so convert it so our "Offset" (with
717   // respect to NH.Offset) is now zero.  NOffset is the distance from the base
718   // of our object that N starts from.
719   //
720   unsigned NOffset = CurNodeH.getOffset()-NH.getOffset();
721   unsigned NSize = NH.getNode()->getSize();
722
723   // If the two nodes are of different size, and the smaller node has the array
724   // bit set, collapse!
725   if (NSize != CurNodeH.getNode()->getSize()) {
726 #if COLLAPSE_ARRAYS_AGGRESSIVELY
727     if (NSize < CurNodeH.getNode()->getSize()) {
728       if (NH.getNode()->isArray())
729         NH.getNode()->foldNodeCompletely();
730     } else if (CurNodeH.getNode()->isArray()) {
731       NH.getNode()->foldNodeCompletely();
732     }
733 #endif
734   }
735
736   // Merge the type entries of the two nodes together...    
737   if (NH.getNode()->Ty != Type::VoidTy)
738     CurNodeH.getNode()->mergeTypeInfo(NH.getNode()->Ty, NOffset);
739   assert(!CurNodeH.getNode()->isDeadNode());
740
741   // If we are merging a node with a completely folded node, then both nodes are
742   // now completely folded.
743   //
744   if (CurNodeH.getNode()->isNodeCompletelyFolded()) {
745     if (!NH.getNode()->isNodeCompletelyFolded()) {
746       NH.getNode()->foldNodeCompletely();
747       assert(NH.getNode() && NH.getOffset() == 0 &&
748              "folding did not make offset 0?");
749       NOffset = NH.getOffset();
750       NSize = NH.getNode()->getSize();
751       assert(NOffset == 0 && NSize == 1);
752     }
753   } else if (NH.getNode()->isNodeCompletelyFolded()) {
754     CurNodeH.getNode()->foldNodeCompletely();
755     assert(CurNodeH.getNode() && CurNodeH.getOffset() == 0 &&
756            "folding did not make offset 0?");
757     NSize = NH.getNode()->getSize();
758     NOffset = NH.getOffset();
759     assert(NOffset == 0 && NSize == 1);
760   }
761
762   DSNode *N = NH.getNode();
763   if (CurNodeH.getNode() == N || N == 0) return;
764   assert(!CurNodeH.getNode()->isDeadNode());
765
766   // Merge the NodeType information.
767   CurNodeH.getNode()->NodeType |= N->NodeType;
768
769   // Start forwarding to the new node!
770   N->forwardNode(CurNodeH.getNode(), NOffset);
771   assert(!CurNodeH.getNode()->isDeadNode());
772
773   // Make all of the outgoing links of N now be outgoing links of CurNodeH.
774   //
775   for (unsigned i = 0; i < N->getNumLinks(); ++i) {
776     DSNodeHandle &Link = N->getLink(i << DS::PointerShift);
777     if (Link.getNode()) {
778       // Compute the offset into the current node at which to
779       // merge this link.  In the common case, this is a linear
780       // relation to the offset in the original node (with
781       // wrapping), but if the current node gets collapsed due to
782       // recursive merging, we must make sure to merge in all remaining
783       // links at offset zero.
784       unsigned MergeOffset = 0;
785       DSNode *CN = CurNodeH.getNode();
786       if (CN->Size != 1)
787         MergeOffset = ((i << DS::PointerShift)+NOffset) % CN->getSize();
788       CN->addEdgeTo(MergeOffset, Link);
789     }
790   }
791
792   // Now that there are no outgoing edges, all of the Links are dead.
793   N->Links.clear();
794
795   // Merge the globals list...
796   if (!N->Globals.empty()) {
797     CurNodeH.getNode()->mergeGlobals(N->Globals);
798
799     // Delete the globals from the old node...
800     std::vector<GlobalValue*>().swap(N->Globals);
801   }
802 }
803
804
805 /// mergeWith - Merge this node and the specified node, moving all links to and
806 /// from the argument node into the current node, deleting the node argument.
807 /// Offset indicates what offset the specified node is to be merged into the
808 /// current node.
809 ///
810 /// The specified node may be a null pointer (in which case, we update it to
811 /// point to this node).
812 ///
813 void DSNode::mergeWith(const DSNodeHandle &NH, unsigned Offset) {
814   DSNode *N = NH.getNode();
815   if (N == this && NH.getOffset() == Offset)
816     return;  // Noop
817
818   // If the RHS is a null node, make it point to this node!
819   if (N == 0) {
820     NH.mergeWith(DSNodeHandle(this, Offset));
821     return;
822   }
823
824   assert(!N->isDeadNode() && !isDeadNode());
825   assert(!hasNoReferrers() && "Should not try to fold a useless node!");
826
827   if (N == this) {
828     // We cannot merge two pieces of the same node together, collapse the node
829     // completely.
830     DEBUG(std::cerr << "Attempting to merge two chunks of"
831                     << " the same node together!\n");
832     foldNodeCompletely();
833     return;
834   }
835
836   // If both nodes are not at offset 0, make sure that we are merging the node
837   // at an later offset into the node with the zero offset.
838   //
839   if (Offset < NH.getOffset()) {
840     N->mergeWith(DSNodeHandle(this, Offset), NH.getOffset());
841     return;
842   } else if (Offset == NH.getOffset() && getSize() < N->getSize()) {
843     // If the offsets are the same, merge the smaller node into the bigger node
844     N->mergeWith(DSNodeHandle(this, Offset), NH.getOffset());
845     return;
846   }
847
848   // Ok, now we can merge the two nodes.  Use a static helper that works with
849   // two node handles, since "this" may get merged away at intermediate steps.
850   DSNodeHandle CurNodeH(this, Offset);
851   DSNodeHandle NHCopy(NH);
852   DSNode::MergeNodes(CurNodeH, NHCopy);
853 }
854
855
856 //===----------------------------------------------------------------------===//
857 // ReachabilityCloner Implementation
858 //===----------------------------------------------------------------------===//
859
860 DSNodeHandle ReachabilityCloner::getClonedNH(const DSNodeHandle &SrcNH) {
861   if (SrcNH.isNull()) return DSNodeHandle();
862   const DSNode *SN = SrcNH.getNode();
863
864   DSNodeHandle &NH = NodeMap[SN];
865   if (!NH.isNull()) {   // Node already mapped?
866     DSNode *NHN = NH.getNode();
867     return DSNodeHandle(NHN, NH.getOffset()+SrcNH.getOffset());
868   }
869
870   // If SrcNH has globals and the destination graph has one of the same globals,
871   // merge this node with the destination node, which is much more efficient.
872   if (SN->globals_begin() != SN->globals_end()) {
873     DSScalarMap &DestSM = Dest.getScalarMap();
874     for (DSNode::globals_iterator I = SN->globals_begin(),E = SN->globals_end();
875          I != E; ++I) {
876       GlobalValue *GV = *I;
877       DSScalarMap::iterator GI = DestSM.find(GV);
878       if (GI != DestSM.end() && !GI->second.isNull()) {
879         // We found one, use merge instead!
880         merge(GI->second, Src.getNodeForValue(GV));
881         assert(!NH.isNull() && "Didn't merge node!");
882         DSNode *NHN = NH.getNode();
883         return DSNodeHandle(NHN, NH.getOffset()+SrcNH.getOffset());
884       }
885     }
886   }
887
888   DSNode *DN = new DSNode(*SN, &Dest, true /* Null out all links */);
889   DN->maskNodeTypes(BitsToKeep);
890   NH = DN;
891   
892   // Next, recursively clone all outgoing links as necessary.  Note that
893   // adding these links can cause the node to collapse itself at any time, and
894   // the current node may be merged with arbitrary other nodes.  For this
895   // reason, we must always go through NH.
896   DN = 0;
897   for (unsigned i = 0, e = SN->getNumLinks(); i != e; ++i) {
898     const DSNodeHandle &SrcEdge = SN->getLink(i << DS::PointerShift);
899     if (!SrcEdge.isNull()) {
900       const DSNodeHandle &DestEdge = getClonedNH(SrcEdge);
901       // Compute the offset into the current node at which to
902       // merge this link.  In the common case, this is a linear
903       // relation to the offset in the original node (with
904       // wrapping), but if the current node gets collapsed due to
905       // recursive merging, we must make sure to merge in all remaining
906       // links at offset zero.
907       unsigned MergeOffset = 0;
908       DSNode *CN = NH.getNode();
909       if (CN->getSize() != 1)
910         MergeOffset = ((i << DS::PointerShift)+NH.getOffset()) % CN->getSize();
911       CN->addEdgeTo(MergeOffset, DestEdge);
912     }
913   }
914   
915   // If this node contains any globals, make sure they end up in the scalar
916   // map with the correct offset.
917   for (DSNode::globals_iterator I = SN->globals_begin(), E = SN->globals_end();
918        I != E; ++I) {
919     GlobalValue *GV = *I;
920     const DSNodeHandle &SrcGNH = Src.getNodeForValue(GV);
921     DSNodeHandle &DestGNH = NodeMap[SrcGNH.getNode()];
922     assert(DestGNH.getNode() == NH.getNode() &&"Global mapping inconsistent");
923     Dest.getNodeForValue(GV).mergeWith(DSNodeHandle(DestGNH.getNode(),
924                                        DestGNH.getOffset()+SrcGNH.getOffset()));
925   }
926   NH.getNode()->mergeGlobals(SN->getGlobalsList());
927
928   return DSNodeHandle(NH.getNode(), NH.getOffset()+SrcNH.getOffset());
929 }
930
931 void ReachabilityCloner::merge(const DSNodeHandle &NH,
932                                const DSNodeHandle &SrcNH) {
933   if (SrcNH.isNull()) return;  // Noop
934   if (NH.isNull()) {
935     // If there is no destination node, just clone the source and assign the
936     // destination node to be it.
937     NH.mergeWith(getClonedNH(SrcNH));
938     return;
939   }
940
941   // Okay, at this point, we know that we have both a destination and a source
942   // node that need to be merged.  Check to see if the source node has already
943   // been cloned.
944   const DSNode *SN = SrcNH.getNode();
945   DSNodeHandle &SCNH = NodeMap[SN];  // SourceClonedNodeHandle
946   if (!SCNH.isNull()) {   // Node already cloned?
947     DSNode *SCNHN = SCNH.getNode();
948     NH.mergeWith(DSNodeHandle(SCNHN,
949                               SCNH.getOffset()+SrcNH.getOffset()));
950     return;  // Nothing to do!
951   }
952   
953   // Okay, so the source node has not already been cloned.  Instead of creating
954   // a new DSNode, only to merge it into the one we already have, try to perform
955   // the merge in-place.  The only case we cannot handle here is when the offset
956   // into the existing node is less than the offset into the virtual node we are
957   // merging in.  In this case, we have to extend the existing node, which
958   // requires an allocation anyway.
959   DSNode *DN = NH.getNode();   // Make sure the Offset is up-to-date
960   if (NH.getOffset() >= SrcNH.getOffset()) {
961     if (!DN->isNodeCompletelyFolded()) {
962       // Make sure the destination node is folded if the source node is folded.
963       if (SN->isNodeCompletelyFolded()) {
964         DN->foldNodeCompletely();
965         DN = NH.getNode();
966       } else if (SN->getSize() != DN->getSize()) {
967         // If the two nodes are of different size, and the smaller node has the
968         // array bit set, collapse!
969 #if COLLAPSE_ARRAYS_AGGRESSIVELY
970         if (SN->getSize() < DN->getSize()) {
971           if (SN->isArray()) {
972             DN->foldNodeCompletely();
973             DN = NH.getNode();
974           }
975         } else if (DN->isArray()) {
976           DN->foldNodeCompletely();
977           DN = NH.getNode();
978         }
979 #endif
980       }
981     
982       // Merge the type entries of the two nodes together...    
983       if (SN->getType() != Type::VoidTy && !DN->isNodeCompletelyFolded()) {
984         DN->mergeTypeInfo(SN->getType(), NH.getOffset()-SrcNH.getOffset());
985         DN = NH.getNode();
986       }
987     }
988
989     assert(!DN->isDeadNode());
990     
991     // Merge the NodeType information.
992     DN->mergeNodeFlags(SN->getNodeFlags() & BitsToKeep);
993
994     // Before we start merging outgoing links and updating the scalar map, make
995     // sure it is known that this is the representative node for the src node.
996     SCNH = DSNodeHandle(DN, NH.getOffset()-SrcNH.getOffset());
997
998     // If the source node contains any globals, make sure they end up in the
999     // scalar map with the correct offset.
1000     if (SN->globals_begin() != SN->globals_end()) {
1001       // Update the globals in the destination node itself.
1002       DN->mergeGlobals(SN->getGlobalsList());
1003
1004       // Update the scalar map for the graph we are merging the source node
1005       // into.
1006       for (DSNode::globals_iterator I = SN->globals_begin(),
1007              E = SN->globals_end(); I != E; ++I) {
1008         GlobalValue *GV = *I;
1009         const DSNodeHandle &SrcGNH = Src.getNodeForValue(GV);
1010         DSNodeHandle &DestGNH = NodeMap[SrcGNH.getNode()];
1011         assert(DestGNH.getNode()==NH.getNode() &&"Global mapping inconsistent");
1012         Dest.getNodeForValue(GV).mergeWith(DSNodeHandle(DestGNH.getNode(),
1013                                       DestGNH.getOffset()+SrcGNH.getOffset()));
1014       }
1015       NH.getNode()->mergeGlobals(SN->getGlobalsList());
1016     }
1017   } else {
1018     // We cannot handle this case without allocating a temporary node.  Fall
1019     // back on being simple.
1020     DSNode *NewDN = new DSNode(*SN, &Dest, true /* Null out all links */);
1021     NewDN->maskNodeTypes(BitsToKeep);
1022
1023     unsigned NHOffset = NH.getOffset();
1024     NH.mergeWith(DSNodeHandle(NewDN, SrcNH.getOffset()));
1025
1026     assert(NH.getNode() &&
1027            (NH.getOffset() > NHOffset ||
1028             (NH.getOffset() == 0 && NH.getNode()->isNodeCompletelyFolded())) &&
1029            "Merging did not adjust the offset!");
1030
1031     // Before we start merging outgoing links and updating the scalar map, make
1032     // sure it is known that this is the representative node for the src node.
1033     SCNH = DSNodeHandle(NH.getNode(), NH.getOffset()-SrcNH.getOffset());
1034
1035     // If the source node contained any globals, make sure to create entries 
1036     // in the scalar map for them!
1037     for (DSNode::globals_iterator I = SN->globals_begin(),
1038            E = SN->globals_end(); I != E; ++I) {
1039       GlobalValue *GV = *I;
1040       const DSNodeHandle &SrcGNH = Src.getNodeForValue(GV);
1041       DSNodeHandle &DestGNH = NodeMap[SrcGNH.getNode()];
1042       assert(DestGNH.getNode()==NH.getNode() &&"Global mapping inconsistent");
1043       assert(SrcGNH.getNode() == SN && "Global mapping inconsistent");
1044       Dest.getNodeForValue(GV).mergeWith(DSNodeHandle(DestGNH.getNode(),
1045                                     DestGNH.getOffset()+SrcGNH.getOffset()));
1046     }
1047   }
1048
1049
1050   // Next, recursively merge all outgoing links as necessary.  Note that
1051   // adding these links can cause the destination node to collapse itself at
1052   // any time, and the current node may be merged with arbitrary other nodes.
1053   // For this reason, we must always go through NH.
1054   DN = 0;
1055   for (unsigned i = 0, e = SN->getNumLinks(); i != e; ++i) {
1056     const DSNodeHandle &SrcEdge = SN->getLink(i << DS::PointerShift);
1057     if (!SrcEdge.isNull()) {
1058       // Compute the offset into the current node at which to
1059       // merge this link.  In the common case, this is a linear
1060       // relation to the offset in the original node (with
1061       // wrapping), but if the current node gets collapsed due to
1062       // recursive merging, we must make sure to merge in all remaining
1063       // links at offset zero.
1064       DSNode *CN = SCNH.getNode();
1065       unsigned MergeOffset =
1066         ((i << DS::PointerShift)+SCNH.getOffset()) % CN->getSize();
1067       
1068       DSNodeHandle Tmp = CN->getLink(MergeOffset);
1069       if (!Tmp.isNull()) {
1070         // Perform the recursive merging.  Make sure to create a temporary NH,
1071         // because the Link can disappear in the process of recursive merging.
1072         merge(Tmp, SrcEdge);
1073       } else {
1074         Tmp.mergeWith(getClonedNH(SrcEdge));
1075         // Merging this could cause all kinds of recursive things to happen,
1076         // culminating in the current node being eliminated.  Since this is
1077         // possible, make sure to reaquire the link from 'CN'.
1078
1079         unsigned MergeOffset = 0;
1080         CN = SCNH.getNode();
1081         MergeOffset = ((i << DS::PointerShift)+SCNH.getOffset()) %CN->getSize();
1082         CN->getLink(MergeOffset).mergeWith(Tmp);
1083       }
1084     }
1085   }
1086 }
1087
1088 /// mergeCallSite - Merge the nodes reachable from the specified src call
1089 /// site into the nodes reachable from DestCS.
1090 void ReachabilityCloner::mergeCallSite(const DSCallSite &DestCS,
1091                                        const DSCallSite &SrcCS) {
1092   merge(DestCS.getRetVal(), SrcCS.getRetVal());
1093   unsigned MinArgs = DestCS.getNumPtrArgs();
1094   if (SrcCS.getNumPtrArgs() < MinArgs) MinArgs = SrcCS.getNumPtrArgs();
1095   
1096   for (unsigned a = 0; a != MinArgs; ++a)
1097     merge(DestCS.getPtrArg(a), SrcCS.getPtrArg(a));
1098
1099   for (unsigned a = MinArgs, e = SrcCS.getNumPtrArgs(); a != e; ++a)
1100     const_cast<DSCallSite&>(DestCS).addPtrArg(getClonedNH(SrcCS.getPtrArg(a)));
1101 }
1102
1103
1104 //===----------------------------------------------------------------------===//
1105 // DSCallSite Implementation
1106 //===----------------------------------------------------------------------===//
1107
1108 // Define here to avoid including iOther.h and BasicBlock.h in DSGraph.h
1109 Function &DSCallSite::getCaller() const {
1110   return *Site.getInstruction()->getParent()->getParent();
1111 }
1112
1113 void DSCallSite::InitNH(DSNodeHandle &NH, const DSNodeHandle &Src,
1114                         ReachabilityCloner &RC) {
1115   NH = RC.getClonedNH(Src);
1116 }
1117
1118 //===----------------------------------------------------------------------===//
1119 // DSGraph Implementation
1120 //===----------------------------------------------------------------------===//
1121
1122 /// getFunctionNames - Return a space separated list of the name of the
1123 /// functions in this graph (if any)
1124 std::string DSGraph::getFunctionNames() const {
1125   switch (getReturnNodes().size()) {
1126   case 0: return "Globals graph";
1127   case 1: return retnodes_begin()->first->getName();
1128   default:
1129     std::string Return;
1130     for (DSGraph::retnodes_iterator I = retnodes_begin();
1131          I != retnodes_end(); ++I)
1132       Return += I->first->getName() + " ";
1133     Return.erase(Return.end()-1, Return.end());   // Remove last space character
1134     return Return;
1135   }
1136 }
1137
1138
1139 DSGraph::DSGraph(const DSGraph &G, EquivalenceClasses<GlobalValue*> &ECs)
1140   : GlobalsGraph(0), ScalarMap(ECs), TD(G.TD) {
1141   PrintAuxCalls = false;
1142   NodeMapTy NodeMap;
1143   cloneInto(G, ScalarMap, ReturnNodes, NodeMap);
1144 }
1145
1146 DSGraph::DSGraph(const DSGraph &G, NodeMapTy &NodeMap,
1147                  EquivalenceClasses<GlobalValue*> &ECs)
1148   : GlobalsGraph(0), ScalarMap(ECs), TD(G.TD) {
1149   PrintAuxCalls = false;
1150   cloneInto(G, ScalarMap, ReturnNodes, NodeMap);
1151 }
1152
1153 DSGraph::~DSGraph() {
1154   FunctionCalls.clear();
1155   AuxFunctionCalls.clear();
1156   ScalarMap.clear();
1157   ReturnNodes.clear();
1158
1159   // Drop all intra-node references, so that assertions don't fail...
1160   for (node_iterator NI = node_begin(), E = node_end(); NI != E; ++NI)
1161     NI->dropAllReferences();
1162
1163   // Free all of the nodes.
1164   Nodes.clear();
1165 }
1166
1167 // dump - Allow inspection of graph in a debugger.
1168 void DSGraph::dump() const { print(std::cerr); }
1169
1170
1171 /// remapLinks - Change all of the Links in the current node according to the
1172 /// specified mapping.
1173 ///
1174 void DSNode::remapLinks(DSGraph::NodeMapTy &OldNodeMap) {
1175   for (unsigned i = 0, e = Links.size(); i != e; ++i)
1176     if (DSNode *N = Links[i].getNode()) {
1177       DSGraph::NodeMapTy::const_iterator ONMI = OldNodeMap.find(N);
1178       if (ONMI != OldNodeMap.end()) {
1179         DSNode *ONMIN = ONMI->second.getNode();
1180         Links[i].setTo(ONMIN, Links[i].getOffset()+ONMI->second.getOffset());
1181       }
1182     }
1183 }
1184
1185 /// addObjectToGraph - This method can be used to add global, stack, and heap
1186 /// objects to the graph.  This can be used when updating DSGraphs due to the
1187 /// introduction of new temporary objects.  The new object is not pointed to
1188 /// and does not point to any other objects in the graph.
1189 DSNode *DSGraph::addObjectToGraph(Value *Ptr, bool UseDeclaredType) {
1190   assert(isa<PointerType>(Ptr->getType()) && "Ptr is not a pointer!");
1191   const Type *Ty = cast<PointerType>(Ptr->getType())->getElementType();
1192   DSNode *N = new DSNode(UseDeclaredType ? Ty : 0, this);
1193   assert(ScalarMap[Ptr].isNull() && "Object already in this graph!");
1194   ScalarMap[Ptr] = N;
1195
1196   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(Ptr)) {
1197     N->addGlobal(GV);
1198   } else if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(Ptr)) {
1199     N->setHeapNodeMarker();
1200   } else if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(Ptr)) {
1201     N->setAllocaNodeMarker();
1202   } else {
1203     assert(0 && "Illegal memory object input!");
1204   }
1205   return N;
1206 }
1207
1208
1209 /// cloneInto - Clone the specified DSGraph into the current graph.  The
1210 /// translated ScalarMap for the old function is filled into the OldValMap
1211 /// member, and the translated ReturnNodes map is returned into ReturnNodes.
1212 ///
1213 /// The CloneFlags member controls various aspects of the cloning process.
1214 ///
1215 void DSGraph::cloneInto(const DSGraph &G, DSScalarMap &OldValMap,
1216                         ReturnNodesTy &OldReturnNodes, NodeMapTy &OldNodeMap,
1217                         unsigned CloneFlags) {
1218   TIME_REGION(X, "cloneInto");
1219   assert(OldNodeMap.empty() && "Returned OldNodeMap should be empty!");
1220   assert(&G != this && "Cannot clone graph into itself!");
1221
1222   // Remove alloca or mod/ref bits as specified...
1223   unsigned BitsToClear = ((CloneFlags & StripAllocaBit)? DSNode::AllocaNode : 0)
1224     | ((CloneFlags & StripModRefBits)? (DSNode::Modified | DSNode::Read) : 0)
1225     | ((CloneFlags & StripIncompleteBit)? DSNode::Incomplete : 0);
1226   BitsToClear |= DSNode::DEAD;  // Clear dead flag...
1227
1228   for (node_const_iterator I = G.node_begin(), E = G.node_end(); I != E; ++I) {
1229     assert(!I->isForwarding() &&
1230            "Forward nodes shouldn't be in node list!");
1231     DSNode *New = new DSNode(*I, this);
1232     New->maskNodeTypes(~BitsToClear);
1233     OldNodeMap[I] = New;
1234   }
1235   
1236 #ifndef NDEBUG
1237   Timer::addPeakMemoryMeasurement();
1238 #endif
1239   
1240   // Rewrite the links in the new nodes to point into the current graph now.
1241   // Note that we don't loop over the node's list to do this.  The problem is
1242   // that remaping links can cause recursive merging to happen, which means
1243   // that node_iterator's can get easily invalidated!  Because of this, we
1244   // loop over the OldNodeMap, which contains all of the new nodes as the
1245   // .second element of the map elements.  Also note that if we remap a node
1246   // more than once, we won't break anything.
1247   for (NodeMapTy::iterator I = OldNodeMap.begin(), E = OldNodeMap.end();
1248        I != E; ++I)
1249     I->second.getNode()->remapLinks(OldNodeMap);
1250
1251   // Copy the scalar map... merging all of the global nodes...
1252   for (DSScalarMap::const_iterator I = G.ScalarMap.begin(),
1253          E = G.ScalarMap.end(); I != E; ++I) {
1254     DSNodeHandle &MappedNode = OldNodeMap[I->second.getNode()];
1255     DSNodeHandle &H = OldValMap[I->first];
1256     DSNode *MappedNodeN = MappedNode.getNode();
1257     H.mergeWith(DSNodeHandle(MappedNodeN,
1258                              I->second.getOffset()+MappedNode.getOffset()));
1259
1260     // If this is a global, add the global to this fn or merge if already exists
1261     if (GlobalValue* GV = dyn_cast<GlobalValue>(I->first))
1262       ScalarMap[GV].mergeWith(H);
1263   }
1264
1265   if (!(CloneFlags & DontCloneCallNodes)) {
1266     // Copy the function calls list.
1267     for (fc_iterator I = G.fc_begin(), E = G.fc_end(); I != E; ++I)
1268       FunctionCalls.push_back(DSCallSite(*I, OldNodeMap));
1269   }
1270
1271   if (!(CloneFlags & DontCloneAuxCallNodes)) {
1272     // Copy the auxiliary function calls list.
1273     for (afc_iterator I = G.afc_begin(), E = G.afc_end(); I != E; ++I)
1274       AuxFunctionCalls.push_back(DSCallSite(*I, OldNodeMap));
1275   }
1276
1277   // Map the return node pointers over...
1278   for (retnodes_iterator I = G.retnodes_begin(),
1279          E = G.retnodes_end(); I != E; ++I) {
1280     const DSNodeHandle &Ret = I->second;
1281     DSNodeHandle &MappedRet = OldNodeMap[Ret.getNode()];
1282     DSNode *MappedRetN = MappedRet.getNode();
1283     OldReturnNodes.insert(std::make_pair(I->first,
1284                           DSNodeHandle(MappedRetN,
1285                                        MappedRet.getOffset()+Ret.getOffset())));
1286   }
1287 }
1288
1289 static bool PathExistsToClonedNode(const DSNode *N, ReachabilityCloner &RC) {
1290   if (N)
1291     for (df_iterator<const DSNode*> I = df_begin(N), E = df_end(N); I != E; ++I)
1292       if (RC.hasClonedNode(*I))
1293         return true;
1294   return false;
1295 }
1296
1297 static bool PathExistsToClonedNode(const DSCallSite &CS,
1298                                    ReachabilityCloner &RC) {
1299   if (PathExistsToClonedNode(CS.getRetVal().getNode(), RC))
1300     return true;
1301   for (unsigned i = 0, e = CS.getNumPtrArgs(); i != e; ++i)
1302     if (PathExistsToClonedNode(CS.getPtrArg(i).getNode(), RC))
1303       return true;
1304   return false;
1305 }
1306
1307 /// getFunctionArgumentsForCall - Given a function that is currently in this
1308 /// graph, return the DSNodeHandles that correspond to the pointer-compatible
1309 /// function arguments.  The vector is filled in with the return value (or
1310 /// null if it is not pointer compatible), followed by all of the
1311 /// pointer-compatible arguments.
1312 void DSGraph::getFunctionArgumentsForCall(Function *F,
1313                                        std::vector<DSNodeHandle> &Args) const {
1314   Args.push_back(getReturnNodeFor(*F));
1315   for (Function::arg_iterator AI = F->arg_begin(), E = F->arg_end(); AI != E; ++AI)
1316     if (isPointerType(AI->getType())) {
1317       Args.push_back(getNodeForValue(AI));
1318       assert(!Args.back().isNull() && "Pointer argument w/o scalarmap entry!?");
1319     }
1320 }
1321
1322 /// mergeInCallFromOtherGraph - This graph merges in the minimal number of
1323 /// nodes from G2 into 'this' graph, merging the bindings specified by the
1324 /// call site (in this graph) with the bindings specified by the vector in G2.
1325 /// The two DSGraphs must be different.
1326 ///
1327 void DSGraph::mergeInGraph(const DSCallSite &CS, 
1328                            std::vector<DSNodeHandle> &Args,
1329                            const DSGraph &Graph, unsigned CloneFlags) {
1330   TIME_REGION(X, "mergeInGraph");
1331
1332   // If this is not a recursive call, clone the graph into this graph...
1333   if (&Graph != this) {
1334     // Clone the callee's graph into the current graph, keeping track of where
1335     // scalars in the old graph _used_ to point, and of the new nodes matching
1336     // nodes of the old graph.
1337     ReachabilityCloner RC(*this, Graph, CloneFlags);
1338     
1339     // Map the return node pointer over.
1340     if (!CS.getRetVal().isNull())
1341       RC.merge(CS.getRetVal(), Args[0]);
1342
1343     // Map over all of the arguments.
1344     for (unsigned i = 0, e = CS.getNumPtrArgs(); i != e; ++i) {
1345       if (i == Args.size()-1)
1346         break;
1347       
1348       // Add the link from the argument scalar to the provided value.
1349       RC.merge(CS.getPtrArg(i), Args[i+1]);
1350     }
1351     
1352     // If requested, copy all of the calls.
1353     if (!(CloneFlags & DontCloneCallNodes)) {
1354       // Copy the function calls list.
1355       for (fc_iterator I = Graph.fc_begin(), E = Graph.fc_end(); I != E; ++I)
1356         FunctionCalls.push_back(DSCallSite(*I, RC));
1357     }
1358
1359     // If the user has us copying aux calls (the normal case), set up a data
1360     // structure to keep track of which ones we've copied over.
1361     std::set<const DSCallSite*> CopiedAuxCall;
1362     
1363     // Clone over all globals that appear in the caller and callee graphs.
1364     hash_set<GlobalVariable*> NonCopiedGlobals;
1365     for (DSScalarMap::global_iterator GI = Graph.getScalarMap().global_begin(),
1366            E = Graph.getScalarMap().global_end(); GI != E; ++GI)
1367       if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(*GI))
1368         if (ScalarMap.count(GV))
1369           RC.merge(ScalarMap[GV], Graph.getNodeForValue(GV));
1370         else
1371           NonCopiedGlobals.insert(GV);
1372     
1373     // If the global does not appear in the callers graph we generally don't
1374     // want to copy the node.  However, if there is a path from the node global
1375     // node to a node that we did copy in the graph, we *must* copy it to
1376     // maintain the connection information.  Every time we decide to include a
1377     // new global, this might make other globals live, so we must iterate
1378     // unfortunately.
1379     bool MadeChange = true;
1380     while (MadeChange) {
1381       MadeChange = false;
1382       for (hash_set<GlobalVariable*>::iterator I = NonCopiedGlobals.begin();
1383            I != NonCopiedGlobals.end();) {
1384         DSNode *GlobalNode = Graph.getNodeForValue(*I).getNode();
1385         if (RC.hasClonedNode(GlobalNode)) {
1386           // Already cloned it, remove from set.
1387           NonCopiedGlobals.erase(I++);
1388           MadeChange = true;
1389         } else if (PathExistsToClonedNode(GlobalNode, RC)) {
1390           RC.getClonedNH(Graph.getNodeForValue(*I));
1391           NonCopiedGlobals.erase(I++);
1392           MadeChange = true;
1393         } else {
1394           ++I;
1395         }
1396       }
1397
1398       // If requested, copy any aux calls that can reach copied nodes.
1399       if (!(CloneFlags & DontCloneAuxCallNodes)) {
1400         for (afc_iterator I = Graph.afc_begin(), E = Graph.afc_end(); I!=E; ++I)
1401           if (CopiedAuxCall.insert(&*I).second &&
1402               PathExistsToClonedNode(*I, RC)) {
1403             AuxFunctionCalls.push_back(DSCallSite(*I, RC));
1404             MadeChange = true;
1405           }
1406       }
1407     }
1408     
1409   } else {
1410     // Merge the return value with the return value of the context.
1411     Args[0].mergeWith(CS.getRetVal());
1412     
1413     // Resolve all of the function arguments.
1414     for (unsigned i = 0, e = CS.getNumPtrArgs(); i != e; ++i) {
1415       if (i == Args.size()-1)
1416         break;
1417       
1418       // Add the link from the argument scalar to the provided value.
1419       Args[i+1].mergeWith(CS.getPtrArg(i));
1420     }
1421   }
1422 }
1423
1424
1425
1426 /// mergeInGraph - The method is used for merging graphs together.  If the
1427 /// argument graph is not *this, it makes a clone of the specified graph, then
1428 /// merges the nodes specified in the call site with the formal arguments in the
1429 /// graph.
1430 ///
1431 void DSGraph::mergeInGraph(const DSCallSite &CS, Function &F,
1432                            const DSGraph &Graph, unsigned CloneFlags) {
1433   // Set up argument bindings.
1434   std::vector<DSNodeHandle> Args;
1435   Graph.getFunctionArgumentsForCall(&F, Args);
1436
1437   mergeInGraph(CS, Args, Graph, CloneFlags);
1438 }
1439
1440 /// getCallSiteForArguments - Get the arguments and return value bindings for
1441 /// the specified function in the current graph.
1442 ///
1443 DSCallSite DSGraph::getCallSiteForArguments(Function &F) const {
1444   std::vector<DSNodeHandle> Args;
1445
1446   for (Function::arg_iterator I = F.arg_begin(), E = F.arg_end(); I != E; ++I)
1447     if (isPointerType(I->getType()))
1448       Args.push_back(getNodeForValue(I));
1449
1450   return DSCallSite(CallSite(), getReturnNodeFor(F), &F, Args);
1451 }
1452
1453 /// getDSCallSiteForCallSite - Given an LLVM CallSite object that is live in
1454 /// the context of this graph, return the DSCallSite for it.
1455 DSCallSite DSGraph::getDSCallSiteForCallSite(CallSite CS) const {
1456   DSNodeHandle RetVal;
1457   Instruction *I = CS.getInstruction();
1458   if (isPointerType(I->getType()))
1459     RetVal = getNodeForValue(I);
1460
1461   std::vector<DSNodeHandle> Args;
1462   Args.reserve(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
1463
1464   // Calculate the arguments vector...
1465   for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end(); I != E; ++I)
1466     if (isPointerType((*I)->getType()))
1467       if (isa<ConstantPointerNull>(*I))
1468         Args.push_back(DSNodeHandle());
1469       else
1470         Args.push_back(getNodeForValue(*I));
1471
1472   // Add a new function call entry...
1473   if (Function *F = CS.getCalledFunction())
1474     return DSCallSite(CS, RetVal, F, Args);
1475   else
1476     return DSCallSite(CS, RetVal,
1477                       getNodeForValue(CS.getCalledValue()).getNode(), Args);
1478 }
1479
1480
1481
1482 // markIncompleteNodes - Mark the specified node as having contents that are not
1483 // known with the current analysis we have performed.  Because a node makes all
1484 // of the nodes it can reach incomplete if the node itself is incomplete, we
1485 // must recursively traverse the data structure graph, marking all reachable
1486 // nodes as incomplete.
1487 //
1488 static void markIncompleteNode(DSNode *N) {
1489   // Stop recursion if no node, or if node already marked...
1490   if (N == 0 || N->isIncomplete()) return;
1491
1492   // Actually mark the node
1493   N->setIncompleteMarker();
1494
1495   // Recursively process children...
1496   for (DSNode::edge_iterator I = N->edge_begin(),E = N->edge_end(); I != E; ++I)
1497     if (DSNode *DSN = I->getNode())
1498       markIncompleteNode(DSN);
1499 }
1500
1501 static void markIncomplete(DSCallSite &Call) {
1502   // Then the return value is certainly incomplete!
1503   markIncompleteNode(Call.getRetVal().getNode());
1504
1505   // All objects pointed to by function arguments are incomplete!
1506   for (unsigned i = 0, e = Call.getNumPtrArgs(); i != e; ++i)
1507     markIncompleteNode(Call.getPtrArg(i).getNode());
1508 }
1509
1510 // markIncompleteNodes - Traverse the graph, identifying nodes that may be
1511 // modified by other functions that have not been resolved yet.  This marks
1512 // nodes that are reachable through three sources of "unknownness":
1513 //
1514 //  Global Variables, Function Calls, and Incoming Arguments
1515 //
1516 // For any node that may have unknown components (because something outside the
1517 // scope of current analysis may have modified it), the 'Incomplete' flag is
1518 // added to the NodeType.
1519 //
1520 void DSGraph::markIncompleteNodes(unsigned Flags) {
1521   // Mark any incoming arguments as incomplete.
1522   if (Flags & DSGraph::MarkFormalArgs)
1523     for (ReturnNodesTy::iterator FI = ReturnNodes.begin(), E =ReturnNodes.end();
1524          FI != E; ++FI) {
1525       Function &F = *FI->first;
1526       for (Function::arg_iterator I = F.arg_begin(), E = F.arg_end(); I != E; ++I)
1527         if (isPointerType(I->getType()))
1528           markIncompleteNode(getNodeForValue(I).getNode());
1529       markIncompleteNode(FI->second.getNode());
1530     }
1531
1532   // Mark stuff passed into functions calls as being incomplete.
1533   if (!shouldPrintAuxCalls())
1534     for (std::list<DSCallSite>::iterator I = FunctionCalls.begin(),
1535            E = FunctionCalls.end(); I != E; ++I)
1536       markIncomplete(*I);
1537   else
1538     for (std::list<DSCallSite>::iterator I = AuxFunctionCalls.begin(),
1539            E = AuxFunctionCalls.end(); I != E; ++I)
1540       markIncomplete(*I);
1541
1542   // Mark all global nodes as incomplete.
1543   for (DSScalarMap::global_iterator I = ScalarMap.global_begin(),
1544          E = ScalarMap.global_end(); I != E; ++I)
1545     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(*I))
1546       if (!GV->hasInitializer() ||    // Always mark external globals incomp.
1547           (!GV->isConstant() && (Flags & DSGraph::IgnoreGlobals) == 0))
1548         markIncompleteNode(ScalarMap[GV].getNode());
1549 }
1550
1551 static inline void killIfUselessEdge(DSNodeHandle &Edge) {
1552   if (DSNode *N = Edge.getNode())  // Is there an edge?
1553     if (N->getNumReferrers() == 1)  // Does it point to a lonely node?
1554       // No interesting info?
1555       if ((N->getNodeFlags() & ~DSNode::Incomplete) == 0 &&
1556           N->getType() == Type::VoidTy && !N->isNodeCompletelyFolded())
1557         Edge.setTo(0, 0);  // Kill the edge!
1558 }
1559
1560 #if 0
1561 static inline bool nodeContainsExternalFunction(const DSNode *N) {
1562   const std::vector<GlobalValue*> &Globals = N->getGlobals();
1563   for (unsigned i = 0, e = Globals.size(); i != e; ++i)
1564     if (Globals[i]->isExternal() && isa<Function>(Globals[i]))
1565       return true;
1566   return false;
1567 }
1568 #endif
1569
1570 static void removeIdenticalCalls(std::list<DSCallSite> &Calls) {
1571   // Remove trivially identical function calls
1572   Calls.sort();  // Sort by callee as primary key!
1573
1574   // Scan the call list cleaning it up as necessary...
1575   DSNode   *LastCalleeNode = 0;
1576   Function *LastCalleeFunc = 0;
1577   unsigned NumDuplicateCalls = 0;
1578   bool LastCalleeContainsExternalFunction = false;
1579
1580   unsigned NumDeleted = 0;
1581   for (std::list<DSCallSite>::iterator I = Calls.begin(), E = Calls.end();
1582        I != E;) {
1583     DSCallSite &CS = *I;
1584     std::list<DSCallSite>::iterator OldIt = I++;
1585
1586     // If the Callee is a useless edge, this must be an unreachable call site,
1587     // eliminate it.
1588     if (CS.isIndirectCall() && CS.getCalleeNode()->getNumReferrers() == 1 &&
1589         CS.getCalleeNode()->isComplete() &&
1590         CS.getCalleeNode()->getGlobalsList().empty()) {  // No useful info?
1591 #ifndef NDEBUG
1592       std::cerr << "WARNING: Useless call site found.\n";
1593 #endif
1594       Calls.erase(OldIt);
1595       ++NumDeleted;
1596       continue;
1597     }
1598
1599     // If the return value or any arguments point to a void node with no
1600     // information at all in it, and the call node is the only node to point
1601     // to it, remove the edge to the node (killing the node).
1602     //
1603     killIfUselessEdge(CS.getRetVal());
1604     for (unsigned a = 0, e = CS.getNumPtrArgs(); a != e; ++a)
1605       killIfUselessEdge(CS.getPtrArg(a));
1606     
1607 #if 0
1608     // If this call site calls the same function as the last call site, and if
1609     // the function pointer contains an external function, this node will
1610     // never be resolved.  Merge the arguments of the call node because no
1611     // information will be lost.
1612     //
1613     if ((CS.isDirectCall()   && CS.getCalleeFunc() == LastCalleeFunc) ||
1614         (CS.isIndirectCall() && CS.getCalleeNode() == LastCalleeNode)) {
1615       ++NumDuplicateCalls;
1616       if (NumDuplicateCalls == 1) {
1617         if (LastCalleeNode)
1618           LastCalleeContainsExternalFunction =
1619             nodeContainsExternalFunction(LastCalleeNode);
1620         else
1621           LastCalleeContainsExternalFunction = LastCalleeFunc->isExternal();
1622       }
1623       
1624       // It is not clear why, but enabling this code makes DSA really
1625       // sensitive to node forwarding.  Basically, with this enabled, DSA
1626       // performs different number of inlinings based on which nodes are
1627       // forwarding or not.  This is clearly a problem, so this code is
1628       // disabled until this can be resolved.
1629 #if 1
1630       if (LastCalleeContainsExternalFunction
1631 #if 0
1632           ||
1633           // This should be more than enough context sensitivity!
1634           // FIXME: Evaluate how many times this is tripped!
1635           NumDuplicateCalls > 20
1636 #endif
1637           ) {
1638         
1639         std::list<DSCallSite>::iterator PrevIt = OldIt;
1640         --PrevIt;
1641         PrevIt->mergeWith(CS);
1642         
1643         // No need to keep this call anymore.
1644         Calls.erase(OldIt);
1645         ++NumDeleted;
1646         continue;
1647       }
1648 #endif
1649     } else {
1650       if (CS.isDirectCall()) {
1651         LastCalleeFunc = CS.getCalleeFunc();
1652         LastCalleeNode = 0;
1653       } else {
1654         LastCalleeNode = CS.getCalleeNode();
1655         LastCalleeFunc = 0;
1656       }
1657       NumDuplicateCalls = 0;
1658     }
1659 #endif
1660
1661     if (I != Calls.end() && CS == *I) {
1662       Calls.erase(OldIt);
1663       ++NumDeleted;
1664       continue;
1665     }
1666   }
1667
1668   // Resort now that we simplified things.
1669   Calls.sort();
1670
1671   // Now that we are in sorted order, eliminate duplicates.
1672   std::list<DSCallSite>::iterator CI = Calls.begin(), CE = Calls.end();
1673   if (CI != CE)
1674     while (1) {
1675       std::list<DSCallSite>::iterator OldIt = CI++;
1676       if (CI == CE) break;
1677
1678       // If this call site is now the same as the previous one, we can delete it
1679       // as a duplicate.
1680       if (*OldIt == *CI) {
1681         Calls.erase(CI);
1682         CI = OldIt;
1683         ++NumDeleted;
1684       }
1685     }
1686
1687   //Calls.erase(std::unique(Calls.begin(), Calls.end()), Calls.end());
1688
1689   // Track the number of call nodes merged away...
1690   NumCallNodesMerged += NumDeleted;
1691
1692   DEBUG(if (NumDeleted)
1693           std::cerr << "Merged " << NumDeleted << " call nodes.\n";);
1694 }
1695
1696
1697 // removeTriviallyDeadNodes - After the graph has been constructed, this method
1698 // removes all unreachable nodes that are created because they got merged with
1699 // other nodes in the graph.  These nodes will all be trivially unreachable, so
1700 // we don't have to perform any non-trivial analysis here.
1701 //
1702 void DSGraph::removeTriviallyDeadNodes() {
1703   TIME_REGION(X, "removeTriviallyDeadNodes");
1704
1705 #if 0
1706   /// NOTE: This code is disabled.  This slows down DSA on 177.mesa
1707   /// substantially!
1708
1709   // Loop over all of the nodes in the graph, calling getNode on each field.
1710   // This will cause all nodes to update their forwarding edges, causing
1711   // forwarded nodes to be delete-able.
1712   { TIME_REGION(X, "removeTriviallyDeadNodes:node_iterate");
1713   for (node_iterator NI = node_begin(), E = node_end(); NI != E; ++NI) {
1714     DSNode &N = *NI;
1715     for (unsigned l = 0, e = N.getNumLinks(); l != e; ++l)
1716       N.getLink(l*N.getPointerSize()).getNode();
1717   }
1718   }
1719
1720   // NOTE: This code is disabled.  Though it should, in theory, allow us to
1721   // remove more nodes down below, the scan of the scalar map is incredibly
1722   // expensive for certain programs (with large SCCs).  In the future, if we can
1723   // make the scalar map scan more efficient, then we can reenable this.
1724   { TIME_REGION(X, "removeTriviallyDeadNodes:scalarmap");
1725
1726   // Likewise, forward any edges from the scalar nodes.  While we are at it,
1727   // clean house a bit.
1728   for (DSScalarMap::iterator I = ScalarMap.begin(),E = ScalarMap.end();I != E;){
1729     I->second.getNode();
1730     ++I;
1731   }
1732   }
1733 #endif
1734   bool isGlobalsGraph = !GlobalsGraph;
1735
1736   for (NodeListTy::iterator NI = Nodes.begin(), E = Nodes.end(); NI != E; ) {
1737     DSNode &Node = *NI;
1738
1739     // Do not remove *any* global nodes in the globals graph.
1740     // This is a special case because such nodes may not have I, M, R flags set.
1741     if (Node.isGlobalNode() && isGlobalsGraph) {
1742       ++NI;
1743       continue;
1744     }
1745
1746     if (Node.isComplete() && !Node.isModified() && !Node.isRead()) {
1747       // This is a useless node if it has no mod/ref info (checked above),
1748       // outgoing edges (which it cannot, as it is not modified in this
1749       // context), and it has no incoming edges.  If it is a global node it may
1750       // have all of these properties and still have incoming edges, due to the
1751       // scalar map, so we check those now.
1752       //
1753       if (Node.getNumReferrers() == Node.getGlobalsList().size()) {
1754         const std::vector<GlobalValue*> &Globals = Node.getGlobalsList();
1755
1756         // Loop through and make sure all of the globals are referring directly
1757         // to the node...
1758         for (unsigned j = 0, e = Globals.size(); j != e; ++j) {
1759           DSNode *N = getNodeForValue(Globals[j]).getNode();
1760           assert(N == &Node && "ScalarMap doesn't match globals list!");
1761         }
1762
1763         // Make sure NumReferrers still agrees, if so, the node is truly dead.
1764         if (Node.getNumReferrers() == Globals.size()) {
1765           for (unsigned j = 0, e = Globals.size(); j != e; ++j)
1766             ScalarMap.erase(Globals[j]);
1767           Node.makeNodeDead();
1768           ++NumTrivialGlobalDNE;
1769         }
1770       }
1771     }
1772
1773     if (Node.getNodeFlags() == 0 && Node.hasNoReferrers()) {
1774       // This node is dead!
1775       NI = Nodes.erase(NI);    // Erase & remove from node list.
1776       ++NumTrivialDNE;
1777     } else {
1778       ++NI;
1779     }
1780   }
1781
1782   removeIdenticalCalls(FunctionCalls);
1783   removeIdenticalCalls(AuxFunctionCalls);
1784 }
1785
1786
1787 /// markReachableNodes - This method recursively traverses the specified
1788 /// DSNodes, marking any nodes which are reachable.  All reachable nodes it adds
1789 /// to the set, which allows it to only traverse visited nodes once.
1790 ///
1791 void DSNode::markReachableNodes(hash_set<const DSNode*> &ReachableNodes) const {
1792   if (this == 0) return;
1793   assert(getForwardNode() == 0 && "Cannot mark a forwarded node!");
1794   if (ReachableNodes.insert(this).second)        // Is newly reachable?
1795     for (DSNode::const_edge_iterator I = edge_begin(), E = edge_end();
1796          I != E; ++I)
1797       I->getNode()->markReachableNodes(ReachableNodes);
1798 }
1799
1800 void DSCallSite::markReachableNodes(hash_set<const DSNode*> &Nodes) const {
1801   getRetVal().getNode()->markReachableNodes(Nodes);
1802   if (isIndirectCall()) getCalleeNode()->markReachableNodes(Nodes);
1803   
1804   for (unsigned i = 0, e = getNumPtrArgs(); i != e; ++i)
1805     getPtrArg(i).getNode()->markReachableNodes(Nodes);
1806 }
1807
1808 // CanReachAliveNodes - Simple graph walker that recursively traverses the graph
1809 // looking for a node that is marked alive.  If an alive node is found, return
1810 // true, otherwise return false.  If an alive node is reachable, this node is
1811 // marked as alive...
1812 //
1813 static bool CanReachAliveNodes(DSNode *N, hash_set<const DSNode*> &Alive,
1814                                hash_set<const DSNode*> &Visited,
1815                                bool IgnoreGlobals) {
1816   if (N == 0) return false;
1817   assert(N->getForwardNode() == 0 && "Cannot mark a forwarded node!");
1818
1819   // If this is a global node, it will end up in the globals graph anyway, so we
1820   // don't need to worry about it.
1821   if (IgnoreGlobals && N->isGlobalNode()) return false;
1822
1823   // If we know that this node is alive, return so!
1824   if (Alive.count(N)) return true;
1825
1826   // Otherwise, we don't think the node is alive yet, check for infinite
1827   // recursion.
1828   if (Visited.count(N)) return false;  // Found a cycle
1829   Visited.insert(N);   // No recursion, insert into Visited...
1830
1831   for (DSNode::edge_iterator I = N->edge_begin(),E = N->edge_end(); I != E; ++I)
1832     if (CanReachAliveNodes(I->getNode(), Alive, Visited, IgnoreGlobals)) {
1833       N->markReachableNodes(Alive);
1834       return true;
1835     }
1836   return false;
1837 }
1838
1839 // CallSiteUsesAliveArgs - Return true if the specified call site can reach any
1840 // alive nodes.
1841 //
1842 static bool CallSiteUsesAliveArgs(const DSCallSite &CS,
1843                                   hash_set<const DSNode*> &Alive,
1844                                   hash_set<const DSNode*> &Visited,
1845                                   bool IgnoreGlobals) {
1846   if (CanReachAliveNodes(CS.getRetVal().getNode(), Alive, Visited,
1847                          IgnoreGlobals))
1848     return true;
1849   if (CS.isIndirectCall() &&
1850       CanReachAliveNodes(CS.getCalleeNode(), Alive, Visited, IgnoreGlobals))
1851     return true;
1852   for (unsigned i = 0, e = CS.getNumPtrArgs(); i != e; ++i)
1853     if (CanReachAliveNodes(CS.getPtrArg(i).getNode(), Alive, Visited,
1854                            IgnoreGlobals))
1855       return true;
1856   return false;
1857 }
1858
1859 // removeDeadNodes - Use a more powerful reachability analysis to eliminate
1860 // subgraphs that are unreachable.  This often occurs because the data
1861 // structure doesn't "escape" into it's caller, and thus should be eliminated
1862 // from the caller's graph entirely.  This is only appropriate to use when
1863 // inlining graphs.
1864 //
1865 void DSGraph::removeDeadNodes(unsigned Flags) {
1866   DEBUG(AssertGraphOK(); if (GlobalsGraph) GlobalsGraph->AssertGraphOK());
1867
1868   // Reduce the amount of work we have to do... remove dummy nodes left over by
1869   // merging...
1870   removeTriviallyDeadNodes();
1871
1872   TIME_REGION(X, "removeDeadNodes");
1873
1874   // FIXME: Merge non-trivially identical call nodes...
1875
1876   // Alive - a set that holds all nodes found to be reachable/alive.
1877   hash_set<const DSNode*> Alive;
1878   std::vector<std::pair<Value*, DSNode*> > GlobalNodes;
1879
1880   // Copy and merge all information about globals to the GlobalsGraph if this is
1881   // not a final pass (where unreachable globals are removed).
1882   //
1883   // Strip all alloca bits since the current function is only for the BU pass.
1884   // Strip all incomplete bits since they are short-lived properties and they
1885   // will be correctly computed when rematerializing nodes into the functions.
1886   //
1887   ReachabilityCloner GGCloner(*GlobalsGraph, *this, DSGraph::StripAllocaBit |
1888                               DSGraph::StripIncompleteBit);
1889
1890   // Mark all nodes reachable by (non-global) scalar nodes as alive...
1891 { TIME_REGION(Y, "removeDeadNodes:scalarscan");
1892   for (DSScalarMap::iterator I = ScalarMap.begin(), E = ScalarMap.end();
1893        I != E; ++I)
1894     if (isa<GlobalValue>(I->first)) {             // Keep track of global nodes
1895       assert(!I->second.isNull() && "Null global node?");
1896       assert(I->second.getNode()->isGlobalNode() && "Should be a global node!");
1897       GlobalNodes.push_back(std::make_pair(I->first, I->second.getNode()));
1898
1899       // Make sure that all globals are cloned over as roots.
1900       if (!(Flags & DSGraph::RemoveUnreachableGlobals)) {
1901         DSGraph::ScalarMapTy::iterator SMI = 
1902           GlobalsGraph->getScalarMap().find(I->first);
1903         if (SMI != GlobalsGraph->getScalarMap().end())
1904           GGCloner.merge(SMI->second, I->second);
1905         else
1906           GGCloner.getClonedNH(I->second);
1907       }
1908     } else {
1909       I->second.getNode()->markReachableNodes(Alive);
1910     }
1911 }
1912
1913   // The return values are alive as well.
1914   for (ReturnNodesTy::iterator I = ReturnNodes.begin(), E = ReturnNodes.end();
1915        I != E; ++I)
1916     I->second.getNode()->markReachableNodes(Alive);
1917
1918   // Mark any nodes reachable by primary calls as alive...
1919   for (fc_iterator I = fc_begin(), E = fc_end(); I != E; ++I)
1920     I->markReachableNodes(Alive);
1921
1922
1923   // Now find globals and aux call nodes that are already live or reach a live
1924   // value (which makes them live in turn), and continue till no more are found.
1925   // 
1926   bool Iterate;
1927   hash_set<const DSNode*> Visited;
1928   hash_set<const DSCallSite*> AuxFCallsAlive;
1929   do {
1930     Visited.clear();
1931     // If any global node points to a non-global that is "alive", the global is
1932     // "alive" as well...  Remove it from the GlobalNodes list so we only have
1933     // unreachable globals in the list.
1934     //
1935     Iterate = false;
1936     if (!(Flags & DSGraph::RemoveUnreachableGlobals))
1937       for (unsigned i = 0; i != GlobalNodes.size(); ++i)
1938         if (CanReachAliveNodes(GlobalNodes[i].second, Alive, Visited, 
1939                                Flags & DSGraph::RemoveUnreachableGlobals)) {
1940           std::swap(GlobalNodes[i--], GlobalNodes.back()); // Move to end to...
1941           GlobalNodes.pop_back();                          // erase efficiently
1942           Iterate = true;
1943         }
1944
1945     // Mark only unresolvable call nodes for moving to the GlobalsGraph since
1946     // call nodes that get resolved will be difficult to remove from that graph.
1947     // The final unresolved call nodes must be handled specially at the end of
1948     // the BU pass (i.e., in main or other roots of the call graph).
1949     for (afc_iterator CI = afc_begin(), E = afc_end(); CI != E; ++CI)
1950       if (!AuxFCallsAlive.count(&*CI) &&
1951           (CI->isIndirectCall()
1952            || CallSiteUsesAliveArgs(*CI, Alive, Visited,
1953                                   Flags & DSGraph::RemoveUnreachableGlobals))) {
1954         CI->markReachableNodes(Alive);
1955         AuxFCallsAlive.insert(&*CI);
1956         Iterate = true;
1957       }
1958   } while (Iterate);
1959
1960   // Move dead aux function calls to the end of the list
1961   unsigned CurIdx = 0;
1962   for (std::list<DSCallSite>::iterator CI = AuxFunctionCalls.begin(),
1963          E = AuxFunctionCalls.end(); CI != E; )
1964     if (AuxFCallsAlive.count(&*CI))
1965       ++CI;
1966     else {
1967       // Copy and merge global nodes and dead aux call nodes into the
1968       // GlobalsGraph, and all nodes reachable from those nodes.  Update their
1969       // target pointers using the GGCloner.
1970       // 
1971       if (!(Flags & DSGraph::RemoveUnreachableGlobals))
1972         GlobalsGraph->AuxFunctionCalls.push_back(DSCallSite(*CI, GGCloner));
1973
1974       AuxFunctionCalls.erase(CI++);
1975     }
1976
1977   // We are finally done with the GGCloner so we can destroy it.
1978   GGCloner.destroy();
1979
1980   // At this point, any nodes which are visited, but not alive, are nodes
1981   // which can be removed.  Loop over all nodes, eliminating completely
1982   // unreachable nodes.
1983   //
1984   std::vector<DSNode*> DeadNodes;
1985   DeadNodes.reserve(Nodes.size());
1986   for (NodeListTy::iterator NI = Nodes.begin(), E = Nodes.end(); NI != E;) {
1987     DSNode *N = NI++;
1988     assert(!N->isForwarding() && "Forwarded node in nodes list?");
1989
1990     if (!Alive.count(N)) {
1991       Nodes.remove(N);
1992       assert(!N->isForwarding() && "Cannot remove a forwarding node!");
1993       DeadNodes.push_back(N);
1994       N->dropAllReferences();
1995       ++NumDNE;
1996     }
1997   }
1998
1999   // Remove all unreachable globals from the ScalarMap.
2000   // If flag RemoveUnreachableGlobals is set, GlobalNodes has only dead nodes.
2001   // In either case, the dead nodes will not be in the set Alive.
2002   for (unsigned i = 0, e = GlobalNodes.size(); i != e; ++i)
2003     if (!Alive.count(GlobalNodes[i].second))
2004       ScalarMap.erase(GlobalNodes[i].first);
2005     else
2006       assert((Flags & DSGraph::RemoveUnreachableGlobals) && "non-dead global");
2007
2008   // Delete all dead nodes now since their referrer counts are zero.
2009   for (unsigned i = 0, e = DeadNodes.size(); i != e; ++i)
2010     delete DeadNodes[i];
2011
2012   DEBUG(AssertGraphOK(); GlobalsGraph->AssertGraphOK());
2013 }
2014
2015 void DSGraph::AssertNodeContainsGlobal(const DSNode *N, GlobalValue *GV) const {
2016   assert(std::find(N->globals_begin(),N->globals_end(), GV) !=
2017          N->globals_end() && "Global value not in node!");
2018 }
2019
2020 void DSGraph::AssertCallSiteInGraph(const DSCallSite &CS) const {
2021   if (CS.isIndirectCall()) {
2022     AssertNodeInGraph(CS.getCalleeNode());
2023 #if 0
2024     if (CS.getNumPtrArgs() && CS.getCalleeNode() == CS.getPtrArg(0).getNode() &&
2025         CS.getCalleeNode() && CS.getCalleeNode()->getGlobals().empty())
2026       std::cerr << "WARNING: WEIRD CALL SITE FOUND!\n";      
2027 #endif
2028   }
2029   AssertNodeInGraph(CS.getRetVal().getNode());
2030   for (unsigned j = 0, e = CS.getNumPtrArgs(); j != e; ++j)
2031     AssertNodeInGraph(CS.getPtrArg(j).getNode());
2032 }
2033
2034 void DSGraph::AssertCallNodesInGraph() const {
2035   for (fc_iterator I = fc_begin(), E = fc_end(); I != E; ++I)
2036     AssertCallSiteInGraph(*I);
2037 }
2038 void DSGraph::AssertAuxCallNodesInGraph() const {
2039   for (afc_iterator I = afc_begin(), E = afc_end(); I != E; ++I)
2040     AssertCallSiteInGraph(*I);
2041 }
2042
2043 void DSGraph::AssertGraphOK() const {
2044   for (node_const_iterator NI = node_begin(), E = node_end(); NI != E; ++NI)
2045     NI->assertOK();
2046
2047   for (ScalarMapTy::const_iterator I = ScalarMap.begin(),
2048          E = ScalarMap.end(); I != E; ++I) {
2049     assert(!I->second.isNull() && "Null node in scalarmap!");
2050     AssertNodeInGraph(I->second.getNode());
2051     if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(I->first)) {
2052       assert(I->second.getNode()->isGlobalNode() &&
2053              "Global points to node, but node isn't global?");
2054       AssertNodeContainsGlobal(I->second.getNode(), GV);
2055     }
2056   }
2057   AssertCallNodesInGraph();
2058   AssertAuxCallNodesInGraph();
2059
2060   // Check that all pointer arguments to any functions in this graph have
2061   // destinations.
2062   for (ReturnNodesTy::const_iterator RI = ReturnNodes.begin(),
2063          E = ReturnNodes.end();
2064        RI != E; ++RI) {
2065     Function &F = *RI->first;
2066     for (Function::arg_iterator AI = F.arg_begin(); AI != F.arg_end(); ++AI)
2067       if (isPointerType(AI->getType()))
2068         assert(!getNodeForValue(AI).isNull() &&
2069                "Pointer argument must be in the scalar map!");
2070   }
2071 }
2072
2073 /// computeNodeMapping - Given roots in two different DSGraphs, traverse the
2074 /// nodes reachable from the two graphs, computing the mapping of nodes from the
2075 /// first to the second graph.  This mapping may be many-to-one (i.e. the first
2076 /// graph may have multiple nodes representing one node in the second graph),
2077 /// but it will not work if there is a one-to-many or many-to-many mapping.
2078 ///
2079 void DSGraph::computeNodeMapping(const DSNodeHandle &NH1,
2080                                  const DSNodeHandle &NH2, NodeMapTy &NodeMap,
2081                                  bool StrictChecking) {
2082   DSNode *N1 = NH1.getNode(), *N2 = NH2.getNode();
2083   if (N1 == 0 || N2 == 0) return;
2084
2085   DSNodeHandle &Entry = NodeMap[N1];
2086   if (!Entry.isNull()) {
2087     // Termination of recursion!
2088     if (StrictChecking) {
2089       assert(Entry.getNode() == N2 && "Inconsistent mapping detected!");
2090       assert((Entry.getOffset() == (NH2.getOffset()-NH1.getOffset()) ||
2091               Entry.getNode()->isNodeCompletelyFolded()) &&
2092              "Inconsistent mapping detected!");
2093     }
2094     return;
2095   }
2096   
2097   Entry.setTo(N2, NH2.getOffset()-NH1.getOffset());
2098
2099   // Loop over all of the fields that N1 and N2 have in common, recursively
2100   // mapping the edges together now.
2101   int N2Idx = NH2.getOffset()-NH1.getOffset();
2102   unsigned N2Size = N2->getSize();
2103   if (N2Size == 0) return;   // No edges to map to.
2104
2105   for (unsigned i = 0, e = N1->getSize(); i < e; i += DS::PointerSize) {
2106     const DSNodeHandle &N1NH = N1->getLink(i);
2107     // Don't call N2->getLink if not needed (avoiding crash if N2Idx is not
2108     // aligned right).
2109     if (!N1NH.isNull()) {
2110       if (unsigned(N2Idx)+i < N2Size)
2111         computeNodeMapping(N1NH, N2->getLink(N2Idx+i), NodeMap);
2112       else
2113         computeNodeMapping(N1NH,
2114                            N2->getLink(unsigned(N2Idx+i) % N2Size), NodeMap);
2115     }
2116   }
2117 }
2118
2119
2120 /// computeGToGGMapping - Compute the mapping of nodes in the global graph to
2121 /// nodes in this graph.
2122 void DSGraph::computeGToGGMapping(NodeMapTy &NodeMap) {
2123   DSGraph &GG = *getGlobalsGraph();
2124
2125   DSScalarMap &SM = getScalarMap();
2126   for (DSScalarMap::global_iterator I = SM.global_begin(),
2127          E = SM.global_end(); I != E; ++I)
2128     DSGraph::computeNodeMapping(SM[*I], GG.getNodeForValue(*I), NodeMap);
2129 }
2130                                 
2131 /// computeGGToGMapping - Compute the mapping of nodes in the global graph to
2132 /// nodes in this graph.  Note that any uses of this method are probably bugs,
2133 /// unless it is known that the globals graph has been merged into this graph!
2134 void DSGraph::computeGGToGMapping(InvNodeMapTy &InvNodeMap) {
2135   NodeMapTy NodeMap;
2136   computeGToGGMapping(NodeMap);
2137
2138   while (!NodeMap.empty()) {
2139     InvNodeMap.insert(std::make_pair(NodeMap.begin()->second,
2140                                      NodeMap.begin()->first));
2141     NodeMap.erase(NodeMap.begin());
2142   }
2143 }
2144                                 
2145
2146 /// computeCalleeCallerMapping - Given a call from a function in the current
2147 /// graph to the 'Callee' function (which lives in 'CalleeGraph'), compute the
2148 /// mapping of nodes from the callee to nodes in the caller.
2149 void DSGraph::computeCalleeCallerMapping(DSCallSite CS, const Function &Callee,
2150                                          DSGraph &CalleeGraph,
2151                                          NodeMapTy &NodeMap) {
2152
2153   DSCallSite CalleeArgs =
2154     CalleeGraph.getCallSiteForArguments(const_cast<Function&>(Callee));
2155   
2156   computeNodeMapping(CalleeArgs.getRetVal(), CS.getRetVal(), NodeMap);
2157
2158   unsigned NumArgs = CS.getNumPtrArgs();
2159   if (NumArgs > CalleeArgs.getNumPtrArgs())
2160     NumArgs = CalleeArgs.getNumPtrArgs();
2161
2162   for (unsigned i = 0; i != NumArgs; ++i)
2163     computeNodeMapping(CalleeArgs.getPtrArg(i), CS.getPtrArg(i), NodeMap);
2164     
2165   // Map the nodes that are pointed to by globals.
2166   DSScalarMap &CalleeSM = CalleeGraph.getScalarMap();
2167   DSScalarMap &CallerSM = getScalarMap();
2168
2169   if (CalleeSM.global_size() >= CallerSM.global_size()) {
2170     for (DSScalarMap::global_iterator GI = CallerSM.global_begin(), 
2171            E = CallerSM.global_end(); GI != E; ++GI)
2172       if (CalleeSM.global_count(*GI))
2173         computeNodeMapping(CalleeSM[*GI], CallerSM[*GI], NodeMap);
2174   } else {
2175     for (DSScalarMap::global_iterator GI = CalleeSM.global_begin(), 
2176            E = CalleeSM.global_end(); GI != E; ++GI)
2177       if (CallerSM.global_count(*GI))
2178         computeNodeMapping(CalleeSM[*GI], CallerSM[*GI], NodeMap);
2179   }
2180 }