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