Fix bug: test/Regression/Analysis/DSGraph/2003-11-02-NodeCollapsing.ll
[oota-llvm.git] / lib / Analysis / DataStructure / DataStructure.cpp
1 //===- DataStructure.cpp - Implement the core data structure analysis -----===//
2 // 
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
7 // 
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file implements the core data structure functionality.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #include "llvm/Analysis/DSGraph.h"
15 #include "llvm/Function.h"
16 #include "llvm/iOther.h"
17 #include "llvm/DerivedTypes.h"
18 #include "llvm/Target/TargetData.h"
19 #include "llvm/Assembly/Writer.h"
20 #include "Support/Debug.h"
21 #include "Support/STLExtras.h"
22 #include "Support/Statistic.h"
23 #include "Support/Timer.h"
24 #include <algorithm>
25
26 namespace {
27   Statistic<> NumFolds          ("dsnode", "Number of nodes completely folded");
28   Statistic<> NumCallNodesMerged("dsnode", "Number of call nodes merged");
29 };
30
31 namespace DS {   // TODO: FIXME
32   extern TargetData TD;
33 }
34 using namespace DS;
35
36 DSNode *DSNodeHandle::HandleForwarding() const {
37   assert(!N->ForwardNH.isNull() && "Can only be invoked if forwarding!");
38
39   // Handle node forwarding here!
40   DSNode *Next = N->ForwardNH.getNode();  // Cause recursive shrinkage
41   Offset += N->ForwardNH.getOffset();
42
43   if (--N->NumReferrers == 0) {
44     // Removing the last referrer to the node, sever the forwarding link
45     N->stopForwarding();
46   }
47
48   N = Next;
49   N->NumReferrers++;
50   if (N->Size <= Offset) {
51     assert(N->Size <= 1 && "Forwarded to shrunk but not collapsed node?");
52     Offset = 0;
53   }
54   return N;
55 }
56
57 //===----------------------------------------------------------------------===//
58 // DSNode Implementation
59 //===----------------------------------------------------------------------===//
60
61 DSNode::DSNode(const Type *T, DSGraph *G)
62   : NumReferrers(0), Size(0), ParentGraph(G), Ty(Type::VoidTy), NodeType(0) {
63   // Add the type entry if it is specified...
64   if (T) mergeTypeInfo(T, 0);
65   G->getNodes().push_back(this);
66 }
67
68 // DSNode copy constructor... do not copy over the referrers list!
69 DSNode::DSNode(const DSNode &N, DSGraph *G)
70   : NumReferrers(0), Size(N.Size), ParentGraph(G),
71     Ty(N.Ty), Links(N.Links), Globals(N.Globals), NodeType(N.NodeType) {
72   G->getNodes().push_back(this);
73 }
74
75 void DSNode::assertOK() const {
76   assert((Ty != Type::VoidTy ||
77           Ty == Type::VoidTy && (Size == 0 ||
78                                  (NodeType & DSNode::Array))) &&
79          "Node not OK!");
80
81   assert(ParentGraph && "Node has no parent?");
82   const DSGraph::ScalarMapTy &SM = ParentGraph->getScalarMap();
83   for (unsigned i = 0, e = Globals.size(); i != e; ++i) {
84     assert(SM.find(Globals[i]) != SM.end());
85     assert(SM.find(Globals[i])->second.getNode() == this);
86   }
87 }
88
89 /// forwardNode - Mark this node as being obsolete, and all references to it
90 /// should be forwarded to the specified node and offset.
91 ///
92 void DSNode::forwardNode(DSNode *To, unsigned Offset) {
93   assert(this != To && "Cannot forward a node to itself!");
94   assert(ForwardNH.isNull() && "Already forwarding from this node!");
95   if (To->Size <= 1) Offset = 0;
96   assert((Offset < To->Size || (Offset == To->Size && Offset == 0)) &&
97          "Forwarded offset is wrong!");
98   ForwardNH.setNode(To);
99   ForwardNH.setOffset(Offset);
100   NodeType = DEAD;
101   Size = 0;
102   Ty = Type::VoidTy;
103 }
104
105 // addGlobal - Add an entry for a global value to the Globals list.  This also
106 // marks the node with the 'G' flag if it does not already have it.
107 //
108 void DSNode::addGlobal(GlobalValue *GV) {
109   // Keep the list sorted.
110   std::vector<GlobalValue*>::iterator I =
111     std::lower_bound(Globals.begin(), Globals.end(), GV);
112
113   if (I == Globals.end() || *I != GV) {
114     //assert(GV->getType()->getElementType() == Ty);
115     Globals.insert(I, GV);
116     NodeType |= GlobalNode;
117   }
118 }
119
120 /// foldNodeCompletely - If we determine that this node has some funny
121 /// behavior happening to it that we cannot represent, we fold it down to a
122 /// single, completely pessimistic, node.  This node is represented as a
123 /// single byte with a single TypeEntry of "void".
124 ///
125 void DSNode::foldNodeCompletely() {
126   if (isNodeCompletelyFolded()) return;  // If this node is already folded...
127
128   ++NumFolds;
129
130   // Create the node we are going to forward to...
131   DSNode *DestNode = new DSNode(0, ParentGraph);
132   DestNode->NodeType = NodeType|DSNode::Array;
133   DestNode->Ty = Type::VoidTy;
134   DestNode->Size = 1;
135   DestNode->Globals.swap(Globals);
136
137   // Start forwarding to the destination node...
138   forwardNode(DestNode, 0);
139   
140   if (Links.size()) {
141     DestNode->Links.push_back(Links[0]);
142     DSNodeHandle NH(DestNode);
143
144     // If we have links, merge all of our outgoing links together...
145     for (unsigned i = Links.size()-1; i != 0; --i)
146       NH.getNode()->Links[0].mergeWith(Links[i]);
147     Links.clear();
148   } else {
149     DestNode->Links.resize(1);
150   }
151 }
152
153 /// isNodeCompletelyFolded - Return true if this node has been completely
154 /// folded down to something that can never be expanded, effectively losing
155 /// all of the field sensitivity that may be present in the node.
156 ///
157 bool DSNode::isNodeCompletelyFolded() const {
158   return getSize() == 1 && Ty == Type::VoidTy && isArray();
159 }
160
161
162 namespace {
163   /// TypeElementWalker Class - Used for implementation of physical subtyping...
164   ///
165   class TypeElementWalker {
166     struct StackState {
167       const Type *Ty;
168       unsigned Offset;
169       unsigned Idx;
170       StackState(const Type *T, unsigned Off = 0)
171         : Ty(T), Offset(Off), Idx(0) {}
172     };
173
174     std::vector<StackState> Stack;
175   public:
176     TypeElementWalker(const Type *T) {
177       Stack.push_back(T);
178       StepToLeaf();
179     }
180
181     bool isDone() const { return Stack.empty(); }
182     const Type *getCurrentType()   const { return Stack.back().Ty;     }
183     unsigned    getCurrentOffset() const { return Stack.back().Offset; }
184
185     void StepToNextType() {
186       PopStackAndAdvance();
187       StepToLeaf();
188     }
189
190   private:
191     /// PopStackAndAdvance - Pop the current element off of the stack and
192     /// advance the underlying element to the next contained member.
193     void PopStackAndAdvance() {
194       assert(!Stack.empty() && "Cannot pop an empty stack!");
195       Stack.pop_back();
196       while (!Stack.empty()) {
197         StackState &SS = Stack.back();
198         if (const StructType *ST = dyn_cast<StructType>(SS.Ty)) {
199           ++SS.Idx;
200           if (SS.Idx != ST->getElementTypes().size()) {
201             const StructLayout *SL = TD.getStructLayout(ST);
202             SS.Offset += SL->MemberOffsets[SS.Idx]-SL->MemberOffsets[SS.Idx-1];
203             return;
204           }
205           Stack.pop_back();  // At the end of the structure
206         } else {
207           const ArrayType *AT = cast<ArrayType>(SS.Ty);
208           ++SS.Idx;
209           if (SS.Idx != AT->getNumElements()) {
210             SS.Offset += TD.getTypeSize(AT->getElementType());
211             return;
212           }
213           Stack.pop_back();  // At the end of the array
214         }
215       }
216     }
217
218     /// StepToLeaf - Used by physical subtyping to move to the first leaf node
219     /// on the type stack.
220     void StepToLeaf() {
221       if (Stack.empty()) return;
222       while (!Stack.empty() && !Stack.back().Ty->isFirstClassType()) {
223         StackState &SS = Stack.back();
224         if (const StructType *ST = dyn_cast<StructType>(SS.Ty)) {
225           if (ST->getElementTypes().empty()) {
226             assert(SS.Idx == 0);
227             PopStackAndAdvance();
228           } else {
229             // Step into the structure...
230             assert(SS.Idx < ST->getElementTypes().size());
231             const StructLayout *SL = TD.getStructLayout(ST);
232             Stack.push_back(StackState(ST->getElementTypes()[SS.Idx],
233                                        SS.Offset+SL->MemberOffsets[SS.Idx]));
234           }
235         } else {
236           const ArrayType *AT = cast<ArrayType>(SS.Ty);
237           if (AT->getNumElements() == 0) {
238             assert(SS.Idx == 0);
239             PopStackAndAdvance();
240           } else {
241             // Step into the array...
242             assert(SS.Idx < AT->getNumElements());
243             Stack.push_back(StackState(AT->getElementType(),
244                                        SS.Offset+SS.Idx*
245                                        TD.getTypeSize(AT->getElementType())));
246           }
247         }
248       }
249     }
250   };
251 }
252
253 /// ElementTypesAreCompatible - Check to see if the specified types are
254 /// "physically" compatible.  If so, return true, else return false.  We only
255 /// have to check the fields in T1: T2 may be larger than T1.  If AllowLargerT1
256 /// is true, then we also allow a larger T1.
257 ///
258 static bool ElementTypesAreCompatible(const Type *T1, const Type *T2,
259                                       bool AllowLargerT1) {
260   TypeElementWalker T1W(T1), T2W(T2);
261   
262   while (!T1W.isDone() && !T2W.isDone()) {
263     if (T1W.getCurrentOffset() != T2W.getCurrentOffset())
264       return false;
265
266     const Type *T1 = T1W.getCurrentType();
267     const Type *T2 = T2W.getCurrentType();
268     if (T1 != T2 && !T1->isLosslesslyConvertibleTo(T2))
269       return false;
270     
271     T1W.StepToNextType();
272     T2W.StepToNextType();
273   }
274   
275   return AllowLargerT1 || T1W.isDone();
276 }
277
278
279 /// mergeTypeInfo - This method merges the specified type into the current node
280 /// at the specified offset.  This may update the current node's type record if
281 /// this gives more information to the node, it may do nothing to the node if
282 /// this information is already known, or it may merge the node completely (and
283 /// return true) if the information is incompatible with what is already known.
284 ///
285 /// This method returns true if the node is completely folded, otherwise false.
286 ///
287 bool DSNode::mergeTypeInfo(const Type *NewTy, unsigned Offset,
288                            bool FoldIfIncompatible) {
289   // Check to make sure the Size member is up-to-date.  Size can be one of the
290   // following:
291   //  Size = 0, Ty = Void: Nothing is known about this node.
292   //  Size = 0, Ty = FnTy: FunctionPtr doesn't have a size, so we use zero
293   //  Size = 1, Ty = Void, Array = 1: The node is collapsed
294   //  Otherwise, sizeof(Ty) = Size
295   //
296   assert(((Size == 0 && Ty == Type::VoidTy && !isArray()) ||
297           (Size == 0 && !Ty->isSized() && !isArray()) ||
298           (Size == 1 && Ty == Type::VoidTy && isArray()) ||
299           (Size == 0 && !Ty->isSized() && !isArray()) ||
300           (TD.getTypeSize(Ty) == Size)) &&
301          "Size member of DSNode doesn't match the type structure!");
302   assert(NewTy != Type::VoidTy && "Cannot merge void type into DSNode!");
303
304   if (Offset == 0 && NewTy == Ty)
305     return false;  // This should be a common case, handle it efficiently
306
307   // Return true immediately if the node is completely folded.
308   if (isNodeCompletelyFolded()) return true;
309
310   // If this is an array type, eliminate the outside arrays because they won't
311   // be used anyway.  This greatly reduces the size of large static arrays used
312   // as global variables, for example.
313   //
314   bool WillBeArray = false;
315   while (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(NewTy)) {
316     // FIXME: we might want to keep small arrays, but must be careful about
317     // things like: [2 x [10000 x int*]]
318     NewTy = AT->getElementType();
319     WillBeArray = true;
320   }
321
322   // Figure out how big the new type we're merging in is...
323   unsigned NewTySize = NewTy->isSized() ? TD.getTypeSize(NewTy) : 0;
324
325   // Otherwise check to see if we can fold this type into the current node.  If
326   // we can't, we fold the node completely, if we can, we potentially update our
327   // internal state.
328   //
329   if (Ty == Type::VoidTy) {
330     // If this is the first type that this node has seen, just accept it without
331     // question....
332     assert(Offset == 0 && !isArray() &&
333            "Cannot have an offset into a void node!");
334     Ty = NewTy;
335     NodeType &= ~Array;
336     if (WillBeArray) NodeType |= Array;
337     Size = NewTySize;
338
339     // Calculate the number of outgoing links from this node.
340     Links.resize((Size+DS::PointerSize-1) >> DS::PointerShift);
341     return false;
342   }
343
344   // Handle node expansion case here...
345   if (Offset+NewTySize > Size) {
346     // It is illegal to grow this node if we have treated it as an array of
347     // objects...
348     if (isArray()) {
349       if (FoldIfIncompatible) foldNodeCompletely();
350       return true;
351     }
352
353     if (Offset) {  // We could handle this case, but we don't for now...
354       std::cerr << "UNIMP: Trying to merge a growth type into "
355                 << "offset != 0: Collapsing!\n";
356       if (FoldIfIncompatible) foldNodeCompletely();
357       return true;
358     }
359
360     // Okay, the situation is nice and simple, we are trying to merge a type in
361     // at offset 0 that is bigger than our current type.  Implement this by
362     // switching to the new type and then merge in the smaller one, which should
363     // hit the other code path here.  If the other code path decides it's not
364     // ok, it will collapse the node as appropriate.
365     //
366     const Type *OldTy = Ty;
367     Ty = NewTy;
368     NodeType &= ~Array;
369     if (WillBeArray) NodeType |= Array;
370     Size = NewTySize;
371
372     // Must grow links to be the appropriate size...
373     Links.resize((Size+DS::PointerSize-1) >> DS::PointerShift);
374
375     // Merge in the old type now... which is guaranteed to be smaller than the
376     // "current" type.
377     return mergeTypeInfo(OldTy, 0);
378   }
379
380   assert(Offset <= Size &&
381          "Cannot merge something into a part of our type that doesn't exist!");
382
383   // Find the section of Ty that NewTy overlaps with... first we find the
384   // type that starts at offset Offset.
385   //
386   unsigned O = 0;
387   const Type *SubType = Ty;
388   while (O < Offset) {
389     assert(Offset-O < TD.getTypeSize(SubType) && "Offset out of range!");
390
391     switch (SubType->getPrimitiveID()) {
392     case Type::StructTyID: {
393       const StructType *STy = cast<StructType>(SubType);
394       const StructLayout &SL = *TD.getStructLayout(STy);
395
396       unsigned i = 0, e = SL.MemberOffsets.size();
397       for (; i+1 < e && SL.MemberOffsets[i+1] <= Offset-O; ++i)
398         /* empty */;
399
400       // The offset we are looking for must be in the i'th element...
401       SubType = STy->getElementTypes()[i];
402       O += SL.MemberOffsets[i];
403       break;
404     }
405     case Type::ArrayTyID: {
406       SubType = cast<ArrayType>(SubType)->getElementType();
407       unsigned ElSize = TD.getTypeSize(SubType);
408       unsigned Remainder = (Offset-O) % ElSize;
409       O = Offset-Remainder;
410       break;
411     }
412     default:
413       if (FoldIfIncompatible) foldNodeCompletely();
414       return true;
415     }
416   }
417
418   assert(O == Offset && "Could not achieve the correct offset!");
419
420   // If we found our type exactly, early exit
421   if (SubType == NewTy) return false;
422
423   unsigned SubTypeSize = SubType->isSized() ? TD.getTypeSize(SubType) : 0;
424
425   // Ok, we are getting desperate now.  Check for physical subtyping, where we
426   // just require each element in the node to be compatible.
427   if (NewTySize <= SubTypeSize && NewTySize && NewTySize < 256 &&
428       SubTypeSize && SubTypeSize < 256 && 
429       ElementTypesAreCompatible(NewTy, SubType, !isArray()))
430     return false;
431
432   // Okay, so we found the leader type at the offset requested.  Search the list
433   // of types that starts at this offset.  If SubType is currently an array or
434   // structure, the type desired may actually be the first element of the
435   // composite type...
436   //
437   unsigned PadSize = SubTypeSize; // Size, including pad memory which is ignored
438   while (SubType != NewTy) {
439     const Type *NextSubType = 0;
440     unsigned NextSubTypeSize = 0;
441     unsigned NextPadSize = 0;
442     switch (SubType->getPrimitiveID()) {
443     case Type::StructTyID: {
444       const StructType *STy = cast<StructType>(SubType);
445       const StructLayout &SL = *TD.getStructLayout(STy);
446       if (SL.MemberOffsets.size() > 1)
447         NextPadSize = SL.MemberOffsets[1];
448       else
449         NextPadSize = SubTypeSize;
450       NextSubType = STy->getElementTypes()[0];
451       NextSubTypeSize = TD.getTypeSize(NextSubType);
452       break;
453     }
454     case Type::ArrayTyID:
455       NextSubType = cast<ArrayType>(SubType)->getElementType();
456       NextSubTypeSize = TD.getTypeSize(NextSubType);
457       NextPadSize = NextSubTypeSize;
458       break;
459     default: ;
460       // fall out 
461     }
462
463     if (NextSubType == 0)
464       break;   // In the default case, break out of the loop
465
466     if (NextPadSize < NewTySize)
467       break;   // Don't allow shrinking to a smaller type than NewTySize
468     SubType = NextSubType;
469     SubTypeSize = NextSubTypeSize;
470     PadSize = NextPadSize;
471   }
472
473   // If we found the type exactly, return it...
474   if (SubType == NewTy)
475     return false;
476
477   // Check to see if we have a compatible, but different type...
478   if (NewTySize == SubTypeSize) {
479     // Check to see if this type is obviously convertible... int -> uint f.e.
480     if (NewTy->isLosslesslyConvertibleTo(SubType))
481       return false;
482
483     // Check to see if we have a pointer & integer mismatch going on here,
484     // loading a pointer as a long, for example.
485     //
486     if (SubType->isInteger() && isa<PointerType>(NewTy) ||
487         NewTy->isInteger() && isa<PointerType>(SubType))
488       return false;
489   } else if (NewTySize > SubTypeSize && NewTySize <= PadSize) {
490     // We are accessing the field, plus some structure padding.  Ignore the
491     // structure padding.
492     return false;
493   }
494
495   Module *M = 0;
496   if (getParentGraph()->getReturnNodes().size())
497     M = getParentGraph()->getReturnNodes().begin()->first->getParent();
498   DEBUG(std::cerr << "MergeTypeInfo Folding OrigTy: ";
499         WriteTypeSymbolic(std::cerr, Ty, M) << "\n due to:";
500         WriteTypeSymbolic(std::cerr, NewTy, M) << " @ " << Offset << "!\n"
501                   << "SubType: ";
502         WriteTypeSymbolic(std::cerr, SubType, M) << "\n\n");
503
504   if (FoldIfIncompatible) foldNodeCompletely();
505   return true;
506 }
507
508
509
510 // addEdgeTo - Add an edge from the current node to the specified node.  This
511 // can cause merging of nodes in the graph.
512 //
513 void DSNode::addEdgeTo(unsigned Offset, const DSNodeHandle &NH) {
514   if (NH.getNode() == 0) return;       // Nothing to do
515
516   DSNodeHandle &ExistingEdge = getLink(Offset);
517   if (ExistingEdge.getNode()) {
518     // Merge the two nodes...
519     ExistingEdge.mergeWith(NH);
520   } else {                             // No merging to perform...
521     setLink(Offset, NH);               // Just force a link in there...
522   }
523 }
524
525
526 // MergeSortedVectors - Efficiently merge a vector into another vector where
527 // duplicates are not allowed and both are sorted.  This assumes that 'T's are
528 // efficiently copyable and have sane comparison semantics.
529 //
530 static void MergeSortedVectors(std::vector<GlobalValue*> &Dest,
531                                const std::vector<GlobalValue*> &Src) {
532   // By far, the most common cases will be the simple ones.  In these cases,
533   // avoid having to allocate a temporary vector...
534   //
535   if (Src.empty()) {             // Nothing to merge in...
536     return;
537   } else if (Dest.empty()) {     // Just copy the result in...
538     Dest = Src;
539   } else if (Src.size() == 1) {  // Insert a single element...
540     const GlobalValue *V = Src[0];
541     std::vector<GlobalValue*>::iterator I =
542       std::lower_bound(Dest.begin(), Dest.end(), V);
543     if (I == Dest.end() || *I != Src[0])  // If not already contained...
544       Dest.insert(I, Src[0]);
545   } else if (Dest.size() == 1) {
546     GlobalValue *Tmp = Dest[0];           // Save value in temporary...
547     Dest = Src;                           // Copy over list...
548     std::vector<GlobalValue*>::iterator I =
549       std::lower_bound(Dest.begin(), Dest.end(), Tmp);
550     if (I == Dest.end() || *I != Tmp)     // If not already contained...
551       Dest.insert(I, Tmp);
552
553   } else {
554     // Make a copy to the side of Dest...
555     std::vector<GlobalValue*> Old(Dest);
556     
557     // Make space for all of the type entries now...
558     Dest.resize(Dest.size()+Src.size());
559     
560     // Merge the two sorted ranges together... into Dest.
561     std::merge(Old.begin(), Old.end(), Src.begin(), Src.end(), Dest.begin());
562     
563     // Now erase any duplicate entries that may have accumulated into the 
564     // vectors (because they were in both of the input sets)
565     Dest.erase(std::unique(Dest.begin(), Dest.end()), Dest.end());
566   }
567 }
568
569
570 // MergeNodes() - Helper function for DSNode::mergeWith().
571 // This function does the hard work of merging two nodes, CurNodeH
572 // and NH after filtering out trivial cases and making sure that
573 // CurNodeH.offset >= NH.offset.
574 // 
575 // ***WARNING***
576 // Since merging may cause either node to go away, we must always
577 // use the node-handles to refer to the nodes.  These node handles are
578 // automatically updated during merging, so will always provide access
579 // to the correct node after a merge.
580 //
581 void DSNode::MergeNodes(DSNodeHandle& CurNodeH, DSNodeHandle& NH) {
582   assert(CurNodeH.getOffset() >= NH.getOffset() &&
583          "This should have been enforced in the caller.");
584
585   // Now we know that Offset >= NH.Offset, so convert it so our "Offset" (with
586   // respect to NH.Offset) is now zero.  NOffset is the distance from the base
587   // of our object that N starts from.
588   //
589   unsigned NOffset = CurNodeH.getOffset()-NH.getOffset();
590   unsigned NSize = NH.getNode()->getSize();
591
592   // If the two nodes are of different size, and the smaller node has the array
593   // bit set, collapse!
594   if (NSize != CurNodeH.getNode()->getSize()) {
595     if (NSize < CurNodeH.getNode()->getSize()) {
596       if (NH.getNode()->isArray())
597         NH.getNode()->foldNodeCompletely();
598     } else if (CurNodeH.getNode()->isArray()) {
599       NH.getNode()->foldNodeCompletely();
600     }
601   }
602
603   // Merge the type entries of the two nodes together...    
604   if (NH.getNode()->Ty != Type::VoidTy)
605     CurNodeH.getNode()->mergeTypeInfo(NH.getNode()->Ty, NOffset);
606   assert(!CurNodeH.getNode()->isDeadNode());
607
608   // If we are merging a node with a completely folded node, then both nodes are
609   // now completely folded.
610   //
611   if (CurNodeH.getNode()->isNodeCompletelyFolded()) {
612     if (!NH.getNode()->isNodeCompletelyFolded()) {
613       NH.getNode()->foldNodeCompletely();
614       assert(NH.getNode() && NH.getOffset() == 0 &&
615              "folding did not make offset 0?");
616       NOffset = NH.getOffset();
617       NSize = NH.getNode()->getSize();
618       assert(NOffset == 0 && NSize == 1);
619     }
620   } else if (NH.getNode()->isNodeCompletelyFolded()) {
621     CurNodeH.getNode()->foldNodeCompletely();
622     assert(CurNodeH.getNode() && CurNodeH.getOffset() == 0 &&
623            "folding did not make offset 0?");
624     NOffset = NH.getOffset();
625     NSize = NH.getNode()->getSize();
626     assert(NOffset == 0 && NSize == 1);
627   }
628
629   DSNode *N = NH.getNode();
630   if (CurNodeH.getNode() == N || N == 0) return;
631   assert(!CurNodeH.getNode()->isDeadNode());
632
633   // Merge the NodeType information...
634   CurNodeH.getNode()->NodeType |= N->NodeType;
635
636   // Start forwarding to the new node!
637   N->forwardNode(CurNodeH.getNode(), NOffset);
638   assert(!CurNodeH.getNode()->isDeadNode());
639
640   // Make all of the outgoing links of N now be outgoing links of CurNodeH.
641   //
642   for (unsigned i = 0; i < N->getNumLinks(); ++i) {
643     DSNodeHandle &Link = N->getLink(i << DS::PointerShift);
644     if (Link.getNode()) {
645       // Compute the offset into the current node at which to
646       // merge this link.  In the common case, this is a linear
647       // relation to the offset in the original node (with
648       // wrapping), but if the current node gets collapsed due to
649       // recursive merging, we must make sure to merge in all remaining
650       // links at offset zero.
651       unsigned MergeOffset = 0;
652       DSNode *CN = CurNodeH.getNode();
653       if (CN->Size != 1)
654         MergeOffset = ((i << DS::PointerShift)+NOffset) % CN->getSize();
655       CN->addEdgeTo(MergeOffset, Link);
656     }
657   }
658
659   // Now that there are no outgoing edges, all of the Links are dead.
660   N->Links.clear();
661
662   // Merge the globals list...
663   if (!N->Globals.empty()) {
664     MergeSortedVectors(CurNodeH.getNode()->Globals, N->Globals);
665
666     // Delete the globals from the old node...
667     std::vector<GlobalValue*>().swap(N->Globals);
668   }
669 }
670
671
672 // mergeWith - Merge this node and the specified node, moving all links to and
673 // from the argument node into the current node, deleting the node argument.
674 // Offset indicates what offset the specified node is to be merged into the
675 // current node.
676 //
677 // The specified node may be a null pointer (in which case, nothing happens).
678 //
679 void DSNode::mergeWith(const DSNodeHandle &NH, unsigned Offset) {
680   DSNode *N = NH.getNode();
681   if (N == 0 || (N == this && NH.getOffset() == Offset))
682     return;  // Noop
683
684   assert(!N->isDeadNode() && !isDeadNode());
685   assert(!hasNoReferrers() && "Should not try to fold a useless node!");
686
687   if (N == this) {
688     // We cannot merge two pieces of the same node together, collapse the node
689     // completely.
690     DEBUG(std::cerr << "Attempting to merge two chunks of"
691                     << " the same node together!\n");
692     foldNodeCompletely();
693     return;
694   }
695
696   // If both nodes are not at offset 0, make sure that we are merging the node
697   // at an later offset into the node with the zero offset.
698   //
699   if (Offset < NH.getOffset()) {
700     N->mergeWith(DSNodeHandle(this, Offset), NH.getOffset());
701     return;
702   } else if (Offset == NH.getOffset() && getSize() < N->getSize()) {
703     // If the offsets are the same, merge the smaller node into the bigger node
704     N->mergeWith(DSNodeHandle(this, Offset), NH.getOffset());
705     return;
706   }
707
708   // Ok, now we can merge the two nodes.  Use a static helper that works with
709   // two node handles, since "this" may get merged away at intermediate steps.
710   DSNodeHandle CurNodeH(this, Offset);
711   DSNodeHandle NHCopy(NH);
712   DSNode::MergeNodes(CurNodeH, NHCopy);
713 }
714
715 //===----------------------------------------------------------------------===//
716 // DSCallSite Implementation
717 //===----------------------------------------------------------------------===//
718
719 // Define here to avoid including iOther.h and BasicBlock.h in DSGraph.h
720 Function &DSCallSite::getCaller() const {
721   return *Site.getInstruction()->getParent()->getParent();
722 }
723
724
725 //===----------------------------------------------------------------------===//
726 // DSGraph Implementation
727 //===----------------------------------------------------------------------===//
728
729 /// getFunctionNames - Return a space separated list of the name of the
730 /// functions in this graph (if any)
731 std::string DSGraph::getFunctionNames() const {
732   switch (getReturnNodes().size()) {
733   case 0: return "Globals graph";
734   case 1: return getReturnNodes().begin()->first->getName();
735   default:
736     std::string Return;
737     for (DSGraph::ReturnNodesTy::const_iterator I = getReturnNodes().begin();
738          I != getReturnNodes().end(); ++I)
739       Return += I->first->getName() + " ";
740     Return.erase(Return.end()-1, Return.end());   // Remove last space character
741     return Return;
742   }
743 }
744
745
746 DSGraph::DSGraph(const DSGraph &G) : GlobalsGraph(0) {
747   PrintAuxCalls = false;
748   NodeMapTy NodeMap;
749   cloneInto(G, ScalarMap, ReturnNodes, NodeMap);
750   InlinedGlobals.clear();               // clear set of "up-to-date" globals
751 }
752
753 DSGraph::DSGraph(const DSGraph &G, NodeMapTy &NodeMap)
754   : GlobalsGraph(0) {
755   PrintAuxCalls = false;
756   cloneInto(G, ScalarMap, ReturnNodes, NodeMap);
757   InlinedGlobals.clear();               // clear set of "up-to-date" globals
758 }
759
760 DSGraph::~DSGraph() {
761   FunctionCalls.clear();
762   AuxFunctionCalls.clear();
763   InlinedGlobals.clear();
764   ScalarMap.clear();
765   ReturnNodes.clear();
766
767   // Drop all intra-node references, so that assertions don't fail...
768   std::for_each(Nodes.begin(), Nodes.end(),
769                 std::mem_fun(&DSNode::dropAllReferences));
770
771   // Delete all of the nodes themselves...
772   std::for_each(Nodes.begin(), Nodes.end(), deleter<DSNode>);
773 }
774
775 // dump - Allow inspection of graph in a debugger.
776 void DSGraph::dump() const { print(std::cerr); }
777
778
779 /// remapLinks - Change all of the Links in the current node according to the
780 /// specified mapping.
781 ///
782 void DSNode::remapLinks(DSGraph::NodeMapTy &OldNodeMap) {
783   for (unsigned i = 0, e = Links.size(); i != e; ++i) {
784     DSNodeHandle &H = OldNodeMap[Links[i].getNode()];
785     Links[i].setNode(H.getNode());
786     Links[i].setOffset(Links[i].getOffset()+H.getOffset());
787   }
788 }
789
790
791 /// cloneReachableNodes - Clone all reachable nodes from *Node into the
792 /// current graph.  This is a recursive function.  The map OldNodeMap is a
793 /// map from the original nodes to their clones.
794 /// 
795 void DSGraph::cloneReachableNodes(const DSNode*  Node,
796                                   unsigned BitsToClear,
797                                   NodeMapTy& OldNodeMap,
798                                   NodeMapTy& CompletedNodeMap) {
799   if (CompletedNodeMap.find(Node) != CompletedNodeMap.end())
800     return;
801
802   DSNodeHandle& NH = OldNodeMap[Node];
803   if (NH.getNode() != NULL)
804     return;
805
806   // else Node has not yet been cloned: clone it and clear the specified bits
807   NH = new DSNode(*Node, this);          // enters in OldNodeMap
808   NH.getNode()->maskNodeTypes(~BitsToClear);
809
810   // now recursively clone nodes pointed to by this node
811   for (unsigned i = 0, e = Node->getNumLinks(); i != e; ++i) {
812     const DSNodeHandle &Link = Node->getLink(i << DS::PointerShift);
813     if (const DSNode* nextNode = Link.getNode())
814       cloneReachableNodes(nextNode, BitsToClear, OldNodeMap, CompletedNodeMap);
815   }
816 }
817
818 void DSGraph::cloneReachableSubgraph(const DSGraph& G,
819                                      const hash_set<const DSNode*>& RootNodes,
820                                      NodeMapTy& OldNodeMap,
821                                      NodeMapTy& CompletedNodeMap,
822                                      unsigned CloneFlags) {
823   if (RootNodes.empty())
824     return;
825
826   assert(OldNodeMap.empty() && "Returned OldNodeMap should be empty!");
827   assert(&G != this && "Cannot clone graph into itself!");
828   assert((*RootNodes.begin())->getParentGraph() == &G &&
829          "Root nodes do not belong to this graph!");
830
831   // Remove alloca or mod/ref bits as specified...
832   unsigned BitsToClear = ((CloneFlags & StripAllocaBit)? DSNode::AllocaNode : 0)
833     | ((CloneFlags & StripModRefBits)? (DSNode::Modified | DSNode::Read) : 0)
834     | ((CloneFlags & StripIncompleteBit)? DSNode::Incomplete : 0);
835   BitsToClear |= DSNode::DEAD;  // Clear dead flag...
836
837   // Clone all nodes reachable from each root node, using a recursive helper
838   for (hash_set<const DSNode*>::const_iterator I = RootNodes.begin(),
839          E = RootNodes.end(); I != E; ++I)
840     cloneReachableNodes(*I, BitsToClear, OldNodeMap, CompletedNodeMap);
841
842   // Merge the map entries in OldNodeMap and CompletedNodeMap to remap links
843   NodeMapTy MergedMap(OldNodeMap);
844   MergedMap.insert(CompletedNodeMap.begin(), CompletedNodeMap.end());
845
846   // Rewrite the links in the newly created nodes (the nodes in OldNodeMap)
847   // to point into the current graph.  MergedMap gives the full mapping.
848   for (NodeMapTy::iterator I=OldNodeMap.begin(), E=OldNodeMap.end(); I!= E; ++I)
849     I->second.getNode()->remapLinks(MergedMap);
850
851   // Now merge cloned global nodes with their copies in the current graph
852   // Just look through OldNodeMap to find such nodes!
853   for (NodeMapTy::iterator I=OldNodeMap.begin(), E=OldNodeMap.end(); I!= E; ++I)
854     if (I->first->isGlobalNode()) {
855       DSNodeHandle &GClone = I->second;
856       assert(GClone.getNode() != NULL && "NULL node in OldNodeMap?");
857       const std::vector<GlobalValue*> &Globals = I->first->getGlobals();
858       for (unsigned gi = 0, ge = Globals.size(); gi != ge; ++gi) {
859         DSNodeHandle &GH = ScalarMap[Globals[gi]];
860         GH.mergeWith(GClone);
861       }
862     }
863 }
864
865
866 /// updateFromGlobalGraph - This function rematerializes global nodes and
867 /// nodes reachable from them from the globals graph into the current graph.
868 /// It invokes cloneReachableSubgraph, using the globals in the current graph
869 /// as the roots.  It also uses the vector InlinedGlobals to avoid cloning and
870 /// merging globals that are already up-to-date in the current graph.  In
871 /// practice, in the TD pass, this is likely to be a large fraction of the
872 /// live global nodes in each function (since most live nodes are likely to
873 /// have been brought up-to-date in at _some_ caller or callee).
874 /// 
875 void DSGraph::updateFromGlobalGraph() {
876
877   // Use a map to keep track of the mapping between nodes in the globals graph
878   // and this graph for up-to-date global nodes, which do not need to be cloned.
879   NodeMapTy CompletedMap;
880
881   // Put the live, non-up-to-date global nodes into a set and the up-to-date
882   // ones in the map above, mapping node in GlobalsGraph to the up-to-date node.
883   hash_set<const DSNode*> GlobalNodeSet;
884   for (ScalarMapTy::const_iterator I = getScalarMap().begin(),
885          E = getScalarMap().end(); I != E; ++I)
886     if (GlobalValue* GV = dyn_cast<GlobalValue>(I->first)) {
887       DSNode* GNode = I->second.getNode();
888       assert(GNode && "No node for live global in current Graph?");
889       if (const DSNode* GGNode = GlobalsGraph->ScalarMap[GV].getNode())
890         if (InlinedGlobals.count(GV) == 0) // GNode is not up-to-date
891           GlobalNodeSet.insert(GGNode);
892         else {                                       // GNode is up-to-date 
893           CompletedMap[GGNode] = I->second;
894           assert(GGNode->getNumLinks() == GNode->getNumLinks() &&
895                  "Links dont match in a node that is supposed to be up-to-date?"
896                  "\nremapLinks() will not work if the links don't match!");
897         }
898     }
899
900   // Clone the subgraph reachable from the vector of nodes in GlobalNodes
901   // and merge the cloned global nodes with the corresponding ones, if any.
902   NodeMapTy OldNodeMap;
903   cloneReachableSubgraph(*GlobalsGraph, GlobalNodeSet, OldNodeMap,CompletedMap);
904
905   // Merging global nodes leaves behind unused nodes: get rid of them now.
906   OldNodeMap.clear();      // remove references before dead node cleanup 
907   CompletedMap.clear();    // remove references before dead node cleanup 
908   removeTriviallyDeadNodes();
909 }
910
911 /// cloneInto - Clone the specified DSGraph into the current graph.  The
912 /// translated ScalarMap for the old function is filled into the OldValMap
913 /// member, and the translated ReturnNodes map is returned into ReturnNodes.
914 ///
915 /// The CloneFlags member controls various aspects of the cloning process.
916 ///
917 void DSGraph::cloneInto(const DSGraph &G, ScalarMapTy &OldValMap,
918                         ReturnNodesTy &OldReturnNodes, NodeMapTy &OldNodeMap,
919                         unsigned CloneFlags) {
920   assert(OldNodeMap.empty() && "Returned OldNodeMap should be empty!");
921   assert(&G != this && "Cannot clone graph into itself!");
922
923   unsigned FN = Nodes.size();           // First new node...
924
925   // Duplicate all of the nodes, populating the node map...
926   Nodes.reserve(FN+G.Nodes.size());
927
928   // Remove alloca or mod/ref bits as specified...
929   unsigned BitsToClear = ((CloneFlags & StripAllocaBit)? DSNode::AllocaNode : 0)
930     | ((CloneFlags & StripModRefBits)? (DSNode::Modified | DSNode::Read) : 0)
931     | ((CloneFlags & StripIncompleteBit)? DSNode::Incomplete : 0);
932   BitsToClear |= DSNode::DEAD;  // Clear dead flag...
933   for (unsigned i = 0, e = G.Nodes.size(); i != e; ++i) {
934     DSNode *Old = G.Nodes[i];
935     DSNode *New = new DSNode(*Old, this);
936     New->maskNodeTypes(~BitsToClear);
937     OldNodeMap[Old] = New;
938   }
939
940 #ifndef NDEBUG
941   Timer::addPeakMemoryMeasurement();
942 #endif
943
944   // Rewrite the links in the new nodes to point into the current graph now.
945   for (unsigned i = FN, e = Nodes.size(); i != e; ++i)
946     Nodes[i]->remapLinks(OldNodeMap);
947
948   // Copy the scalar map... merging all of the global nodes...
949   for (ScalarMapTy::const_iterator I = G.ScalarMap.begin(),
950          E = G.ScalarMap.end(); I != E; ++I) {
951     DSNodeHandle &MappedNode = OldNodeMap[I->second.getNode()];
952     DSNodeHandle &H = OldValMap[I->first];
953     H.mergeWith(DSNodeHandle(MappedNode.getNode(),
954                              I->second.getOffset()+MappedNode.getOffset()));
955
956     // If this is a global, add the global to this fn or merge if already exists
957     if (GlobalValue* GV = dyn_cast<GlobalValue>(I->first)) {
958       ScalarMap[GV].mergeWith(H);
959       InlinedGlobals.insert(GV);
960     }
961   }
962
963   if (!(CloneFlags & DontCloneCallNodes)) {
964     // Copy the function calls list...
965     unsigned FC = FunctionCalls.size();  // FirstCall
966     FunctionCalls.reserve(FC+G.FunctionCalls.size());
967     for (unsigned i = 0, ei = G.FunctionCalls.size(); i != ei; ++i)
968       FunctionCalls.push_back(DSCallSite(G.FunctionCalls[i], OldNodeMap));
969   }
970
971   if (!(CloneFlags & DontCloneAuxCallNodes)) {
972     // Copy the auxiliary function calls list...
973     unsigned FC = AuxFunctionCalls.size();  // FirstCall
974     AuxFunctionCalls.reserve(FC+G.AuxFunctionCalls.size());
975     for (unsigned i = 0, ei = G.AuxFunctionCalls.size(); i != ei; ++i)
976       AuxFunctionCalls.push_back(DSCallSite(G.AuxFunctionCalls[i], OldNodeMap));
977   }
978
979   // Map the return node pointers over...
980   for (ReturnNodesTy::const_iterator I = G.getReturnNodes().begin(),
981          E = G.getReturnNodes().end(); I != E; ++I) {
982     const DSNodeHandle &Ret = I->second;
983     DSNodeHandle &MappedRet = OldNodeMap[Ret.getNode()];
984     OldReturnNodes.insert(std::make_pair(I->first,
985                           DSNodeHandle(MappedRet.getNode(),
986                                        MappedRet.getOffset()+Ret.getOffset())));
987   }
988 }
989
990 /// mergeInGraph - The method is used for merging graphs together.  If the
991 /// argument graph is not *this, it makes a clone of the specified graph, then
992 /// merges the nodes specified in the call site with the formal arguments in the
993 /// graph.
994 ///
995 void DSGraph::mergeInGraph(const DSCallSite &CS, Function &F,
996                            const DSGraph &Graph, unsigned CloneFlags) {
997   ScalarMapTy OldValMap, *ScalarMap;
998   DSNodeHandle RetVal;
999
1000   // If this is not a recursive call, clone the graph into this graph...
1001   if (&Graph != this) {
1002     // Clone the callee's graph into the current graph, keeping
1003     // track of where scalars in the old graph _used_ to point,
1004     // and of the new nodes matching nodes of the old graph.
1005     NodeMapTy OldNodeMap;
1006     
1007     // The clone call may invalidate any of the vectors in the data
1008     // structure graph.  Strip locals and don't copy the list of callers
1009     ReturnNodesTy OldRetNodes;
1010     cloneInto(Graph, OldValMap, OldRetNodes, OldNodeMap, CloneFlags);
1011
1012     // We need to map the arguments for the function to the cloned nodes old
1013     // argument values.  Do this now.
1014     RetVal = OldRetNodes[&F];
1015     ScalarMap = &OldValMap;
1016   } else {
1017     RetVal = getReturnNodeFor(F);
1018     ScalarMap = &getScalarMap();
1019   }
1020
1021   // Merge the return value with the return value of the context...
1022   RetVal.mergeWith(CS.getRetVal());
1023
1024   // Resolve all of the function arguments...
1025   Function::aiterator AI = F.abegin();
1026
1027   for (unsigned i = 0, e = CS.getNumPtrArgs(); i != e; ++i, ++AI) {
1028     // Advance the argument iterator to the first pointer argument...
1029     while (AI != F.aend() && !isPointerType(AI->getType())) {
1030       ++AI;
1031 #ifndef NDEBUG
1032       if (AI == F.aend())
1033         std::cerr << "Bad call to Function: " << F.getName() << "\n";
1034 #endif
1035     }
1036     if (AI == F.aend()) break;
1037     
1038     // Add the link from the argument scalar to the provided value
1039     assert(ScalarMap->count(AI) && "Argument not in scalar map?");
1040     DSNodeHandle &NH = (*ScalarMap)[AI];
1041     assert(NH.getNode() && "Pointer argument without scalarmap entry?");
1042     NH.mergeWith(CS.getPtrArg(i));
1043   }
1044 }
1045
1046 /// getCallSiteForArguments - Get the arguments and return value bindings for
1047 /// the specified function in the current graph.
1048 ///
1049 DSCallSite DSGraph::getCallSiteForArguments(Function &F) const {
1050   std::vector<DSNodeHandle> Args;
1051
1052   for (Function::aiterator I = F.abegin(), E = F.aend(); I != E; ++I)
1053     if (isPointerType(I->getType()))
1054       Args.push_back(getScalarMap().find(I)->second);
1055
1056   return DSCallSite(CallSite(), getReturnNodeFor(F), &F, Args);
1057 }
1058
1059
1060
1061 // markIncompleteNodes - Mark the specified node as having contents that are not
1062 // known with the current analysis we have performed.  Because a node makes all
1063 // of the nodes it can reach incomplete if the node itself is incomplete, we
1064 // must recursively traverse the data structure graph, marking all reachable
1065 // nodes as incomplete.
1066 //
1067 static void markIncompleteNode(DSNode *N) {
1068   // Stop recursion if no node, or if node already marked...
1069   if (N == 0 || N->isIncomplete()) return;
1070
1071   // Actually mark the node
1072   N->setIncompleteMarker();
1073
1074   // Recursively process children...
1075   for (unsigned i = 0, e = N->getSize(); i < e; i += DS::PointerSize)
1076     if (DSNode *DSN = N->getLink(i).getNode())
1077       markIncompleteNode(DSN);
1078 }
1079
1080 static void markIncomplete(DSCallSite &Call) {
1081   // Then the return value is certainly incomplete!
1082   markIncompleteNode(Call.getRetVal().getNode());
1083
1084   // All objects pointed to by function arguments are incomplete!
1085   for (unsigned i = 0, e = Call.getNumPtrArgs(); i != e; ++i)
1086     markIncompleteNode(Call.getPtrArg(i).getNode());
1087 }
1088
1089 // markIncompleteNodes - Traverse the graph, identifying nodes that may be
1090 // modified by other functions that have not been resolved yet.  This marks
1091 // nodes that are reachable through three sources of "unknownness":
1092 //
1093 //  Global Variables, Function Calls, and Incoming Arguments
1094 //
1095 // For any node that may have unknown components (because something outside the
1096 // scope of current analysis may have modified it), the 'Incomplete' flag is
1097 // added to the NodeType.
1098 //
1099 void DSGraph::markIncompleteNodes(unsigned Flags) {
1100   // Mark any incoming arguments as incomplete...
1101   if (Flags & DSGraph::MarkFormalArgs)
1102     for (ReturnNodesTy::iterator FI = ReturnNodes.begin(), E =ReturnNodes.end();
1103          FI != E; ++FI) {
1104       Function &F = *FI->first;
1105       if (F.getName() != "main")
1106         for (Function::aiterator I = F.abegin(), E = F.aend(); I != E; ++I)
1107           if (isPointerType(I->getType()) &&
1108               ScalarMap.find(I) != ScalarMap.end())
1109             markIncompleteNode(ScalarMap[I].getNode());
1110     }
1111
1112   // Mark stuff passed into functions calls as being incomplete...
1113   if (!shouldPrintAuxCalls())
1114     for (unsigned i = 0, e = FunctionCalls.size(); i != e; ++i)
1115       markIncomplete(FunctionCalls[i]);
1116   else
1117     for (unsigned i = 0, e = AuxFunctionCalls.size(); i != e; ++i)
1118       markIncomplete(AuxFunctionCalls[i]);
1119     
1120
1121   // Mark all global nodes as incomplete...
1122   if ((Flags & DSGraph::IgnoreGlobals) == 0)
1123     for (unsigned i = 0, e = Nodes.size(); i != e; ++i)
1124       if (Nodes[i]->isGlobalNode() && Nodes[i]->getNumLinks())
1125         markIncompleteNode(Nodes[i]);
1126 }
1127
1128 static inline void killIfUselessEdge(DSNodeHandle &Edge) {
1129   if (DSNode *N = Edge.getNode())  // Is there an edge?
1130     if (N->getNumReferrers() == 1)  // Does it point to a lonely node?
1131       // No interesting info?
1132       if ((N->getNodeFlags() & ~DSNode::Incomplete) == 0 &&
1133           N->getType() == Type::VoidTy && !N->isNodeCompletelyFolded())
1134         Edge.setNode(0);  // Kill the edge!
1135 }
1136
1137 static inline bool nodeContainsExternalFunction(const DSNode *N) {
1138   const std::vector<GlobalValue*> &Globals = N->getGlobals();
1139   for (unsigned i = 0, e = Globals.size(); i != e; ++i)
1140     if (Globals[i]->isExternal())
1141       return true;
1142   return false;
1143 }
1144
1145 static void removeIdenticalCalls(std::vector<DSCallSite> &Calls) {
1146
1147   // Remove trivially identical function calls
1148   unsigned NumFns = Calls.size();
1149   std::sort(Calls.begin(), Calls.end());  // Sort by callee as primary key!
1150
1151   // Scan the call list cleaning it up as necessary...
1152   DSNode   *LastCalleeNode = 0;
1153   Function *LastCalleeFunc = 0;
1154   unsigned NumDuplicateCalls = 0;
1155   bool LastCalleeContainsExternalFunction = false;
1156   for (unsigned i = 0; i != Calls.size(); ++i) {
1157     DSCallSite &CS = Calls[i];
1158
1159     // If the Callee is a useless edge, this must be an unreachable call site,
1160     // eliminate it.
1161     if (CS.isIndirectCall() && CS.getCalleeNode()->getNumReferrers() == 1 &&
1162         CS.getCalleeNode()->getNodeFlags() == 0) {  // No useful info?
1163       std::cerr << "WARNING: Useless call site found??\n";
1164       CS.swap(Calls.back());
1165       Calls.pop_back();
1166       --i;
1167     } else {
1168       // If the return value or any arguments point to a void node with no
1169       // information at all in it, and the call node is the only node to point
1170       // to it, remove the edge to the node (killing the node).
1171       //
1172       killIfUselessEdge(CS.getRetVal());
1173       for (unsigned a = 0, e = CS.getNumPtrArgs(); a != e; ++a)
1174         killIfUselessEdge(CS.getPtrArg(a));
1175       
1176       // If this call site calls the same function as the last call site, and if
1177       // the function pointer contains an external function, this node will
1178       // never be resolved.  Merge the arguments of the call node because no
1179       // information will be lost.
1180       //
1181       if ((CS.isDirectCall()   && CS.getCalleeFunc() == LastCalleeFunc) ||
1182           (CS.isIndirectCall() && CS.getCalleeNode() == LastCalleeNode)) {
1183         ++NumDuplicateCalls;
1184         if (NumDuplicateCalls == 1) {
1185           if (LastCalleeNode)
1186             LastCalleeContainsExternalFunction =
1187               nodeContainsExternalFunction(LastCalleeNode);
1188           else
1189             LastCalleeContainsExternalFunction = LastCalleeFunc->isExternal();
1190         }
1191         
1192 #if 1
1193         if (LastCalleeContainsExternalFunction ||
1194             // This should be more than enough context sensitivity!
1195             // FIXME: Evaluate how many times this is tripped!
1196             NumDuplicateCalls > 20) {
1197           DSCallSite &OCS = Calls[i-1];
1198           OCS.mergeWith(CS);
1199           
1200           // The node will now be eliminated as a duplicate!
1201           if (CS.getNumPtrArgs() < OCS.getNumPtrArgs())
1202             CS = OCS;
1203           else if (CS.getNumPtrArgs() > OCS.getNumPtrArgs())
1204             OCS = CS;
1205         }
1206 #endif
1207       } else {
1208         if (CS.isDirectCall()) {
1209           LastCalleeFunc = CS.getCalleeFunc();
1210           LastCalleeNode = 0;
1211         } else {
1212           LastCalleeNode = CS.getCalleeNode();
1213           LastCalleeFunc = 0;
1214         }
1215         NumDuplicateCalls = 0;
1216       }
1217     }
1218   }
1219
1220   Calls.erase(std::unique(Calls.begin(), Calls.end()),
1221               Calls.end());
1222
1223   // Track the number of call nodes merged away...
1224   NumCallNodesMerged += NumFns-Calls.size();
1225
1226   DEBUG(if (NumFns != Calls.size())
1227           std::cerr << "Merged " << (NumFns-Calls.size()) << " call nodes.\n";);
1228 }
1229
1230
1231 // removeTriviallyDeadNodes - After the graph has been constructed, this method
1232 // removes all unreachable nodes that are created because they got merged with
1233 // other nodes in the graph.  These nodes will all be trivially unreachable, so
1234 // we don't have to perform any non-trivial analysis here.
1235 //
1236 void DSGraph::removeTriviallyDeadNodes() {
1237   removeIdenticalCalls(FunctionCalls);
1238   removeIdenticalCalls(AuxFunctionCalls);
1239
1240   // Loop over all of the nodes in the graph, calling getNode on each field.
1241   // This will cause all nodes to update their forwarding edges, causing
1242   // forwarded nodes to be delete-able.
1243   for (unsigned i = 0, e = Nodes.size(); i != e; ++i) {
1244     DSNode *N = Nodes[i];
1245     for (unsigned l = 0, e = N->getNumLinks(); l != e; ++l)
1246       N->getLink(l*N->getPointerSize()).getNode();
1247   }
1248
1249   // Likewise, forward any edges from the scalar nodes...
1250   for (ScalarMapTy::iterator I = ScalarMap.begin(), E = ScalarMap.end();
1251        I != E; ++I)
1252     I->second.getNode();
1253
1254   bool isGlobalsGraph = !GlobalsGraph;
1255
1256   for (unsigned i = 0; i != Nodes.size(); ++i) {
1257     DSNode *Node = Nodes[i];
1258
1259     // Do not remove *any* global nodes in the globals graph.
1260     // This is a special case because such nodes may not have I, M, R flags set.
1261     if (Node->isGlobalNode() && isGlobalsGraph)
1262       continue;
1263
1264     if (Node->isComplete() && !Node->isModified() && !Node->isRead()) {
1265       // This is a useless node if it has no mod/ref info (checked above),
1266       // outgoing edges (which it cannot, as it is not modified in this
1267       // context), and it has no incoming edges.  If it is a global node it may
1268       // have all of these properties and still have incoming edges, due to the
1269       // scalar map, so we check those now.
1270       //
1271       if (Node->getNumReferrers() == Node->getGlobals().size()) {
1272         const std::vector<GlobalValue*> &Globals = Node->getGlobals();
1273
1274         // Loop through and make sure all of the globals are referring directly
1275         // to the node...
1276         for (unsigned j = 0, e = Globals.size(); j != e; ++j) {
1277           DSNode *N = ScalarMap.find(Globals[j])->second.getNode();
1278           assert(N == Node && "ScalarMap doesn't match globals list!");
1279         }
1280
1281         // Make sure NumReferrers still agrees, if so, the node is truly dead.
1282         if (Node->getNumReferrers() == Globals.size()) {
1283           for (unsigned j = 0, e = Globals.size(); j != e; ++j)
1284             ScalarMap.erase(Globals[j]);
1285           Node->makeNodeDead();
1286         }
1287       }
1288
1289 #ifdef SANER_CODE_FOR_CHECKING_IF_ALL_REFERRERS_ARE_FROM_SCALARMAP
1290       //
1291       // *** It seems to me that we should be able to simply check if 
1292       // *** there are fewer or equal #referrers as #globals and make
1293       // *** sure that all those referrers are in the scalar map?
1294       // 
1295       if (Node->getNumReferrers() <= Node->getGlobals().size()) {
1296         const std::vector<GlobalValue*> &Globals = Node->getGlobals();
1297
1298 #ifndef NDEBUG
1299         // Loop through and make sure all of the globals are referring directly
1300         // to the node...
1301         for (unsigned j = 0, e = Globals.size(); j != e; ++j) {
1302           DSNode *N = ScalarMap.find(Globals[j])->second.getNode();
1303           assert(N == Node && "ScalarMap doesn't match globals list!");
1304         }
1305 #endif
1306
1307         // Make sure NumReferrers still agrees.  The node is truly dead.
1308         assert(Node->getNumReferrers() == Globals.size());
1309         for (unsigned j = 0, e = Globals.size(); j != e; ++j)
1310           ScalarMap.erase(Globals[j]);
1311         Node->makeNodeDead();
1312       }
1313 #endif
1314     }
1315
1316     if (Node->getNodeFlags() == 0 && Node->hasNoReferrers()) {
1317       // This node is dead!
1318       delete Node;                        // Free memory...
1319       Nodes[i--] = Nodes.back();
1320       Nodes.pop_back();                   // Remove from node list...
1321     }
1322   }
1323 }
1324
1325
1326 /// markReachableNodes - This method recursively traverses the specified
1327 /// DSNodes, marking any nodes which are reachable.  All reachable nodes it adds
1328 /// to the set, which allows it to only traverse visited nodes once.
1329 ///
1330 void DSNode::markReachableNodes(hash_set<DSNode*> &ReachableNodes) {
1331   if (this == 0) return;
1332   assert(getForwardNode() == 0 && "Cannot mark a forwarded node!");
1333   if (ReachableNodes.count(this)) return;          // Already marked reachable
1334   ReachableNodes.insert(this);                     // Is reachable now
1335
1336   for (unsigned i = 0, e = getSize(); i < e; i += DS::PointerSize)
1337     getLink(i).getNode()->markReachableNodes(ReachableNodes);
1338 }
1339
1340 void DSCallSite::markReachableNodes(hash_set<DSNode*> &Nodes) {
1341   getRetVal().getNode()->markReachableNodes(Nodes);
1342   if (isIndirectCall()) getCalleeNode()->markReachableNodes(Nodes);
1343   
1344   for (unsigned i = 0, e = getNumPtrArgs(); i != e; ++i)
1345     getPtrArg(i).getNode()->markReachableNodes(Nodes);
1346 }
1347
1348 // CanReachAliveNodes - Simple graph walker that recursively traverses the graph
1349 // looking for a node that is marked alive.  If an alive node is found, return
1350 // true, otherwise return false.  If an alive node is reachable, this node is
1351 // marked as alive...
1352 //
1353 static bool CanReachAliveNodes(DSNode *N, hash_set<DSNode*> &Alive,
1354                                hash_set<DSNode*> &Visited,
1355                                bool IgnoreGlobals) {
1356   if (N == 0) return false;
1357   assert(N->getForwardNode() == 0 && "Cannot mark a forwarded node!");
1358
1359   // If this is a global node, it will end up in the globals graph anyway, so we
1360   // don't need to worry about it.
1361   if (IgnoreGlobals && N->isGlobalNode()) return false;
1362
1363   // If we know that this node is alive, return so!
1364   if (Alive.count(N)) return true;
1365
1366   // Otherwise, we don't think the node is alive yet, check for infinite
1367   // recursion.
1368   if (Visited.count(N)) return false;  // Found a cycle
1369   Visited.insert(N);   // No recursion, insert into Visited...
1370
1371   for (unsigned i = 0, e = N->getSize(); i < e; i += DS::PointerSize)
1372     if (CanReachAliveNodes(N->getLink(i).getNode(), Alive, Visited,
1373                            IgnoreGlobals)) {
1374       N->markReachableNodes(Alive);
1375       return true;
1376     }
1377   return false;
1378 }
1379
1380 // CallSiteUsesAliveArgs - Return true if the specified call site can reach any
1381 // alive nodes.
1382 //
1383 static bool CallSiteUsesAliveArgs(DSCallSite &CS, hash_set<DSNode*> &Alive,
1384                                   hash_set<DSNode*> &Visited,
1385                                   bool IgnoreGlobals) {
1386   if (CanReachAliveNodes(CS.getRetVal().getNode(), Alive, Visited,
1387                          IgnoreGlobals))
1388     return true;
1389   if (CS.isIndirectCall() &&
1390       CanReachAliveNodes(CS.getCalleeNode(), Alive, Visited, IgnoreGlobals))
1391     return true;
1392   for (unsigned i = 0, e = CS.getNumPtrArgs(); i != e; ++i)
1393     if (CanReachAliveNodes(CS.getPtrArg(i).getNode(), Alive, Visited,
1394                            IgnoreGlobals))
1395       return true;
1396   return false;
1397 }
1398
1399 // removeDeadNodes - Use a more powerful reachability analysis to eliminate
1400 // subgraphs that are unreachable.  This often occurs because the data
1401 // structure doesn't "escape" into it's caller, and thus should be eliminated
1402 // from the caller's graph entirely.  This is only appropriate to use when
1403 // inlining graphs.
1404 //
1405 void DSGraph::removeDeadNodes(unsigned Flags) {
1406   DEBUG(AssertGraphOK(); GlobalsGraph->AssertGraphOK());
1407
1408   // Reduce the amount of work we have to do... remove dummy nodes left over by
1409   // merging...
1410   removeTriviallyDeadNodes();
1411
1412   // FIXME: Merge non-trivially identical call nodes...
1413
1414   // Alive - a set that holds all nodes found to be reachable/alive.
1415   hash_set<DSNode*> Alive;
1416   std::vector<std::pair<Value*, DSNode*> > GlobalNodes;
1417
1418   // Mark all nodes reachable by (non-global) scalar nodes as alive...
1419   for (ScalarMapTy::iterator I = ScalarMap.begin(), E = ScalarMap.end(); I !=E;)
1420     if (isa<GlobalValue>(I->first)) {             // Keep track of global nodes
1421       assert(I->second.getNode() && "Null global node?");
1422       assert(I->second.getNode()->isGlobalNode() && "Should be a global node!");
1423       GlobalNodes.push_back(std::make_pair(I->first, I->second.getNode()));
1424       ++I;
1425     } else {
1426       // Check to see if this is a worthless node generated for non-pointer
1427       // values, such as integers.  Consider an addition of long types: A+B.
1428       // Assuming we can track all uses of the value in this context, and it is
1429       // NOT used as a pointer, we can delete the node.  We will be able to
1430       // detect this situation if the node pointed to ONLY has Unknown bit set
1431       // in the node.  In this case, the node is not incomplete, does not point
1432       // to any other nodes (no mod/ref bits set), and is therefore
1433       // uninteresting for data structure analysis.  If we run across one of
1434       // these, prune the scalar pointing to it.
1435       //
1436       DSNode *N = I->second.getNode();
1437       if (N->getNodeFlags() == DSNode::UnknownNode && !isa<Argument>(I->first)){
1438         ScalarMap.erase(I++);
1439       } else {
1440         I->second.getNode()->markReachableNodes(Alive);
1441         ++I;
1442       }
1443     }
1444
1445   // The return value is alive as well...
1446   for (ReturnNodesTy::iterator I = ReturnNodes.begin(), E = ReturnNodes.end();
1447        I != E; ++I)
1448     I->second.getNode()->markReachableNodes(Alive);
1449
1450   // Mark any nodes reachable by primary calls as alive...
1451   for (unsigned i = 0, e = FunctionCalls.size(); i != e; ++i)
1452     FunctionCalls[i].markReachableNodes(Alive);
1453
1454   // Copy and merge all information about globals to the GlobalsGraph
1455   // if this is not a final pass (where unreachable globals are removed)
1456   NodeMapTy GlobalNodeMap;
1457   hash_set<const DSNode*> GlobalNodeSet;
1458
1459   for (std::vector<std::pair<Value*, DSNode*> >::const_iterator
1460          I = GlobalNodes.begin(), E = GlobalNodes.end(); I != E; ++I)
1461     GlobalNodeSet.insert(I->second);    // put global nodes into a set
1462
1463   // Now find globals and aux call nodes that are already live or reach a live
1464   // value (which makes them live in turn), and continue till no more are found.
1465   // 
1466   bool Iterate;
1467   hash_set<DSNode*> Visited;
1468   std::vector<unsigned char> AuxFCallsAlive(AuxFunctionCalls.size());
1469   do {
1470     Visited.clear();
1471     // If any global node points to a non-global that is "alive", the global is
1472     // "alive" as well...  Remove it from the GlobalNodes list so we only have
1473     // unreachable globals in the list.
1474     //
1475     Iterate = false;
1476     if (!(Flags & DSGraph::RemoveUnreachableGlobals))
1477        for (unsigned i = 0; i != GlobalNodes.size(); ++i)
1478          if (CanReachAliveNodes(GlobalNodes[i].second, Alive, Visited, 
1479                                 Flags & DSGraph::RemoveUnreachableGlobals)) {
1480            std::swap(GlobalNodes[i--], GlobalNodes.back()); // Move to end to...
1481            GlobalNodes.pop_back();                          // erase efficiently
1482            Iterate = true;
1483          }
1484
1485     // Mark only unresolvable call nodes for moving to the GlobalsGraph since
1486     // call nodes that get resolved will be difficult to remove from that graph.
1487     // The final unresolved call nodes must be handled specially at the end of
1488     // the BU pass (i.e., in main or other roots of the call graph).
1489     for (unsigned i = 0, e = AuxFunctionCalls.size(); i != e; ++i)
1490       if (!AuxFCallsAlive[i] &&
1491           (AuxFunctionCalls[i].isIndirectCall()
1492            || CallSiteUsesAliveArgs(AuxFunctionCalls[i], Alive, Visited,
1493                                   Flags & DSGraph::RemoveUnreachableGlobals))) {
1494         AuxFunctionCalls[i].markReachableNodes(Alive);
1495         AuxFCallsAlive[i] = true;
1496         Iterate = true;
1497       }
1498   } while (Iterate);
1499
1500   // Move dead aux function calls to the end of the list
1501   unsigned CurIdx = 0;
1502   for (unsigned i = 0, e = AuxFunctionCalls.size(); i != e; ++i)
1503     if (AuxFCallsAlive[i])
1504       AuxFunctionCalls[CurIdx++].swap(AuxFunctionCalls[i]);
1505
1506   // Copy and merge all global nodes and dead aux call nodes into the
1507   // GlobalsGraph, and all nodes reachable from those nodes
1508   // 
1509   if (!(Flags & DSGraph::RemoveUnreachableGlobals)) {
1510
1511     // First, add the dead aux call nodes to the set of root nodes for cloning
1512     // -- return value at this call site, if any
1513     // -- actual arguments passed at this call site
1514     // -- callee node at this call site, if this is an indirect call
1515     for (unsigned i = CurIdx, e = AuxFunctionCalls.size(); i != e; ++i) {
1516       if (const DSNode* RetNode = AuxFunctionCalls[i].getRetVal().getNode())
1517         GlobalNodeSet.insert(RetNode);
1518       for (unsigned j=0, N=AuxFunctionCalls[i].getNumPtrArgs(); j < N; ++j)
1519         if (const DSNode* ArgTarget=AuxFunctionCalls[i].getPtrArg(j).getNode())
1520           GlobalNodeSet.insert(ArgTarget);
1521       if (AuxFunctionCalls[i].isIndirectCall())
1522         GlobalNodeSet.insert(AuxFunctionCalls[i].getCalleeNode());
1523     }
1524     
1525     // There are no "pre-completed" nodes so use any empty map for those.
1526     // Strip all alloca bits since the current function is only for the BU pass.
1527     // Strip all incomplete bits since they are short-lived properties and they
1528     // will be correctly computed when rematerializing nodes into the functions.
1529     // 
1530     NodeMapTy CompletedMap;
1531     GlobalsGraph->cloneReachableSubgraph(*this, GlobalNodeSet,
1532                                          GlobalNodeMap, CompletedMap,
1533                                          (DSGraph::StripAllocaBit |
1534                                           DSGraph::StripIncompleteBit));
1535   }
1536
1537   // Remove all dead aux function calls...
1538   if (!(Flags & DSGraph::RemoveUnreachableGlobals)) {
1539     assert(GlobalsGraph && "No globals graph available??");
1540
1541     // Copy the unreachable call nodes to the globals graph, updating
1542     // their target pointers using the GlobalNodeMap
1543     for (unsigned i = CurIdx, e = AuxFunctionCalls.size(); i != e; ++i)
1544       GlobalsGraph->AuxFunctionCalls.push_back(DSCallSite(AuxFunctionCalls[i],
1545                                                           GlobalNodeMap));
1546   }
1547   // Crop all the useless ones out...
1548   AuxFunctionCalls.erase(AuxFunctionCalls.begin()+CurIdx,
1549                          AuxFunctionCalls.end());
1550
1551   // We are finally done with the GlobalNodeMap so we can clear it and
1552   // then get rid of unused nodes in the GlobalsGraph produced by merging.
1553   GlobalNodeMap.clear();
1554   GlobalsGraph->removeTriviallyDeadNodes();
1555
1556   // At this point, any nodes which are visited, but not alive, are nodes
1557   // which can be removed.  Loop over all nodes, eliminating completely
1558   // unreachable nodes.
1559   //
1560   std::vector<DSNode*> DeadNodes;
1561   DeadNodes.reserve(Nodes.size());
1562   for (unsigned i = 0; i != Nodes.size(); ++i)
1563     if (!Alive.count(Nodes[i])) {
1564       DSNode *N = Nodes[i];
1565       Nodes[i--] = Nodes.back();            // move node to end of vector
1566       Nodes.pop_back();                     // Erase node from alive list.
1567       DeadNodes.push_back(N);
1568       N->dropAllReferences();
1569     } else {
1570       assert(Nodes[i]->getForwardNode() == 0 && "Alive forwarded node?");
1571     }
1572
1573   // Remove all unreachable globals from the ScalarMap.
1574   // If flag RemoveUnreachableGlobals is set, GlobalNodes has only dead nodes.
1575   // In either case, the dead nodes will not be in the set Alive.
1576   for (unsigned i = 0, e = GlobalNodes.size(); i != e; ++i) {
1577     assert(((Flags & DSGraph::RemoveUnreachableGlobals) ||
1578             !Alive.count(GlobalNodes[i].second)) && "huh? non-dead global");
1579     if (!Alive.count(GlobalNodes[i].second))
1580       ScalarMap.erase(GlobalNodes[i].first);
1581   }
1582
1583   // Delete all dead nodes now since their referrer counts are zero.
1584   for (unsigned i = 0, e = DeadNodes.size(); i != e; ++i)
1585     delete DeadNodes[i];
1586
1587   DEBUG(AssertGraphOK(); GlobalsGraph->AssertGraphOK());
1588 }
1589
1590 void DSGraph::AssertGraphOK() const {
1591   for (unsigned i = 0, e = Nodes.size(); i != e; ++i)
1592     Nodes[i]->assertOK();
1593
1594   for (ScalarMapTy::const_iterator I = ScalarMap.begin(),
1595          E = ScalarMap.end(); I != E; ++I) {
1596     assert(I->second.getNode() && "Null node in scalarmap!");
1597     AssertNodeInGraph(I->second.getNode());
1598     if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(I->first)) {
1599       assert(I->second.getNode()->isGlobalNode() &&
1600              "Global points to node, but node isn't global?");
1601       AssertNodeContainsGlobal(I->second.getNode(), GV);
1602     }
1603   }
1604   AssertCallNodesInGraph();
1605   AssertAuxCallNodesInGraph();
1606 }
1607
1608 /// mergeInGlobalsGraph - This method is useful for clients to incorporate the
1609 /// globals graph into the DS, BU or TD graph for a function.  This code retains
1610 /// all globals, i.e., does not delete unreachable globals after they are
1611 /// inlined.
1612 ///
1613 void DSGraph::mergeInGlobalsGraph() {
1614   NodeMapTy GlobalNodeMap;
1615   ScalarMapTy OldValMap;
1616   ReturnNodesTy OldRetNodes;
1617   cloneInto(*GlobalsGraph, OldValMap, OldRetNodes, GlobalNodeMap,
1618             DSGraph::KeepAllocaBit | DSGraph::DontCloneCallNodes |
1619             DSGraph::DontCloneAuxCallNodes);
1620   
1621   // Now merge existing global nodes in the GlobalsGraph with their copies
1622   for (ScalarMapTy::iterator I = ScalarMap.begin(), E = ScalarMap.end(); 
1623        I != E; ++I)
1624     if (isa<GlobalValue>(I->first)) {             // Found a global node
1625       DSNodeHandle &GH = I->second;
1626       DSNodeHandle &GGNodeH = GlobalsGraph->getScalarMap()[I->first];
1627       GH.mergeWith(GlobalNodeMap[GGNodeH.getNode()]);
1628     }
1629   
1630   // Merging leaves behind unused nodes: get rid of them now.
1631   GlobalNodeMap.clear();
1632   OldValMap.clear();
1633   OldRetNodes.clear();
1634   removeTriviallyDeadNodes();
1635 }