9644104c490aff10c4d35b08c5ba28829883e443
[oota-llvm.git] / lib / Analysis / MemoryDependenceAnalysis.cpp
1 //===- MemoryDependenceAnalysis.cpp - Mem Deps Implementation  --*- C++ -*-===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file implements an analysis that determines, for a given memory
11 // operation, what preceding memory operations it depends on.  It builds on 
12 // alias analysis information, and tries to provide a lazy, caching interface to
13 // a common kind of alias information query.
14 //
15 //===----------------------------------------------------------------------===//
16
17 #define DEBUG_TYPE "memdep"
18 #include "llvm/Analysis/MemoryDependenceAnalysis.h"
19 #include "llvm/Instructions.h"
20 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
21 #include "llvm/Function.h"
22 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
23 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
24 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
25 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
26 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
27 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
28 #include "llvm/Support/PredIteratorCache.h"
29 #include "llvm/Support/Debug.h"
30 using namespace llvm;
31
32 STATISTIC(NumCacheNonLocal, "Number of fully cached non-local responses");
33 STATISTIC(NumCacheDirtyNonLocal, "Number of dirty cached non-local responses");
34 STATISTIC(NumUncacheNonLocal, "Number of uncached non-local responses");
35
36 STATISTIC(NumCacheNonLocalPtr,
37           "Number of fully cached non-local ptr responses");
38 STATISTIC(NumCacheDirtyNonLocalPtr,
39           "Number of cached, but dirty, non-local ptr responses");
40 STATISTIC(NumUncacheNonLocalPtr,
41           "Number of uncached non-local ptr responses");
42 STATISTIC(NumCacheCompleteNonLocalPtr,
43           "Number of block queries that were completely cached");
44
45 char MemoryDependenceAnalysis::ID = 0;
46   
47 // Register this pass...
48 static RegisterPass<MemoryDependenceAnalysis> X("memdep",
49                                      "Memory Dependence Analysis", false, true);
50
51 MemoryDependenceAnalysis::MemoryDependenceAnalysis()
52 : FunctionPass(&ID), PredCache(0) {
53 }
54 MemoryDependenceAnalysis::~MemoryDependenceAnalysis() {
55 }
56
57 /// Clean up memory in between runs
58 void MemoryDependenceAnalysis::releaseMemory() {
59   LocalDeps.clear();
60   NonLocalDeps.clear();
61   NonLocalPointerDeps.clear();
62   ReverseLocalDeps.clear();
63   ReverseNonLocalDeps.clear();
64   ReverseNonLocalPtrDeps.clear();
65   PredCache->clear();
66 }
67
68
69
70 /// getAnalysisUsage - Does not modify anything.  It uses Alias Analysis.
71 ///
72 void MemoryDependenceAnalysis::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
73   AU.setPreservesAll();
74   AU.addRequiredTransitive<AliasAnalysis>();
75 }
76
77 bool MemoryDependenceAnalysis::runOnFunction(Function &) {
78   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
79   if (PredCache == 0)
80     PredCache.reset(new PredIteratorCache());
81   return false;
82 }
83
84 /// RemoveFromReverseMap - This is a helper function that removes Val from
85 /// 'Inst's set in ReverseMap.  If the set becomes empty, remove Inst's entry.
86 template <typename KeyTy>
87 static void RemoveFromReverseMap(DenseMap<Instruction*, 
88                                  SmallPtrSet<KeyTy, 4> > &ReverseMap,
89                                  Instruction *Inst, KeyTy Val) {
90   typename DenseMap<Instruction*, SmallPtrSet<KeyTy, 4> >::iterator
91   InstIt = ReverseMap.find(Inst);
92   assert(InstIt != ReverseMap.end() && "Reverse map out of sync?");
93   bool Found = InstIt->second.erase(Val);
94   assert(Found && "Invalid reverse map!"); Found=Found;
95   if (InstIt->second.empty())
96     ReverseMap.erase(InstIt);
97 }
98
99
100 /// getCallSiteDependencyFrom - Private helper for finding the local
101 /// dependencies of a call site.
102 MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::
103 getCallSiteDependencyFrom(CallSite CS, bool isReadOnlyCall,
104                           BasicBlock::iterator ScanIt, BasicBlock *BB) {
105   // Walk backwards through the block, looking for dependencies
106   while (ScanIt != BB->begin()) {
107     Instruction *Inst = --ScanIt;
108     
109     // If this inst is a memory op, get the pointer it accessed
110     Value *Pointer = 0;
111     uint64_t PointerSize = 0;
112     if (StoreInst *S = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
113       Pointer = S->getPointerOperand();
114       PointerSize = AA->getTypeStoreSize(S->getOperand(0)->getType());
115     } else if (VAArgInst *V = dyn_cast<VAArgInst>(Inst)) {
116       Pointer = V->getOperand(0);
117       PointerSize = AA->getTypeStoreSize(V->getType());
118     } else if (isFreeCall(Inst)) {
119       Pointer = Inst->getOperand(1);
120       // calls to free() erase the entire structure
121       PointerSize = ~0ULL;
122     } else if (isa<CallInst>(Inst) || isa<InvokeInst>(Inst)) {
123       // Debug intrinsics don't cause dependences.
124       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(Inst)) continue;
125       CallSite InstCS = CallSite::get(Inst);
126       // If these two calls do not interfere, look past it.
127       switch (AA->getModRefInfo(CS, InstCS)) {
128       case AliasAnalysis::NoModRef:
129         // If the two calls don't interact (e.g. InstCS is readnone) keep
130         // scanning.
131         continue;
132       case AliasAnalysis::Ref:
133         // If the two calls read the same memory locations and CS is a readonly
134         // function, then we have two cases: 1) the calls may not interfere with
135         // each other at all.  2) the calls may produce the same value.  In case
136         // #1 we want to ignore the values, in case #2, we want to return Inst
137         // as a Def dependence.  This allows us to CSE in cases like:
138         //   X = strlen(P);
139         //    memchr(...);
140         //   Y = strlen(P);  // Y = X
141         if (isReadOnlyCall) {
142           if (CS.getCalledFunction() != 0 &&
143               CS.getCalledFunction() == InstCS.getCalledFunction())
144             return MemDepResult::getDef(Inst);
145           // Ignore unrelated read/read call dependences.
146           continue;
147         }
148         // FALL THROUGH
149       default:
150         return MemDepResult::getClobber(Inst);
151       }
152     } else {
153       // Non-memory instruction.
154       continue;
155     }
156     
157     if (AA->getModRefInfo(CS, Pointer, PointerSize) != AliasAnalysis::NoModRef)
158       return MemDepResult::getClobber(Inst);
159   }
160   
161   // No dependence found.  If this is the entry block of the function, it is a
162   // clobber, otherwise it is non-local.
163   if (BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
164     return MemDepResult::getNonLocal();
165   return MemDepResult::getClobber(ScanIt);
166 }
167
168 /// getPointerDependencyFrom - Return the instruction on which a memory
169 /// location depends.  If isLoad is true, this routine ignore may-aliases with
170 /// read-only operations.
171 MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::
172 getPointerDependencyFrom(Value *MemPtr, uint64_t MemSize, bool isLoad, 
173                          BasicBlock::iterator ScanIt, BasicBlock *BB) {
174
175   Value *invariantTag = 0;
176
177   // Walk backwards through the basic block, looking for dependencies.
178   while (ScanIt != BB->begin()) {
179     Instruction *Inst = --ScanIt;
180
181     // If we're in an invariant region, no dependencies can be found before
182     // we pass an invariant-begin marker.
183     if (invariantTag == Inst) {
184       invariantTag = 0;
185       continue;
186     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst)) {
187       // If we pass an invariant-end marker, then we've just entered an
188       // invariant region and can start ignoring dependencies.
189       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::invariant_end) {
190         uint64_t invariantSize = ~0ULL;
191         if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(II->getOperand(2)))
192           invariantSize = CI->getZExtValue();
193         
194         AliasAnalysis::AliasResult R =
195           AA->alias(II->getOperand(3), invariantSize, MemPtr, MemSize);
196         if (R == AliasAnalysis::MustAlias) {
197           invariantTag = II->getOperand(1);
198           continue;
199         }
200       
201       // If we reach a lifetime begin or end marker, then the query ends here
202       // because the value is undefined.
203       } else if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start ||
204                    II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_end) {
205         uint64_t invariantSize = ~0ULL;
206         if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(II->getOperand(1)))
207           invariantSize = CI->getZExtValue();
208
209         AliasAnalysis::AliasResult R =
210           AA->alias(II->getOperand(2), invariantSize, MemPtr, MemSize);
211         if (R == AliasAnalysis::MustAlias)
212           return MemDepResult::getDef(II);
213       }
214     }
215
216     // If we're querying on a load and we're in an invariant region, we're done
217     // at this point. Nothing a load depends on can live in an invariant region.
218     if (isLoad && invariantTag) continue;
219
220     // Debug intrinsics don't cause dependences.
221     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(Inst)) continue;
222
223     // Values depend on loads if the pointers are must aliased.  This means that
224     // a load depends on another must aliased load from the same value.
225     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Inst)) {
226       Value *Pointer = LI->getPointerOperand();
227       uint64_t PointerSize = AA->getTypeStoreSize(LI->getType());
228       
229       // If we found a pointer, check if it could be the same as our pointer.
230       AliasAnalysis::AliasResult R =
231         AA->alias(Pointer, PointerSize, MemPtr, MemSize);
232       if (R == AliasAnalysis::NoAlias)
233         continue;
234       
235       // May-alias loads don't depend on each other without a dependence.
236       if (isLoad && R == AliasAnalysis::MayAlias)
237         continue;
238       // Stores depend on may and must aliased loads, loads depend on must-alias
239       // loads.
240       return MemDepResult::getDef(Inst);
241     }
242     
243     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
244       // There can't be stores to the value we care about inside an 
245       // invariant region.
246       if (invariantTag) continue;
247       
248       // If alias analysis can tell that this store is guaranteed to not modify
249       // the query pointer, ignore it.  Use getModRefInfo to handle cases where
250       // the query pointer points to constant memory etc.
251       if (AA->getModRefInfo(SI, MemPtr, MemSize) == AliasAnalysis::NoModRef)
252         continue;
253
254       // Ok, this store might clobber the query pointer.  Check to see if it is
255       // a must alias: in this case, we want to return this as a def.
256       Value *Pointer = SI->getPointerOperand();
257       uint64_t PointerSize = AA->getTypeStoreSize(SI->getOperand(0)->getType());
258       
259       // If we found a pointer, check if it could be the same as our pointer.
260       AliasAnalysis::AliasResult R =
261         AA->alias(Pointer, PointerSize, MemPtr, MemSize);
262       
263       if (R == AliasAnalysis::NoAlias)
264         continue;
265       if (R == AliasAnalysis::MayAlias)
266         return MemDepResult::getClobber(Inst);
267       return MemDepResult::getDef(Inst);
268     }
269
270     // If this is an allocation, and if we know that the accessed pointer is to
271     // the allocation, return Def.  This means that there is no dependence and
272     // the access can be optimized based on that.  For example, a load could
273     // turn into undef.
274     // Note: Only determine this to be a malloc if Inst is the malloc call, not
275     // a subsequent bitcast of the malloc call result.  There can be stores to
276     // the malloced memory between the malloc call and its bitcast uses, and we
277     // need to continue scanning until the malloc call.
278     if (isa<AllocaInst>(Inst) || extractMallocCall(Inst)) {
279       Value *AccessPtr = MemPtr->getUnderlyingObject();
280       
281       if (AccessPtr == Inst ||
282           AA->alias(Inst, 1, AccessPtr, 1) == AliasAnalysis::MustAlias)
283         return MemDepResult::getDef(Inst);
284       continue;
285     }
286
287     // See if this instruction (e.g. a call or vaarg) mod/ref's the pointer.
288     switch (AA->getModRefInfo(Inst, MemPtr, MemSize)) {
289     case AliasAnalysis::NoModRef:
290       // If the call has no effect on the queried pointer, just ignore it.
291       continue;
292     case AliasAnalysis::Mod:
293       // If we're in an invariant region, we can ignore calls that ONLY
294       // modify the pointer.
295       if (invariantTag) continue;
296       return MemDepResult::getClobber(Inst);
297     case AliasAnalysis::Ref:
298       // If the call is known to never store to the pointer, and if this is a
299       // load query, we can safely ignore it (scan past it).
300       if (isLoad)
301         continue;
302     default:
303       // Otherwise, there is a potential dependence.  Return a clobber.
304       return MemDepResult::getClobber(Inst);
305     }
306   }
307   
308   // No dependence found.  If this is the entry block of the function, it is a
309   // clobber, otherwise it is non-local.
310   if (BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
311     return MemDepResult::getNonLocal();
312   return MemDepResult::getClobber(ScanIt);
313 }
314
315 /// getDependency - Return the instruction on which a memory operation
316 /// depends.
317 MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::getDependency(Instruction *QueryInst) {
318   Instruction *ScanPos = QueryInst;
319   
320   // Check for a cached result
321   MemDepResult &LocalCache = LocalDeps[QueryInst];
322   
323   // If the cached entry is non-dirty, just return it.  Note that this depends
324   // on MemDepResult's default constructing to 'dirty'.
325   if (!LocalCache.isDirty())
326     return LocalCache;
327     
328   // Otherwise, if we have a dirty entry, we know we can start the scan at that
329   // instruction, which may save us some work.
330   if (Instruction *Inst = LocalCache.getInst()) {
331     ScanPos = Inst;
332    
333     RemoveFromReverseMap(ReverseLocalDeps, Inst, QueryInst);
334   }
335   
336   BasicBlock *QueryParent = QueryInst->getParent();
337   
338   Value *MemPtr = 0;
339   uint64_t MemSize = 0;
340   
341   // Do the scan.
342   if (BasicBlock::iterator(QueryInst) == QueryParent->begin()) {
343     // No dependence found.  If this is the entry block of the function, it is a
344     // clobber, otherwise it is non-local.
345     if (QueryParent != &QueryParent->getParent()->getEntryBlock())
346       LocalCache = MemDepResult::getNonLocal();
347     else
348       LocalCache = MemDepResult::getClobber(QueryInst);
349   } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(QueryInst)) {
350     // If this is a volatile store, don't mess around with it.  Just return the
351     // previous instruction as a clobber.
352     if (SI->isVolatile())
353       LocalCache = MemDepResult::getClobber(--BasicBlock::iterator(ScanPos));
354     else {
355       MemPtr = SI->getPointerOperand();
356       MemSize = AA->getTypeStoreSize(SI->getOperand(0)->getType());
357     }
358   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(QueryInst)) {
359     // If this is a volatile load, don't mess around with it.  Just return the
360     // previous instruction as a clobber.
361     if (LI->isVolatile())
362       LocalCache = MemDepResult::getClobber(--BasicBlock::iterator(ScanPos));
363     else {
364       MemPtr = LI->getPointerOperand();
365       MemSize = AA->getTypeStoreSize(LI->getType());
366     }
367   } else if (isFreeCall(QueryInst)) {
368     MemPtr = QueryInst->getOperand(1);
369     // calls to free() erase the entire structure, not just a field.
370     MemSize = ~0UL;
371   } else if (isa<CallInst>(QueryInst) || isa<InvokeInst>(QueryInst)) {
372     CallSite QueryCS = CallSite::get(QueryInst);
373     bool isReadOnly = AA->onlyReadsMemory(QueryCS);
374     LocalCache = getCallSiteDependencyFrom(QueryCS, isReadOnly, ScanPos,
375                                            QueryParent);
376   } else {
377     // Non-memory instruction.
378     LocalCache = MemDepResult::getClobber(--BasicBlock::iterator(ScanPos));
379   }
380   
381   // If we need to do a pointer scan, make it happen.
382   if (MemPtr)
383     LocalCache = getPointerDependencyFrom(MemPtr, MemSize, 
384                                           isa<LoadInst>(QueryInst),
385                                           ScanPos, QueryParent);
386   
387   // Remember the result!
388   if (Instruction *I = LocalCache.getInst())
389     ReverseLocalDeps[I].insert(QueryInst);
390   
391   return LocalCache;
392 }
393
394 #ifndef NDEBUG
395 /// AssertSorted - This method is used when -debug is specified to verify that
396 /// cache arrays are properly kept sorted.
397 static void AssertSorted(MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo &Cache,
398                          int Count = -1) {
399   if (Count == -1) Count = Cache.size();
400   if (Count == 0) return;
401
402   for (unsigned i = 1; i != unsigned(Count); ++i)
403     assert(Cache[i-1] <= Cache[i] && "Cache isn't sorted!");
404 }
405 #endif
406
407 /// getNonLocalCallDependency - Perform a full dependency query for the
408 /// specified call, returning the set of blocks that the value is
409 /// potentially live across.  The returned set of results will include a
410 /// "NonLocal" result for all blocks where the value is live across.
411 ///
412 /// This method assumes the instruction returns a "NonLocal" dependency
413 /// within its own block.
414 ///
415 /// This returns a reference to an internal data structure that may be
416 /// invalidated on the next non-local query or when an instruction is
417 /// removed.  Clients must copy this data if they want it around longer than
418 /// that.
419 const MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo &
420 MemoryDependenceAnalysis::getNonLocalCallDependency(CallSite QueryCS) {
421   assert(getDependency(QueryCS.getInstruction()).isNonLocal() &&
422  "getNonLocalCallDependency should only be used on calls with non-local deps!");
423   PerInstNLInfo &CacheP = NonLocalDeps[QueryCS.getInstruction()];
424   NonLocalDepInfo &Cache = CacheP.first;
425
426   /// DirtyBlocks - This is the set of blocks that need to be recomputed.  In
427   /// the cached case, this can happen due to instructions being deleted etc. In
428   /// the uncached case, this starts out as the set of predecessors we care
429   /// about.
430   SmallVector<BasicBlock*, 32> DirtyBlocks;
431   
432   if (!Cache.empty()) {
433     // Okay, we have a cache entry.  If we know it is not dirty, just return it
434     // with no computation.
435     if (!CacheP.second) {
436       NumCacheNonLocal++;
437       return Cache;
438     }
439     
440     // If we already have a partially computed set of results, scan them to
441     // determine what is dirty, seeding our initial DirtyBlocks worklist.
442     for (NonLocalDepInfo::iterator I = Cache.begin(), E = Cache.end();
443        I != E; ++I)
444       if (I->second.isDirty())
445         DirtyBlocks.push_back(I->first);
446     
447     // Sort the cache so that we can do fast binary search lookups below.
448     std::sort(Cache.begin(), Cache.end());
449     
450     ++NumCacheDirtyNonLocal;
451     //cerr << "CACHED CASE: " << DirtyBlocks.size() << " dirty: "
452     //     << Cache.size() << " cached: " << *QueryInst;
453   } else {
454     // Seed DirtyBlocks with each of the preds of QueryInst's block.
455     BasicBlock *QueryBB = QueryCS.getInstruction()->getParent();
456     for (BasicBlock **PI = PredCache->GetPreds(QueryBB); *PI; ++PI)
457       DirtyBlocks.push_back(*PI);
458     NumUncacheNonLocal++;
459   }
460   
461   // isReadonlyCall - If this is a read-only call, we can be more aggressive.
462   bool isReadonlyCall = AA->onlyReadsMemory(QueryCS);
463
464   SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
465   
466   unsigned NumSortedEntries = Cache.size();
467   DEBUG(AssertSorted(Cache));
468   
469   // Iterate while we still have blocks to update.
470   while (!DirtyBlocks.empty()) {
471     BasicBlock *DirtyBB = DirtyBlocks.back();
472     DirtyBlocks.pop_back();
473     
474     // Already processed this block?
475     if (!Visited.insert(DirtyBB))
476       continue;
477     
478     // Do a binary search to see if we already have an entry for this block in
479     // the cache set.  If so, find it.
480     DEBUG(AssertSorted(Cache, NumSortedEntries));
481     NonLocalDepInfo::iterator Entry = 
482       std::upper_bound(Cache.begin(), Cache.begin()+NumSortedEntries,
483                        std::make_pair(DirtyBB, MemDepResult()));
484     if (Entry != Cache.begin() && prior(Entry)->first == DirtyBB)
485       --Entry;
486     
487     MemDepResult *ExistingResult = 0;
488     if (Entry != Cache.begin()+NumSortedEntries && 
489         Entry->first == DirtyBB) {
490       // If we already have an entry, and if it isn't already dirty, the block
491       // is done.
492       if (!Entry->second.isDirty())
493         continue;
494       
495       // Otherwise, remember this slot so we can update the value.
496       ExistingResult = &Entry->second;
497     }
498     
499     // If the dirty entry has a pointer, start scanning from it so we don't have
500     // to rescan the entire block.
501     BasicBlock::iterator ScanPos = DirtyBB->end();
502     if (ExistingResult) {
503       if (Instruction *Inst = ExistingResult->getInst()) {
504         ScanPos = Inst;
505         // We're removing QueryInst's use of Inst.
506         RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalDeps, Inst,
507                              QueryCS.getInstruction());
508       }
509     }
510     
511     // Find out if this block has a local dependency for QueryInst.
512     MemDepResult Dep;
513     
514     if (ScanPos != DirtyBB->begin()) {
515       Dep = getCallSiteDependencyFrom(QueryCS, isReadonlyCall,ScanPos, DirtyBB);
516     } else if (DirtyBB != &DirtyBB->getParent()->getEntryBlock()) {
517       // No dependence found.  If this is the entry block of the function, it is
518       // a clobber, otherwise it is non-local.
519       Dep = MemDepResult::getNonLocal();
520     } else {
521       Dep = MemDepResult::getClobber(ScanPos);
522     }
523     
524     // If we had a dirty entry for the block, update it.  Otherwise, just add
525     // a new entry.
526     if (ExistingResult)
527       *ExistingResult = Dep;
528     else
529       Cache.push_back(std::make_pair(DirtyBB, Dep));
530     
531     // If the block has a dependency (i.e. it isn't completely transparent to
532     // the value), remember the association!
533     if (!Dep.isNonLocal()) {
534       // Keep the ReverseNonLocalDeps map up to date so we can efficiently
535       // update this when we remove instructions.
536       if (Instruction *Inst = Dep.getInst())
537         ReverseNonLocalDeps[Inst].insert(QueryCS.getInstruction());
538     } else {
539     
540       // If the block *is* completely transparent to the load, we need to check
541       // the predecessors of this block.  Add them to our worklist.
542       for (BasicBlock **PI = PredCache->GetPreds(DirtyBB); *PI; ++PI)
543         DirtyBlocks.push_back(*PI);
544     }
545   }
546   
547   return Cache;
548 }
549
550 /// getNonLocalPointerDependency - Perform a full dependency query for an
551 /// access to the specified (non-volatile) memory location, returning the
552 /// set of instructions that either define or clobber the value.
553 ///
554 /// This method assumes the pointer has a "NonLocal" dependency within its
555 /// own block.
556 ///
557 void MemoryDependenceAnalysis::
558 getNonLocalPointerDependency(Value *Pointer, bool isLoad, BasicBlock *FromBB,
559                              SmallVectorImpl<NonLocalDepEntry> &Result) {
560   assert(isa<PointerType>(Pointer->getType()) &&
561          "Can't get pointer deps of a non-pointer!");
562   Result.clear();
563   
564   // We know that the pointer value is live into FromBB find the def/clobbers
565   // from presecessors.
566   const Type *EltTy = cast<PointerType>(Pointer->getType())->getElementType();
567   uint64_t PointeeSize = AA->getTypeStoreSize(EltTy);
568   
569   // This is the set of blocks we've inspected, and the pointer we consider in
570   // each block.  Because of critical edges, we currently bail out if querying
571   // a block with multiple different pointers.  This can happen during PHI
572   // translation.
573   DenseMap<BasicBlock*, Value*> Visited;
574   if (!getNonLocalPointerDepFromBB(Pointer, PointeeSize, isLoad, FromBB,
575                                    Result, Visited, true))
576     return;
577   Result.clear();
578   Result.push_back(std::make_pair(FromBB,
579                                   MemDepResult::getClobber(FromBB->begin())));
580 }
581
582 /// GetNonLocalInfoForBlock - Compute the memdep value for BB with
583 /// Pointer/PointeeSize using either cached information in Cache or by doing a
584 /// lookup (which may use dirty cache info if available).  If we do a lookup,
585 /// add the result to the cache.
586 MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::
587 GetNonLocalInfoForBlock(Value *Pointer, uint64_t PointeeSize,
588                         bool isLoad, BasicBlock *BB,
589                         NonLocalDepInfo *Cache, unsigned NumSortedEntries) {
590   
591   // Do a binary search to see if we already have an entry for this block in
592   // the cache set.  If so, find it.
593   NonLocalDepInfo::iterator Entry =
594     std::upper_bound(Cache->begin(), Cache->begin()+NumSortedEntries,
595                      std::make_pair(BB, MemDepResult()));
596   if (Entry != Cache->begin() && prior(Entry)->first == BB)
597     --Entry;
598   
599   MemDepResult *ExistingResult = 0;
600   if (Entry != Cache->begin()+NumSortedEntries && Entry->first == BB)
601     ExistingResult = &Entry->second;
602   
603   // If we have a cached entry, and it is non-dirty, use it as the value for
604   // this dependency.
605   if (ExistingResult && !ExistingResult->isDirty()) {
606     ++NumCacheNonLocalPtr;
607     return *ExistingResult;
608   }    
609   
610   // Otherwise, we have to scan for the value.  If we have a dirty cache
611   // entry, start scanning from its position, otherwise we scan from the end
612   // of the block.
613   BasicBlock::iterator ScanPos = BB->end();
614   if (ExistingResult && ExistingResult->getInst()) {
615     assert(ExistingResult->getInst()->getParent() == BB &&
616            "Instruction invalidated?");
617     ++NumCacheDirtyNonLocalPtr;
618     ScanPos = ExistingResult->getInst();
619     
620     // Eliminating the dirty entry from 'Cache', so update the reverse info.
621     ValueIsLoadPair CacheKey(Pointer, isLoad);
622     RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalPtrDeps, ScanPos, CacheKey);
623   } else {
624     ++NumUncacheNonLocalPtr;
625   }
626   
627   // Scan the block for the dependency.
628   MemDepResult Dep = getPointerDependencyFrom(Pointer, PointeeSize, isLoad, 
629                                               ScanPos, BB);
630   
631   // If we had a dirty entry for the block, update it.  Otherwise, just add
632   // a new entry.
633   if (ExistingResult)
634     *ExistingResult = Dep;
635   else
636     Cache->push_back(std::make_pair(BB, Dep));
637   
638   // If the block has a dependency (i.e. it isn't completely transparent to
639   // the value), remember the reverse association because we just added it
640   // to Cache!
641   if (Dep.isNonLocal())
642     return Dep;
643   
644   // Keep the ReverseNonLocalPtrDeps map up to date so we can efficiently
645   // update MemDep when we remove instructions.
646   Instruction *Inst = Dep.getInst();
647   assert(Inst && "Didn't depend on anything?");
648   ValueIsLoadPair CacheKey(Pointer, isLoad);
649   ReverseNonLocalPtrDeps[Inst].insert(CacheKey);
650   return Dep;
651 }
652
653 /// SortNonLocalDepInfoCache - Sort the a NonLocalDepInfo cache, given a certain
654 /// number of elements in the array that are already properly ordered.  This is
655 /// optimized for the case when only a few entries are added.
656 static void 
657 SortNonLocalDepInfoCache(MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo &Cache,
658                          unsigned NumSortedEntries) {
659   switch (Cache.size() - NumSortedEntries) {
660   case 0:
661     // done, no new entries.
662     break;
663   case 2: {
664     // Two new entries, insert the last one into place.
665     MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepEntry Val = Cache.back();
666     Cache.pop_back();
667     MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo::iterator Entry =
668       std::upper_bound(Cache.begin(), Cache.end()-1, Val);
669     Cache.insert(Entry, Val);
670     // FALL THROUGH.
671   }
672   case 1:
673     // One new entry, Just insert the new value at the appropriate position.
674     if (Cache.size() != 1) {
675       MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepEntry Val = Cache.back();
676       Cache.pop_back();
677       MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo::iterator Entry =
678         std::upper_bound(Cache.begin(), Cache.end(), Val);
679       Cache.insert(Entry, Val);
680     }
681     break;
682   default:
683     // Added many values, do a full scale sort.
684     std::sort(Cache.begin(), Cache.end());
685     break;
686   }
687 }
688
689 /// isPHITranslatable - Return true if the specified computation is derived from
690 /// a PHI node in the current block and if it is simple enough for us to handle.
691 static bool isPHITranslatable(Instruction *Inst) {
692   if (isa<PHINode>(Inst))
693     return true;
694   
695   // We can handle bitcast of a PHI, but the PHI needs to be in the same block
696   // as the bitcast.
697   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Inst)) {
698     Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(BC->getOperand(0));
699     if (OpI == 0 || OpI->getParent() != Inst->getParent())
700       return true;
701     return isPHITranslatable(OpI);
702   }
703   
704   // We can translate a GEP if all of its operands defined in this block are phi
705   // translatable. 
706   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Inst)) {
707     for (unsigned i = 0, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i) {
708       Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(GEP->getOperand(i));
709       if (OpI == 0 || OpI->getParent() != Inst->getParent())
710         continue;
711       
712       if (!isPHITranslatable(OpI))
713         return false;
714     }
715     return true;
716   }
717   
718   if (Inst->getOpcode() == Instruction::Add &&
719       isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
720     Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(Inst->getOperand(0));
721     if (OpI == 0 || OpI->getParent() != Inst->getParent())
722       return true;
723     return isPHITranslatable(OpI);
724   }
725
726   //   cerr << "MEMDEP: Could not PHI translate: " << *Pointer;
727   //   if (isa<BitCastInst>(PtrInst) || isa<GetElementPtrInst>(PtrInst))
728   //     cerr << "OP:\t\t\t\t" << *PtrInst->getOperand(0);
729   
730   return false;
731 }
732
733 /// GetPHITranslatedValue - Given a computation that satisfied the
734 /// isPHITranslatable predicate, see if we can translate the computation into
735 /// the specified predecessor block.  If so, return that value.
736 Value *MemoryDependenceAnalysis::
737 GetPHITranslatedValue(Value *InVal, BasicBlock *CurBB, BasicBlock *Pred,
738                       const TargetData *TD) const {  
739   // If the input value is not an instruction, or if it is not defined in CurBB,
740   // then we don't need to phi translate it.
741   Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(InVal);
742   if (Inst == 0 || Inst->getParent() != CurBB)
743     return InVal;
744   
745   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Inst))
746     return PN->getIncomingValueForBlock(Pred);
747   
748   // Handle bitcast of PHI.
749   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Inst)) {
750     // PHI translate the input operand.
751     Value *PHIIn = GetPHITranslatedValue(BC->getOperand(0), CurBB, Pred, TD);
752     if (PHIIn == 0) return 0;
753     
754     // Constants are trivial to phi translate.
755     if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(PHIIn))
756       return ConstantExpr::getBitCast(C, BC->getType());
757     
758     // Otherwise we have to see if a bitcasted version of the incoming pointer
759     // is available.  If so, we can use it, otherwise we have to fail.
760     for (Value::use_iterator UI = PHIIn->use_begin(), E = PHIIn->use_end();
761          UI != E; ++UI) {
762       if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(*UI))
763         if (BCI->getType() == BC->getType())
764           return BCI;
765     }
766     return 0;
767   }
768
769   // Handle getelementptr with at least one PHI translatable operand.
770   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Inst)) {
771     SmallVector<Value*, 8> GEPOps;
772     BasicBlock *CurBB = GEP->getParent();
773     for (unsigned i = 0, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i) {
774       Value *GEPOp = GEP->getOperand(i);
775       // No PHI translation is needed of operands whose values are live in to
776       // the predecessor block.
777       if (!isa<Instruction>(GEPOp) ||
778           cast<Instruction>(GEPOp)->getParent() != CurBB) {
779         GEPOps.push_back(GEPOp);
780         continue;
781       }
782       
783       // If the operand is a phi node, do phi translation.
784       Value *InOp = GetPHITranslatedValue(GEPOp, CurBB, Pred, TD);
785       if (InOp == 0) return 0;
786       
787       GEPOps.push_back(InOp);
788     }
789     
790     // Simplify the GEP to handle 'gep x, 0' -> x etc.
791     if (Value *V = SimplifyGEPInst(&GEPOps[0], GEPOps.size(), TD))
792       return V;
793
794     // Scan to see if we have this GEP available.
795     Value *APHIOp = GEPOps[0];
796     for (Value::use_iterator UI = APHIOp->use_begin(), E = APHIOp->use_end();
797          UI != E; ++UI) {
798       if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(*UI))
799         if (GEPI->getType() == GEP->getType() &&
800             GEPI->getNumOperands() == GEPOps.size() &&
801             GEPI->getParent()->getParent() == CurBB->getParent()) {
802           bool Mismatch = false;
803           for (unsigned i = 0, e = GEPOps.size(); i != e; ++i)
804             if (GEPI->getOperand(i) != GEPOps[i]) {
805               Mismatch = true;
806               break;
807             }
808           if (!Mismatch)
809             return GEPI;
810         }
811     }
812     return 0;
813   }
814   
815   // Handle add with a constant RHS.
816   if (Inst->getOpcode() == Instruction::Add &&
817       isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
818     // PHI translate the LHS.
819     Value *LHS;
820     Constant *RHS = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
821     Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(Inst->getOperand(0));
822     bool isNSW = cast<BinaryOperator>(Inst)->hasNoSignedWrap();
823     bool isNUW = cast<BinaryOperator>(Inst)->hasNoUnsignedWrap();
824     
825     if (OpI == 0 || OpI->getParent() != Inst->getParent())
826       LHS = Inst->getOperand(0);
827     else {
828       LHS = GetPHITranslatedValue(Inst->getOperand(0), CurBB, Pred, TD);
829       if (LHS == 0)
830         return 0;
831     }
832     
833     // If the PHI translated LHS is an add of a constant, fold the immediates.
834     if (BinaryOperator *BOp = dyn_cast<BinaryOperator>(LHS))
835       if (BOp->getOpcode() == Instruction::Add)
836         if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(BOp->getOperand(1))) {
837           LHS = BOp->getOperand(0);
838           RHS = ConstantExpr::getAdd(RHS, CI);
839           isNSW = isNUW = false;
840         }
841     
842     // See if the add simplifies away.
843     if (Value *Res = SimplifyAddInst(LHS, RHS, isNSW, isNUW, TD))
844       return Res;
845     
846     // Otherwise, see if we have this add available somewhere.
847     for (Value::use_iterator UI = LHS->use_begin(), E = LHS->use_end();
848          UI != E; ++UI) {
849       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(*UI))
850         if (BO->getOperand(0) == LHS && BO->getOperand(1) == RHS &&
851             BO->getParent()->getParent() == CurBB->getParent())
852           return BO;
853     }
854     
855     return 0;
856   }
857   
858   return 0;
859 }
860
861 /// GetAvailablePHITranslatePointer - Return the value computed by
862 /// PHITranslatePointer if it dominates PredBB, otherwise return null.
863 Value *MemoryDependenceAnalysis::
864 GetAvailablePHITranslatedValue(Value *V,
865                                BasicBlock *CurBB, BasicBlock *PredBB,
866                                const TargetData *TD,
867                                const DominatorTree &DT) const {
868   // See if PHI translation succeeds.
869   V = GetPHITranslatedValue(V, CurBB, PredBB, TD);
870   if (V == 0) return 0;
871   
872   // Make sure the value is live in the predecessor.
873   if (Instruction *Inst = dyn_cast_or_null<Instruction>(V))
874     if (!DT.dominates(Inst->getParent(), PredBB))
875       return 0;
876   return V;
877 }
878
879
880 /// InsertPHITranslatedPointer - Insert a computation of the PHI translated
881 /// version of 'V' for the edge PredBB->CurBB into the end of the PredBB
882 /// block.
883 ///
884 /// This is only called when PHITranslatePointer returns a value that doesn't
885 /// dominate the block, so we don't need to handle the trivial cases here.
886 Value *MemoryDependenceAnalysis::
887 InsertPHITranslatedPointer(Value *InVal, BasicBlock *CurBB,
888                            BasicBlock *PredBB, const TargetData *TD,
889                            const DominatorTree &DT) const {
890   // See if we have a version of this value already available and dominating
891   // PredBB.  If so, there is no need to insert a new copy.
892   if (Value *Res = GetAvailablePHITranslatedValue(InVal, CurBB, PredBB, TD, DT))
893     return Res;
894   
895   // If we don't have an available version of this value, it must be an
896   // instruction.
897   Instruction *Inst = cast<Instruction>(InVal);
898   
899   // Handle bitcast of PHI translatable value.
900   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Inst)) {
901     Value *OpVal = InsertPHITranslatedPointer(BC->getOperand(0),
902                                               CurBB, PredBB, TD, DT);
903     if (OpVal == 0) return 0;
904       
905     // Otherwise insert a bitcast at the end of PredBB.
906     return new BitCastInst(OpVal, InVal->getType(),
907                            InVal->getName()+".phi.trans.insert",
908                            PredBB->getTerminator());
909   }
910   
911   // Handle getelementptr with at least one PHI operand.
912   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Inst)) {
913     SmallVector<Value*, 8> GEPOps;
914     BasicBlock *CurBB = GEP->getParent();
915     for (unsigned i = 0, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i) {
916       Value *OpVal = InsertPHITranslatedPointer(GEP->getOperand(i),
917                                                 CurBB, PredBB, TD, DT);
918       if (OpVal == 0) return 0;
919       GEPOps.push_back(OpVal);
920     }
921     
922     GetElementPtrInst *Result = 
923       GetElementPtrInst::Create(GEPOps[0], GEPOps.begin()+1, GEPOps.end(),
924                                 InVal->getName()+".phi.trans.insert",
925                                 PredBB->getTerminator());
926     Result->setIsInBounds(GEP->isInBounds());
927     return Result;
928   }
929   
930 #if 0
931   // FIXME: This code works, but it is unclear that we actually want to insert
932   // a big chain of computation in order to make a value available in a block.
933   // This needs to be evaluated carefully to consider its cost trade offs.
934   
935   // Handle add with a constant RHS.
936   if (Inst->getOpcode() == Instruction::Add &&
937       isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
938     // PHI translate the LHS.
939     Value *OpVal = InsertPHITranslatedPointer(Inst->getOperand(0),
940                                               CurBB, PredBB, TD, DT);
941     if (OpVal == 0) return 0;
942     
943     BinaryOperator *Res = BinaryOperator::CreateAdd(OpVal, Inst->getOperand(1),
944                                            InVal->getName()+".phi.trans.insert",
945                                                     PredBB->getTerminator());
946     Res->setHasNoSignedWrap(cast<BinaryOperator>(Inst)->hasNoSignedWrap());
947     Res->setHasNoUnsignedWrap(cast<BinaryOperator>(Inst)->hasNoUnsignedWrap());
948     return Res;
949   }
950 #endif
951   
952   return 0;
953 }
954
955 /// getNonLocalPointerDepFromBB - Perform a dependency query based on
956 /// pointer/pointeesize starting at the end of StartBB.  Add any clobber/def
957 /// results to the results vector and keep track of which blocks are visited in
958 /// 'Visited'.
959 ///
960 /// This has special behavior for the first block queries (when SkipFirstBlock
961 /// is true).  In this special case, it ignores the contents of the specified
962 /// block and starts returning dependence info for its predecessors.
963 ///
964 /// This function returns false on success, or true to indicate that it could
965 /// not compute dependence information for some reason.  This should be treated
966 /// as a clobber dependence on the first instruction in the predecessor block.
967 bool MemoryDependenceAnalysis::
968 getNonLocalPointerDepFromBB(Value *Pointer, uint64_t PointeeSize,
969                             bool isLoad, BasicBlock *StartBB,
970                             SmallVectorImpl<NonLocalDepEntry> &Result,
971                             DenseMap<BasicBlock*, Value*> &Visited,
972                             bool SkipFirstBlock) {
973   
974   // Look up the cached info for Pointer.
975   ValueIsLoadPair CacheKey(Pointer, isLoad);
976   
977   std::pair<BBSkipFirstBlockPair, NonLocalDepInfo> *CacheInfo =
978     &NonLocalPointerDeps[CacheKey];
979   NonLocalDepInfo *Cache = &CacheInfo->second;
980
981   // If we have valid cached information for exactly the block we are
982   // investigating, just return it with no recomputation.
983   if (CacheInfo->first == BBSkipFirstBlockPair(StartBB, SkipFirstBlock)) {
984     // We have a fully cached result for this query then we can just return the
985     // cached results and populate the visited set.  However, we have to verify
986     // that we don't already have conflicting results for these blocks.  Check
987     // to ensure that if a block in the results set is in the visited set that
988     // it was for the same pointer query.
989     if (!Visited.empty()) {
990       for (NonLocalDepInfo::iterator I = Cache->begin(), E = Cache->end();
991            I != E; ++I) {
992         DenseMap<BasicBlock*, Value*>::iterator VI = Visited.find(I->first);
993         if (VI == Visited.end() || VI->second == Pointer) continue;
994         
995         // We have a pointer mismatch in a block.  Just return clobber, saying
996         // that something was clobbered in this result.  We could also do a
997         // non-fully cached query, but there is little point in doing this.
998         return true;
999       }
1000     }
1001     
1002     for (NonLocalDepInfo::iterator I = Cache->begin(), E = Cache->end();
1003          I != E; ++I) {
1004       Visited.insert(std::make_pair(I->first, Pointer));
1005       if (!I->second.isNonLocal())
1006         Result.push_back(*I);
1007     }
1008     ++NumCacheCompleteNonLocalPtr;
1009     return false;
1010   }
1011   
1012   // Otherwise, either this is a new block, a block with an invalid cache
1013   // pointer or one that we're about to invalidate by putting more info into it
1014   // than its valid cache info.  If empty, the result will be valid cache info,
1015   // otherwise it isn't.
1016   if (Cache->empty())
1017     CacheInfo->first = BBSkipFirstBlockPair(StartBB, SkipFirstBlock);
1018   else
1019     CacheInfo->first = BBSkipFirstBlockPair();
1020   
1021   SmallVector<BasicBlock*, 32> Worklist;
1022   Worklist.push_back(StartBB);
1023   
1024   // Keep track of the entries that we know are sorted.  Previously cached
1025   // entries will all be sorted.  The entries we add we only sort on demand (we
1026   // don't insert every element into its sorted position).  We know that we
1027   // won't get any reuse from currently inserted values, because we don't
1028   // revisit blocks after we insert info for them.
1029   unsigned NumSortedEntries = Cache->size();
1030   DEBUG(AssertSorted(*Cache));
1031   
1032   while (!Worklist.empty()) {
1033     BasicBlock *BB = Worklist.pop_back_val();
1034     
1035     // Skip the first block if we have it.
1036     if (!SkipFirstBlock) {
1037       // Analyze the dependency of *Pointer in FromBB.  See if we already have
1038       // been here.
1039       assert(Visited.count(BB) && "Should check 'visited' before adding to WL");
1040
1041       // Get the dependency info for Pointer in BB.  If we have cached
1042       // information, we will use it, otherwise we compute it.
1043       DEBUG(AssertSorted(*Cache, NumSortedEntries));
1044       MemDepResult Dep = GetNonLocalInfoForBlock(Pointer, PointeeSize, isLoad,
1045                                                  BB, Cache, NumSortedEntries);
1046       
1047       // If we got a Def or Clobber, add this to the list of results.
1048       if (!Dep.isNonLocal()) {
1049         Result.push_back(NonLocalDepEntry(BB, Dep));
1050         continue;
1051       }
1052     }
1053     
1054     // If 'Pointer' is an instruction defined in this block, then we need to do
1055     // phi translation to change it into a value live in the predecessor block.
1056     // If phi translation fails, then we can't continue dependence analysis.
1057     Instruction *PtrInst = dyn_cast<Instruction>(Pointer);
1058     bool NeedsPHITranslation = PtrInst && PtrInst->getParent() == BB;
1059     
1060     // If no PHI translation is needed, just add all the predecessors of this
1061     // block to scan them as well.
1062     if (!NeedsPHITranslation) {
1063       SkipFirstBlock = false;
1064       for (BasicBlock **PI = PredCache->GetPreds(BB); *PI; ++PI) {
1065         // Verify that we haven't looked at this block yet.
1066         std::pair<DenseMap<BasicBlock*,Value*>::iterator, bool>
1067           InsertRes = Visited.insert(std::make_pair(*PI, Pointer));
1068         if (InsertRes.second) {
1069           // First time we've looked at *PI.
1070           Worklist.push_back(*PI);
1071           continue;
1072         }
1073         
1074         // If we have seen this block before, but it was with a different
1075         // pointer then we have a phi translation failure and we have to treat
1076         // this as a clobber.
1077         if (InsertRes.first->second != Pointer)
1078           goto PredTranslationFailure;
1079       }
1080       continue;
1081     }
1082     
1083     // If we do need to do phi translation, then there are a bunch of different
1084     // cases, because we have to find a Value* live in the predecessor block. We
1085     // know that PtrInst is defined in this block at least.
1086
1087     // We may have added values to the cache list before this PHI translation.
1088     // If so, we haven't done anything to ensure that the cache remains sorted.
1089     // Sort it now (if needed) so that recursive invocations of
1090     // getNonLocalPointerDepFromBB and other routines that could reuse the cache
1091     // value will only see properly sorted cache arrays.
1092     if (Cache && NumSortedEntries != Cache->size()) {
1093       SortNonLocalDepInfoCache(*Cache, NumSortedEntries);
1094       NumSortedEntries = Cache->size();
1095     }
1096     
1097     // If this is a computation derived from a PHI node, use the suitably
1098     // translated incoming values for each pred as the phi translated version.
1099     if (!isPHITranslatable(PtrInst))
1100       goto PredTranslationFailure;
1101
1102     Cache = 0;
1103       
1104     for (BasicBlock **PI = PredCache->GetPreds(BB); *PI; ++PI) {
1105       BasicBlock *Pred = *PI;
1106       // Get the PHI translated pointer in this predecessor.  This can fail and
1107       // return null if not translatable.
1108       Value *PredPtr = GetPHITranslatedValue(PtrInst, BB, Pred, TD);
1109       
1110       // Check to see if we have already visited this pred block with another
1111       // pointer.  If so, we can't do this lookup.  This failure can occur
1112       // with PHI translation when a critical edge exists and the PHI node in
1113       // the successor translates to a pointer value different than the
1114       // pointer the block was first analyzed with.
1115       std::pair<DenseMap<BasicBlock*,Value*>::iterator, bool>
1116         InsertRes = Visited.insert(std::make_pair(Pred, PredPtr));
1117
1118       if (!InsertRes.second) {
1119         // If the predecessor was visited with PredPtr, then we already did
1120         // the analysis and can ignore it.
1121         if (InsertRes.first->second == PredPtr)
1122           continue;
1123         
1124         // Otherwise, the block was previously analyzed with a different
1125         // pointer.  We can't represent the result of this case, so we just
1126         // treat this as a phi translation failure.
1127         goto PredTranslationFailure;
1128       }
1129       
1130       // If PHI translation was unable to find an available pointer in this
1131       // predecessor, then we have to assume that the pointer is clobbered in
1132       // that predecessor.  We can still do PRE of the load, which would insert
1133       // a computation of the pointer in this predecessor.
1134       if (PredPtr == 0) {
1135         Result.push_back(NonLocalDepEntry(Pred,
1136                               MemDepResult::getClobber(Pred->getTerminator())));
1137         continue;
1138       }
1139
1140       // FIXME: it is entirely possible that PHI translating will end up with
1141       // the same value.  Consider PHI translating something like:
1142       // X = phi [x, bb1], [y, bb2].  PHI translating for bb1 doesn't *need*
1143       // to recurse here, pedantically speaking.
1144       
1145       // If we have a problem phi translating, fall through to the code below
1146       // to handle the failure condition.
1147       if (getNonLocalPointerDepFromBB(PredPtr, PointeeSize, isLoad, Pred,
1148                                       Result, Visited))
1149         goto PredTranslationFailure;
1150     }
1151     
1152     // Refresh the CacheInfo/Cache pointer so that it isn't invalidated.
1153     CacheInfo = &NonLocalPointerDeps[CacheKey];
1154     Cache = &CacheInfo->second;
1155     NumSortedEntries = Cache->size();
1156     
1157     // Since we did phi translation, the "Cache" set won't contain all of the
1158     // results for the query.  This is ok (we can still use it to accelerate
1159     // specific block queries) but we can't do the fastpath "return all
1160     // results from the set"  Clear out the indicator for this.
1161     CacheInfo->first = BBSkipFirstBlockPair();
1162     SkipFirstBlock = false;
1163     continue;
1164
1165   PredTranslationFailure:
1166     
1167     if (Cache == 0) {
1168       // Refresh the CacheInfo/Cache pointer if it got invalidated.
1169       CacheInfo = &NonLocalPointerDeps[CacheKey];
1170       Cache = &CacheInfo->second;
1171       NumSortedEntries = Cache->size();
1172     }
1173     
1174     // Since we did phi translation, the "Cache" set won't contain all of the
1175     // results for the query.  This is ok (we can still use it to accelerate
1176     // specific block queries) but we can't do the fastpath "return all
1177     // results from the set"  Clear out the indicator for this.
1178     CacheInfo->first = BBSkipFirstBlockPair();
1179     
1180     // If *nothing* works, mark the pointer as being clobbered by the first
1181     // instruction in this block.
1182     //
1183     // If this is the magic first block, return this as a clobber of the whole
1184     // incoming value.  Since we can't phi translate to one of the predecessors,
1185     // we have to bail out.
1186     if (SkipFirstBlock)
1187       return true;
1188     
1189     for (NonLocalDepInfo::reverse_iterator I = Cache->rbegin(); ; ++I) {
1190       assert(I != Cache->rend() && "Didn't find current block??");
1191       if (I->first != BB)
1192         continue;
1193       
1194       assert(I->second.isNonLocal() &&
1195              "Should only be here with transparent block");
1196       I->second = MemDepResult::getClobber(BB->begin());
1197       ReverseNonLocalPtrDeps[BB->begin()].insert(CacheKey);
1198       Result.push_back(*I);
1199       break;
1200     }
1201   }
1202
1203   // Okay, we're done now.  If we added new values to the cache, re-sort it.
1204   SortNonLocalDepInfoCache(*Cache, NumSortedEntries);
1205   DEBUG(AssertSorted(*Cache));
1206   return false;
1207 }
1208
1209 /// RemoveCachedNonLocalPointerDependencies - If P exists in
1210 /// CachedNonLocalPointerInfo, remove it.
1211 void MemoryDependenceAnalysis::
1212 RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair P) {
1213   CachedNonLocalPointerInfo::iterator It = 
1214     NonLocalPointerDeps.find(P);
1215   if (It == NonLocalPointerDeps.end()) return;
1216   
1217   // Remove all of the entries in the BB->val map.  This involves removing
1218   // instructions from the reverse map.
1219   NonLocalDepInfo &PInfo = It->second.second;
1220   
1221   for (unsigned i = 0, e = PInfo.size(); i != e; ++i) {
1222     Instruction *Target = PInfo[i].second.getInst();
1223     if (Target == 0) continue;  // Ignore non-local dep results.
1224     assert(Target->getParent() == PInfo[i].first);
1225     
1226     // Eliminating the dirty entry from 'Cache', so update the reverse info.
1227     RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalPtrDeps, Target, P);
1228   }
1229   
1230   // Remove P from NonLocalPointerDeps (which deletes NonLocalDepInfo).
1231   NonLocalPointerDeps.erase(It);
1232 }
1233
1234
1235 /// invalidateCachedPointerInfo - This method is used to invalidate cached
1236 /// information about the specified pointer, because it may be too
1237 /// conservative in memdep.  This is an optional call that can be used when
1238 /// the client detects an equivalence between the pointer and some other
1239 /// value and replaces the other value with ptr. This can make Ptr available
1240 /// in more places that cached info does not necessarily keep.
1241 void MemoryDependenceAnalysis::invalidateCachedPointerInfo(Value *Ptr) {
1242   // If Ptr isn't really a pointer, just ignore it.
1243   if (!isa<PointerType>(Ptr->getType())) return;
1244   // Flush store info for the pointer.
1245   RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair(Ptr, false));
1246   // Flush load info for the pointer.
1247   RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair(Ptr, true));
1248 }
1249
1250 /// removeInstruction - Remove an instruction from the dependence analysis,
1251 /// updating the dependence of instructions that previously depended on it.
1252 /// This method attempts to keep the cache coherent using the reverse map.
1253 void MemoryDependenceAnalysis::removeInstruction(Instruction *RemInst) {
1254   // Walk through the Non-local dependencies, removing this one as the value
1255   // for any cached queries.
1256   NonLocalDepMapType::iterator NLDI = NonLocalDeps.find(RemInst);
1257   if (NLDI != NonLocalDeps.end()) {
1258     NonLocalDepInfo &BlockMap = NLDI->second.first;
1259     for (NonLocalDepInfo::iterator DI = BlockMap.begin(), DE = BlockMap.end();
1260          DI != DE; ++DI)
1261       if (Instruction *Inst = DI->second.getInst())
1262         RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalDeps, Inst, RemInst);
1263     NonLocalDeps.erase(NLDI);
1264   }
1265
1266   // If we have a cached local dependence query for this instruction, remove it.
1267   //
1268   LocalDepMapType::iterator LocalDepEntry = LocalDeps.find(RemInst);
1269   if (LocalDepEntry != LocalDeps.end()) {
1270     // Remove us from DepInst's reverse set now that the local dep info is gone.
1271     if (Instruction *Inst = LocalDepEntry->second.getInst())
1272       RemoveFromReverseMap(ReverseLocalDeps, Inst, RemInst);
1273
1274     // Remove this local dependency info.
1275     LocalDeps.erase(LocalDepEntry);
1276   }
1277   
1278   // If we have any cached pointer dependencies on this instruction, remove
1279   // them.  If the instruction has non-pointer type, then it can't be a pointer
1280   // base.
1281   
1282   // Remove it from both the load info and the store info.  The instruction
1283   // can't be in either of these maps if it is non-pointer.
1284   if (isa<PointerType>(RemInst->getType())) {
1285     RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair(RemInst, false));
1286     RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair(RemInst, true));
1287   }
1288   
1289   // Loop over all of the things that depend on the instruction we're removing.
1290   // 
1291   SmallVector<std::pair<Instruction*, Instruction*>, 8> ReverseDepsToAdd;
1292
1293   // If we find RemInst as a clobber or Def in any of the maps for other values,
1294   // we need to replace its entry with a dirty version of the instruction after
1295   // it.  If RemInst is a terminator, we use a null dirty value.
1296   //
1297   // Using a dirty version of the instruction after RemInst saves having to scan
1298   // the entire block to get to this point.
1299   MemDepResult NewDirtyVal;
1300   if (!RemInst->isTerminator())
1301     NewDirtyVal = MemDepResult::getDirty(++BasicBlock::iterator(RemInst));
1302   
1303   ReverseDepMapType::iterator ReverseDepIt = ReverseLocalDeps.find(RemInst);
1304   if (ReverseDepIt != ReverseLocalDeps.end()) {
1305     SmallPtrSet<Instruction*, 4> &ReverseDeps = ReverseDepIt->second;
1306     // RemInst can't be the terminator if it has local stuff depending on it.
1307     assert(!ReverseDeps.empty() && !isa<TerminatorInst>(RemInst) &&
1308            "Nothing can locally depend on a terminator");
1309     
1310     for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::iterator I = ReverseDeps.begin(),
1311          E = ReverseDeps.end(); I != E; ++I) {
1312       Instruction *InstDependingOnRemInst = *I;
1313       assert(InstDependingOnRemInst != RemInst &&
1314              "Already removed our local dep info");
1315                         
1316       LocalDeps[InstDependingOnRemInst] = NewDirtyVal;
1317       
1318       // Make sure to remember that new things depend on NewDepInst.
1319       assert(NewDirtyVal.getInst() && "There is no way something else can have "
1320              "a local dep on this if it is a terminator!");
1321       ReverseDepsToAdd.push_back(std::make_pair(NewDirtyVal.getInst(), 
1322                                                 InstDependingOnRemInst));
1323     }
1324     
1325     ReverseLocalDeps.erase(ReverseDepIt);
1326
1327     // Add new reverse deps after scanning the set, to avoid invalidating the
1328     // 'ReverseDeps' reference.
1329     while (!ReverseDepsToAdd.empty()) {
1330       ReverseLocalDeps[ReverseDepsToAdd.back().first]
1331         .insert(ReverseDepsToAdd.back().second);
1332       ReverseDepsToAdd.pop_back();
1333     }
1334   }
1335   
1336   ReverseDepIt = ReverseNonLocalDeps.find(RemInst);
1337   if (ReverseDepIt != ReverseNonLocalDeps.end()) {
1338     SmallPtrSet<Instruction*, 4> &Set = ReverseDepIt->second;
1339     for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::iterator I = Set.begin(), E = Set.end();
1340          I != E; ++I) {
1341       assert(*I != RemInst && "Already removed NonLocalDep info for RemInst");
1342       
1343       PerInstNLInfo &INLD = NonLocalDeps[*I];
1344       // The information is now dirty!
1345       INLD.second = true;
1346       
1347       for (NonLocalDepInfo::iterator DI = INLD.first.begin(), 
1348            DE = INLD.first.end(); DI != DE; ++DI) {
1349         if (DI->second.getInst() != RemInst) continue;
1350         
1351         // Convert to a dirty entry for the subsequent instruction.
1352         DI->second = NewDirtyVal;
1353         
1354         if (Instruction *NextI = NewDirtyVal.getInst())
1355           ReverseDepsToAdd.push_back(std::make_pair(NextI, *I));
1356       }
1357     }
1358
1359     ReverseNonLocalDeps.erase(ReverseDepIt);
1360
1361     // Add new reverse deps after scanning the set, to avoid invalidating 'Set'
1362     while (!ReverseDepsToAdd.empty()) {
1363       ReverseNonLocalDeps[ReverseDepsToAdd.back().first]
1364         .insert(ReverseDepsToAdd.back().second);
1365       ReverseDepsToAdd.pop_back();
1366     }
1367   }
1368   
1369   // If the instruction is in ReverseNonLocalPtrDeps then it appears as a
1370   // value in the NonLocalPointerDeps info.
1371   ReverseNonLocalPtrDepTy::iterator ReversePtrDepIt =
1372     ReverseNonLocalPtrDeps.find(RemInst);
1373   if (ReversePtrDepIt != ReverseNonLocalPtrDeps.end()) {
1374     SmallPtrSet<ValueIsLoadPair, 4> &Set = ReversePtrDepIt->second;
1375     SmallVector<std::pair<Instruction*, ValueIsLoadPair>,8> ReversePtrDepsToAdd;
1376     
1377     for (SmallPtrSet<ValueIsLoadPair, 4>::iterator I = Set.begin(),
1378          E = Set.end(); I != E; ++I) {
1379       ValueIsLoadPair P = *I;
1380       assert(P.getPointer() != RemInst &&
1381              "Already removed NonLocalPointerDeps info for RemInst");
1382       
1383       NonLocalDepInfo &NLPDI = NonLocalPointerDeps[P].second;
1384       
1385       // The cache is not valid for any specific block anymore.
1386       NonLocalPointerDeps[P].first = BBSkipFirstBlockPair();
1387       
1388       // Update any entries for RemInst to use the instruction after it.
1389       for (NonLocalDepInfo::iterator DI = NLPDI.begin(), DE = NLPDI.end();
1390            DI != DE; ++DI) {
1391         if (DI->second.getInst() != RemInst) continue;
1392         
1393         // Convert to a dirty entry for the subsequent instruction.
1394         DI->second = NewDirtyVal;
1395         
1396         if (Instruction *NewDirtyInst = NewDirtyVal.getInst())
1397           ReversePtrDepsToAdd.push_back(std::make_pair(NewDirtyInst, P));
1398       }
1399       
1400       // Re-sort the NonLocalDepInfo.  Changing the dirty entry to its
1401       // subsequent value may invalidate the sortedness.
1402       std::sort(NLPDI.begin(), NLPDI.end());
1403     }
1404     
1405     ReverseNonLocalPtrDeps.erase(ReversePtrDepIt);
1406     
1407     while (!ReversePtrDepsToAdd.empty()) {
1408       ReverseNonLocalPtrDeps[ReversePtrDepsToAdd.back().first]
1409         .insert(ReversePtrDepsToAdd.back().second);
1410       ReversePtrDepsToAdd.pop_back();
1411     }
1412   }
1413   
1414   
1415   assert(!NonLocalDeps.count(RemInst) && "RemInst got reinserted?");
1416   AA->deleteValue(RemInst);
1417   DEBUG(verifyRemoved(RemInst));
1418 }
1419 /// verifyRemoved - Verify that the specified instruction does not occur
1420 /// in our internal data structures.
1421 void MemoryDependenceAnalysis::verifyRemoved(Instruction *D) const {
1422   for (LocalDepMapType::const_iterator I = LocalDeps.begin(),
1423        E = LocalDeps.end(); I != E; ++I) {
1424     assert(I->first != D && "Inst occurs in data structures");
1425     assert(I->second.getInst() != D &&
1426            "Inst occurs in data structures");
1427   }
1428   
1429   for (CachedNonLocalPointerInfo::const_iterator I =NonLocalPointerDeps.begin(),
1430        E = NonLocalPointerDeps.end(); I != E; ++I) {
1431     assert(I->first.getPointer() != D && "Inst occurs in NLPD map key");
1432     const NonLocalDepInfo &Val = I->second.second;
1433     for (NonLocalDepInfo::const_iterator II = Val.begin(), E = Val.end();
1434          II != E; ++II)
1435       assert(II->second.getInst() != D && "Inst occurs as NLPD value");
1436   }
1437   
1438   for (NonLocalDepMapType::const_iterator I = NonLocalDeps.begin(),
1439        E = NonLocalDeps.end(); I != E; ++I) {
1440     assert(I->first != D && "Inst occurs in data structures");
1441     const PerInstNLInfo &INLD = I->second;
1442     for (NonLocalDepInfo::const_iterator II = INLD.first.begin(),
1443          EE = INLD.first.end(); II  != EE; ++II)
1444       assert(II->second.getInst() != D && "Inst occurs in data structures");
1445   }
1446   
1447   for (ReverseDepMapType::const_iterator I = ReverseLocalDeps.begin(),
1448        E = ReverseLocalDeps.end(); I != E; ++I) {
1449     assert(I->first != D && "Inst occurs in data structures");
1450     for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::const_iterator II = I->second.begin(),
1451          EE = I->second.end(); II != EE; ++II)
1452       assert(*II != D && "Inst occurs in data structures");
1453   }
1454   
1455   for (ReverseDepMapType::const_iterator I = ReverseNonLocalDeps.begin(),
1456        E = ReverseNonLocalDeps.end();
1457        I != E; ++I) {
1458     assert(I->first != D && "Inst occurs in data structures");
1459     for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::const_iterator II = I->second.begin(),
1460          EE = I->second.end(); II != EE; ++II)
1461       assert(*II != D && "Inst occurs in data structures");
1462   }
1463   
1464   for (ReverseNonLocalPtrDepTy::const_iterator
1465        I = ReverseNonLocalPtrDeps.begin(),
1466        E = ReverseNonLocalPtrDeps.end(); I != E; ++I) {
1467     assert(I->first != D && "Inst occurs in rev NLPD map");
1468     
1469     for (SmallPtrSet<ValueIsLoadPair, 4>::const_iterator II = I->second.begin(),
1470          E = I->second.end(); II != E; ++II)
1471       assert(*II != ValueIsLoadPair(D, false) &&
1472              *II != ValueIsLoadPair(D, true) &&
1473              "Inst occurs in ReverseNonLocalPtrDeps map");
1474   }
1475   
1476 }