a412425770f7de4ba82fa42209e5373f506d1c72
[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/Analysis/ValueTracking.h"
20 #include "llvm/Instructions.h"
21 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
22 #include "llvm/Function.h"
23 #include "llvm/LLVMContext.h"
24 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
25 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
26 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
27 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
28 #include "llvm/Analysis/PHITransAddr.h"
29 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
30 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
31 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
32 #include "llvm/Support/PredIteratorCache.h"
33 #include "llvm/Support/Debug.h"
34 #include "llvm/Target/TargetData.h"
35 using namespace llvm;
36
37 STATISTIC(NumCacheNonLocal, "Number of fully cached non-local responses");
38 STATISTIC(NumCacheDirtyNonLocal, "Number of dirty cached non-local responses");
39 STATISTIC(NumUncacheNonLocal, "Number of uncached non-local responses");
40
41 STATISTIC(NumCacheNonLocalPtr,
42           "Number of fully cached non-local ptr responses");
43 STATISTIC(NumCacheDirtyNonLocalPtr,
44           "Number of cached, but dirty, non-local ptr responses");
45 STATISTIC(NumUncacheNonLocalPtr,
46           "Number of uncached non-local ptr responses");
47 STATISTIC(NumCacheCompleteNonLocalPtr,
48           "Number of block queries that were completely cached");
49
50 char MemoryDependenceAnalysis::ID = 0;
51   
52 // Register this pass...
53 INITIALIZE_PASS_BEGIN(MemoryDependenceAnalysis, "memdep",
54                 "Memory Dependence Analysis", false, true)
55 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
56 INITIALIZE_PASS_END(MemoryDependenceAnalysis, "memdep",
57                       "Memory Dependence Analysis", false, true)
58
59 MemoryDependenceAnalysis::MemoryDependenceAnalysis()
60 : FunctionPass(ID), PredCache(0) {
61   initializeMemoryDependenceAnalysisPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
62 }
63 MemoryDependenceAnalysis::~MemoryDependenceAnalysis() {
64 }
65
66 /// Clean up memory in between runs
67 void MemoryDependenceAnalysis::releaseMemory() {
68   LocalDeps.clear();
69   NonLocalDeps.clear();
70   NonLocalPointerDeps.clear();
71   ReverseLocalDeps.clear();
72   ReverseNonLocalDeps.clear();
73   ReverseNonLocalPtrDeps.clear();
74   PredCache->clear();
75 }
76
77
78
79 /// getAnalysisUsage - Does not modify anything.  It uses Alias Analysis.
80 ///
81 void MemoryDependenceAnalysis::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
82   AU.setPreservesAll();
83   AU.addRequiredTransitive<AliasAnalysis>();
84 }
85
86 bool MemoryDependenceAnalysis::runOnFunction(Function &) {
87   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
88   TD = getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
89   if (PredCache == 0)
90     PredCache.reset(new PredIteratorCache());
91   return false;
92 }
93
94 /// RemoveFromReverseMap - This is a helper function that removes Val from
95 /// 'Inst's set in ReverseMap.  If the set becomes empty, remove Inst's entry.
96 template <typename KeyTy>
97 static void RemoveFromReverseMap(DenseMap<Instruction*, 
98                                  SmallPtrSet<KeyTy, 4> > &ReverseMap,
99                                  Instruction *Inst, KeyTy Val) {
100   typename DenseMap<Instruction*, SmallPtrSet<KeyTy, 4> >::iterator
101   InstIt = ReverseMap.find(Inst);
102   assert(InstIt != ReverseMap.end() && "Reverse map out of sync?");
103   bool Found = InstIt->second.erase(Val);
104   assert(Found && "Invalid reverse map!"); (void)Found;
105   if (InstIt->second.empty())
106     ReverseMap.erase(InstIt);
107 }
108
109 /// GetLocation - If the given instruction references a specific memory
110 /// location, fill in Loc with the details, otherwise set Loc.Ptr to null.
111 /// Return a ModRefInfo value describing the general behavior of the
112 /// instruction.
113 static
114 AliasAnalysis::ModRefResult GetLocation(const Instruction *Inst,
115                                         AliasAnalysis::Location &Loc,
116                                         AliasAnalysis *AA) {
117   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Inst)) {
118     if (LI->isVolatile()) {
119       Loc = AliasAnalysis::Location();
120       return AliasAnalysis::ModRef;
121     }
122     Loc = AA->getLocation(LI);
123     return AliasAnalysis::Ref;
124   }
125
126   if (const StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
127     if (SI->isVolatile()) {
128       Loc = AliasAnalysis::Location();
129       return AliasAnalysis::ModRef;
130     }
131     Loc = AA->getLocation(SI);
132     return AliasAnalysis::Mod;
133   }
134
135   if (const VAArgInst *V = dyn_cast<VAArgInst>(Inst)) {
136     Loc = AA->getLocation(V);
137     return AliasAnalysis::ModRef;
138   }
139
140   if (const CallInst *CI = isFreeCall(Inst)) {
141     // calls to free() deallocate the entire structure
142     Loc = AliasAnalysis::Location(CI->getArgOperand(0));
143     return AliasAnalysis::Mod;
144   }
145
146   if (const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst))
147     switch (II->getIntrinsicID()) {
148     case Intrinsic::lifetime_start:
149     case Intrinsic::lifetime_end:
150     case Intrinsic::invariant_start:
151       Loc = AliasAnalysis::Location(II->getArgOperand(1),
152                                     cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(0))
153                                       ->getZExtValue(),
154                                     II->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa));
155       // These intrinsics don't really modify the memory, but returning Mod
156       // will allow them to be handled conservatively.
157       return AliasAnalysis::Mod;
158     case Intrinsic::invariant_end:
159       Loc = AliasAnalysis::Location(II->getArgOperand(2),
160                                     cast<ConstantInt>(II->getArgOperand(1))
161                                       ->getZExtValue(),
162                                     II->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa));
163       // These intrinsics don't really modify the memory, but returning Mod
164       // will allow them to be handled conservatively.
165       return AliasAnalysis::Mod;
166     default:
167       break;
168     }
169
170   // Otherwise, just do the coarse-grained thing that always works.
171   if (Inst->mayWriteToMemory())
172     return AliasAnalysis::ModRef;
173   if (Inst->mayReadFromMemory())
174     return AliasAnalysis::Ref;
175   return AliasAnalysis::NoModRef;
176 }
177
178 /// getCallSiteDependencyFrom - Private helper for finding the local
179 /// dependencies of a call site.
180 MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::
181 getCallSiteDependencyFrom(CallSite CS, bool isReadOnlyCall,
182                           BasicBlock::iterator ScanIt, BasicBlock *BB) {
183   // Walk backwards through the block, looking for dependencies
184   while (ScanIt != BB->begin()) {
185     Instruction *Inst = --ScanIt;
186     
187     // If this inst is a memory op, get the pointer it accessed
188     AliasAnalysis::Location Loc;
189     AliasAnalysis::ModRefResult MR = GetLocation(Inst, Loc, AA);
190     if (Loc.Ptr) {
191       // A simple instruction.
192       if (AA->getModRefInfo(CS, Loc) != AliasAnalysis::NoModRef)
193         return MemDepResult::getClobber(Inst);
194       continue;
195     }
196
197     if (CallSite InstCS = cast<Value>(Inst)) {
198       // Debug intrinsics don't cause dependences.
199       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(Inst)) continue;
200       // If these two calls do not interfere, look past it.
201       switch (AA->getModRefInfo(CS, InstCS)) {
202       case AliasAnalysis::NoModRef:
203         // If the two calls are the same, return InstCS as a Def, so that
204         // CS can be found redundant and eliminated.
205         if (isReadOnlyCall && !(MR & AliasAnalysis::Mod) &&
206             CS.getInstruction()->isIdenticalToWhenDefined(Inst))
207           return MemDepResult::getDef(Inst);
208
209         // Otherwise if the two calls don't interact (e.g. InstCS is readnone)
210         // keep scanning.
211         break;
212       default:
213         return MemDepResult::getClobber(Inst);
214       }
215     }
216   }
217   
218   // No dependence found.  If this is the entry block of the function, it is a
219   // clobber, otherwise it is non-local.
220   if (BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
221     return MemDepResult::getNonLocal();
222   return MemDepResult::getClobber(ScanIt);
223 }
224
225 /// isLoadLoadClobberIfExtendedToFullWidth - Return true if LI is a load that
226 /// would fully overlap MemLoc if done as a wider legal integer load.
227 ///
228 /// MemLocBase, MemLocOffset are lazily computed here the first time the
229 /// base/offs of memloc is needed.
230 static bool 
231 isLoadLoadClobberIfExtendedToFullWidth(const AliasAnalysis::Location &MemLoc,
232                                        const Value *&MemLocBase,
233                                        int64_t &MemLocOffs,
234                                        const LoadInst *LI,
235                                        const TargetData *TD) {
236   // If we have no target data, we can't do this.
237   if (TD == 0) return false;
238
239   // If we haven't already computed the base/offset of MemLoc, do so now.
240   if (MemLocBase == 0)
241     MemLocBase = GetPointerBaseWithConstantOffset(MemLoc.Ptr, MemLocOffs, *TD);
242
243   unsigned Size = MemoryDependenceAnalysis::
244     getLoadLoadClobberFullWidthSize(MemLocBase, MemLocOffs, MemLoc.Size,
245                                     LI, *TD);
246   return Size != 0;
247 }
248
249 /// getLoadLoadClobberFullWidthSize - This is a little bit of analysis that
250 /// looks at a memory location for a load (specified by MemLocBase, Offs,
251 /// and Size) and compares it against a load.  If the specified load could
252 /// be safely widened to a larger integer load that is 1) still efficient,
253 /// 2) safe for the target, and 3) would provide the specified memory
254 /// location value, then this function returns the size in bytes of the
255 /// load width to use.  If not, this returns zero.
256 unsigned MemoryDependenceAnalysis::
257 getLoadLoadClobberFullWidthSize(const Value *MemLocBase, int64_t MemLocOffs,
258                                 unsigned MemLocSize, const LoadInst *LI,
259                                 const TargetData &TD) {
260   // We can only extend non-volatile integer loads.
261   if (!isa<IntegerType>(LI->getType()) || LI->isVolatile()) return 0;
262   
263   // Get the base of this load.
264   int64_t LIOffs = 0;
265   const Value *LIBase = 
266     GetPointerBaseWithConstantOffset(LI->getPointerOperand(), LIOffs, TD);
267   
268   // If the two pointers are not based on the same pointer, we can't tell that
269   // they are related.
270   if (LIBase != MemLocBase) return 0;
271   
272   // Okay, the two values are based on the same pointer, but returned as
273   // no-alias.  This happens when we have things like two byte loads at "P+1"
274   // and "P+3".  Check to see if increasing the size of the "LI" load up to its
275   // alignment (or the largest native integer type) will allow us to load all
276   // the bits required by MemLoc.
277   
278   // If MemLoc is before LI, then no widening of LI will help us out.
279   if (MemLocOffs < LIOffs) return 0;
280   
281   // Get the alignment of the load in bytes.  We assume that it is safe to load
282   // any legal integer up to this size without a problem.  For example, if we're
283   // looking at an i8 load on x86-32 that is known 1024 byte aligned, we can
284   // widen it up to an i32 load.  If it is known 2-byte aligned, we can widen it
285   // to i16.
286   unsigned LoadAlign = LI->getAlignment();
287
288   int64_t MemLocEnd = MemLocOffs+MemLocSize;
289   
290   // If no amount of rounding up will let MemLoc fit into LI, then bail out.
291   if (LIOffs+LoadAlign < MemLocEnd) return 0;
292   
293   // This is the size of the load to try.  Start with the next larger power of
294   // two.
295   unsigned NewLoadByteSize = LI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()/8U;
296   NewLoadByteSize = NextPowerOf2(NewLoadByteSize);
297   
298   while (1) {
299     // If this load size is bigger than our known alignment or would not fit
300     // into a native integer register, then we fail.
301     if (NewLoadByteSize > LoadAlign ||
302         !TD.fitsInLegalInteger(NewLoadByteSize*8))
303       return 0;
304
305     // If a load of this width would include all of MemLoc, then we succeed.
306     if (LIOffs+NewLoadByteSize >= MemLocEnd)
307       return NewLoadByteSize;
308     
309     NewLoadByteSize <<= 1;
310   }
311   
312   return 0;
313 }
314
315 /// getPointerDependencyFrom - Return the instruction on which a memory
316 /// location depends.  If isLoad is true, this routine ignores may-aliases with
317 /// read-only operations.  If isLoad is false, this routine ignores may-aliases
318 /// with reads from read-only locations.
319 MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::
320 getPointerDependencyFrom(const AliasAnalysis::Location &MemLoc, bool isLoad, 
321                          BasicBlock::iterator ScanIt, BasicBlock *BB) {
322
323   const Value *MemLocBase = 0;
324   int64_t MemLocOffset = 0;
325   
326   // Walk backwards through the basic block, looking for dependencies.
327   while (ScanIt != BB->begin()) {
328     Instruction *Inst = --ScanIt;
329
330     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Inst)) {
331       // Debug intrinsics don't (and can't) cause dependences.
332       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(II)) continue;
333       
334       // If we reach a lifetime begin or end marker, then the query ends here
335       // because the value is undefined.
336       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start) {
337         // FIXME: This only considers queries directly on the invariant-tagged
338         // pointer, not on query pointers that are indexed off of them.  It'd
339         // be nice to handle that at some point (the right approach is to use
340         // GetPointerBaseWithConstantOffset).
341         if (AA->isMustAlias(AliasAnalysis::Location(II->getArgOperand(1)),
342                             MemLoc))
343           return MemDepResult::getDef(II);
344         continue;
345       }
346     }
347
348     // Values depend on loads if the pointers are must aliased.  This means that
349     // a load depends on another must aliased load from the same value.
350     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Inst)) {
351       AliasAnalysis::Location LoadLoc = AA->getLocation(LI);
352       
353       // If we found a pointer, check if it could be the same as our pointer.
354       AliasAnalysis::AliasResult R = AA->alias(LoadLoc, MemLoc);
355       
356       if (isLoad) {
357         if (R == AliasAnalysis::NoAlias) {
358           // If this is an over-aligned integer load (for example,
359           // "load i8* %P, align 4") see if it would obviously overlap with the
360           // queried location if widened to a larger load (e.g. if the queried
361           // location is 1 byte at P+1).  If so, return it as a load/load
362           // clobber result, allowing the client to decide to widen the load if
363           // it wants to.
364           if (const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(LI->getType()))
365             if (LI->getAlignment()*8 > ITy->getPrimitiveSizeInBits() &&
366                 isLoadLoadClobberIfExtendedToFullWidth(MemLoc, MemLocBase,
367                                                        MemLocOffset, LI, TD))
368               return MemDepResult::getClobber(Inst);
369           
370           continue;
371         }
372         
373         // Must aliased loads are defs of each other.
374         if (R == AliasAnalysis::MustAlias)
375           return MemDepResult::getDef(Inst);
376
377         // If we have a partial alias, then return this as a clobber for the
378         // client to handle.
379         if (R == AliasAnalysis::PartialAlias)
380           return MemDepResult::getClobber(Inst);
381         
382         // Random may-alias loads don't depend on each other without a
383         // dependence.
384         continue;
385       }
386
387       // Stores don't depend on other no-aliased accesses.
388       if (R == AliasAnalysis::NoAlias)
389         continue;
390
391       // Stores don't alias loads from read-only memory.
392       if (AA->pointsToConstantMemory(LoadLoc))
393         continue;
394
395       // Stores depend on may/must aliased loads.
396       return MemDepResult::getDef(Inst);
397     }
398     
399     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
400       // If alias analysis can tell that this store is guaranteed to not modify
401       // the query pointer, ignore it.  Use getModRefInfo to handle cases where
402       // the query pointer points to constant memory etc.
403       if (AA->getModRefInfo(SI, MemLoc) == AliasAnalysis::NoModRef)
404         continue;
405
406       // Ok, this store might clobber the query pointer.  Check to see if it is
407       // a must alias: in this case, we want to return this as a def.
408       AliasAnalysis::Location StoreLoc = AA->getLocation(SI);
409       
410       // If we found a pointer, check if it could be the same as our pointer.
411       AliasAnalysis::AliasResult R = AA->alias(StoreLoc, MemLoc);
412       
413       if (R == AliasAnalysis::NoAlias)
414         continue;
415       if (R == AliasAnalysis::MustAlias)
416         return MemDepResult::getDef(Inst);
417       return MemDepResult::getClobber(Inst);
418     }
419
420     // If this is an allocation, and if we know that the accessed pointer is to
421     // the allocation, return Def.  This means that there is no dependence and
422     // the access can be optimized based on that.  For example, a load could
423     // turn into undef.
424     // Note: Only determine this to be a malloc if Inst is the malloc call, not
425     // a subsequent bitcast of the malloc call result.  There can be stores to
426     // the malloced memory between the malloc call and its bitcast uses, and we
427     // need to continue scanning until the malloc call.
428     if (isa<AllocaInst>(Inst) ||
429         (isa<CallInst>(Inst) && extractMallocCall(Inst))) {
430       const Value *AccessPtr = GetUnderlyingObject(MemLoc.Ptr, TD);
431       
432       if (AccessPtr == Inst || AA->isMustAlias(Inst, AccessPtr))
433         return MemDepResult::getDef(Inst);
434       continue;
435     }
436
437     // See if this instruction (e.g. a call or vaarg) mod/ref's the pointer.
438     switch (AA->getModRefInfo(Inst, MemLoc)) {
439     case AliasAnalysis::NoModRef:
440       // If the call has no effect on the queried pointer, just ignore it.
441       continue;
442     case AliasAnalysis::Mod:
443       return MemDepResult::getClobber(Inst);
444     case AliasAnalysis::Ref:
445       // If the call is known to never store to the pointer, and if this is a
446       // load query, we can safely ignore it (scan past it).
447       if (isLoad)
448         continue;
449     default:
450       // Otherwise, there is a potential dependence.  Return a clobber.
451       return MemDepResult::getClobber(Inst);
452     }
453   }
454   
455   // No dependence found.  If this is the entry block of the function, it is a
456   // clobber, otherwise it is non-local.
457   if (BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
458     return MemDepResult::getNonLocal();
459   return MemDepResult::getClobber(ScanIt);
460 }
461
462 /// getDependency - Return the instruction on which a memory operation
463 /// depends.
464 MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::getDependency(Instruction *QueryInst) {
465   Instruction *ScanPos = QueryInst;
466   
467   // Check for a cached result
468   MemDepResult &LocalCache = LocalDeps[QueryInst];
469   
470   // If the cached entry is non-dirty, just return it.  Note that this depends
471   // on MemDepResult's default constructing to 'dirty'.
472   if (!LocalCache.isDirty())
473     return LocalCache;
474     
475   // Otherwise, if we have a dirty entry, we know we can start the scan at that
476   // instruction, which may save us some work.
477   if (Instruction *Inst = LocalCache.getInst()) {
478     ScanPos = Inst;
479    
480     RemoveFromReverseMap(ReverseLocalDeps, Inst, QueryInst);
481   }
482   
483   BasicBlock *QueryParent = QueryInst->getParent();
484   
485   // Do the scan.
486   if (BasicBlock::iterator(QueryInst) == QueryParent->begin()) {
487     // No dependence found.  If this is the entry block of the function, it is a
488     // clobber, otherwise it is non-local.
489     if (QueryParent != &QueryParent->getParent()->getEntryBlock())
490       LocalCache = MemDepResult::getNonLocal();
491     else
492       LocalCache = MemDepResult::getClobber(QueryInst);
493   } else {
494     AliasAnalysis::Location MemLoc;
495     AliasAnalysis::ModRefResult MR = GetLocation(QueryInst, MemLoc, AA);
496     if (MemLoc.Ptr) {
497       // If we can do a pointer scan, make it happen.
498       bool isLoad = !(MR & AliasAnalysis::Mod);
499       if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(QueryInst))
500         isLoad |= II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start;
501
502       LocalCache = getPointerDependencyFrom(MemLoc, isLoad, ScanPos,
503                                             QueryParent);
504     } else if (isa<CallInst>(QueryInst) || isa<InvokeInst>(QueryInst)) {
505       CallSite QueryCS(QueryInst);
506       bool isReadOnly = AA->onlyReadsMemory(QueryCS);
507       LocalCache = getCallSiteDependencyFrom(QueryCS, isReadOnly, ScanPos,
508                                              QueryParent);
509     } else
510       // Non-memory instruction.
511       LocalCache = MemDepResult::getClobber(--BasicBlock::iterator(ScanPos));
512   }
513   
514   // Remember the result!
515   if (Instruction *I = LocalCache.getInst())
516     ReverseLocalDeps[I].insert(QueryInst);
517   
518   return LocalCache;
519 }
520
521 #ifndef NDEBUG
522 /// AssertSorted - This method is used when -debug is specified to verify that
523 /// cache arrays are properly kept sorted.
524 static void AssertSorted(MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo &Cache,
525                          int Count = -1) {
526   if (Count == -1) Count = Cache.size();
527   if (Count == 0) return;
528
529   for (unsigned i = 1; i != unsigned(Count); ++i)
530     assert(!(Cache[i] < Cache[i-1]) && "Cache isn't sorted!");
531 }
532 #endif
533
534 /// getNonLocalCallDependency - Perform a full dependency query for the
535 /// specified call, returning the set of blocks that the value is
536 /// potentially live across.  The returned set of results will include a
537 /// "NonLocal" result for all blocks where the value is live across.
538 ///
539 /// This method assumes the instruction returns a "NonLocal" dependency
540 /// within its own block.
541 ///
542 /// This returns a reference to an internal data structure that may be
543 /// invalidated on the next non-local query or when an instruction is
544 /// removed.  Clients must copy this data if they want it around longer than
545 /// that.
546 const MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo &
547 MemoryDependenceAnalysis::getNonLocalCallDependency(CallSite QueryCS) {
548   assert(getDependency(QueryCS.getInstruction()).isNonLocal() &&
549  "getNonLocalCallDependency should only be used on calls with non-local deps!");
550   PerInstNLInfo &CacheP = NonLocalDeps[QueryCS.getInstruction()];
551   NonLocalDepInfo &Cache = CacheP.first;
552
553   /// DirtyBlocks - This is the set of blocks that need to be recomputed.  In
554   /// the cached case, this can happen due to instructions being deleted etc. In
555   /// the uncached case, this starts out as the set of predecessors we care
556   /// about.
557   SmallVector<BasicBlock*, 32> DirtyBlocks;
558   
559   if (!Cache.empty()) {
560     // Okay, we have a cache entry.  If we know it is not dirty, just return it
561     // with no computation.
562     if (!CacheP.second) {
563       ++NumCacheNonLocal;
564       return Cache;
565     }
566     
567     // If we already have a partially computed set of results, scan them to
568     // determine what is dirty, seeding our initial DirtyBlocks worklist.
569     for (NonLocalDepInfo::iterator I = Cache.begin(), E = Cache.end();
570        I != E; ++I)
571       if (I->getResult().isDirty())
572         DirtyBlocks.push_back(I->getBB());
573     
574     // Sort the cache so that we can do fast binary search lookups below.
575     std::sort(Cache.begin(), Cache.end());
576     
577     ++NumCacheDirtyNonLocal;
578     //cerr << "CACHED CASE: " << DirtyBlocks.size() << " dirty: "
579     //     << Cache.size() << " cached: " << *QueryInst;
580   } else {
581     // Seed DirtyBlocks with each of the preds of QueryInst's block.
582     BasicBlock *QueryBB = QueryCS.getInstruction()->getParent();
583     for (BasicBlock **PI = PredCache->GetPreds(QueryBB); *PI; ++PI)
584       DirtyBlocks.push_back(*PI);
585     ++NumUncacheNonLocal;
586   }
587   
588   // isReadonlyCall - If this is a read-only call, we can be more aggressive.
589   bool isReadonlyCall = AA->onlyReadsMemory(QueryCS);
590
591   SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
592   
593   unsigned NumSortedEntries = Cache.size();
594   DEBUG(AssertSorted(Cache));
595   
596   // Iterate while we still have blocks to update.
597   while (!DirtyBlocks.empty()) {
598     BasicBlock *DirtyBB = DirtyBlocks.back();
599     DirtyBlocks.pop_back();
600     
601     // Already processed this block?
602     if (!Visited.insert(DirtyBB))
603       continue;
604     
605     // Do a binary search to see if we already have an entry for this block in
606     // the cache set.  If so, find it.
607     DEBUG(AssertSorted(Cache, NumSortedEntries));
608     NonLocalDepInfo::iterator Entry = 
609       std::upper_bound(Cache.begin(), Cache.begin()+NumSortedEntries,
610                        NonLocalDepEntry(DirtyBB));
611     if (Entry != Cache.begin() && prior(Entry)->getBB() == DirtyBB)
612       --Entry;
613     
614     NonLocalDepEntry *ExistingResult = 0;
615     if (Entry != Cache.begin()+NumSortedEntries && 
616         Entry->getBB() == DirtyBB) {
617       // If we already have an entry, and if it isn't already dirty, the block
618       // is done.
619       if (!Entry->getResult().isDirty())
620         continue;
621       
622       // Otherwise, remember this slot so we can update the value.
623       ExistingResult = &*Entry;
624     }
625     
626     // If the dirty entry has a pointer, start scanning from it so we don't have
627     // to rescan the entire block.
628     BasicBlock::iterator ScanPos = DirtyBB->end();
629     if (ExistingResult) {
630       if (Instruction *Inst = ExistingResult->getResult().getInst()) {
631         ScanPos = Inst;
632         // We're removing QueryInst's use of Inst.
633         RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalDeps, Inst,
634                              QueryCS.getInstruction());
635       }
636     }
637     
638     // Find out if this block has a local dependency for QueryInst.
639     MemDepResult Dep;
640     
641     if (ScanPos != DirtyBB->begin()) {
642       Dep = getCallSiteDependencyFrom(QueryCS, isReadonlyCall,ScanPos, DirtyBB);
643     } else if (DirtyBB != &DirtyBB->getParent()->getEntryBlock()) {
644       // No dependence found.  If this is the entry block of the function, it is
645       // a clobber, otherwise it is non-local.
646       Dep = MemDepResult::getNonLocal();
647     } else {
648       Dep = MemDepResult::getClobber(ScanPos);
649     }
650     
651     // If we had a dirty entry for the block, update it.  Otherwise, just add
652     // a new entry.
653     if (ExistingResult)
654       ExistingResult->setResult(Dep);
655     else
656       Cache.push_back(NonLocalDepEntry(DirtyBB, Dep));
657     
658     // If the block has a dependency (i.e. it isn't completely transparent to
659     // the value), remember the association!
660     if (!Dep.isNonLocal()) {
661       // Keep the ReverseNonLocalDeps map up to date so we can efficiently
662       // update this when we remove instructions.
663       if (Instruction *Inst = Dep.getInst())
664         ReverseNonLocalDeps[Inst].insert(QueryCS.getInstruction());
665     } else {
666     
667       // If the block *is* completely transparent to the load, we need to check
668       // the predecessors of this block.  Add them to our worklist.
669       for (BasicBlock **PI = PredCache->GetPreds(DirtyBB); *PI; ++PI)
670         DirtyBlocks.push_back(*PI);
671     }
672   }
673   
674   return Cache;
675 }
676
677 /// getNonLocalPointerDependency - Perform a full dependency query for an
678 /// access to the specified (non-volatile) memory location, returning the
679 /// set of instructions that either define or clobber the value.
680 ///
681 /// This method assumes the pointer has a "NonLocal" dependency within its
682 /// own block.
683 ///
684 void MemoryDependenceAnalysis::
685 getNonLocalPointerDependency(const AliasAnalysis::Location &Loc, bool isLoad,
686                              BasicBlock *FromBB,
687                              SmallVectorImpl<NonLocalDepResult> &Result) {
688   assert(Loc.Ptr->getType()->isPointerTy() &&
689          "Can't get pointer deps of a non-pointer!");
690   Result.clear();
691   
692   PHITransAddr Address(const_cast<Value *>(Loc.Ptr), TD);
693   
694   // This is the set of blocks we've inspected, and the pointer we consider in
695   // each block.  Because of critical edges, we currently bail out if querying
696   // a block with multiple different pointers.  This can happen during PHI
697   // translation.
698   DenseMap<BasicBlock*, Value*> Visited;
699   if (!getNonLocalPointerDepFromBB(Address, Loc, isLoad, FromBB,
700                                    Result, Visited, true))
701     return;
702   Result.clear();
703   Result.push_back(NonLocalDepResult(FromBB,
704                                      MemDepResult::getClobber(FromBB->begin()),
705                                      const_cast<Value *>(Loc.Ptr)));
706 }
707
708 /// GetNonLocalInfoForBlock - Compute the memdep value for BB with
709 /// Pointer/PointeeSize using either cached information in Cache or by doing a
710 /// lookup (which may use dirty cache info if available).  If we do a lookup,
711 /// add the result to the cache.
712 MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::
713 GetNonLocalInfoForBlock(const AliasAnalysis::Location &Loc,
714                         bool isLoad, BasicBlock *BB,
715                         NonLocalDepInfo *Cache, unsigned NumSortedEntries) {
716   
717   // Do a binary search to see if we already have an entry for this block in
718   // the cache set.  If so, find it.
719   NonLocalDepInfo::iterator Entry =
720     std::upper_bound(Cache->begin(), Cache->begin()+NumSortedEntries,
721                      NonLocalDepEntry(BB));
722   if (Entry != Cache->begin() && (Entry-1)->getBB() == BB)
723     --Entry;
724   
725   NonLocalDepEntry *ExistingResult = 0;
726   if (Entry != Cache->begin()+NumSortedEntries && Entry->getBB() == BB)
727     ExistingResult = &*Entry;
728   
729   // If we have a cached entry, and it is non-dirty, use it as the value for
730   // this dependency.
731   if (ExistingResult && !ExistingResult->getResult().isDirty()) {
732     ++NumCacheNonLocalPtr;
733     return ExistingResult->getResult();
734   }    
735   
736   // Otherwise, we have to scan for the value.  If we have a dirty cache
737   // entry, start scanning from its position, otherwise we scan from the end
738   // of the block.
739   BasicBlock::iterator ScanPos = BB->end();
740   if (ExistingResult && ExistingResult->getResult().getInst()) {
741     assert(ExistingResult->getResult().getInst()->getParent() == BB &&
742            "Instruction invalidated?");
743     ++NumCacheDirtyNonLocalPtr;
744     ScanPos = ExistingResult->getResult().getInst();
745     
746     // Eliminating the dirty entry from 'Cache', so update the reverse info.
747     ValueIsLoadPair CacheKey(Loc.Ptr, isLoad);
748     RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalPtrDeps, ScanPos, CacheKey);
749   } else {
750     ++NumUncacheNonLocalPtr;
751   }
752   
753   // Scan the block for the dependency.
754   MemDepResult Dep = getPointerDependencyFrom(Loc, isLoad, ScanPos, BB);
755   
756   // If we had a dirty entry for the block, update it.  Otherwise, just add
757   // a new entry.
758   if (ExistingResult)
759     ExistingResult->setResult(Dep);
760   else
761     Cache->push_back(NonLocalDepEntry(BB, Dep));
762   
763   // If the block has a dependency (i.e. it isn't completely transparent to
764   // the value), remember the reverse association because we just added it
765   // to Cache!
766   if (Dep.isNonLocal())
767     return Dep;
768   
769   // Keep the ReverseNonLocalPtrDeps map up to date so we can efficiently
770   // update MemDep when we remove instructions.
771   Instruction *Inst = Dep.getInst();
772   assert(Inst && "Didn't depend on anything?");
773   ValueIsLoadPair CacheKey(Loc.Ptr, isLoad);
774   ReverseNonLocalPtrDeps[Inst].insert(CacheKey);
775   return Dep;
776 }
777
778 /// SortNonLocalDepInfoCache - Sort the a NonLocalDepInfo cache, given a certain
779 /// number of elements in the array that are already properly ordered.  This is
780 /// optimized for the case when only a few entries are added.
781 static void 
782 SortNonLocalDepInfoCache(MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo &Cache,
783                          unsigned NumSortedEntries) {
784   switch (Cache.size() - NumSortedEntries) {
785   case 0:
786     // done, no new entries.
787     break;
788   case 2: {
789     // Two new entries, insert the last one into place.
790     NonLocalDepEntry Val = Cache.back();
791     Cache.pop_back();
792     MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo::iterator Entry =
793       std::upper_bound(Cache.begin(), Cache.end()-1, Val);
794     Cache.insert(Entry, Val);
795     // FALL THROUGH.
796   }
797   case 1:
798     // One new entry, Just insert the new value at the appropriate position.
799     if (Cache.size() != 1) {
800       NonLocalDepEntry Val = Cache.back();
801       Cache.pop_back();
802       MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo::iterator Entry =
803         std::upper_bound(Cache.begin(), Cache.end(), Val);
804       Cache.insert(Entry, Val);
805     }
806     break;
807   default:
808     // Added many values, do a full scale sort.
809     std::sort(Cache.begin(), Cache.end());
810     break;
811   }
812 }
813
814 /// getNonLocalPointerDepFromBB - Perform a dependency query based on
815 /// pointer/pointeesize starting at the end of StartBB.  Add any clobber/def
816 /// results to the results vector and keep track of which blocks are visited in
817 /// 'Visited'.
818 ///
819 /// This has special behavior for the first block queries (when SkipFirstBlock
820 /// is true).  In this special case, it ignores the contents of the specified
821 /// block and starts returning dependence info for its predecessors.
822 ///
823 /// This function returns false on success, or true to indicate that it could
824 /// not compute dependence information for some reason.  This should be treated
825 /// as a clobber dependence on the first instruction in the predecessor block.
826 bool MemoryDependenceAnalysis::
827 getNonLocalPointerDepFromBB(const PHITransAddr &Pointer,
828                             const AliasAnalysis::Location &Loc,
829                             bool isLoad, BasicBlock *StartBB,
830                             SmallVectorImpl<NonLocalDepResult> &Result,
831                             DenseMap<BasicBlock*, Value*> &Visited,
832                             bool SkipFirstBlock) {
833   
834   // Look up the cached info for Pointer.
835   ValueIsLoadPair CacheKey(Pointer.getAddr(), isLoad);
836
837   // Set up a temporary NLPI value. If the map doesn't yet have an entry for
838   // CacheKey, this value will be inserted as the associated value. Otherwise,
839   // it'll be ignored, and we'll have to check to see if the cached size and
840   // tbaa tag are consistent with the current query.
841   NonLocalPointerInfo InitialNLPI;
842   InitialNLPI.Size = Loc.Size;
843   InitialNLPI.TBAATag = Loc.TBAATag;
844
845   // Get the NLPI for CacheKey, inserting one into the map if it doesn't
846   // already have one.
847   std::pair<CachedNonLocalPointerInfo::iterator, bool> Pair = 
848     NonLocalPointerDeps.insert(std::make_pair(CacheKey, InitialNLPI));
849   NonLocalPointerInfo *CacheInfo = &Pair.first->second;
850
851   // If we already have a cache entry for this CacheKey, we may need to do some
852   // work to reconcile the cache entry and the current query.
853   if (!Pair.second) {
854     if (CacheInfo->Size < Loc.Size) {
855       // The query's Size is greater than the cached one. Throw out the
856       // cached data and procede with the query at the greater size.
857       CacheInfo->Pair = BBSkipFirstBlockPair();
858       CacheInfo->Size = Loc.Size;
859       for (NonLocalDepInfo::iterator DI = CacheInfo->NonLocalDeps.begin(),
860            DE = CacheInfo->NonLocalDeps.end(); DI != DE; ++DI)
861         if (Instruction *Inst = DI->getResult().getInst())
862           RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalPtrDeps, Inst, CacheKey);
863       CacheInfo->NonLocalDeps.clear();
864     } else if (CacheInfo->Size > Loc.Size) {
865       // This query's Size is less than the cached one. Conservatively restart
866       // the query using the greater size.
867       return getNonLocalPointerDepFromBB(Pointer,
868                                          Loc.getWithNewSize(CacheInfo->Size),
869                                          isLoad, StartBB, Result, Visited,
870                                          SkipFirstBlock);
871     }
872
873     // If the query's TBAATag is inconsistent with the cached one,
874     // conservatively throw out the cached data and restart the query with
875     // no tag if needed.
876     if (CacheInfo->TBAATag != Loc.TBAATag) {
877       if (CacheInfo->TBAATag) {
878         CacheInfo->Pair = BBSkipFirstBlockPair();
879         CacheInfo->TBAATag = 0;
880         for (NonLocalDepInfo::iterator DI = CacheInfo->NonLocalDeps.begin(),
881              DE = CacheInfo->NonLocalDeps.end(); DI != DE; ++DI)
882           if (Instruction *Inst = DI->getResult().getInst())
883             RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalPtrDeps, Inst, CacheKey);
884         CacheInfo->NonLocalDeps.clear();
885       }
886       if (Loc.TBAATag)
887         return getNonLocalPointerDepFromBB(Pointer, Loc.getWithoutTBAATag(),
888                                            isLoad, StartBB, Result, Visited,
889                                            SkipFirstBlock);
890     }
891   }
892
893   NonLocalDepInfo *Cache = &CacheInfo->NonLocalDeps;
894
895   // If we have valid cached information for exactly the block we are
896   // investigating, just return it with no recomputation.
897   if (CacheInfo->Pair == BBSkipFirstBlockPair(StartBB, SkipFirstBlock)) {
898     // We have a fully cached result for this query then we can just return the
899     // cached results and populate the visited set.  However, we have to verify
900     // that we don't already have conflicting results for these blocks.  Check
901     // to ensure that if a block in the results set is in the visited set that
902     // it was for the same pointer query.
903     if (!Visited.empty()) {
904       for (NonLocalDepInfo::iterator I = Cache->begin(), E = Cache->end();
905            I != E; ++I) {
906         DenseMap<BasicBlock*, Value*>::iterator VI = Visited.find(I->getBB());
907         if (VI == Visited.end() || VI->second == Pointer.getAddr())
908           continue;
909         
910         // We have a pointer mismatch in a block.  Just return clobber, saying
911         // that something was clobbered in this result.  We could also do a
912         // non-fully cached query, but there is little point in doing this.
913         return true;
914       }
915     }
916     
917     Value *Addr = Pointer.getAddr();
918     for (NonLocalDepInfo::iterator I = Cache->begin(), E = Cache->end();
919          I != E; ++I) {
920       Visited.insert(std::make_pair(I->getBB(), Addr));
921       if (!I->getResult().isNonLocal())
922         Result.push_back(NonLocalDepResult(I->getBB(), I->getResult(), Addr));
923     }
924     ++NumCacheCompleteNonLocalPtr;
925     return false;
926   }
927   
928   // Otherwise, either this is a new block, a block with an invalid cache
929   // pointer or one that we're about to invalidate by putting more info into it
930   // than its valid cache info.  If empty, the result will be valid cache info,
931   // otherwise it isn't.
932   if (Cache->empty())
933     CacheInfo->Pair = BBSkipFirstBlockPair(StartBB, SkipFirstBlock);
934   else
935     CacheInfo->Pair = BBSkipFirstBlockPair();
936   
937   SmallVector<BasicBlock*, 32> Worklist;
938   Worklist.push_back(StartBB);
939   
940   // PredList used inside loop.
941   SmallVector<std::pair<BasicBlock*, PHITransAddr>, 16> PredList;
942
943   // Keep track of the entries that we know are sorted.  Previously cached
944   // entries will all be sorted.  The entries we add we only sort on demand (we
945   // don't insert every element into its sorted position).  We know that we
946   // won't get any reuse from currently inserted values, because we don't
947   // revisit blocks after we insert info for them.
948   unsigned NumSortedEntries = Cache->size();
949   DEBUG(AssertSorted(*Cache));
950   
951   while (!Worklist.empty()) {
952     BasicBlock *BB = Worklist.pop_back_val();
953     
954     // Skip the first block if we have it.
955     if (!SkipFirstBlock) {
956       // Analyze the dependency of *Pointer in FromBB.  See if we already have
957       // been here.
958       assert(Visited.count(BB) && "Should check 'visited' before adding to WL");
959
960       // Get the dependency info for Pointer in BB.  If we have cached
961       // information, we will use it, otherwise we compute it.
962       DEBUG(AssertSorted(*Cache, NumSortedEntries));
963       MemDepResult Dep = GetNonLocalInfoForBlock(Loc, isLoad, BB, Cache,
964                                                  NumSortedEntries);
965       
966       // If we got a Def or Clobber, add this to the list of results.
967       if (!Dep.isNonLocal()) {
968         Result.push_back(NonLocalDepResult(BB, Dep, Pointer.getAddr()));
969         continue;
970       }
971     }
972     
973     // If 'Pointer' is an instruction defined in this block, then we need to do
974     // phi translation to change it into a value live in the predecessor block.
975     // If not, we just add the predecessors to the worklist and scan them with
976     // the same Pointer.
977     if (!Pointer.NeedsPHITranslationFromBlock(BB)) {
978       SkipFirstBlock = false;
979       SmallVector<BasicBlock*, 16> NewBlocks;
980       for (BasicBlock **PI = PredCache->GetPreds(BB); *PI; ++PI) {
981         // Verify that we haven't looked at this block yet.
982         std::pair<DenseMap<BasicBlock*,Value*>::iterator, bool>
983           InsertRes = Visited.insert(std::make_pair(*PI, Pointer.getAddr()));
984         if (InsertRes.second) {
985           // First time we've looked at *PI.
986           NewBlocks.push_back(*PI);
987           continue;
988         }
989         
990         // If we have seen this block before, but it was with a different
991         // pointer then we have a phi translation failure and we have to treat
992         // this as a clobber.
993         if (InsertRes.first->second != Pointer.getAddr()) {
994           // Make sure to clean up the Visited map before continuing on to
995           // PredTranslationFailure.
996           for (unsigned i = 0; i < NewBlocks.size(); i++)
997             Visited.erase(NewBlocks[i]);
998           goto PredTranslationFailure;
999         }
1000       }
1001       Worklist.append(NewBlocks.begin(), NewBlocks.end());
1002       continue;
1003     }
1004     
1005     // We do need to do phi translation, if we know ahead of time we can't phi
1006     // translate this value, don't even try.
1007     if (!Pointer.IsPotentiallyPHITranslatable())
1008       goto PredTranslationFailure;
1009     
1010     // We may have added values to the cache list before this PHI translation.
1011     // If so, we haven't done anything to ensure that the cache remains sorted.
1012     // Sort it now (if needed) so that recursive invocations of
1013     // getNonLocalPointerDepFromBB and other routines that could reuse the cache
1014     // value will only see properly sorted cache arrays.
1015     if (Cache && NumSortedEntries != Cache->size()) {
1016       SortNonLocalDepInfoCache(*Cache, NumSortedEntries);
1017       NumSortedEntries = Cache->size();
1018     }
1019     Cache = 0;
1020
1021     PredList.clear();
1022     for (BasicBlock **PI = PredCache->GetPreds(BB); *PI; ++PI) {
1023       BasicBlock *Pred = *PI;
1024       PredList.push_back(std::make_pair(Pred, Pointer));
1025
1026       // Get the PHI translated pointer in this predecessor.  This can fail if
1027       // not translatable, in which case the getAddr() returns null.
1028       PHITransAddr &PredPointer = PredList.back().second;
1029       PredPointer.PHITranslateValue(BB, Pred, 0);
1030
1031       Value *PredPtrVal = PredPointer.getAddr();
1032       
1033       // Check to see if we have already visited this pred block with another
1034       // pointer.  If so, we can't do this lookup.  This failure can occur
1035       // with PHI translation when a critical edge exists and the PHI node in
1036       // the successor translates to a pointer value different than the
1037       // pointer the block was first analyzed with.
1038       std::pair<DenseMap<BasicBlock*,Value*>::iterator, bool>
1039         InsertRes = Visited.insert(std::make_pair(Pred, PredPtrVal));
1040
1041       if (!InsertRes.second) {
1042         // We found the pred; take it off the list of preds to visit.
1043         PredList.pop_back();
1044
1045         // If the predecessor was visited with PredPtr, then we already did
1046         // the analysis and can ignore it.
1047         if (InsertRes.first->second == PredPtrVal)
1048           continue;
1049         
1050         // Otherwise, the block was previously analyzed with a different
1051         // pointer.  We can't represent the result of this case, so we just
1052         // treat this as a phi translation failure.
1053
1054         // Make sure to clean up the Visited map before continuing on to
1055         // PredTranslationFailure.
1056         for (unsigned i = 0; i < PredList.size(); i++)
1057           Visited.erase(PredList[i].first);
1058
1059         goto PredTranslationFailure;
1060       }
1061     }
1062
1063     // Actually process results here; this need to be a separate loop to avoid
1064     // calling getNonLocalPointerDepFromBB for blocks we don't want to return
1065     // any results for.  (getNonLocalPointerDepFromBB will modify our 
1066     // datastructures in ways the code after the PredTranslationFailure label
1067     // doesn't expect.)
1068     for (unsigned i = 0; i < PredList.size(); i++) {
1069       BasicBlock *Pred = PredList[i].first;
1070       PHITransAddr &PredPointer = PredList[i].second;
1071       Value *PredPtrVal = PredPointer.getAddr();
1072
1073       bool CanTranslate = true;
1074       // If PHI translation was unable to find an available pointer in this
1075       // predecessor, then we have to assume that the pointer is clobbered in
1076       // that predecessor.  We can still do PRE of the load, which would insert
1077       // a computation of the pointer in this predecessor.
1078       if (PredPtrVal == 0)
1079         CanTranslate = false;
1080
1081       // FIXME: it is entirely possible that PHI translating will end up with
1082       // the same value.  Consider PHI translating something like:
1083       // X = phi [x, bb1], [y, bb2].  PHI translating for bb1 doesn't *need*
1084       // to recurse here, pedantically speaking.
1085
1086       // If getNonLocalPointerDepFromBB fails here, that means the cached
1087       // result conflicted with the Visited list; we have to conservatively
1088       // assume a clobber, but this also does not block PRE of the load.
1089       if (!CanTranslate ||
1090           getNonLocalPointerDepFromBB(PredPointer,
1091                                       Loc.getWithNewPtr(PredPtrVal),
1092                                       isLoad, Pred,
1093                                       Result, Visited)) {
1094         // Add the entry to the Result list.
1095         NonLocalDepResult Entry(Pred,
1096                                 MemDepResult::getClobber(Pred->getTerminator()),
1097                                 PredPtrVal);
1098         Result.push_back(Entry);
1099
1100         // Since we had a phi translation failure, the cache for CacheKey won't
1101         // include all of the entries that we need to immediately satisfy future
1102         // queries.  Mark this in NonLocalPointerDeps by setting the
1103         // BBSkipFirstBlockPair pointer to null.  This requires reuse of the
1104         // cached value to do more work but not miss the phi trans failure.
1105         NonLocalPointerInfo &NLPI = NonLocalPointerDeps[CacheKey];
1106         NLPI.Pair = BBSkipFirstBlockPair();
1107         continue;
1108       }
1109     }
1110     
1111     // Refresh the CacheInfo/Cache pointer so that it isn't invalidated.
1112     CacheInfo = &NonLocalPointerDeps[CacheKey];
1113     Cache = &CacheInfo->NonLocalDeps;
1114     NumSortedEntries = Cache->size();
1115     
1116     // Since we did phi translation, the "Cache" set won't contain all of the
1117     // results for the query.  This is ok (we can still use it to accelerate
1118     // specific block queries) but we can't do the fastpath "return all
1119     // results from the set"  Clear out the indicator for this.
1120     CacheInfo->Pair = BBSkipFirstBlockPair();
1121     SkipFirstBlock = false;
1122     continue;
1123
1124   PredTranslationFailure:
1125     // The following code is "failure"; we can't produce a sane translation
1126     // for the given block.  It assumes that we haven't modified any of
1127     // our datastructures while processing the current block.
1128     
1129     if (Cache == 0) {
1130       // Refresh the CacheInfo/Cache pointer if it got invalidated.
1131       CacheInfo = &NonLocalPointerDeps[CacheKey];
1132       Cache = &CacheInfo->NonLocalDeps;
1133       NumSortedEntries = Cache->size();
1134     }
1135     
1136     // Since we failed phi translation, the "Cache" set won't contain all of the
1137     // results for the query.  This is ok (we can still use it to accelerate
1138     // specific block queries) but we can't do the fastpath "return all
1139     // results from the set".  Clear out the indicator for this.
1140     CacheInfo->Pair = BBSkipFirstBlockPair();
1141     
1142     // If *nothing* works, mark the pointer as being clobbered by the first
1143     // instruction in this block.
1144     //
1145     // If this is the magic first block, return this as a clobber of the whole
1146     // incoming value.  Since we can't phi translate to one of the predecessors,
1147     // we have to bail out.
1148     if (SkipFirstBlock)
1149       return true;
1150     
1151     for (NonLocalDepInfo::reverse_iterator I = Cache->rbegin(); ; ++I) {
1152       assert(I != Cache->rend() && "Didn't find current block??");
1153       if (I->getBB() != BB)
1154         continue;
1155       
1156       assert(I->getResult().isNonLocal() &&
1157              "Should only be here with transparent block");
1158       I->setResult(MemDepResult::getClobber(BB->getTerminator()));
1159       ReverseNonLocalPtrDeps[BB->getTerminator()].insert(CacheKey);
1160       Result.push_back(NonLocalDepResult(I->getBB(), I->getResult(),
1161                                          Pointer.getAddr()));
1162       break;
1163     }
1164   }
1165
1166   // Okay, we're done now.  If we added new values to the cache, re-sort it.
1167   SortNonLocalDepInfoCache(*Cache, NumSortedEntries);
1168   DEBUG(AssertSorted(*Cache));
1169   return false;
1170 }
1171
1172 /// RemoveCachedNonLocalPointerDependencies - If P exists in
1173 /// CachedNonLocalPointerInfo, remove it.
1174 void MemoryDependenceAnalysis::
1175 RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair P) {
1176   CachedNonLocalPointerInfo::iterator It = 
1177     NonLocalPointerDeps.find(P);
1178   if (It == NonLocalPointerDeps.end()) return;
1179   
1180   // Remove all of the entries in the BB->val map.  This involves removing
1181   // instructions from the reverse map.
1182   NonLocalDepInfo &PInfo = It->second.NonLocalDeps;
1183   
1184   for (unsigned i = 0, e = PInfo.size(); i != e; ++i) {
1185     Instruction *Target = PInfo[i].getResult().getInst();
1186     if (Target == 0) continue;  // Ignore non-local dep results.
1187     assert(Target->getParent() == PInfo[i].getBB());
1188     
1189     // Eliminating the dirty entry from 'Cache', so update the reverse info.
1190     RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalPtrDeps, Target, P);
1191   }
1192   
1193   // Remove P from NonLocalPointerDeps (which deletes NonLocalDepInfo).
1194   NonLocalPointerDeps.erase(It);
1195 }
1196
1197
1198 /// invalidateCachedPointerInfo - This method is used to invalidate cached
1199 /// information about the specified pointer, because it may be too
1200 /// conservative in memdep.  This is an optional call that can be used when
1201 /// the client detects an equivalence between the pointer and some other
1202 /// value and replaces the other value with ptr. This can make Ptr available
1203 /// in more places that cached info does not necessarily keep.
1204 void MemoryDependenceAnalysis::invalidateCachedPointerInfo(Value *Ptr) {
1205   // If Ptr isn't really a pointer, just ignore it.
1206   if (!Ptr->getType()->isPointerTy()) return;
1207   // Flush store info for the pointer.
1208   RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair(Ptr, false));
1209   // Flush load info for the pointer.
1210   RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair(Ptr, true));
1211 }
1212
1213 /// invalidateCachedPredecessors - Clear the PredIteratorCache info.
1214 /// This needs to be done when the CFG changes, e.g., due to splitting
1215 /// critical edges.
1216 void MemoryDependenceAnalysis::invalidateCachedPredecessors() {
1217   PredCache->clear();
1218 }
1219
1220 /// removeInstruction - Remove an instruction from the dependence analysis,
1221 /// updating the dependence of instructions that previously depended on it.
1222 /// This method attempts to keep the cache coherent using the reverse map.
1223 void MemoryDependenceAnalysis::removeInstruction(Instruction *RemInst) {
1224   // Walk through the Non-local dependencies, removing this one as the value
1225   // for any cached queries.
1226   NonLocalDepMapType::iterator NLDI = NonLocalDeps.find(RemInst);
1227   if (NLDI != NonLocalDeps.end()) {
1228     NonLocalDepInfo &BlockMap = NLDI->second.first;
1229     for (NonLocalDepInfo::iterator DI = BlockMap.begin(), DE = BlockMap.end();
1230          DI != DE; ++DI)
1231       if (Instruction *Inst = DI->getResult().getInst())
1232         RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalDeps, Inst, RemInst);
1233     NonLocalDeps.erase(NLDI);
1234   }
1235
1236   // If we have a cached local dependence query for this instruction, remove it.
1237   //
1238   LocalDepMapType::iterator LocalDepEntry = LocalDeps.find(RemInst);
1239   if (LocalDepEntry != LocalDeps.end()) {
1240     // Remove us from DepInst's reverse set now that the local dep info is gone.
1241     if (Instruction *Inst = LocalDepEntry->second.getInst())
1242       RemoveFromReverseMap(ReverseLocalDeps, Inst, RemInst);
1243
1244     // Remove this local dependency info.
1245     LocalDeps.erase(LocalDepEntry);
1246   }
1247   
1248   // If we have any cached pointer dependencies on this instruction, remove
1249   // them.  If the instruction has non-pointer type, then it can't be a pointer
1250   // base.
1251   
1252   // Remove it from both the load info and the store info.  The instruction
1253   // can't be in either of these maps if it is non-pointer.
1254   if (RemInst->getType()->isPointerTy()) {
1255     RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair(RemInst, false));
1256     RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair(RemInst, true));
1257   }
1258   
1259   // Loop over all of the things that depend on the instruction we're removing.
1260   // 
1261   SmallVector<std::pair<Instruction*, Instruction*>, 8> ReverseDepsToAdd;
1262
1263   // If we find RemInst as a clobber or Def in any of the maps for other values,
1264   // we need to replace its entry with a dirty version of the instruction after
1265   // it.  If RemInst is a terminator, we use a null dirty value.
1266   //
1267   // Using a dirty version of the instruction after RemInst saves having to scan
1268   // the entire block to get to this point.
1269   MemDepResult NewDirtyVal;
1270   if (!RemInst->isTerminator())
1271     NewDirtyVal = MemDepResult::getDirty(++BasicBlock::iterator(RemInst));
1272   
1273   ReverseDepMapType::iterator ReverseDepIt = ReverseLocalDeps.find(RemInst);
1274   if (ReverseDepIt != ReverseLocalDeps.end()) {
1275     SmallPtrSet<Instruction*, 4> &ReverseDeps = ReverseDepIt->second;
1276     // RemInst can't be the terminator if it has local stuff depending on it.
1277     assert(!ReverseDeps.empty() && !isa<TerminatorInst>(RemInst) &&
1278            "Nothing can locally depend on a terminator");
1279     
1280     for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::iterator I = ReverseDeps.begin(),
1281          E = ReverseDeps.end(); I != E; ++I) {
1282       Instruction *InstDependingOnRemInst = *I;
1283       assert(InstDependingOnRemInst != RemInst &&
1284              "Already removed our local dep info");
1285                         
1286       LocalDeps[InstDependingOnRemInst] = NewDirtyVal;
1287       
1288       // Make sure to remember that new things depend on NewDepInst.
1289       assert(NewDirtyVal.getInst() && "There is no way something else can have "
1290              "a local dep on this if it is a terminator!");
1291       ReverseDepsToAdd.push_back(std::make_pair(NewDirtyVal.getInst(), 
1292                                                 InstDependingOnRemInst));
1293     }
1294     
1295     ReverseLocalDeps.erase(ReverseDepIt);
1296
1297     // Add new reverse deps after scanning the set, to avoid invalidating the
1298     // 'ReverseDeps' reference.
1299     while (!ReverseDepsToAdd.empty()) {
1300       ReverseLocalDeps[ReverseDepsToAdd.back().first]
1301         .insert(ReverseDepsToAdd.back().second);
1302       ReverseDepsToAdd.pop_back();
1303     }
1304   }
1305   
1306   ReverseDepIt = ReverseNonLocalDeps.find(RemInst);
1307   if (ReverseDepIt != ReverseNonLocalDeps.end()) {
1308     SmallPtrSet<Instruction*, 4> &Set = ReverseDepIt->second;
1309     for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::iterator I = Set.begin(), E = Set.end();
1310          I != E; ++I) {
1311       assert(*I != RemInst && "Already removed NonLocalDep info for RemInst");
1312       
1313       PerInstNLInfo &INLD = NonLocalDeps[*I];
1314       // The information is now dirty!
1315       INLD.second = true;
1316       
1317       for (NonLocalDepInfo::iterator DI = INLD.first.begin(), 
1318            DE = INLD.first.end(); DI != DE; ++DI) {
1319         if (DI->getResult().getInst() != RemInst) continue;
1320         
1321         // Convert to a dirty entry for the subsequent instruction.
1322         DI->setResult(NewDirtyVal);
1323         
1324         if (Instruction *NextI = NewDirtyVal.getInst())
1325           ReverseDepsToAdd.push_back(std::make_pair(NextI, *I));
1326       }
1327     }
1328
1329     ReverseNonLocalDeps.erase(ReverseDepIt);
1330
1331     // Add new reverse deps after scanning the set, to avoid invalidating 'Set'
1332     while (!ReverseDepsToAdd.empty()) {
1333       ReverseNonLocalDeps[ReverseDepsToAdd.back().first]
1334         .insert(ReverseDepsToAdd.back().second);
1335       ReverseDepsToAdd.pop_back();
1336     }
1337   }
1338   
1339   // If the instruction is in ReverseNonLocalPtrDeps then it appears as a
1340   // value in the NonLocalPointerDeps info.
1341   ReverseNonLocalPtrDepTy::iterator ReversePtrDepIt =
1342     ReverseNonLocalPtrDeps.find(RemInst);
1343   if (ReversePtrDepIt != ReverseNonLocalPtrDeps.end()) {
1344     SmallPtrSet<ValueIsLoadPair, 4> &Set = ReversePtrDepIt->second;
1345     SmallVector<std::pair<Instruction*, ValueIsLoadPair>,8> ReversePtrDepsToAdd;
1346     
1347     for (SmallPtrSet<ValueIsLoadPair, 4>::iterator I = Set.begin(),
1348          E = Set.end(); I != E; ++I) {
1349       ValueIsLoadPair P = *I;
1350       assert(P.getPointer() != RemInst &&
1351              "Already removed NonLocalPointerDeps info for RemInst");
1352       
1353       NonLocalDepInfo &NLPDI = NonLocalPointerDeps[P].NonLocalDeps;
1354       
1355       // The cache is not valid for any specific block anymore.
1356       NonLocalPointerDeps[P].Pair = BBSkipFirstBlockPair();
1357       
1358       // Update any entries for RemInst to use the instruction after it.
1359       for (NonLocalDepInfo::iterator DI = NLPDI.begin(), DE = NLPDI.end();
1360            DI != DE; ++DI) {
1361         if (DI->getResult().getInst() != RemInst) continue;
1362         
1363         // Convert to a dirty entry for the subsequent instruction.
1364         DI->setResult(NewDirtyVal);
1365         
1366         if (Instruction *NewDirtyInst = NewDirtyVal.getInst())
1367           ReversePtrDepsToAdd.push_back(std::make_pair(NewDirtyInst, P));
1368       }
1369       
1370       // Re-sort the NonLocalDepInfo.  Changing the dirty entry to its
1371       // subsequent value may invalidate the sortedness.
1372       std::sort(NLPDI.begin(), NLPDI.end());
1373     }
1374     
1375     ReverseNonLocalPtrDeps.erase(ReversePtrDepIt);
1376     
1377     while (!ReversePtrDepsToAdd.empty()) {
1378       ReverseNonLocalPtrDeps[ReversePtrDepsToAdd.back().first]
1379         .insert(ReversePtrDepsToAdd.back().second);
1380       ReversePtrDepsToAdd.pop_back();
1381     }
1382   }
1383   
1384   
1385   assert(!NonLocalDeps.count(RemInst) && "RemInst got reinserted?");
1386   AA->deleteValue(RemInst);
1387   DEBUG(verifyRemoved(RemInst));
1388 }
1389 /// verifyRemoved - Verify that the specified instruction does not occur
1390 /// in our internal data structures.
1391 void MemoryDependenceAnalysis::verifyRemoved(Instruction *D) const {
1392   for (LocalDepMapType::const_iterator I = LocalDeps.begin(),
1393        E = LocalDeps.end(); I != E; ++I) {
1394     assert(I->first != D && "Inst occurs in data structures");
1395     assert(I->second.getInst() != D &&
1396            "Inst occurs in data structures");
1397   }
1398   
1399   for (CachedNonLocalPointerInfo::const_iterator I =NonLocalPointerDeps.begin(),
1400        E = NonLocalPointerDeps.end(); I != E; ++I) {
1401     assert(I->first.getPointer() != D && "Inst occurs in NLPD map key");
1402     const NonLocalDepInfo &Val = I->second.NonLocalDeps;
1403     for (NonLocalDepInfo::const_iterator II = Val.begin(), E = Val.end();
1404          II != E; ++II)
1405       assert(II->getResult().getInst() != D && "Inst occurs as NLPD value");
1406   }
1407   
1408   for (NonLocalDepMapType::const_iterator I = NonLocalDeps.begin(),
1409        E = NonLocalDeps.end(); I != E; ++I) {
1410     assert(I->first != D && "Inst occurs in data structures");
1411     const PerInstNLInfo &INLD = I->second;
1412     for (NonLocalDepInfo::const_iterator II = INLD.first.begin(),
1413          EE = INLD.first.end(); II  != EE; ++II)
1414       assert(II->getResult().getInst() != D && "Inst occurs in data structures");
1415   }
1416   
1417   for (ReverseDepMapType::const_iterator I = ReverseLocalDeps.begin(),
1418        E = ReverseLocalDeps.end(); I != E; ++I) {
1419     assert(I->first != D && "Inst occurs in data structures");
1420     for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::const_iterator II = I->second.begin(),
1421          EE = I->second.end(); II != EE; ++II)
1422       assert(*II != D && "Inst occurs in data structures");
1423   }
1424   
1425   for (ReverseDepMapType::const_iterator I = ReverseNonLocalDeps.begin(),
1426        E = ReverseNonLocalDeps.end();
1427        I != E; ++I) {
1428     assert(I->first != D && "Inst occurs in data structures");
1429     for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::const_iterator II = I->second.begin(),
1430          EE = I->second.end(); II != EE; ++II)
1431       assert(*II != D && "Inst occurs in data structures");
1432   }
1433   
1434   for (ReverseNonLocalPtrDepTy::const_iterator
1435        I = ReverseNonLocalPtrDeps.begin(),
1436        E = ReverseNonLocalPtrDeps.end(); I != E; ++I) {
1437     assert(I->first != D && "Inst occurs in rev NLPD map");
1438     
1439     for (SmallPtrSet<ValueIsLoadPair, 4>::const_iterator II = I->second.begin(),
1440          E = I->second.end(); II != E; ++II)
1441       assert(*II != ValueIsLoadPair(D, false) &&
1442              *II != ValueIsLoadPair(D, true) &&
1443              "Inst occurs in ReverseNonLocalPtrDeps map");
1444   }
1445   
1446 }