31830c6739e8bf3e58e5eff29f6108876ad266df
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / IPO / GlobalOpt.cpp
1 //===- GlobalOpt.cpp - Optimize Global Variables --------------------------===//
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 pass transforms simple global variables that never have their address
11 // taken.  If obviously true, it marks read/write globals as constant, deletes
12 // variables only stored to, etc.
13 //
14 //===----------------------------------------------------------------------===//
15
16 #define DEBUG_TYPE "globalopt"
17 #include "llvm/Transforms/IPO.h"
18 #include "llvm/CallingConv.h"
19 #include "llvm/Constants.h"
20 #include "llvm/DerivedTypes.h"
21 #include "llvm/Instructions.h"
22 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
23 #include "llvm/Module.h"
24 #include "llvm/Pass.h"
25 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
26 #include "llvm/Target/TargetData.h"
27 #include "llvm/Support/CallSite.h"
28 #include "llvm/Support/Compiler.h"
29 #include "llvm/Support/Debug.h"
30 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
31 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
32 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
33 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
34 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
35 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
36 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
37 #include <algorithm>
38 using namespace llvm;
39
40 STATISTIC(NumMarked    , "Number of globals marked constant");
41 STATISTIC(NumSRA       , "Number of aggregate globals broken into scalars");
42 STATISTIC(NumHeapSRA   , "Number of heap objects SRA'd");
43 STATISTIC(NumSubstitute,"Number of globals with initializers stored into them");
44 STATISTIC(NumDeleted   , "Number of globals deleted");
45 STATISTIC(NumFnDeleted , "Number of functions deleted");
46 STATISTIC(NumGlobUses  , "Number of global uses devirtualized");
47 STATISTIC(NumLocalized , "Number of globals localized");
48 STATISTIC(NumShrunkToBool  , "Number of global vars shrunk to booleans");
49 STATISTIC(NumFastCallFns   , "Number of functions converted to fastcc");
50 STATISTIC(NumCtorsEvaluated, "Number of static ctors evaluated");
51 STATISTIC(NumNestRemoved   , "Number of nest attributes removed");
52
53 namespace {
54   struct VISIBILITY_HIDDEN GlobalOpt : public ModulePass {
55     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
56       AU.addRequired<TargetData>();
57     }
58     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
59     GlobalOpt() : ModulePass(&ID) {}
60
61     bool runOnModule(Module &M);
62
63   private:
64     GlobalVariable *FindGlobalCtors(Module &M);
65     bool OptimizeFunctions(Module &M);
66     bool OptimizeGlobalVars(Module &M);
67     bool ResolveAliases(Module &M);
68     bool OptimizeGlobalCtorsList(GlobalVariable *&GCL);
69     bool ProcessInternalGlobal(GlobalVariable *GV,Module::global_iterator &GVI);
70   };
71 }
72
73 char GlobalOpt::ID = 0;
74 static RegisterPass<GlobalOpt> X("globalopt", "Global Variable Optimizer");
75
76 ModulePass *llvm::createGlobalOptimizerPass() { return new GlobalOpt(); }
77
78 namespace {
79
80 /// GlobalStatus - As we analyze each global, keep track of some information
81 /// about it.  If we find out that the address of the global is taken, none of
82 /// this info will be accurate.
83 struct VISIBILITY_HIDDEN GlobalStatus {
84   /// isLoaded - True if the global is ever loaded.  If the global isn't ever
85   /// loaded it can be deleted.
86   bool isLoaded;
87
88   /// StoredType - Keep track of what stores to the global look like.
89   ///
90   enum StoredType {
91     /// NotStored - There is no store to this global.  It can thus be marked
92     /// constant.
93     NotStored,
94
95     /// isInitializerStored - This global is stored to, but the only thing
96     /// stored is the constant it was initialized with.  This is only tracked
97     /// for scalar globals.
98     isInitializerStored,
99
100     /// isStoredOnce - This global is stored to, but only its initializer and
101     /// one other value is ever stored to it.  If this global isStoredOnce, we
102     /// track the value stored to it in StoredOnceValue below.  This is only
103     /// tracked for scalar globals.
104     isStoredOnce,
105
106     /// isStored - This global is stored to by multiple values or something else
107     /// that we cannot track.
108     isStored
109   } StoredType;
110
111   /// StoredOnceValue - If only one value (besides the initializer constant) is
112   /// ever stored to this global, keep track of what value it is.
113   Value *StoredOnceValue;
114
115   /// AccessingFunction/HasMultipleAccessingFunctions - These start out
116   /// null/false.  When the first accessing function is noticed, it is recorded.
117   /// When a second different accessing function is noticed,
118   /// HasMultipleAccessingFunctions is set to true.
119   Function *AccessingFunction;
120   bool HasMultipleAccessingFunctions;
121
122   /// HasNonInstructionUser - Set to true if this global has a user that is not
123   /// an instruction (e.g. a constant expr or GV initializer).
124   bool HasNonInstructionUser;
125
126   /// HasPHIUser - Set to true if this global has a user that is a PHI node.
127   bool HasPHIUser;
128   
129   GlobalStatus() : isLoaded(false), StoredType(NotStored), StoredOnceValue(0),
130                    AccessingFunction(0), HasMultipleAccessingFunctions(false),
131                    HasNonInstructionUser(false), HasPHIUser(false) {}
132 };
133
134 }
135
136 /// ConstantIsDead - Return true if the specified constant is (transitively)
137 /// dead.  The constant may be used by other constants (e.g. constant arrays and
138 /// constant exprs) as long as they are dead, but it cannot be used by anything
139 /// else.
140 static bool ConstantIsDead(Constant *C) {
141   if (isa<GlobalValue>(C)) return false;
142
143   for (Value::use_iterator UI = C->use_begin(), E = C->use_end(); UI != E; ++UI)
144     if (Constant *CU = dyn_cast<Constant>(*UI)) {
145       if (!ConstantIsDead(CU)) return false;
146     } else
147       return false;
148   return true;
149 }
150
151
152 /// AnalyzeGlobal - Look at all uses of the global and fill in the GlobalStatus
153 /// structure.  If the global has its address taken, return true to indicate we
154 /// can't do anything with it.
155 ///
156 static bool AnalyzeGlobal(Value *V, GlobalStatus &GS,
157                           SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PHIUsers) {
158   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E; ++UI)
159     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(*UI)) {
160       GS.HasNonInstructionUser = true;
161
162       if (AnalyzeGlobal(CE, GS, PHIUsers)) return true;
163
164     } else if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(*UI)) {
165       if (!GS.HasMultipleAccessingFunctions) {
166         Function *F = I->getParent()->getParent();
167         if (GS.AccessingFunction == 0)
168           GS.AccessingFunction = F;
169         else if (GS.AccessingFunction != F)
170           GS.HasMultipleAccessingFunctions = true;
171       }
172       if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
173         GS.isLoaded = true;
174         if (LI->isVolatile()) return true;  // Don't hack on volatile loads.
175       } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
176         // Don't allow a store OF the address, only stores TO the address.
177         if (SI->getOperand(0) == V) return true;
178
179         if (SI->isVolatile()) return true;  // Don't hack on volatile stores.
180
181         // If this is a direct store to the global (i.e., the global is a scalar
182         // value, not an aggregate), keep more specific information about
183         // stores.
184         if (GS.StoredType != GlobalStatus::isStored) {
185           if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(SI->getOperand(1))){
186             Value *StoredVal = SI->getOperand(0);
187             if (StoredVal == GV->getInitializer()) {
188               if (GS.StoredType < GlobalStatus::isInitializerStored)
189                 GS.StoredType = GlobalStatus::isInitializerStored;
190             } else if (isa<LoadInst>(StoredVal) &&
191                        cast<LoadInst>(StoredVal)->getOperand(0) == GV) {
192               // G = G
193               if (GS.StoredType < GlobalStatus::isInitializerStored)
194                 GS.StoredType = GlobalStatus::isInitializerStored;
195             } else if (GS.StoredType < GlobalStatus::isStoredOnce) {
196               GS.StoredType = GlobalStatus::isStoredOnce;
197               GS.StoredOnceValue = StoredVal;
198             } else if (GS.StoredType == GlobalStatus::isStoredOnce &&
199                        GS.StoredOnceValue == StoredVal) {
200               // noop.
201             } else {
202               GS.StoredType = GlobalStatus::isStored;
203             }
204           } else {
205             GS.StoredType = GlobalStatus::isStored;
206           }
207         }
208       } else if (isa<GetElementPtrInst>(I)) {
209         if (AnalyzeGlobal(I, GS, PHIUsers)) return true;
210       } else if (isa<SelectInst>(I)) {
211         if (AnalyzeGlobal(I, GS, PHIUsers)) return true;
212       } else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
213         // PHI nodes we can check just like select or GEP instructions, but we
214         // have to be careful about infinite recursion.
215         if (PHIUsers.insert(PN))  // Not already visited.
216           if (AnalyzeGlobal(I, GS, PHIUsers)) return true;
217         GS.HasPHIUser = true;
218       } else if (isa<CmpInst>(I)) {
219       } else if (isa<MemCpyInst>(I) || isa<MemMoveInst>(I)) {
220         if (I->getOperand(1) == V)
221           GS.StoredType = GlobalStatus::isStored;
222         if (I->getOperand(2) == V)
223           GS.isLoaded = true;
224       } else if (isa<MemSetInst>(I)) {
225         assert(I->getOperand(1) == V && "Memset only takes one pointer!");
226         GS.StoredType = GlobalStatus::isStored;
227       } else {
228         return true;  // Any other non-load instruction might take address!
229       }
230     } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(*UI)) {
231       GS.HasNonInstructionUser = true;
232       // We might have a dead and dangling constant hanging off of here.
233       if (!ConstantIsDead(C))
234         return true;
235     } else {
236       GS.HasNonInstructionUser = true;
237       // Otherwise must be some other user.
238       return true;
239     }
240
241   return false;
242 }
243
244 static Constant *getAggregateConstantElement(Constant *Agg, Constant *Idx) {
245   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Idx);
246   if (!CI) return 0;
247   unsigned IdxV = CI->getZExtValue();
248
249   if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(Agg)) {
250     if (IdxV < CS->getNumOperands()) return CS->getOperand(IdxV);
251   } else if (ConstantArray *CA = dyn_cast<ConstantArray>(Agg)) {
252     if (IdxV < CA->getNumOperands()) return CA->getOperand(IdxV);
253   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Agg)) {
254     if (IdxV < CP->getNumOperands()) return CP->getOperand(IdxV);
255   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Agg)) {
256     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Agg->getType())) {
257       if (IdxV < STy->getNumElements())
258         return Constant::getNullValue(STy->getElementType(IdxV));
259     } else if (const SequentialType *STy =
260                dyn_cast<SequentialType>(Agg->getType())) {
261       return Constant::getNullValue(STy->getElementType());
262     }
263   } else if (isa<UndefValue>(Agg)) {
264     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Agg->getType())) {
265       if (IdxV < STy->getNumElements())
266         return UndefValue::get(STy->getElementType(IdxV));
267     } else if (const SequentialType *STy =
268                dyn_cast<SequentialType>(Agg->getType())) {
269       return UndefValue::get(STy->getElementType());
270     }
271   }
272   return 0;
273 }
274
275
276 /// CleanupConstantGlobalUsers - We just marked GV constant.  Loop over all
277 /// users of the global, cleaning up the obvious ones.  This is largely just a
278 /// quick scan over the use list to clean up the easy and obvious cruft.  This
279 /// returns true if it made a change.
280 static bool CleanupConstantGlobalUsers(Value *V, Constant *Init) {
281   bool Changed = false;
282   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E;) {
283     User *U = *UI++;
284
285     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(U)) {
286       if (Init) {
287         // Replace the load with the initializer.
288         LI->replaceAllUsesWith(Init);
289         LI->eraseFromParent();
290         Changed = true;
291       }
292     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(U)) {
293       // Store must be unreachable or storing Init into the global.
294       SI->eraseFromParent();
295       Changed = true;
296     } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(U)) {
297       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
298         Constant *SubInit = 0;
299         if (Init)
300           SubInit = ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(Init, CE);
301         Changed |= CleanupConstantGlobalUsers(CE, SubInit);
302       } else if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast && 
303                  isa<PointerType>(CE->getType())) {
304         // Pointer cast, delete any stores and memsets to the global.
305         Changed |= CleanupConstantGlobalUsers(CE, 0);
306       }
307
308       if (CE->use_empty()) {
309         CE->destroyConstant();
310         Changed = true;
311       }
312     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(U)) {
313       // Do not transform "gepinst (gep constexpr (GV))" here, because forming
314       // "gepconstexpr (gep constexpr (GV))" will cause the two gep's to fold
315       // and will invalidate our notion of what Init is.
316       Constant *SubInit = 0;
317       if (!isa<ConstantExpr>(GEP->getOperand(0))) {
318         ConstantExpr *CE = 
319           dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(ConstantFoldInstruction(GEP));
320         if (Init && CE && CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
321           SubInit = ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(Init, CE);
322       }
323       Changed |= CleanupConstantGlobalUsers(GEP, SubInit);
324
325       if (GEP->use_empty()) {
326         GEP->eraseFromParent();
327         Changed = true;
328       }
329     } else if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(U)) { // memset/cpy/mv
330       if (MI->getRawDest() == V) {
331         MI->eraseFromParent();
332         Changed = true;
333       }
334
335     } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(U)) {
336       // If we have a chain of dead constantexprs or other things dangling from
337       // us, and if they are all dead, nuke them without remorse.
338       if (ConstantIsDead(C)) {
339         C->destroyConstant();
340         // This could have invalidated UI, start over from scratch.
341         CleanupConstantGlobalUsers(V, Init);
342         return true;
343       }
344     }
345   }
346   return Changed;
347 }
348
349 /// isSafeSROAElementUse - Return true if the specified instruction is a safe
350 /// user of a derived expression from a global that we want to SROA.
351 static bool isSafeSROAElementUse(Value *V) {
352   // We might have a dead and dangling constant hanging off of here.
353   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
354     return ConstantIsDead(C);
355   
356   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
357   if (!I) return false;
358
359   // Loads are ok.
360   if (isa<LoadInst>(I)) return true;
361
362   // Stores *to* the pointer are ok.
363   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I))
364     return SI->getOperand(0) != V;
365     
366   // Otherwise, it must be a GEP.
367   GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I);
368   if (GEPI == 0) return false;
369   
370   if (GEPI->getNumOperands() < 3 || !isa<Constant>(GEPI->getOperand(1)) ||
371       !cast<Constant>(GEPI->getOperand(1))->isNullValue())
372     return false;
373   
374   for (Value::use_iterator I = GEPI->use_begin(), E = GEPI->use_end();
375        I != E; ++I)
376     if (!isSafeSROAElementUse(*I))
377       return false;
378   return true;
379 }
380
381
382 /// IsUserOfGlobalSafeForSRA - U is a direct user of the specified global value.
383 /// Look at it and its uses and decide whether it is safe to SROA this global.
384 ///
385 static bool IsUserOfGlobalSafeForSRA(User *U, GlobalValue *GV) {
386   // The user of the global must be a GEP Inst or a ConstantExpr GEP.
387   if (!isa<GetElementPtrInst>(U) && 
388       (!isa<ConstantExpr>(U) || 
389        cast<ConstantExpr>(U)->getOpcode() != Instruction::GetElementPtr))
390     return false;
391   
392   // Check to see if this ConstantExpr GEP is SRA'able.  In particular, we
393   // don't like < 3 operand CE's, and we don't like non-constant integer
394   // indices.  This enforces that all uses are 'gep GV, 0, C, ...' for some
395   // value of C.
396   if (U->getNumOperands() < 3 || !isa<Constant>(U->getOperand(1)) ||
397       !cast<Constant>(U->getOperand(1))->isNullValue() ||
398       !isa<ConstantInt>(U->getOperand(2)))
399     return false;
400
401   gep_type_iterator GEPI = gep_type_begin(U), E = gep_type_end(U);
402   ++GEPI;  // Skip over the pointer index.
403   
404   // If this is a use of an array allocation, do a bit more checking for sanity.
405   if (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(*GEPI)) {
406     uint64_t NumElements = AT->getNumElements();
407     ConstantInt *Idx = cast<ConstantInt>(U->getOperand(2));
408     
409     // Check to make sure that index falls within the array.  If not,
410     // something funny is going on, so we won't do the optimization.
411     //
412     if (Idx->getZExtValue() >= NumElements)
413       return false;
414       
415     // We cannot scalar repl this level of the array unless any array
416     // sub-indices are in-range constants.  In particular, consider:
417     // A[0][i].  We cannot know that the user isn't doing invalid things like
418     // allowing i to index an out-of-range subscript that accesses A[1].
419     //
420     // Scalar replacing *just* the outer index of the array is probably not
421     // going to be a win anyway, so just give up.
422     for (++GEPI; // Skip array index.
423          GEPI != E && (isa<ArrayType>(*GEPI) || isa<VectorType>(*GEPI));
424          ++GEPI) {
425       uint64_t NumElements;
426       if (const ArrayType *SubArrayTy = dyn_cast<ArrayType>(*GEPI))
427         NumElements = SubArrayTy->getNumElements();
428       else
429         NumElements = cast<VectorType>(*GEPI)->getNumElements();
430       
431       ConstantInt *IdxVal = dyn_cast<ConstantInt>(GEPI.getOperand());
432       if (!IdxVal || IdxVal->getZExtValue() >= NumElements)
433         return false;
434     }
435   }
436
437   for (Value::use_iterator I = U->use_begin(), E = U->use_end(); I != E; ++I)
438     if (!isSafeSROAElementUse(*I))
439       return false;
440   return true;
441 }
442
443 /// GlobalUsersSafeToSRA - Look at all uses of the global and decide whether it
444 /// is safe for us to perform this transformation.
445 ///
446 static bool GlobalUsersSafeToSRA(GlobalValue *GV) {
447   for (Value::use_iterator UI = GV->use_begin(), E = GV->use_end();
448        UI != E; ++UI) {
449     if (!IsUserOfGlobalSafeForSRA(*UI, GV))
450       return false;
451   }
452   return true;
453 }
454  
455
456 /// SRAGlobal - Perform scalar replacement of aggregates on the specified global
457 /// variable.  This opens the door for other optimizations by exposing the
458 /// behavior of the program in a more fine-grained way.  We have determined that
459 /// this transformation is safe already.  We return the first global variable we
460 /// insert so that the caller can reprocess it.
461 static GlobalVariable *SRAGlobal(GlobalVariable *GV, const TargetData &TD) {
462   // Make sure this global only has simple uses that we can SRA.
463   if (!GlobalUsersSafeToSRA(GV))
464     return 0;
465   
466   assert(GV->hasInternalLinkage() && !GV->isConstant());
467   Constant *Init = GV->getInitializer();
468   const Type *Ty = Init->getType();
469
470   std::vector<GlobalVariable*> NewGlobals;
471   Module::GlobalListType &Globals = GV->getParent()->getGlobalList();
472
473   // Get the alignment of the global, either explicit or target-specific.
474   unsigned StartAlignment = GV->getAlignment();
475   if (StartAlignment == 0)
476     StartAlignment = TD.getABITypeAlignment(GV->getType());
477    
478   if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
479     NewGlobals.reserve(STy->getNumElements());
480     const StructLayout &Layout = *TD.getStructLayout(STy);
481     for (unsigned i = 0, e = STy->getNumElements(); i != e; ++i) {
482       Constant *In = getAggregateConstantElement(Init,
483                                             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
484       assert(In && "Couldn't get element of initializer?");
485       GlobalVariable *NGV = new GlobalVariable(STy->getElementType(i), false,
486                                                GlobalVariable::InternalLinkage,
487                                                In, GV->getName()+"."+utostr(i),
488                                                (Module *)NULL,
489                                                GV->isThreadLocal(),
490                                                GV->getType()->getAddressSpace());
491       Globals.insert(GV, NGV);
492       NewGlobals.push_back(NGV);
493       
494       // Calculate the known alignment of the field.  If the original aggregate
495       // had 256 byte alignment for example, something might depend on that:
496       // propagate info to each field.
497       uint64_t FieldOffset = Layout.getElementOffset(i);
498       unsigned NewAlign = (unsigned)MinAlign(StartAlignment, FieldOffset);
499       if (NewAlign > TD.getABITypeAlignment(STy->getElementType(i)))
500         NGV->setAlignment(NewAlign);
501     }
502   } else if (const SequentialType *STy = dyn_cast<SequentialType>(Ty)) {
503     unsigned NumElements = 0;
504     if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(STy))
505       NumElements = ATy->getNumElements();
506     else
507       NumElements = cast<VectorType>(STy)->getNumElements();
508
509     if (NumElements > 16 && GV->hasNUsesOrMore(16))
510       return 0; // It's not worth it.
511     NewGlobals.reserve(NumElements);
512     
513     uint64_t EltSize = TD.getABITypeSize(STy->getElementType());
514     unsigned EltAlign = TD.getABITypeAlignment(STy->getElementType());
515     for (unsigned i = 0, e = NumElements; i != e; ++i) {
516       Constant *In = getAggregateConstantElement(Init,
517                                             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
518       assert(In && "Couldn't get element of initializer?");
519
520       GlobalVariable *NGV = new GlobalVariable(STy->getElementType(), false,
521                                                GlobalVariable::InternalLinkage,
522                                                In, GV->getName()+"."+utostr(i),
523                                                (Module *)NULL,
524                                                GV->isThreadLocal(),
525                                                GV->getType()->getAddressSpace());
526       Globals.insert(GV, NGV);
527       NewGlobals.push_back(NGV);
528       
529       // Calculate the known alignment of the field.  If the original aggregate
530       // had 256 byte alignment for example, something might depend on that:
531       // propagate info to each field.
532       unsigned NewAlign = (unsigned)MinAlign(StartAlignment, EltSize*i);
533       if (NewAlign > EltAlign)
534         NGV->setAlignment(NewAlign);
535     }
536   }
537
538   if (NewGlobals.empty())
539     return 0;
540
541   DOUT << "PERFORMING GLOBAL SRA ON: " << *GV;
542
543   Constant *NullInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
544
545   // Loop over all of the uses of the global, replacing the constantexpr geps,
546   // with smaller constantexpr geps or direct references.
547   while (!GV->use_empty()) {
548     User *GEP = GV->use_back();
549     assert(((isa<ConstantExpr>(GEP) &&
550              cast<ConstantExpr>(GEP)->getOpcode()==Instruction::GetElementPtr)||
551             isa<GetElementPtrInst>(GEP)) && "NonGEP CE's are not SRAable!");
552
553     // Ignore the 1th operand, which has to be zero or else the program is quite
554     // broken (undefined).  Get the 2nd operand, which is the structure or array
555     // index.
556     unsigned Val = cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(2))->getZExtValue();
557     if (Val >= NewGlobals.size()) Val = 0; // Out of bound array access.
558
559     Value *NewPtr = NewGlobals[Val];
560
561     // Form a shorter GEP if needed.
562     if (GEP->getNumOperands() > 3) {
563       if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(GEP)) {
564         SmallVector<Constant*, 8> Idxs;
565         Idxs.push_back(NullInt);
566         for (unsigned i = 3, e = CE->getNumOperands(); i != e; ++i)
567           Idxs.push_back(CE->getOperand(i));
568         NewPtr = ConstantExpr::getGetElementPtr(cast<Constant>(NewPtr),
569                                                 &Idxs[0], Idxs.size());
570       } else {
571         GetElementPtrInst *GEPI = cast<GetElementPtrInst>(GEP);
572         SmallVector<Value*, 8> Idxs;
573         Idxs.push_back(NullInt);
574         for (unsigned i = 3, e = GEPI->getNumOperands(); i != e; ++i)
575           Idxs.push_back(GEPI->getOperand(i));
576         NewPtr = GetElementPtrInst::Create(NewPtr, Idxs.begin(), Idxs.end(),
577                                            GEPI->getName()+"."+utostr(Val), GEPI);
578       }
579     }
580     GEP->replaceAllUsesWith(NewPtr);
581
582     if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(GEP))
583       GEPI->eraseFromParent();
584     else
585       cast<ConstantExpr>(GEP)->destroyConstant();
586   }
587
588   // Delete the old global, now that it is dead.
589   Globals.erase(GV);
590   ++NumSRA;
591
592   // Loop over the new globals array deleting any globals that are obviously
593   // dead.  This can arise due to scalarization of a structure or an array that
594   // has elements that are dead.
595   unsigned FirstGlobal = 0;
596   for (unsigned i = 0, e = NewGlobals.size(); i != e; ++i)
597     if (NewGlobals[i]->use_empty()) {
598       Globals.erase(NewGlobals[i]);
599       if (FirstGlobal == i) ++FirstGlobal;
600     }
601
602   return FirstGlobal != NewGlobals.size() ? NewGlobals[FirstGlobal] : 0;
603 }
604
605 /// AllUsesOfValueWillTrapIfNull - Return true if all users of the specified
606 /// value will trap if the value is dynamically null.  PHIs keeps track of any 
607 /// phi nodes we've seen to avoid reprocessing them.
608 static bool AllUsesOfValueWillTrapIfNull(Value *V,
609                                          SmallPtrSet<PHINode*, 8> &PHIs) {
610   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E; ++UI)
611     if (isa<LoadInst>(*UI)) {
612       // Will trap.
613     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
614       if (SI->getOperand(0) == V) {
615         //cerr << "NONTRAPPING USE: " << **UI;
616         return false;  // Storing the value.
617       }
618     } else if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(*UI)) {
619       if (CI->getOperand(0) != V) {
620         //cerr << "NONTRAPPING USE: " << **UI;
621         return false;  // Not calling the ptr
622       }
623     } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(*UI)) {
624       if (II->getOperand(0) != V) {
625         //cerr << "NONTRAPPING USE: " << **UI;
626         return false;  // Not calling the ptr
627       }
628     } else if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(*UI)) {
629       if (!AllUsesOfValueWillTrapIfNull(CI, PHIs)) return false;
630     } else if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(*UI)) {
631       if (!AllUsesOfValueWillTrapIfNull(GEPI, PHIs)) return false;
632     } else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI)) {
633       // If we've already seen this phi node, ignore it, it has already been
634       // checked.
635       if (PHIs.insert(PN))
636         return AllUsesOfValueWillTrapIfNull(PN, PHIs);
637     } else if (isa<ICmpInst>(*UI) &&
638                isa<ConstantPointerNull>(UI->getOperand(1))) {
639       // Ignore setcc X, null
640     } else {
641       //cerr << "NONTRAPPING USE: " << **UI;
642       return false;
643     }
644   return true;
645 }
646
647 /// AllUsesOfLoadedValueWillTrapIfNull - Return true if all uses of any loads
648 /// from GV will trap if the loaded value is null.  Note that this also permits
649 /// comparisons of the loaded value against null, as a special case.
650 static bool AllUsesOfLoadedValueWillTrapIfNull(GlobalVariable *GV) {
651   for (Value::use_iterator UI = GV->use_begin(), E = GV->use_end(); UI!=E; ++UI)
652     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*UI)) {
653       SmallPtrSet<PHINode*, 8> PHIs;
654       if (!AllUsesOfValueWillTrapIfNull(LI, PHIs))
655         return false;
656     } else if (isa<StoreInst>(*UI)) {
657       // Ignore stores to the global.
658     } else {
659       // We don't know or understand this user, bail out.
660       //cerr << "UNKNOWN USER OF GLOBAL!: " << **UI;
661       return false;
662     }
663
664   return true;
665 }
666
667 static bool OptimizeAwayTrappingUsesOfValue(Value *V, Constant *NewV) {
668   bool Changed = false;
669   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E; ) {
670     Instruction *I = cast<Instruction>(*UI++);
671     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
672       LI->setOperand(0, NewV);
673       Changed = true;
674     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
675       if (SI->getOperand(1) == V) {
676         SI->setOperand(1, NewV);
677         Changed = true;
678       }
679     } else if (isa<CallInst>(I) || isa<InvokeInst>(I)) {
680       if (I->getOperand(0) == V) {
681         // Calling through the pointer!  Turn into a direct call, but be careful
682         // that the pointer is not also being passed as an argument.
683         I->setOperand(0, NewV);
684         Changed = true;
685         bool PassedAsArg = false;
686         for (unsigned i = 1, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
687           if (I->getOperand(i) == V) {
688             PassedAsArg = true;
689             I->setOperand(i, NewV);
690           }
691
692         if (PassedAsArg) {
693           // Being passed as an argument also.  Be careful to not invalidate UI!
694           UI = V->use_begin();
695         }
696       }
697     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
698       Changed |= OptimizeAwayTrappingUsesOfValue(CI,
699                                 ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(),
700                                                       NewV, CI->getType()));
701       if (CI->use_empty()) {
702         Changed = true;
703         CI->eraseFromParent();
704       }
705     } else if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I)) {
706       // Should handle GEP here.
707       SmallVector<Constant*, 8> Idxs;
708       Idxs.reserve(GEPI->getNumOperands()-1);
709       for (User::op_iterator i = GEPI->op_begin() + 1, e = GEPI->op_end();
710            i != e; ++i)
711         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(*i))
712           Idxs.push_back(C);
713         else
714           break;
715       if (Idxs.size() == GEPI->getNumOperands()-1)
716         Changed |= OptimizeAwayTrappingUsesOfValue(GEPI,
717                                 ConstantExpr::getGetElementPtr(NewV, &Idxs[0],
718                                                                Idxs.size()));
719       if (GEPI->use_empty()) {
720         Changed = true;
721         GEPI->eraseFromParent();
722       }
723     }
724   }
725
726   return Changed;
727 }
728
729
730 /// OptimizeAwayTrappingUsesOfLoads - The specified global has only one non-null
731 /// value stored into it.  If there are uses of the loaded value that would trap
732 /// if the loaded value is dynamically null, then we know that they cannot be
733 /// reachable with a null optimize away the load.
734 static bool OptimizeAwayTrappingUsesOfLoads(GlobalVariable *GV, Constant *LV) {
735   std::vector<LoadInst*> Loads;
736   bool Changed = false;
737
738   // Replace all uses of loads with uses of uses of the stored value.
739   for (Value::use_iterator GUI = GV->use_begin(), E = GV->use_end();
740        GUI != E; ++GUI)
741     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*GUI)) {
742       Loads.push_back(LI);
743       Changed |= OptimizeAwayTrappingUsesOfValue(LI, LV);
744     } else {
745       // If we get here we could have stores, selects, or phi nodes whose values
746       // are loaded.
747       assert((isa<StoreInst>(*GUI) || isa<PHINode>(*GUI) ||
748               isa<SelectInst>(*GUI) || isa<ConstantExpr>(*GUI)) &&
749              "Only expect load and stores!");
750     }
751
752   if (Changed) {
753     DOUT << "OPTIMIZED LOADS FROM STORED ONCE POINTER: " << *GV;
754     ++NumGlobUses;
755   }
756
757   // Delete all of the loads we can, keeping track of whether we nuked them all!
758   bool AllLoadsGone = true;
759   while (!Loads.empty()) {
760     LoadInst *L = Loads.back();
761     if (L->use_empty()) {
762       L->eraseFromParent();
763       Changed = true;
764     } else {
765       AllLoadsGone = false;
766     }
767     Loads.pop_back();
768   }
769
770   // If we nuked all of the loads, then none of the stores are needed either,
771   // nor is the global.
772   if (AllLoadsGone) {
773     DOUT << "  *** GLOBAL NOW DEAD!\n";
774     CleanupConstantGlobalUsers(GV, 0);
775     if (GV->use_empty()) {
776       GV->eraseFromParent();
777       ++NumDeleted;
778     }
779     Changed = true;
780   }
781   return Changed;
782 }
783
784 /// ConstantPropUsersOf - Walk the use list of V, constant folding all of the
785 /// instructions that are foldable.
786 static void ConstantPropUsersOf(Value *V) {
787   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E; )
788     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(*UI++))
789       if (Constant *NewC = ConstantFoldInstruction(I)) {
790         I->replaceAllUsesWith(NewC);
791
792         // Advance UI to the next non-I use to avoid invalidating it!
793         // Instructions could multiply use V.
794         while (UI != E && *UI == I)
795           ++UI;
796         I->eraseFromParent();
797       }
798 }
799
800 /// OptimizeGlobalAddressOfMalloc - This function takes the specified global
801 /// variable, and transforms the program as if it always contained the result of
802 /// the specified malloc.  Because it is always the result of the specified
803 /// malloc, there is no reason to actually DO the malloc.  Instead, turn the
804 /// malloc into a global, and any loads of GV as uses of the new global.
805 static GlobalVariable *OptimizeGlobalAddressOfMalloc(GlobalVariable *GV,
806                                                      MallocInst *MI) {
807   DOUT << "PROMOTING MALLOC GLOBAL: " << *GV << "  MALLOC = " << *MI;
808   ConstantInt *NElements = cast<ConstantInt>(MI->getArraySize());
809
810   if (NElements->getZExtValue() != 1) {
811     // If we have an array allocation, transform it to a single element
812     // allocation to make the code below simpler.
813     Type *NewTy = ArrayType::get(MI->getAllocatedType(),
814                                  NElements->getZExtValue());
815     MallocInst *NewMI =
816       new MallocInst(NewTy, Constant::getNullValue(Type::Int32Ty),
817                      MI->getAlignment(), MI->getName(), MI);
818     Value* Indices[2];
819     Indices[0] = Indices[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
820     Value *NewGEP = GetElementPtrInst::Create(NewMI, Indices, Indices + 2,
821                                               NewMI->getName()+".el0", MI);
822     MI->replaceAllUsesWith(NewGEP);
823     MI->eraseFromParent();
824     MI = NewMI;
825   }
826
827   // Create the new global variable.  The contents of the malloc'd memory is
828   // undefined, so initialize with an undef value.
829   Constant *Init = UndefValue::get(MI->getAllocatedType());
830   GlobalVariable *NewGV = new GlobalVariable(MI->getAllocatedType(), false,
831                                              GlobalValue::InternalLinkage, Init,
832                                              GV->getName()+".body",
833                                              (Module *)NULL,
834                                              GV->isThreadLocal());
835   // FIXME: This new global should have the alignment returned by malloc.  Code
836   // could depend on malloc returning large alignment (on the mac, 16 bytes) but
837   // this would only guarantee some lower alignment.
838   GV->getParent()->getGlobalList().insert(GV, NewGV);
839
840   // Anything that used the malloc now uses the global directly.
841   MI->replaceAllUsesWith(NewGV);
842
843   Constant *RepValue = NewGV;
844   if (NewGV->getType() != GV->getType()->getElementType())
845     RepValue = ConstantExpr::getBitCast(RepValue, 
846                                         GV->getType()->getElementType());
847
848   // If there is a comparison against null, we will insert a global bool to
849   // keep track of whether the global was initialized yet or not.
850   GlobalVariable *InitBool =
851     new GlobalVariable(Type::Int1Ty, false, GlobalValue::InternalLinkage,
852                        ConstantInt::getFalse(), GV->getName()+".init",
853                        (Module *)NULL, GV->isThreadLocal());
854   bool InitBoolUsed = false;
855
856   // Loop over all uses of GV, processing them in turn.
857   std::vector<StoreInst*> Stores;
858   while (!GV->use_empty())
859     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(GV->use_back())) {
860       while (!LI->use_empty()) {
861         Use &LoadUse = LI->use_begin().getUse();
862         if (!isa<ICmpInst>(LoadUse.getUser()))
863           LoadUse = RepValue;
864         else {
865           ICmpInst *CI = cast<ICmpInst>(LoadUse.getUser());
866           // Replace the cmp X, 0 with a use of the bool value.
867           Value *LV = new LoadInst(InitBool, InitBool->getName()+".val", CI);
868           InitBoolUsed = true;
869           switch (CI->getPredicate()) {
870           default: assert(0 && "Unknown ICmp Predicate!");
871           case ICmpInst::ICMP_ULT:
872           case ICmpInst::ICMP_SLT:
873             LV = ConstantInt::getFalse();   // X < null -> always false
874             break;
875           case ICmpInst::ICMP_ULE:
876           case ICmpInst::ICMP_SLE:
877           case ICmpInst::ICMP_EQ:
878             LV = BinaryOperator::CreateNot(LV, "notinit", CI);
879             break;
880           case ICmpInst::ICMP_NE:
881           case ICmpInst::ICMP_UGE:
882           case ICmpInst::ICMP_SGE:
883           case ICmpInst::ICMP_UGT:
884           case ICmpInst::ICMP_SGT:
885             break;  // no change.
886           }
887           CI->replaceAllUsesWith(LV);
888           CI->eraseFromParent();
889         }
890       }
891       LI->eraseFromParent();
892     } else {
893       StoreInst *SI = cast<StoreInst>(GV->use_back());
894       // The global is initialized when the store to it occurs.
895       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(), InitBool, SI);
896       SI->eraseFromParent();
897     }
898
899   // If the initialization boolean was used, insert it, otherwise delete it.
900   if (!InitBoolUsed) {
901     while (!InitBool->use_empty())  // Delete initializations
902       cast<Instruction>(InitBool->use_back())->eraseFromParent();
903     delete InitBool;
904   } else
905     GV->getParent()->getGlobalList().insert(GV, InitBool);
906
907
908   // Now the GV is dead, nuke it and the malloc.
909   GV->eraseFromParent();
910   MI->eraseFromParent();
911
912   // To further other optimizations, loop over all users of NewGV and try to
913   // constant prop them.  This will promote GEP instructions with constant
914   // indices into GEP constant-exprs, which will allow global-opt to hack on it.
915   ConstantPropUsersOf(NewGV);
916   if (RepValue != NewGV)
917     ConstantPropUsersOf(RepValue);
918
919   return NewGV;
920 }
921
922 /// ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal - Scan the use-list of V checking
923 /// to make sure that there are no complex uses of V.  We permit simple things
924 /// like dereferencing the pointer, but not storing through the address, unless
925 /// it is to the specified global.
926 static bool ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal(Instruction *V,
927                                                       GlobalVariable *GV,
928                                               SmallPtrSet<PHINode*, 8> &PHIs) {
929   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E;++UI){
930     Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(*UI);
931     if (Inst == 0) return false;
932     
933     if (isa<LoadInst>(Inst) || isa<CmpInst>(Inst)) {
934       continue; // Fine, ignore.
935     }
936     
937     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
938       if (SI->getOperand(0) == V && SI->getOperand(1) != GV)
939         return false;  // Storing the pointer itself... bad.
940       continue; // Otherwise, storing through it, or storing into GV... fine.
941     }
942     
943     if (isa<GetElementPtrInst>(Inst)) {
944       if (!ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal(Inst, GV, PHIs))
945         return false;
946       continue;
947     }
948     
949     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Inst)) {
950       // PHIs are ok if all uses are ok.  Don't infinitely recurse through PHI
951       // cycles.
952       if (PHIs.insert(PN))
953         if (!ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal(PN, GV, PHIs))
954           return false;
955       continue;
956     }
957     
958     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(Inst)) {
959       if (!ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal(BCI, GV, PHIs))
960         return false;
961       continue;
962     }
963     
964     return false;
965   }
966   return true;
967 }
968
969 /// ReplaceUsesOfMallocWithGlobal - The Alloc pointer is stored into GV
970 /// somewhere.  Transform all uses of the allocation into loads from the
971 /// global and uses of the resultant pointer.  Further, delete the store into
972 /// GV.  This assumes that these value pass the 
973 /// 'ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal' predicate.
974 static void ReplaceUsesOfMallocWithGlobal(Instruction *Alloc, 
975                                           GlobalVariable *GV) {
976   while (!Alloc->use_empty()) {
977     Instruction *U = cast<Instruction>(*Alloc->use_begin());
978     Instruction *InsertPt = U;
979     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(U)) {
980       // If this is the store of the allocation into the global, remove it.
981       if (SI->getOperand(1) == GV) {
982         SI->eraseFromParent();
983         continue;
984       }
985     } else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(U)) {
986       // Insert the load in the corresponding predecessor, not right before the
987       // PHI.
988       unsigned PredNo = Alloc->use_begin().getOperandNo()/2;
989       InsertPt = PN->getIncomingBlock(PredNo)->getTerminator();
990     } else if (isa<BitCastInst>(U)) {
991       // Must be bitcast between the malloc and store to initialize the global.
992       ReplaceUsesOfMallocWithGlobal(U, GV);
993       U->eraseFromParent();
994       continue;
995     } else if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(U)) {
996       // If this is a "GEP bitcast" and the user is a store to the global, then
997       // just process it as a bitcast.
998       if (GEPI->hasAllZeroIndices() && GEPI->hasOneUse())
999         if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(GEPI->use_back()))
1000           if (SI->getOperand(1) == GV) {
1001             // Must be bitcast GEP between the malloc and store to initialize
1002             // the global.
1003             ReplaceUsesOfMallocWithGlobal(GEPI, GV);
1004             GEPI->eraseFromParent();
1005             continue;
1006           }
1007     }
1008       
1009     // Insert a load from the global, and use it instead of the malloc.
1010     Value *NL = new LoadInst(GV, GV->getName()+".val", InsertPt);
1011     U->replaceUsesOfWith(Alloc, NL);
1012   }
1013 }
1014
1015 /// LoadUsesSimpleEnoughForHeapSRA - Verify that all uses of V (a load, or a phi
1016 /// of a load) are simple enough to perform heap SRA on.  This permits GEP's
1017 /// that index through the array and struct field, icmps of null, and PHIs.
1018 static bool LoadUsesSimpleEnoughForHeapSRA(Value *V, MallocInst *MI,
1019                              SmallPtrSet<PHINode*, 32> &AnalyzedLoadUsingPHIs) {
1020   // We permit two users of the load: setcc comparing against the null
1021   // pointer, and a getelementptr of a specific form.
1022   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E;++UI){
1023     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1024     
1025     // Comparison against null is ok.
1026     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(User)) {
1027       if (!isa<ConstantPointerNull>(ICI->getOperand(1)))
1028         return false;
1029       continue;
1030     }
1031     
1032     // getelementptr is also ok, but only a simple form.
1033     if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(User)) {
1034       // Must index into the array and into the struct.
1035       if (GEPI->getNumOperands() < 3)
1036         return false;
1037       
1038       // Otherwise the GEP is ok.
1039       continue;
1040     }
1041     
1042     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(User)) {
1043       // If we have already recursively analyzed this PHI, then it is safe.
1044       if (AnalyzedLoadUsingPHIs.insert(PN))
1045         continue;
1046       
1047       // We have a phi of a load from the global.  We can only handle this
1048       // if the other PHI'd values are actually the same.  In this case,
1049       // the rewriter will just drop the phi entirely.
1050       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1051         Value *IV = PN->getIncomingValue(i);
1052         if (IV == V) continue;  // Trivial the same.
1053         
1054         // If the phi'd value is from the malloc that initializes the value,
1055         // we can xform it.
1056         if (IV == MI) continue;
1057         
1058         // Otherwise, we don't know what it is.
1059         return false;
1060       }
1061       
1062       if (!LoadUsesSimpleEnoughForHeapSRA(PN, MI, AnalyzedLoadUsingPHIs))
1063         return false;
1064       
1065       continue;
1066     }
1067     
1068     // Otherwise we don't know what this is, not ok.
1069     return false;
1070   }
1071   
1072   return true;
1073 }
1074
1075
1076 /// AllGlobalLoadUsesSimpleEnoughForHeapSRA - If all users of values loaded from
1077 /// GV are simple enough to perform HeapSRA, return true.
1078 static bool AllGlobalLoadUsesSimpleEnoughForHeapSRA(GlobalVariable *GV,
1079                                                     MallocInst *MI) {
1080   SmallPtrSet<PHINode*, 32> AnalyzedLoadUsingPHIs;
1081   for (Value::use_iterator UI = GV->use_begin(), E = GV->use_end(); UI != E; 
1082        ++UI)
1083     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*UI))
1084       if (!LoadUsesSimpleEnoughForHeapSRA(LI, MI, AnalyzedLoadUsingPHIs))
1085         return false;
1086   return true;
1087 }
1088
1089 /// GetHeapSROALoad - Return the load for the specified field of the HeapSROA'd
1090 /// value, lazily creating it on demand.
1091 static Value *GetHeapSROALoad(Instruction *Load, unsigned FieldNo,
1092                               const std::vector<GlobalVariable*> &FieldGlobals,
1093                               std::vector<Value *> &InsertedLoadsForPtr) {
1094   if (InsertedLoadsForPtr.size() <= FieldNo)
1095     InsertedLoadsForPtr.resize(FieldNo+1);
1096   if (InsertedLoadsForPtr[FieldNo] == 0)
1097     InsertedLoadsForPtr[FieldNo] = new LoadInst(FieldGlobals[FieldNo],
1098                                                 Load->getName()+".f" + 
1099                                                 utostr(FieldNo), Load);
1100   return InsertedLoadsForPtr[FieldNo];
1101 }
1102
1103 /// RewriteHeapSROALoadUser - Given a load instruction and a value derived from
1104 /// the load, rewrite the derived value to use the HeapSRoA'd load.
1105 static void RewriteHeapSROALoadUser(LoadInst *Load, Instruction *LoadUser, 
1106                                const std::vector<GlobalVariable*> &FieldGlobals,
1107                                     std::vector<Value *> &InsertedLoadsForPtr) {
1108   // If this is a comparison against null, handle it.
1109   if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(LoadUser)) {
1110     assert(isa<ConstantPointerNull>(SCI->getOperand(1)));
1111     // If we have a setcc of the loaded pointer, we can use a setcc of any
1112     // field.
1113     Value *NPtr;
1114     if (InsertedLoadsForPtr.empty()) {
1115       NPtr = GetHeapSROALoad(Load, 0, FieldGlobals, InsertedLoadsForPtr);
1116     } else {
1117       NPtr = InsertedLoadsForPtr.back();
1118     }
1119     
1120     Value *New = new ICmpInst(SCI->getPredicate(), NPtr,
1121                               Constant::getNullValue(NPtr->getType()),
1122                               SCI->getName(), SCI);
1123     SCI->replaceAllUsesWith(New);
1124     SCI->eraseFromParent();
1125     return;
1126   }
1127   
1128   // Handle 'getelementptr Ptr, Idx, uint FieldNo ...'
1129   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(LoadUser)) {
1130     assert(GEPI->getNumOperands() >= 3 && isa<ConstantInt>(GEPI->getOperand(2))
1131            && "Unexpected GEPI!");
1132   
1133     // Load the pointer for this field.
1134     unsigned FieldNo = cast<ConstantInt>(GEPI->getOperand(2))->getZExtValue();
1135     Value *NewPtr = GetHeapSROALoad(Load, FieldNo,
1136                                     FieldGlobals, InsertedLoadsForPtr);
1137     
1138     // Create the new GEP idx vector.
1139     SmallVector<Value*, 8> GEPIdx;
1140     GEPIdx.push_back(GEPI->getOperand(1));
1141     GEPIdx.append(GEPI->op_begin()+3, GEPI->op_end());
1142     
1143     Value *NGEPI = GetElementPtrInst::Create(NewPtr,
1144                                              GEPIdx.begin(), GEPIdx.end(),
1145                                              GEPI->getName(), GEPI);
1146     GEPI->replaceAllUsesWith(NGEPI);
1147     GEPI->eraseFromParent();
1148     return;
1149   }
1150   
1151   // Handle PHI nodes.  PHI nodes must be merging in the same values, plus
1152   // potentially the original malloc.  Insert phi nodes for each field, then
1153   // process uses of the PHI.
1154   PHINode *PN = cast<PHINode>(LoadUser);
1155   std::vector<Value *> PHIsForField;
1156   PHIsForField.resize(FieldGlobals.size());
1157   for (unsigned i = 0, e = FieldGlobals.size(); i != e; ++i) {
1158     Value *LoadV = GetHeapSROALoad(Load, i, FieldGlobals, InsertedLoadsForPtr);
1159
1160     PHINode *FieldPN = PHINode::Create(LoadV->getType(),
1161                                        PN->getName()+"."+utostr(i), PN);
1162     // Fill in the predecessor values.
1163     for (unsigned pred = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); pred != e; ++pred) {
1164       // Each predecessor either uses the load or the original malloc.
1165       Value *InVal = PN->getIncomingValue(pred);
1166       BasicBlock *BB = PN->getIncomingBlock(pred);
1167       Value *NewVal;
1168       if (isa<MallocInst>(InVal)) {
1169         // Insert a reload from the global in the predecessor.
1170         NewVal = GetHeapSROALoad(BB->getTerminator(), i, FieldGlobals,
1171                                  PHIsForField);
1172       } else {
1173         NewVal = InsertedLoadsForPtr[i];
1174       }
1175       FieldPN->addIncoming(NewVal, BB);
1176     }
1177     PHIsForField[i] = FieldPN;
1178   }
1179   
1180   // Since PHIsForField specifies a phi for every input value, the lazy inserter
1181   // will never insert a load.
1182   while (!PN->use_empty())
1183     RewriteHeapSROALoadUser(Load, PN->use_back(), FieldGlobals, PHIsForField);
1184   PN->eraseFromParent();
1185 }
1186
1187 /// RewriteUsesOfLoadForHeapSRoA - We are performing Heap SRoA on a global.  Ptr
1188 /// is a value loaded from the global.  Eliminate all uses of Ptr, making them
1189 /// use FieldGlobals instead.  All uses of loaded values satisfy
1190 /// AllGlobalLoadUsesSimpleEnoughForHeapSRA.
1191 static void RewriteUsesOfLoadForHeapSRoA(LoadInst *Load, 
1192                              const std::vector<GlobalVariable*> &FieldGlobals) {
1193   std::vector<Value *> InsertedLoadsForPtr;
1194   //InsertedLoadsForPtr.resize(FieldGlobals.size());
1195   while (!Load->use_empty())
1196     RewriteHeapSROALoadUser(Load, Load->use_back(), 
1197                             FieldGlobals, InsertedLoadsForPtr);
1198 }
1199
1200 /// PerformHeapAllocSRoA - MI is an allocation of an array of structures.  Break
1201 /// it up into multiple allocations of arrays of the fields.
1202 static GlobalVariable *PerformHeapAllocSRoA(GlobalVariable *GV, MallocInst *MI){
1203   DOUT << "SROA HEAP ALLOC: " << *GV << "  MALLOC = " << *MI;
1204   const StructType *STy = cast<StructType>(MI->getAllocatedType());
1205
1206   // There is guaranteed to be at least one use of the malloc (storing
1207   // it into GV).  If there are other uses, change them to be uses of
1208   // the global to simplify later code.  This also deletes the store
1209   // into GV.
1210   ReplaceUsesOfMallocWithGlobal(MI, GV);
1211   
1212   // Okay, at this point, there are no users of the malloc.  Insert N
1213   // new mallocs at the same place as MI, and N globals.
1214   std::vector<GlobalVariable*> FieldGlobals;
1215   std::vector<MallocInst*> FieldMallocs;
1216   
1217   for (unsigned FieldNo = 0, e = STy->getNumElements(); FieldNo != e;++FieldNo){
1218     const Type *FieldTy = STy->getElementType(FieldNo);
1219     const Type *PFieldTy = PointerType::getUnqual(FieldTy);
1220     
1221     GlobalVariable *NGV =
1222       new GlobalVariable(PFieldTy, false, GlobalValue::InternalLinkage,
1223                          Constant::getNullValue(PFieldTy),
1224                          GV->getName() + ".f" + utostr(FieldNo), GV,
1225                          GV->isThreadLocal());
1226     FieldGlobals.push_back(NGV);
1227     
1228     MallocInst *NMI = new MallocInst(FieldTy, MI->getArraySize(),
1229                                      MI->getName() + ".f" + utostr(FieldNo),MI);
1230     FieldMallocs.push_back(NMI);
1231     new StoreInst(NMI, NGV, MI);
1232   }
1233   
1234   // The tricky aspect of this transformation is handling the case when malloc
1235   // fails.  In the original code, malloc failing would set the result pointer
1236   // of malloc to null.  In this case, some mallocs could succeed and others
1237   // could fail.  As such, we emit code that looks like this:
1238   //    F0 = malloc(field0)
1239   //    F1 = malloc(field1)
1240   //    F2 = malloc(field2)
1241   //    if (F0 == 0 || F1 == 0 || F2 == 0) {
1242   //      if (F0) { free(F0); F0 = 0; }
1243   //      if (F1) { free(F1); F1 = 0; }
1244   //      if (F2) { free(F2); F2 = 0; }
1245   //    }
1246   Value *RunningOr = 0;
1247   for (unsigned i = 0, e = FieldMallocs.size(); i != e; ++i) {
1248     Value *Cond = new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, FieldMallocs[i],
1249                              Constant::getNullValue(FieldMallocs[i]->getType()),
1250                                   "isnull", MI);
1251     if (!RunningOr)
1252       RunningOr = Cond;   // First seteq
1253     else
1254       RunningOr = BinaryOperator::CreateOr(RunningOr, Cond, "tmp", MI);
1255   }
1256
1257   // Split the basic block at the old malloc.
1258   BasicBlock *OrigBB = MI->getParent();
1259   BasicBlock *ContBB = OrigBB->splitBasicBlock(MI, "malloc_cont");
1260   
1261   // Create the block to check the first condition.  Put all these blocks at the
1262   // end of the function as they are unlikely to be executed.
1263   BasicBlock *NullPtrBlock = BasicBlock::Create("malloc_ret_null",
1264                                                 OrigBB->getParent());
1265   
1266   // Remove the uncond branch from OrigBB to ContBB, turning it into a cond
1267   // branch on RunningOr.
1268   OrigBB->getTerminator()->eraseFromParent();
1269   BranchInst::Create(NullPtrBlock, ContBB, RunningOr, OrigBB);
1270   
1271   // Within the NullPtrBlock, we need to emit a comparison and branch for each
1272   // pointer, because some may be null while others are not.
1273   for (unsigned i = 0, e = FieldGlobals.size(); i != e; ++i) {
1274     Value *GVVal = new LoadInst(FieldGlobals[i], "tmp", NullPtrBlock);
1275     Value *Cmp = new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, GVVal, 
1276                               Constant::getNullValue(GVVal->getType()),
1277                               "tmp", NullPtrBlock);
1278     BasicBlock *FreeBlock = BasicBlock::Create("free_it", OrigBB->getParent());
1279     BasicBlock *NextBlock = BasicBlock::Create("next", OrigBB->getParent());
1280     BranchInst::Create(FreeBlock, NextBlock, Cmp, NullPtrBlock);
1281
1282     // Fill in FreeBlock.
1283     new FreeInst(GVVal, FreeBlock);
1284     new StoreInst(Constant::getNullValue(GVVal->getType()), FieldGlobals[i],
1285                   FreeBlock);
1286     BranchInst::Create(NextBlock, FreeBlock);
1287     
1288     NullPtrBlock = NextBlock;
1289   }
1290   
1291   BranchInst::Create(ContBB, NullPtrBlock);
1292   
1293   // MI is no longer needed, remove it.
1294   MI->eraseFromParent();
1295
1296   
1297   // Okay, the malloc site is completely handled.  All of the uses of GV are now
1298   // loads, and all uses of those loads are simple.  Rewrite them to use loads
1299   // of the per-field globals instead.
1300   while (!GV->use_empty()) {
1301     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(GV->use_back())) {
1302       RewriteUsesOfLoadForHeapSRoA(LI, FieldGlobals);
1303       LI->eraseFromParent();
1304     } else {
1305       // Must be a store of null.
1306       StoreInst *SI = cast<StoreInst>(GV->use_back());
1307       assert(isa<Constant>(SI->getOperand(0)) &&
1308              cast<Constant>(SI->getOperand(0))->isNullValue() &&
1309              "Unexpected heap-sra user!");
1310       
1311       // Insert a store of null into each global.
1312       for (unsigned i = 0, e = FieldGlobals.size(); i != e; ++i) {
1313         Constant *Null = 
1314           Constant::getNullValue(FieldGlobals[i]->getType()->getElementType());
1315         new StoreInst(Null, FieldGlobals[i], SI);
1316       }
1317       // Erase the original store.
1318       SI->eraseFromParent();
1319     }
1320   }
1321
1322   // The old global is now dead, remove it.
1323   GV->eraseFromParent();
1324
1325   ++NumHeapSRA;
1326   return FieldGlobals[0];
1327 }
1328
1329 /// TryToOptimizeStoreOfMallocToGlobal - This function is called when we see a
1330 /// pointer global variable with a single value stored it that is a malloc or
1331 /// cast of malloc.
1332 static bool TryToOptimizeStoreOfMallocToGlobal(GlobalVariable *GV,
1333                                                MallocInst *MI,
1334                                                Module::global_iterator &GVI,
1335                                                TargetData &TD) {
1336   // If this is a malloc of an abstract type, don't touch it.
1337   if (!MI->getAllocatedType()->isSized())
1338     return false;
1339   
1340   // We can't optimize this global unless all uses of it are *known* to be
1341   // of the malloc value, not of the null initializer value (consider a use
1342   // that compares the global's value against zero to see if the malloc has
1343   // been reached).  To do this, we check to see if all uses of the global
1344   // would trap if the global were null: this proves that they must all
1345   // happen after the malloc.
1346   if (!AllUsesOfLoadedValueWillTrapIfNull(GV))
1347     return false;
1348   
1349   // We can't optimize this if the malloc itself is used in a complex way,
1350   // for example, being stored into multiple globals.  This allows the
1351   // malloc to be stored into the specified global, loaded setcc'd, and
1352   // GEP'd.  These are all things we could transform to using the global
1353   // for.
1354   {
1355     SmallPtrSet<PHINode*, 8> PHIs;
1356     if (!ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal(MI, GV, PHIs))
1357       return false;
1358   }
1359   
1360   
1361   // If we have a global that is only initialized with a fixed size malloc,
1362   // transform the program to use global memory instead of malloc'd memory.
1363   // This eliminates dynamic allocation, avoids an indirection accessing the
1364   // data, and exposes the resultant global to further GlobalOpt.
1365   if (ConstantInt *NElements = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getArraySize())) {
1366     // Restrict this transformation to only working on small allocations
1367     // (2048 bytes currently), as we don't want to introduce a 16M global or
1368     // something.
1369     if (NElements->getZExtValue()*
1370         TD.getABITypeSize(MI->getAllocatedType()) < 2048) {
1371       GVI = OptimizeGlobalAddressOfMalloc(GV, MI);
1372       return true;
1373     }
1374   }
1375   
1376   // If the allocation is an array of structures, consider transforming this
1377   // into multiple malloc'd arrays, one for each field.  This is basically
1378   // SRoA for malloc'd memory.
1379   const Type *AllocTy = MI->getAllocatedType();
1380   
1381   // If this is an allocation of a fixed size array of structs, analyze as a
1382   // variable size array.  malloc [100 x struct],1 -> malloc struct, 100
1383   if (!MI->isArrayAllocation())
1384     if (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(AllocTy))
1385       AllocTy = AT->getElementType();
1386   
1387   if (const StructType *AllocSTy = dyn_cast<StructType>(AllocTy)) {
1388     // This the structure has an unreasonable number of fields, leave it
1389     // alone.
1390     if (AllocSTy->getNumElements() <= 16 && AllocSTy->getNumElements() != 0 &&
1391         AllGlobalLoadUsesSimpleEnoughForHeapSRA(GV, MI)) {
1392       
1393       // If this is a fixed size array, transform the Malloc to be an alloc of
1394       // structs.  malloc [100 x struct],1 -> malloc struct, 100
1395       if (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(MI->getAllocatedType())) {
1396         MallocInst *NewMI = 
1397           new MallocInst(AllocSTy, 
1398                          ConstantInt::get(Type::Int32Ty, AT->getNumElements()),
1399                          "", MI);
1400         NewMI->takeName(MI);
1401         Value *Cast = new BitCastInst(NewMI, MI->getType(), "tmp", MI);
1402         MI->replaceAllUsesWith(Cast);
1403         MI->eraseFromParent();
1404         MI = NewMI;
1405       }
1406       
1407       GVI = PerformHeapAllocSRoA(GV, MI);
1408       return true;
1409     }
1410   }
1411   
1412   return false;
1413 }  
1414
1415 // OptimizeOnceStoredGlobal - Try to optimize globals based on the knowledge
1416 // that only one value (besides its initializer) is ever stored to the global.
1417 static bool OptimizeOnceStoredGlobal(GlobalVariable *GV, Value *StoredOnceVal,
1418                                      Module::global_iterator &GVI,
1419                                      TargetData &TD) {
1420   // Ignore no-op GEPs and bitcasts.
1421   StoredOnceVal = StoredOnceVal->stripPointerCasts();
1422
1423   // If we are dealing with a pointer global that is initialized to null and
1424   // only has one (non-null) value stored into it, then we can optimize any
1425   // users of the loaded value (often calls and loads) that would trap if the
1426   // value was null.
1427   if (isa<PointerType>(GV->getInitializer()->getType()) &&
1428       GV->getInitializer()->isNullValue()) {
1429     if (Constant *SOVC = dyn_cast<Constant>(StoredOnceVal)) {
1430       if (GV->getInitializer()->getType() != SOVC->getType())
1431         SOVC = ConstantExpr::getBitCast(SOVC, GV->getInitializer()->getType());
1432
1433       // Optimize away any trapping uses of the loaded value.
1434       if (OptimizeAwayTrappingUsesOfLoads(GV, SOVC))
1435         return true;
1436     } else if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(StoredOnceVal)) {
1437       if (TryToOptimizeStoreOfMallocToGlobal(GV, MI, GVI, TD))
1438         return true;
1439     }
1440   }
1441
1442   return false;
1443 }
1444
1445 /// TryToShrinkGlobalToBoolean - At this point, we have learned that the only
1446 /// two values ever stored into GV are its initializer and OtherVal.  See if we
1447 /// can shrink the global into a boolean and select between the two values
1448 /// whenever it is used.  This exposes the values to other scalar optimizations.
1449 static bool TryToShrinkGlobalToBoolean(GlobalVariable *GV, Constant *OtherVal) {
1450   const Type *GVElType = GV->getType()->getElementType();
1451   
1452   // If GVElType is already i1, it is already shrunk.  If the type of the GV is
1453   // an FP value or vector, don't do this optimization because a select between
1454   // them is very expensive and unlikely to lead to later simplification.
1455   if (GVElType == Type::Int1Ty || GVElType->isFloatingPoint() ||
1456       isa<VectorType>(GVElType))
1457     return false;
1458   
1459   // Walk the use list of the global seeing if all the uses are load or store.
1460   // If there is anything else, bail out.
1461   for (Value::use_iterator I = GV->use_begin(), E = GV->use_end(); I != E; ++I)
1462     if (!isa<LoadInst>(I) && !isa<StoreInst>(I))
1463       return false;
1464   
1465   DOUT << "   *** SHRINKING TO BOOL: " << *GV;
1466   
1467   // Create the new global, initializing it to false.
1468   GlobalVariable *NewGV = new GlobalVariable(Type::Int1Ty, false,
1469          GlobalValue::InternalLinkage, ConstantInt::getFalse(),
1470                                              GV->getName()+".b",
1471                                              (Module *)NULL,
1472                                              GV->isThreadLocal());
1473   GV->getParent()->getGlobalList().insert(GV, NewGV);
1474
1475   Constant *InitVal = GV->getInitializer();
1476   assert(InitVal->getType() != Type::Int1Ty && "No reason to shrink to bool!");
1477
1478   // If initialized to zero and storing one into the global, we can use a cast
1479   // instead of a select to synthesize the desired value.
1480   bool IsOneZero = false;
1481   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(OtherVal))
1482     IsOneZero = InitVal->isNullValue() && CI->isOne();
1483
1484   while (!GV->use_empty()) {
1485     Instruction *UI = cast<Instruction>(GV->use_back());
1486     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(UI)) {
1487       // Change the store into a boolean store.
1488       bool StoringOther = SI->getOperand(0) == OtherVal;
1489       // Only do this if we weren't storing a loaded value.
1490       Value *StoreVal;
1491       if (StoringOther || SI->getOperand(0) == InitVal)
1492         StoreVal = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, StoringOther);
1493       else {
1494         // Otherwise, we are storing a previously loaded copy.  To do this,
1495         // change the copy from copying the original value to just copying the
1496         // bool.
1497         Instruction *StoredVal = cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
1498
1499         // If we're already replaced the input, StoredVal will be a cast or
1500         // select instruction.  If not, it will be a load of the original
1501         // global.
1502         if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(StoredVal)) {
1503           assert(LI->getOperand(0) == GV && "Not a copy!");
1504           // Insert a new load, to preserve the saved value.
1505           StoreVal = new LoadInst(NewGV, LI->getName()+".b", LI);
1506         } else {
1507           assert((isa<CastInst>(StoredVal) || isa<SelectInst>(StoredVal)) &&
1508                  "This is not a form that we understand!");
1509           StoreVal = StoredVal->getOperand(0);
1510           assert(isa<LoadInst>(StoreVal) && "Not a load of NewGV!");
1511         }
1512       }
1513       new StoreInst(StoreVal, NewGV, SI);
1514     } else {
1515       // Change the load into a load of bool then a select.
1516       LoadInst *LI = cast<LoadInst>(UI);
1517       LoadInst *NLI = new LoadInst(NewGV, LI->getName()+".b", LI);
1518       Value *NSI;
1519       if (IsOneZero)
1520         NSI = new ZExtInst(NLI, LI->getType(), "", LI);
1521       else
1522         NSI = SelectInst::Create(NLI, OtherVal, InitVal, "", LI);
1523       NSI->takeName(LI);
1524       LI->replaceAllUsesWith(NSI);
1525     }
1526     UI->eraseFromParent();
1527   }
1528
1529   GV->eraseFromParent();
1530   return true;
1531 }
1532
1533
1534 /// ProcessInternalGlobal - Analyze the specified global variable and optimize
1535 /// it if possible.  If we make a change, return true.
1536 bool GlobalOpt::ProcessInternalGlobal(GlobalVariable *GV,
1537                                       Module::global_iterator &GVI) {
1538   SmallPtrSet<PHINode*, 16> PHIUsers;
1539   GlobalStatus GS;
1540   GV->removeDeadConstantUsers();
1541
1542   if (GV->use_empty()) {
1543     DOUT << "GLOBAL DEAD: " << *GV;
1544     GV->eraseFromParent();
1545     ++NumDeleted;
1546     return true;
1547   }
1548
1549   if (!AnalyzeGlobal(GV, GS, PHIUsers)) {
1550 #if 0
1551     cerr << "Global: " << *GV;
1552     cerr << "  isLoaded = " << GS.isLoaded << "\n";
1553     cerr << "  StoredType = ";
1554     switch (GS.StoredType) {
1555     case GlobalStatus::NotStored: cerr << "NEVER STORED\n"; break;
1556     case GlobalStatus::isInitializerStored: cerr << "INIT STORED\n"; break;
1557     case GlobalStatus::isStoredOnce: cerr << "STORED ONCE\n"; break;
1558     case GlobalStatus::isStored: cerr << "stored\n"; break;
1559     }
1560     if (GS.StoredType == GlobalStatus::isStoredOnce && GS.StoredOnceValue)
1561       cerr << "  StoredOnceValue = " << *GS.StoredOnceValue << "\n";
1562     if (GS.AccessingFunction && !GS.HasMultipleAccessingFunctions)
1563       cerr << "  AccessingFunction = " << GS.AccessingFunction->getName()
1564                 << "\n";
1565     cerr << "  HasMultipleAccessingFunctions =  "
1566               << GS.HasMultipleAccessingFunctions << "\n";
1567     cerr << "  HasNonInstructionUser = " << GS.HasNonInstructionUser<<"\n";
1568     cerr << "\n";
1569 #endif
1570     
1571     // If this is a first class global and has only one accessing function
1572     // and this function is main (which we know is not recursive we can make
1573     // this global a local variable) we replace the global with a local alloca
1574     // in this function.
1575     //
1576     // NOTE: It doesn't make sense to promote non single-value types since we
1577     // are just replacing static memory to stack memory.
1578     if (!GS.HasMultipleAccessingFunctions &&
1579         GS.AccessingFunction && !GS.HasNonInstructionUser &&
1580         GV->getType()->getElementType()->isSingleValueType() &&
1581         GS.AccessingFunction->getName() == "main" &&
1582         GS.AccessingFunction->hasExternalLinkage()) {
1583       DOUT << "LOCALIZING GLOBAL: " << *GV;
1584       Instruction* FirstI = GS.AccessingFunction->getEntryBlock().begin();
1585       const Type* ElemTy = GV->getType()->getElementType();
1586       // FIXME: Pass Global's alignment when globals have alignment
1587       AllocaInst* Alloca = new AllocaInst(ElemTy, NULL, GV->getName(), FirstI);
1588       if (!isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
1589         new StoreInst(GV->getInitializer(), Alloca, FirstI);
1590
1591       GV->replaceAllUsesWith(Alloca);
1592       GV->eraseFromParent();
1593       ++NumLocalized;
1594       return true;
1595     }
1596     
1597     // If the global is never loaded (but may be stored to), it is dead.
1598     // Delete it now.
1599     if (!GS.isLoaded) {
1600       DOUT << "GLOBAL NEVER LOADED: " << *GV;
1601
1602       // Delete any stores we can find to the global.  We may not be able to
1603       // make it completely dead though.
1604       bool Changed = CleanupConstantGlobalUsers(GV, GV->getInitializer());
1605
1606       // If the global is dead now, delete it.
1607       if (GV->use_empty()) {
1608         GV->eraseFromParent();
1609         ++NumDeleted;
1610         Changed = true;
1611       }
1612       return Changed;
1613
1614     } else if (GS.StoredType <= GlobalStatus::isInitializerStored) {
1615       DOUT << "MARKING CONSTANT: " << *GV;
1616       GV->setConstant(true);
1617
1618       // Clean up any obviously simplifiable users now.
1619       CleanupConstantGlobalUsers(GV, GV->getInitializer());
1620
1621       // If the global is dead now, just nuke it.
1622       if (GV->use_empty()) {
1623         DOUT << "   *** Marking constant allowed us to simplify "
1624              << "all users and delete global!\n";
1625         GV->eraseFromParent();
1626         ++NumDeleted;
1627       }
1628
1629       ++NumMarked;
1630       return true;
1631     } else if (!GV->getInitializer()->getType()->isSingleValueType()) {
1632       if (GlobalVariable *FirstNewGV = SRAGlobal(GV, 
1633                                                  getAnalysis<TargetData>())) {
1634         GVI = FirstNewGV;  // Don't skip the newly produced globals!
1635         return true;
1636       }
1637     } else if (GS.StoredType == GlobalStatus::isStoredOnce) {
1638       // If the initial value for the global was an undef value, and if only
1639       // one other value was stored into it, we can just change the
1640       // initializer to be an undef value, then delete all stores to the
1641       // global.  This allows us to mark it constant.
1642       if (Constant *SOVConstant = dyn_cast<Constant>(GS.StoredOnceValue))
1643         if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer())) {
1644           // Change the initial value here.
1645           GV->setInitializer(SOVConstant);
1646
1647           // Clean up any obviously simplifiable users now.
1648           CleanupConstantGlobalUsers(GV, GV->getInitializer());
1649
1650           if (GV->use_empty()) {
1651             DOUT << "   *** Substituting initializer allowed us to "
1652                  << "simplify all users and delete global!\n";
1653             GV->eraseFromParent();
1654             ++NumDeleted;
1655           } else {
1656             GVI = GV;
1657           }
1658           ++NumSubstitute;
1659           return true;
1660         }
1661
1662       // Try to optimize globals based on the knowledge that only one value
1663       // (besides its initializer) is ever stored to the global.
1664       if (OptimizeOnceStoredGlobal(GV, GS.StoredOnceValue, GVI,
1665                                    getAnalysis<TargetData>()))
1666         return true;
1667
1668       // Otherwise, if the global was not a boolean, we can shrink it to be a
1669       // boolean.
1670       if (Constant *SOVConstant = dyn_cast<Constant>(GS.StoredOnceValue))
1671         if (TryToShrinkGlobalToBoolean(GV, SOVConstant)) {
1672           ++NumShrunkToBool;
1673           return true;
1674         }
1675     }
1676   }
1677   return false;
1678 }
1679
1680 /// OnlyCalledDirectly - Return true if the specified function is only called
1681 /// directly.  In other words, its address is never taken.
1682 static bool OnlyCalledDirectly(Function *F) {
1683   for (Value::use_iterator UI = F->use_begin(), E = F->use_end(); UI != E;++UI){
1684     Instruction *User = dyn_cast<Instruction>(*UI);
1685     if (!User) return false;
1686     if (!isa<CallInst>(User) && !isa<InvokeInst>(User)) return false;
1687
1688     // See if the function address is passed as an argument.
1689     for (User::op_iterator i = User->op_begin() + 1, e = User->op_end();
1690          i != e; ++i)
1691       if (*i == F) return false;
1692   }
1693   return true;
1694 }
1695
1696 /// ChangeCalleesToFastCall - Walk all of the direct calls of the specified
1697 /// function, changing them to FastCC.
1698 static void ChangeCalleesToFastCall(Function *F) {
1699   for (Value::use_iterator UI = F->use_begin(), E = F->use_end(); UI != E;++UI){
1700     CallSite User(cast<Instruction>(*UI));
1701     User.setCallingConv(CallingConv::Fast);
1702   }
1703 }
1704
1705 static AttrListPtr StripNest(const AttrListPtr &Attrs) {
1706   for (unsigned i = 0, e = Attrs.getNumSlots(); i != e; ++i) {
1707     if ((Attrs.getSlot(i).Attrs & Attribute::Nest) == 0)
1708       continue;
1709
1710     // There can be only one.
1711     return Attrs.removeAttr(Attrs.getSlot(i).Index, Attribute::Nest);
1712   }
1713
1714   return Attrs;
1715 }
1716
1717 static void RemoveNestAttribute(Function *F) {
1718   F->setAttributes(StripNest(F->getAttributes()));
1719   for (Value::use_iterator UI = F->use_begin(), E = F->use_end(); UI != E;++UI){
1720     CallSite User(cast<Instruction>(*UI));
1721     User.setAttributes(StripNest(User.getAttributes()));
1722   }
1723 }
1724
1725 bool GlobalOpt::OptimizeFunctions(Module &M) {
1726   bool Changed = false;
1727   // Optimize functions.
1728   for (Module::iterator FI = M.begin(), E = M.end(); FI != E; ) {
1729     Function *F = FI++;
1730     F->removeDeadConstantUsers();
1731     if (F->use_empty() && (F->hasInternalLinkage() ||
1732                            F->hasLinkOnceLinkage())) {
1733       M.getFunctionList().erase(F);
1734       Changed = true;
1735       ++NumFnDeleted;
1736     } else if (F->hasInternalLinkage()) {
1737       if (F->getCallingConv() == CallingConv::C && !F->isVarArg() &&
1738           OnlyCalledDirectly(F)) {
1739         // If this function has C calling conventions, is not a varargs
1740         // function, and is only called directly, promote it to use the Fast
1741         // calling convention.
1742         F->setCallingConv(CallingConv::Fast);
1743         ChangeCalleesToFastCall(F);
1744         ++NumFastCallFns;
1745         Changed = true;
1746       }
1747
1748       if (F->getAttributes().hasAttrSomewhere(Attribute::Nest) &&
1749           OnlyCalledDirectly(F)) {
1750         // The function is not used by a trampoline intrinsic, so it is safe
1751         // to remove the 'nest' attribute.
1752         RemoveNestAttribute(F);
1753         ++NumNestRemoved;
1754         Changed = true;
1755       }
1756     }
1757   }
1758   return Changed;
1759 }
1760
1761 bool GlobalOpt::OptimizeGlobalVars(Module &M) {
1762   bool Changed = false;
1763   for (Module::global_iterator GVI = M.global_begin(), E = M.global_end();
1764        GVI != E; ) {
1765     GlobalVariable *GV = GVI++;
1766     if (!GV->isConstant() && GV->hasInternalLinkage() &&
1767         GV->hasInitializer())
1768       Changed |= ProcessInternalGlobal(GV, GVI);
1769   }
1770   return Changed;
1771 }
1772
1773 /// FindGlobalCtors - Find the llvm.globalctors list, verifying that all
1774 /// initializers have an init priority of 65535.
1775 GlobalVariable *GlobalOpt::FindGlobalCtors(Module &M) {
1776   for (Module::global_iterator I = M.global_begin(), E = M.global_end();
1777        I != E; ++I)
1778     if (I->getName() == "llvm.global_ctors") {
1779       // Found it, verify it's an array of { int, void()* }.
1780       const ArrayType *ATy =dyn_cast<ArrayType>(I->getType()->getElementType());
1781       if (!ATy) return 0;
1782       const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(ATy->getElementType());
1783       if (!STy || STy->getNumElements() != 2 ||
1784           STy->getElementType(0) != Type::Int32Ty) return 0;
1785       const PointerType *PFTy = dyn_cast<PointerType>(STy->getElementType(1));
1786       if (!PFTy) return 0;
1787       const FunctionType *FTy = dyn_cast<FunctionType>(PFTy->getElementType());
1788       if (!FTy || FTy->getReturnType() != Type::VoidTy || FTy->isVarArg() ||
1789           FTy->getNumParams() != 0)
1790         return 0;
1791       
1792       // Verify that the initializer is simple enough for us to handle.
1793       if (!I->hasInitializer()) return 0;
1794       ConstantArray *CA = dyn_cast<ConstantArray>(I->getInitializer());
1795       if (!CA) return 0;
1796       for (User::op_iterator i = CA->op_begin(), e = CA->op_end(); i != e; ++i)
1797         if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(*i)) {
1798           if (isa<ConstantPointerNull>(CS->getOperand(1)))
1799             continue;
1800
1801           // Must have a function or null ptr.
1802           if (!isa<Function>(CS->getOperand(1)))
1803             return 0;
1804           
1805           // Init priority must be standard.
1806           ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CS->getOperand(0));
1807           if (!CI || CI->getZExtValue() != 65535)
1808             return 0;
1809         } else {
1810           return 0;
1811         }
1812       
1813       return I;
1814     }
1815   return 0;
1816 }
1817
1818 /// ParseGlobalCtors - Given a llvm.global_ctors list that we can understand,
1819 /// return a list of the functions and null terminator as a vector.
1820 static std::vector<Function*> ParseGlobalCtors(GlobalVariable *GV) {
1821   ConstantArray *CA = cast<ConstantArray>(GV->getInitializer());
1822   std::vector<Function*> Result;
1823   Result.reserve(CA->getNumOperands());
1824   for (User::op_iterator i = CA->op_begin(), e = CA->op_end(); i != e; ++i) {
1825     ConstantStruct *CS = cast<ConstantStruct>(*i);
1826     Result.push_back(dyn_cast<Function>(CS->getOperand(1)));
1827   }
1828   return Result;
1829 }
1830
1831 /// InstallGlobalCtors - Given a specified llvm.global_ctors list, install the
1832 /// specified array, returning the new global to use.
1833 static GlobalVariable *InstallGlobalCtors(GlobalVariable *GCL, 
1834                                           const std::vector<Function*> &Ctors) {
1835   // If we made a change, reassemble the initializer list.
1836   std::vector<Constant*> CSVals;
1837   CSVals.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 65535));
1838   CSVals.push_back(0);
1839   
1840   // Create the new init list.
1841   std::vector<Constant*> CAList;
1842   for (unsigned i = 0, e = Ctors.size(); i != e; ++i) {
1843     if (Ctors[i]) {
1844       CSVals[1] = Ctors[i];
1845     } else {
1846       const Type *FTy = FunctionType::get(Type::VoidTy,
1847                                           std::vector<const Type*>(), false);
1848       const PointerType *PFTy = PointerType::getUnqual(FTy);
1849       CSVals[1] = Constant::getNullValue(PFTy);
1850       CSVals[0] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 2147483647);
1851     }
1852     CAList.push_back(ConstantStruct::get(CSVals));
1853   }
1854   
1855   // Create the array initializer.
1856   const Type *StructTy =
1857     cast<ArrayType>(GCL->getType()->getElementType())->getElementType();
1858   Constant *CA = ConstantArray::get(ArrayType::get(StructTy, CAList.size()),
1859                                     CAList);
1860   
1861   // If we didn't change the number of elements, don't create a new GV.
1862   if (CA->getType() == GCL->getInitializer()->getType()) {
1863     GCL->setInitializer(CA);
1864     return GCL;
1865   }
1866   
1867   // Create the new global and insert it next to the existing list.
1868   GlobalVariable *NGV = new GlobalVariable(CA->getType(), GCL->isConstant(),
1869                                            GCL->getLinkage(), CA, "",
1870                                            (Module *)NULL,
1871                                            GCL->isThreadLocal());
1872   GCL->getParent()->getGlobalList().insert(GCL, NGV);
1873   NGV->takeName(GCL);
1874   
1875   // Nuke the old list, replacing any uses with the new one.
1876   if (!GCL->use_empty()) {
1877     Constant *V = NGV;
1878     if (V->getType() != GCL->getType())
1879       V = ConstantExpr::getBitCast(V, GCL->getType());
1880     GCL->replaceAllUsesWith(V);
1881   }
1882   GCL->eraseFromParent();
1883   
1884   if (Ctors.size())
1885     return NGV;
1886   else
1887     return 0;
1888 }
1889
1890
1891 static Constant *getVal(DenseMap<Value*, Constant*> &ComputedValues,
1892                         Value *V) {
1893   if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V)) return CV;
1894   Constant *R = ComputedValues[V];
1895   assert(R && "Reference to an uncomputed value!");
1896   return R;
1897 }
1898
1899 /// isSimpleEnoughPointerToCommit - Return true if this constant is simple
1900 /// enough for us to understand.  In particular, if it is a cast of something,
1901 /// we punt.  We basically just support direct accesses to globals and GEP's of
1902 /// globals.  This should be kept up to date with CommitValueTo.
1903 static bool isSimpleEnoughPointerToCommit(Constant *C) {
1904   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(C)) {
1905     if (!GV->hasExternalLinkage() && !GV->hasInternalLinkage())
1906       return false;  // do not allow weak/linkonce/dllimport/dllexport linkage.
1907     return !GV->isDeclaration();  // reject external globals.
1908   }
1909   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C))
1910     // Handle a constantexpr gep.
1911     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr &&
1912         isa<GlobalVariable>(CE->getOperand(0))) {
1913       GlobalVariable *GV = cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0));
1914       if (!GV->hasExternalLinkage() && !GV->hasInternalLinkage())
1915         return false;  // do not allow weak/linkonce/dllimport/dllexport linkage.
1916       return GV->hasInitializer() &&
1917              ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE);
1918     }
1919   return false;
1920 }
1921
1922 /// EvaluateStoreInto - Evaluate a piece of a constantexpr store into a global
1923 /// initializer.  This returns 'Init' modified to reflect 'Val' stored into it.
1924 /// At this point, the GEP operands of Addr [0, OpNo) have been stepped into.
1925 static Constant *EvaluateStoreInto(Constant *Init, Constant *Val,
1926                                    ConstantExpr *Addr, unsigned OpNo) {
1927   // Base case of the recursion.
1928   if (OpNo == Addr->getNumOperands()) {
1929     assert(Val->getType() == Init->getType() && "Type mismatch!");
1930     return Val;
1931   }
1932   
1933   if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Init->getType())) {
1934     std::vector<Constant*> Elts;
1935
1936     // Break up the constant into its elements.
1937     if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(Init)) {
1938       for (User::op_iterator i = CS->op_begin(), e = CS->op_end(); i != e; ++i)
1939         Elts.push_back(cast<Constant>(*i));
1940     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Init)) {
1941       for (unsigned i = 0, e = STy->getNumElements(); i != e; ++i)
1942         Elts.push_back(Constant::getNullValue(STy->getElementType(i)));
1943     } else if (isa<UndefValue>(Init)) {
1944       for (unsigned i = 0, e = STy->getNumElements(); i != e; ++i)
1945         Elts.push_back(UndefValue::get(STy->getElementType(i)));
1946     } else {
1947       assert(0 && "This code is out of sync with "
1948              " ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr");
1949     }
1950     
1951     // Replace the element that we are supposed to.
1952     ConstantInt *CU = cast<ConstantInt>(Addr->getOperand(OpNo));
1953     unsigned Idx = CU->getZExtValue();
1954     assert(Idx < STy->getNumElements() && "Struct index out of range!");
1955     Elts[Idx] = EvaluateStoreInto(Elts[Idx], Val, Addr, OpNo+1);
1956     
1957     // Return the modified struct.
1958     return ConstantStruct::get(&Elts[0], Elts.size(), STy->isPacked());
1959   } else {
1960     ConstantInt *CI = cast<ConstantInt>(Addr->getOperand(OpNo));
1961     const ArrayType *ATy = cast<ArrayType>(Init->getType());
1962
1963     // Break up the array into elements.
1964     std::vector<Constant*> Elts;
1965     if (ConstantArray *CA = dyn_cast<ConstantArray>(Init)) {
1966       for (User::op_iterator i = CA->op_begin(), e = CA->op_end(); i != e; ++i)
1967         Elts.push_back(cast<Constant>(*i));
1968     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Init)) {
1969       Constant *Elt = Constant::getNullValue(ATy->getElementType());
1970       Elts.assign(ATy->getNumElements(), Elt);
1971     } else if (isa<UndefValue>(Init)) {
1972       Constant *Elt = UndefValue::get(ATy->getElementType());
1973       Elts.assign(ATy->getNumElements(), Elt);
1974     } else {
1975       assert(0 && "This code is out of sync with "
1976              " ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr");
1977     }
1978     
1979     assert(CI->getZExtValue() < ATy->getNumElements());
1980     Elts[CI->getZExtValue()] =
1981       EvaluateStoreInto(Elts[CI->getZExtValue()], Val, Addr, OpNo+1);
1982     return ConstantArray::get(ATy, Elts);
1983   }    
1984 }
1985
1986 /// CommitValueTo - We have decided that Addr (which satisfies the predicate
1987 /// isSimpleEnoughPointerToCommit) should get Val as its value.  Make it happen.
1988 static void CommitValueTo(Constant *Val, Constant *Addr) {
1989   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Addr)) {
1990     assert(GV->hasInitializer());
1991     GV->setInitializer(Val);
1992     return;
1993   }
1994   
1995   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(Addr);
1996   GlobalVariable *GV = cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0));
1997   
1998   Constant *Init = GV->getInitializer();
1999   Init = EvaluateStoreInto(Init, Val, CE, 2);
2000   GV->setInitializer(Init);
2001 }
2002
2003 /// ComputeLoadResult - Return the value that would be computed by a load from
2004 /// P after the stores reflected by 'memory' have been performed.  If we can't
2005 /// decide, return null.
2006 static Constant *ComputeLoadResult(Constant *P,
2007                                 const DenseMap<Constant*, Constant*> &Memory) {
2008   // If this memory location has been recently stored, use the stored value: it
2009   // is the most up-to-date.
2010   DenseMap<Constant*, Constant*>::const_iterator I = Memory.find(P);
2011   if (I != Memory.end()) return I->second;
2012  
2013   // Access it.
2014   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(P)) {
2015     if (GV->hasInitializer())
2016       return GV->getInitializer();
2017     return 0;
2018   }
2019   
2020   // Handle a constantexpr getelementptr.
2021   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(P))
2022     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr &&
2023         isa<GlobalVariable>(CE->getOperand(0))) {
2024       GlobalVariable *GV = cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0));
2025       if (GV->hasInitializer())
2026         return ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE);
2027     }
2028
2029   return 0;  // don't know how to evaluate.
2030 }
2031
2032 /// EvaluateFunction - Evaluate a call to function F, returning true if
2033 /// successful, false if we can't evaluate it.  ActualArgs contains the formal
2034 /// arguments for the function.
2035 static bool EvaluateFunction(Function *F, Constant *&RetVal,
2036                              const std::vector<Constant*> &ActualArgs,
2037                              std::vector<Function*> &CallStack,
2038                              DenseMap<Constant*, Constant*> &MutatedMemory,
2039                              std::vector<GlobalVariable*> &AllocaTmps) {
2040   // Check to see if this function is already executing (recursion).  If so,
2041   // bail out.  TODO: we might want to accept limited recursion.
2042   if (std::find(CallStack.begin(), CallStack.end(), F) != CallStack.end())
2043     return false;
2044   
2045   CallStack.push_back(F);
2046   
2047   /// Values - As we compute SSA register values, we store their contents here.
2048   DenseMap<Value*, Constant*> Values;
2049   
2050   // Initialize arguments to the incoming values specified.
2051   unsigned ArgNo = 0;
2052   for (Function::arg_iterator AI = F->arg_begin(), E = F->arg_end(); AI != E;
2053        ++AI, ++ArgNo)
2054     Values[AI] = ActualArgs[ArgNo];
2055
2056   /// ExecutedBlocks - We only handle non-looping, non-recursive code.  As such,
2057   /// we can only evaluate any one basic block at most once.  This set keeps
2058   /// track of what we have executed so we can detect recursive cases etc.
2059   SmallPtrSet<BasicBlock*, 32> ExecutedBlocks;
2060   
2061   // CurInst - The current instruction we're evaluating.
2062   BasicBlock::iterator CurInst = F->begin()->begin();
2063   
2064   // This is the main evaluation loop.
2065   while (1) {
2066     Constant *InstResult = 0;
2067     
2068     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(CurInst)) {
2069       if (SI->isVolatile()) return false;  // no volatile accesses.
2070       Constant *Ptr = getVal(Values, SI->getOperand(1));
2071       if (!isSimpleEnoughPointerToCommit(Ptr))
2072         // If this is too complex for us to commit, reject it.
2073         return false;
2074       Constant *Val = getVal(Values, SI->getOperand(0));
2075       MutatedMemory[Ptr] = Val;
2076     } else if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(CurInst)) {
2077       InstResult = ConstantExpr::get(BO->getOpcode(),
2078                                      getVal(Values, BO->getOperand(0)),
2079                                      getVal(Values, BO->getOperand(1)));
2080     } else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(CurInst)) {
2081       InstResult = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(),
2082                                             getVal(Values, CI->getOperand(0)),
2083                                             getVal(Values, CI->getOperand(1)));
2084     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(CurInst)) {
2085       InstResult = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(),
2086                                          getVal(Values, CI->getOperand(0)),
2087                                          CI->getType());
2088     } else if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(CurInst)) {
2089       InstResult = ConstantExpr::getSelect(getVal(Values, SI->getOperand(0)),
2090                                            getVal(Values, SI->getOperand(1)),
2091                                            getVal(Values, SI->getOperand(2)));
2092     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(CurInst)) {
2093       Constant *P = getVal(Values, GEP->getOperand(0));
2094       SmallVector<Constant*, 8> GEPOps;
2095       for (User::op_iterator i = GEP->op_begin() + 1, e = GEP->op_end();
2096            i != e; ++i)
2097         GEPOps.push_back(getVal(Values, *i));
2098       InstResult = ConstantExpr::getGetElementPtr(P, &GEPOps[0], GEPOps.size());
2099     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(CurInst)) {
2100       if (LI->isVolatile()) return false;  // no volatile accesses.
2101       InstResult = ComputeLoadResult(getVal(Values, LI->getOperand(0)),
2102                                      MutatedMemory);
2103       if (InstResult == 0) return false; // Could not evaluate load.
2104     } else if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(CurInst)) {
2105       if (AI->isArrayAllocation()) return false;  // Cannot handle array allocs.
2106       const Type *Ty = AI->getType()->getElementType();
2107       AllocaTmps.push_back(new GlobalVariable(Ty, false,
2108                                               GlobalValue::InternalLinkage,
2109                                               UndefValue::get(Ty),
2110                                               AI->getName()));
2111       InstResult = AllocaTmps.back();     
2112     } else if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(CurInst)) {
2113       // Cannot handle inline asm.
2114       if (isa<InlineAsm>(CI->getOperand(0))) return false;
2115
2116       // Resolve function pointers.
2117       Function *Callee = dyn_cast<Function>(getVal(Values, CI->getOperand(0)));
2118       if (!Callee) return false;  // Cannot resolve.
2119
2120       std::vector<Constant*> Formals;
2121       for (User::op_iterator i = CI->op_begin() + 1, e = CI->op_end();
2122            i != e; ++i)
2123         Formals.push_back(getVal(Values, *i));
2124       
2125       if (Callee->isDeclaration()) {
2126         // If this is a function we can constant fold, do it.
2127         if (Constant *C = ConstantFoldCall(Callee, &Formals[0],
2128                                            Formals.size())) {
2129           InstResult = C;
2130         } else {
2131           return false;
2132         }
2133       } else {
2134         if (Callee->getFunctionType()->isVarArg())
2135           return false;
2136         
2137         Constant *RetVal;
2138         
2139         // Execute the call, if successful, use the return value.
2140         if (!EvaluateFunction(Callee, RetVal, Formals, CallStack,
2141                               MutatedMemory, AllocaTmps))
2142           return false;
2143         InstResult = RetVal;
2144       }
2145     } else if (isa<TerminatorInst>(CurInst)) {
2146       BasicBlock *NewBB = 0;
2147       if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CurInst)) {
2148         if (BI->isUnconditional()) {
2149           NewBB = BI->getSuccessor(0);
2150         } else {
2151           ConstantInt *Cond =
2152             dyn_cast<ConstantInt>(getVal(Values, BI->getCondition()));
2153           if (!Cond) return false;  // Cannot determine.
2154
2155           NewBB = BI->getSuccessor(!Cond->getZExtValue());          
2156         }
2157       } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(CurInst)) {
2158         ConstantInt *Val =
2159           dyn_cast<ConstantInt>(getVal(Values, SI->getCondition()));
2160         if (!Val) return false;  // Cannot determine.
2161         NewBB = SI->getSuccessor(SI->findCaseValue(Val));
2162       } else if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(CurInst)) {
2163         if (RI->getNumOperands())
2164           RetVal = getVal(Values, RI->getOperand(0));
2165         
2166         CallStack.pop_back();  // return from fn.
2167         return true;  // We succeeded at evaluating this ctor!
2168       } else {
2169         // invoke, unwind, unreachable.
2170         return false;  // Cannot handle this terminator.
2171       }
2172       
2173       // Okay, we succeeded in evaluating this control flow.  See if we have
2174       // executed the new block before.  If so, we have a looping function,
2175       // which we cannot evaluate in reasonable time.
2176       if (!ExecutedBlocks.insert(NewBB))
2177         return false;  // looped!
2178       
2179       // Okay, we have never been in this block before.  Check to see if there
2180       // are any PHI nodes.  If so, evaluate them with information about where
2181       // we came from.
2182       BasicBlock *OldBB = CurInst->getParent();
2183       CurInst = NewBB->begin();
2184       PHINode *PN;
2185       for (; (PN = dyn_cast<PHINode>(CurInst)); ++CurInst)
2186         Values[PN] = getVal(Values, PN->getIncomingValueForBlock(OldBB));
2187
2188       // Do NOT increment CurInst.  We know that the terminator had no value.
2189       continue;
2190     } else {
2191       // Did not know how to evaluate this!
2192       return false;
2193     }
2194     
2195     if (!CurInst->use_empty())
2196       Values[CurInst] = InstResult;
2197     
2198     // Advance program counter.
2199     ++CurInst;
2200   }
2201 }
2202
2203 /// EvaluateStaticConstructor - Evaluate static constructors in the function, if
2204 /// we can.  Return true if we can, false otherwise.
2205 static bool EvaluateStaticConstructor(Function *F) {
2206   /// MutatedMemory - For each store we execute, we update this map.  Loads
2207   /// check this to get the most up-to-date value.  If evaluation is successful,
2208   /// this state is committed to the process.
2209   DenseMap<Constant*, Constant*> MutatedMemory;
2210
2211   /// AllocaTmps - To 'execute' an alloca, we create a temporary global variable
2212   /// to represent its body.  This vector is needed so we can delete the
2213   /// temporary globals when we are done.
2214   std::vector<GlobalVariable*> AllocaTmps;
2215   
2216   /// CallStack - This is used to detect recursion.  In pathological situations
2217   /// we could hit exponential behavior, but at least there is nothing
2218   /// unbounded.
2219   std::vector<Function*> CallStack;
2220
2221   // Call the function.
2222   Constant *RetValDummy;
2223   bool EvalSuccess = EvaluateFunction(F, RetValDummy, std::vector<Constant*>(),
2224                                        CallStack, MutatedMemory, AllocaTmps);
2225   if (EvalSuccess) {
2226     // We succeeded at evaluation: commit the result.
2227     DOUT << "FULLY EVALUATED GLOBAL CTOR FUNCTION '"
2228          << F->getName() << "' to " << MutatedMemory.size()
2229          << " stores.\n";
2230     for (DenseMap<Constant*, Constant*>::iterator I = MutatedMemory.begin(),
2231          E = MutatedMemory.end(); I != E; ++I)
2232       CommitValueTo(I->second, I->first);
2233   }
2234   
2235   // At this point, we are done interpreting.  If we created any 'alloca'
2236   // temporaries, release them now.
2237   while (!AllocaTmps.empty()) {
2238     GlobalVariable *Tmp = AllocaTmps.back();
2239     AllocaTmps.pop_back();
2240     
2241     // If there are still users of the alloca, the program is doing something
2242     // silly, e.g. storing the address of the alloca somewhere and using it
2243     // later.  Since this is undefined, we'll just make it be null.
2244     if (!Tmp->use_empty())
2245       Tmp->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(Tmp->getType()));
2246     delete Tmp;
2247   }
2248   
2249   return EvalSuccess;
2250 }
2251
2252
2253
2254 /// OptimizeGlobalCtorsList - Simplify and evaluation global ctors if possible.
2255 /// Return true if anything changed.
2256 bool GlobalOpt::OptimizeGlobalCtorsList(GlobalVariable *&GCL) {
2257   std::vector<Function*> Ctors = ParseGlobalCtors(GCL);
2258   bool MadeChange = false;
2259   if (Ctors.empty()) return false;
2260   
2261   // Loop over global ctors, optimizing them when we can.
2262   for (unsigned i = 0; i != Ctors.size(); ++i) {
2263     Function *F = Ctors[i];
2264     // Found a null terminator in the middle of the list, prune off the rest of
2265     // the list.
2266     if (F == 0) {
2267       if (i != Ctors.size()-1) {
2268         Ctors.resize(i+1);
2269         MadeChange = true;
2270       }
2271       break;
2272     }
2273     
2274     // We cannot simplify external ctor functions.
2275     if (F->empty()) continue;
2276     
2277     // If we can evaluate the ctor at compile time, do.
2278     if (EvaluateStaticConstructor(F)) {
2279       Ctors.erase(Ctors.begin()+i);
2280       MadeChange = true;
2281       --i;
2282       ++NumCtorsEvaluated;
2283       continue;
2284     }
2285   }
2286   
2287   if (!MadeChange) return false;
2288   
2289   GCL = InstallGlobalCtors(GCL, Ctors);
2290   return true;
2291 }
2292
2293 bool GlobalOpt::ResolveAliases(Module &M) {
2294   bool Changed = false;
2295
2296   for (Module::alias_iterator I = M.alias_begin(),
2297          E = M.alias_end(); I != E; ++I) {
2298     if (I->use_empty())
2299       continue;
2300
2301     if (const GlobalValue *GV = I->resolveAliasedGlobal())
2302       if (GV != I) {
2303         I->replaceAllUsesWith(const_cast<GlobalValue*>(GV));
2304         Changed = true;
2305       }
2306   }
2307
2308   return Changed;
2309 }
2310
2311 bool GlobalOpt::runOnModule(Module &M) {
2312   bool Changed = false;
2313   
2314   // Try to find the llvm.globalctors list.
2315   GlobalVariable *GlobalCtors = FindGlobalCtors(M);
2316
2317   bool LocalChange = true;
2318   while (LocalChange) {
2319     LocalChange = false;
2320     
2321     // Delete functions that are trivially dead, ccc -> fastcc
2322     LocalChange |= OptimizeFunctions(M);
2323     
2324     // Optimize global_ctors list.
2325     if (GlobalCtors)
2326       LocalChange |= OptimizeGlobalCtorsList(GlobalCtors);
2327     
2328     // Optimize non-address-taken globals.
2329     LocalChange |= OptimizeGlobalVars(M);
2330
2331     // Resolve aliases, when possible.
2332     LocalChange |= ResolveAliases(M);
2333     Changed |= LocalChange;
2334   }
2335   
2336   // TODO: Move all global ctors functions to the end of the module for code
2337   // layout.
2338   
2339   return Changed;
2340 }