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