lib/Transforms/IPO/GlobalOpt.cpp

   1 //===- GlobalOpt.cpp - Optimize Global Variables --------------------------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This pass transforms simple global variables that never have their address
  11 // taken.  If obviously true, it marks read/write globals as constant, deletes
  12 // variables only stored to, etc.
  13 //
  14 //===----------------------------------------------------------------------===//
  15
  16 #define DEBUG_TYPE "globalopt"
  17 #include "llvm/Transforms/IPO.h"
  18 #include "llvm/CallingConv.h"
  19 #include "llvm/Constants.h"
  20 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  21 #include "llvm/Instructions.h"
  22 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
  23 #include "llvm/Module.h"
  24 #include "llvm/Pass.h"
  25 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
  26 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  27 #include "llvm/Support/CallSite.h"
  28 #include "llvm/Support/Compiler.h"
  29 #include "llvm/Support/Debug.h"
  30 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
  31 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
  32 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
  33 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  34 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  35 #include "llvm/ADT/StringExtras.h"
  36 #include <algorithm>
  37 #include <map>
  38 #include <set>
  39 using namespace llvm;
  40
  41 STATISTIC(NumMarked    , "Number of globals marked constant");
  42 STATISTIC(NumSRA       , "Number of aggregate globals broken into scalars");
  43 STATISTIC(NumHeapSRA   , "Number of heap objects SRA'd");
  44 STATISTIC(NumSubstitute,"Number of globals with initializers stored into them");
  45 STATISTIC(NumDeleted   , "Number of globals deleted");
  46 STATISTIC(NumFnDeleted , "Number of functions deleted");
  47 STATISTIC(NumGlobUses  , "Number of global uses devirtualized");
  48 STATISTIC(NumLocalized , "Number of globals localized");
  49 STATISTIC(NumShrunkToBool  , "Number of global vars shrunk to booleans");
  50 STATISTIC(NumFastCallFns   , "Number of functions converted to fastcc");
  51 STATISTIC(NumCtorsEvaluated, "Number of static ctors evaluated");
  52 STATISTIC(NumNestRemoved   , "Number of nest attributes removed");
  53
  54 namespace {
  55   struct VISIBILITY_HIDDEN GlobalOpt : public ModulePass {
  56     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  57       AU.addRequired<TargetData>();
  58     }
  59     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
  60     GlobalOpt() : ModulePass((intptr_t)&ID) {}
  61
  62     bool runOnModule(Module &M);
  63
  64   private:
  65     GlobalVariable *FindGlobalCtors(Module &M);
  66     bool OptimizeFunctions(Module &M);
  67     bool OptimizeGlobalVars(Module &M);
  68     bool OptimizeGlobalCtorsList(GlobalVariable *&GCL);
  69     bool ProcessInternalGlobal(GlobalVariable *GV,Module::global_iterator &GVI);
  70   };
  71 }
  72
  73 char GlobalOpt::ID = 0;
  74 static RegisterPass<GlobalOpt> X("globalopt", "Global Variable Optimizer");
  75
  76 ModulePass *llvm::createGlobalOptimizerPass() { return new GlobalOpt(); }
  77
  78 namespace {
  79
  80 /// GlobalStatus - As we analyze each global, keep track of some information
  81 /// about it.  If we find out that the address of the global is taken, none of
  82 /// this info will be accurate.
  83 struct VISIBILITY_HIDDEN GlobalStatus {
  84   /// isLoaded - True if the global is ever loaded.  If the global isn't ever
  85   /// loaded it can be deleted.
  86   bool isLoaded;
  87
  88   /// StoredType - Keep track of what stores to the global look like.
  89   ///
  90   enum StoredType {
  91     /// NotStored - There is no store to this global.  It can thus be marked
  92     /// constant.
  93     NotStored,
  94
  95     /// isInitializerStored - This global is stored to, but the only thing
  96     /// stored is the constant it was initialized with.  This is only tracked
  97     /// for scalar globals.
  98     isInitializerStored,
  99
 100     /// isStoredOnce - This global is stored to, but only its initializer and
 101     /// one other value is ever stored to it.  If this global isStoredOnce, we
 102     /// track the value stored to it in StoredOnceValue below.  This is only
 103     /// tracked for scalar globals.
 104     isStoredOnce,
 105
 106     /// isStored - This global is stored to by multiple values or something else
 107     /// that we cannot track.
 108     isStored
 109   } StoredType;
 110
 111   /// StoredOnceValue - If only one value (besides the initializer constant) is
 112   /// ever stored to this global, keep track of what value it is.
 113   Value *StoredOnceValue;
 114
 115   /// AccessingFunction/HasMultipleAccessingFunctions - These start out
 116   /// null/false.  When the first accessing function is noticed, it is recorded.
 117   /// When a second different accessing function is noticed,
 118   /// HasMultipleAccessingFunctions is set to true.
 119   Function *AccessingFunction;
 120   bool HasMultipleAccessingFunctions;
 121
 122   /// HasNonInstructionUser - Set to true if this global has a user that is not
 123   /// an instruction (e.g. a constant expr or GV initializer).
 124   bool HasNonInstructionUser;
 125
 126   /// HasPHIUser - Set to true if this global has a user that is a PHI node.
 127   bool HasPHIUser;
 128
 129   GlobalStatus() : isLoaded(false), StoredType(NotStored), StoredOnceValue(0),
 130                    AccessingFunction(0), HasMultipleAccessingFunctions(false),
 131                    HasNonInstructionUser(false), HasPHIUser(false) {}
 132 };
 133
 134 }
 135
 136 /// ConstantIsDead - Return true if the specified constant is (transitively)
 137 /// dead.  The constant may be used by other constants (e.g. constant arrays and
 138 /// constant exprs) as long as they are dead, but it cannot be used by anything
 139 /// else.
 140 static bool ConstantIsDead(Constant *C) {
 141   if (isa<GlobalValue>(C)) return false;
 142
 143   for (Value::use_iterator UI = C->use_begin(), E = C->use_end(); UI != E; ++UI)
 144     if (Constant *CU = dyn_cast<Constant>(*UI)) {
 145       if (!ConstantIsDead(CU)) return false;
 146     } else
 147       return false;
 148   return true;
 149 }
 150
 151
 152 /// AnalyzeGlobal - Look at all uses of the global and fill in the GlobalStatus
 153 /// structure.  If the global has its address taken, return true to indicate we
 154 /// can't do anything with it.
 155 ///
 156 static bool AnalyzeGlobal(Value *V, GlobalStatus &GS,
 157                           std::set<PHINode*> &PHIUsers) {
 158   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E; ++UI)
 159     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(*UI)) {
 160       GS.HasNonInstructionUser = true;
 161
 162       if (AnalyzeGlobal(CE, GS, PHIUsers)) return true;
 163
 164     } else if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(*UI)) {
 165       if (!GS.HasMultipleAccessingFunctions) {
 166         Function *F = I->getParent()->getParent();
 167         if (GS.AccessingFunction == 0)
 168           GS.AccessingFunction = F;
 169         else if (GS.AccessingFunction != F)
 170           GS.HasMultipleAccessingFunctions = true;
 171       }
 172       if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
 173         GS.isLoaded = true;
 174         if (LI->isVolatile()) return true;  // Don't hack on volatile loads.
 175       } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
 176         // Don't allow a store OF the address, only stores TO the address.
 177         if (SI->getOperand(0) == V) return true;
 178
 179         if (SI->isVolatile()) return true;  // Don't hack on volatile stores.
 180
 181         // If this is a direct store to the global (i.e., the global is a scalar
 182         // value, not an aggregate), keep more specific information about
 183         // stores.
 184         if (GS.StoredType != GlobalStatus::isStored) {
 185           if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(SI->getOperand(1))){
 186             Value *StoredVal = SI->getOperand(0);
 187             if (StoredVal == GV->getInitializer()) {
 188               if (GS.StoredType < GlobalStatus::isInitializerStored)
 189                 GS.StoredType = GlobalStatus::isInitializerStored;
 190             } else if (isa<LoadInst>(StoredVal) &&
 191                        cast<LoadInst>(StoredVal)->getOperand(0) == GV) {
 192               // G = G
 193               if (GS.StoredType < GlobalStatus::isInitializerStored)
 194                 GS.StoredType = GlobalStatus::isInitializerStored;
 195             } else if (GS.StoredType < GlobalStatus::isStoredOnce) {
 196               GS.StoredType = GlobalStatus::isStoredOnce;
 197               GS.StoredOnceValue = StoredVal;
 198             } else if (GS.StoredType == GlobalStatus::isStoredOnce &&
 199                        GS.StoredOnceValue == StoredVal) {
 200               // noop.
 201             } else {
 202               GS.StoredType = GlobalStatus::isStored;
 203             }
 204           } else {
 205             GS.StoredType = GlobalStatus::isStored;
 206           }
 207         }
 208       } else if (isa<GetElementPtrInst>(I)) {
 209         if (AnalyzeGlobal(I, GS, PHIUsers)) return true;
 210       } else if (isa<SelectInst>(I)) {
 211         if (AnalyzeGlobal(I, GS, PHIUsers)) return true;
 212       } else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I)) {
 213         // PHI nodes we can check just like select or GEP instructions, but we
 214         // have to be careful about infinite recursion.
 215         if (PHIUsers.insert(PN).second)  // Not already visited.
 216           if (AnalyzeGlobal(I, GS, PHIUsers)) return true;
 217         GS.HasPHIUser = true;
 218       } else if (isa<CmpInst>(I)) {
 219       } else if (isa<MemCpyInst>(I) || isa<MemMoveInst>(I)) {
 220         if (I->getOperand(1) == V)
 221           GS.StoredType = GlobalStatus::isStored;
 222         if (I->getOperand(2) == V)
 223           GS.isLoaded = true;
 224       } else if (isa<MemSetInst>(I)) {
 225         assert(I->getOperand(1) == V && "Memset only takes one pointer!");
 226         GS.StoredType = GlobalStatus::isStored;
 227       } else {
 228         return true;  // Any other non-load instruction might take address!
 229       }
 230     } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(*UI)) {
 231       GS.HasNonInstructionUser = true;
 232       // We might have a dead and dangling constant hanging off of here.
 233       if (!ConstantIsDead(C))
 234         return true;
 235     } else {
 236       GS.HasNonInstructionUser = true;
 237       // Otherwise must be some other user.
 238       return true;
 239     }
 240
 241   return false;
 242 }
 243
 244 static Constant *getAggregateConstantElement(Constant *Agg, Constant *Idx) {
 245   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Idx);
 246   if (!CI) return 0;
 247   unsigned IdxV = CI->getZExtValue();
 248
 249   if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(Agg)) {
 250     if (IdxV < CS->getNumOperands()) return CS->getOperand(IdxV);
 251   } else if (ConstantArray *CA = dyn_cast<ConstantArray>(Agg)) {
 252     if (IdxV < CA->getNumOperands()) return CA->getOperand(IdxV);
 253   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Agg)) {
 254     if (IdxV < CP->getNumOperands()) return CP->getOperand(IdxV);
 255   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Agg)) {
 256     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Agg->getType())) {
 257       if (IdxV < STy->getNumElements())
 258         return Constant::getNullValue(STy->getElementType(IdxV));
 259     } else if (const SequentialType *STy =
 260                dyn_cast<SequentialType>(Agg->getType())) {
 261       return Constant::getNullValue(STy->getElementType());
 262     }
 263   } else if (isa<UndefValue>(Agg)) {
 264     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Agg->getType())) {
 265       if (IdxV < STy->getNumElements())
 266         return UndefValue::get(STy->getElementType(IdxV));
 267     } else if (const SequentialType *STy =
 268                dyn_cast<SequentialType>(Agg->getType())) {
 269       return UndefValue::get(STy->getElementType());
 270     }
 271   }
 272   return 0;
 273 }
 274
 275
 276 /// CleanupConstantGlobalUsers - We just marked GV constant.  Loop over all
 277 /// users of the global, cleaning up the obvious ones.  This is largely just a
 278 /// quick scan over the use list to clean up the easy and obvious cruft.  This
 279 /// returns true if it made a change.
 280 static bool CleanupConstantGlobalUsers(Value *V, Constant *Init) {
 281   bool Changed = false;
 282   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E;) {
 283     User *U = *UI++;
 284
 285     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(U)) {
 286       if (Init) {
 287         // Replace the load with the initializer.
 288         LI->replaceAllUsesWith(Init);
 289         LI->eraseFromParent();
 290         Changed = true;
 291       }
 292     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(U)) {
 293       // Store must be unreachable or storing Init into the global.
 294       SI->eraseFromParent();
 295       Changed = true;
 296     } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(U)) {
 297       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
 298         Constant *SubInit = 0;
 299         if (Init)
 300           SubInit = ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(Init, CE);
 301         Changed |= CleanupConstantGlobalUsers(CE, SubInit);
 302       } else if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast &&
 303                  isa<PointerType>(CE->getType())) {
 304         // Pointer cast, delete any stores and memsets to the global.
 305         Changed |= CleanupConstantGlobalUsers(CE, 0);
 306       }
 307
 308       if (CE->use_empty()) {
 309         CE->destroyConstant();
 310         Changed = true;
 311       }
 312     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(U)) {
 313       // Do not transform "gepinst (gep constexpr (GV))" here, because forming
 314       // "gepconstexpr (gep constexpr (GV))" will cause the two gep's to fold
 315       // and will invalidate our notion of what Init is.
 316       Constant *SubInit = 0;
 317       if (!isa<ConstantExpr>(GEP->getOperand(0))) {
 318         ConstantExpr *CE =
 319           dyn_cast_or_null<ConstantExpr>(ConstantFoldInstruction(GEP));
 320         if (Init && CE && CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
 321           SubInit = ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(Init, CE);
 322       }
 323       Changed |= CleanupConstantGlobalUsers(GEP, SubInit);
 324
 325       if (GEP->use_empty()) {
 326         GEP->eraseFromParent();
 327         Changed = true;
 328       }
 329     } else if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(U)) { // memset/cpy/mv
 330       if (MI->getRawDest() == V) {
 331         MI->eraseFromParent();
 332         Changed = true;
 333       }
 334
 335     } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(U)) {
 336       // If we have a chain of dead constantexprs or other things dangling from
 337       // us, and if they are all dead, nuke them without remorse.
 338       if (ConstantIsDead(C)) {
 339         C->destroyConstant();
 340         // This could have invalidated UI, start over from scratch.
 341         CleanupConstantGlobalUsers(V, Init);
 342         return true;
 343       }
 344     }
 345   }
 346   return Changed;
 347 }
 348
 349 /// isSafeSROAElementUse - Return true if the specified instruction is a safe
 350 /// user of a derived expression from a global that we want to SROA.
 351 static bool isSafeSROAElementUse(Value *V) {
 352   // We might have a dead and dangling constant hanging off of here.
 353   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
 354     return ConstantIsDead(C);
 355
 356   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 357   if (!I) return false;
 358
 359   // Loads are ok.
 360   if (isa<LoadInst>(I)) return true;
 361
 362   // Stores *to* the pointer are ok.
 363   if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I))
 364     return SI->getOperand(0) != V;
 365
 366   // Otherwise, it must be a GEP.
 367   GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I);
 368   if (GEPI == 0) return false;
 369
 370   if (GEPI->getNumOperands() < 3 || !isa<Constant>(GEPI->getOperand(1)) ||
 371       !cast<Constant>(GEPI->getOperand(1))->isNullValue())
 372     return false;
 373
 374   for (Value::use_iterator I = GEPI->use_begin(), E = GEPI->use_end();
 375        I != E; ++I)
 376     if (!isSafeSROAElementUse(*I))
 377       return false;
 378   return true;
 379 }
 380
 381
 382 /// IsUserOfGlobalSafeForSRA - U is a direct user of the specified global value.
 383 /// Look at it and its uses and decide whether it is safe to SROA this global.
 384 ///
 385 static bool IsUserOfGlobalSafeForSRA(User *U, GlobalValue *GV) {
 386   // The user of the global must be a GEP Inst or a ConstantExpr GEP.
 387   if (!isa<GetElementPtrInst>(U) &&
 388       (!isa<ConstantExpr>(U) ||
 389        cast<ConstantExpr>(U)->getOpcode() != Instruction::GetElementPtr))
 390     return false;
 391
 392   // Check to see if this ConstantExpr GEP is SRA'able.  In particular, we
 393   // don't like < 3 operand CE's, and we don't like non-constant integer
 394   // indices.  This enforces that all uses are 'gep GV, 0, C, ...' for some
 395   // value of C.
 396   if (U->getNumOperands() < 3 || !isa<Constant>(U->getOperand(1)) ||
 397       !cast<Constant>(U->getOperand(1))->isNullValue() ||
 398       !isa<ConstantInt>(U->getOperand(2)))
 399     return false;
 400
 401   gep_type_iterator GEPI = gep_type_begin(U), E = gep_type_end(U);
 402   ++GEPI;  // Skip over the pointer index.
 403
 404   // If this is a use of an array allocation, do a bit more checking for sanity.
 405   if (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(*GEPI)) {
 406     uint64_t NumElements = AT->getNumElements();
 407     ConstantInt *Idx = cast<ConstantInt>(U->getOperand(2));
 408
 409     // Check to make sure that index falls within the array.  If not,
 410     // something funny is going on, so we won't do the optimization.
 411     //
 412     if (Idx->getZExtValue() >= NumElements)
 413       return false;
 414
 415     // We cannot scalar repl this level of the array unless any array
 416     // sub-indices are in-range constants.  In particular, consider:
 417     // A[0][i].  We cannot know that the user isn't doing invalid things like
 418     // allowing i to index an out-of-range subscript that accesses A[1].
 419     //
 420     // Scalar replacing *just* the outer index of the array is probably not
 421     // going to be a win anyway, so just give up.
 422     for (++GEPI; // Skip array index.
 423          GEPI != E && (isa<ArrayType>(*GEPI) || isa<VectorType>(*GEPI));
 424          ++GEPI) {
 425       uint64_t NumElements;
 426       if (const ArrayType *SubArrayTy = dyn_cast<ArrayType>(*GEPI))
 427         NumElements = SubArrayTy->getNumElements();
 428       else
 429         NumElements = cast<VectorType>(*GEPI)->getNumElements();
 430
 431       ConstantInt *IdxVal = dyn_cast<ConstantInt>(GEPI.getOperand());
 432       if (!IdxVal || IdxVal->getZExtValue() >= NumElements)
 433         return false;
 434     }
 435   }
 436
 437   for (Value::use_iterator I = U->use_begin(), E = U->use_end(); I != E; ++I)
 438     if (!isSafeSROAElementUse(*I))
 439       return false;
 440   return true;
 441 }
 442
 443 /// GlobalUsersSafeToSRA - Look at all uses of the global and decide whether it
 444 /// is safe for us to perform this transformation.
 445 ///
 446 static bool GlobalUsersSafeToSRA(GlobalValue *GV) {
 447   for (Value::use_iterator UI = GV->use_begin(), E = GV->use_end();
 448        UI != E; ++UI) {
 449     if (!IsUserOfGlobalSafeForSRA(*UI, GV))
 450       return false;
 451   }
 452   return true;
 453 }
 454
 455
 456 /// SRAGlobal - Perform scalar replacement of aggregates on the specified global
 457 /// variable.  This opens the door for other optimizations by exposing the
 458 /// behavior of the program in a more fine-grained way.  We have determined that
 459 /// this transformation is safe already.  We return the first global variable we
 460 /// insert so that the caller can reprocess it.
 461 static GlobalVariable *SRAGlobal(GlobalVariable *GV, const TargetData &TD) {
 462   // Make sure this global only has simple uses that we can SRA.
 463   if (!GlobalUsersSafeToSRA(GV))
 464     return 0;
 465
 466   assert(GV->hasInternalLinkage() && !GV->isConstant());
 467   Constant *Init = GV->getInitializer();
 468   const Type *Ty = Init->getType();
 469
 470   std::vector<GlobalVariable*> NewGlobals;
 471   Module::GlobalListType &Globals = GV->getParent()->getGlobalList();
 472
 473   // Get the alignment of the global, either explicit or target-specific.
 474   unsigned StartAlignment = GV->getAlignment();
 475   if (StartAlignment == 0)
 476     StartAlignment = TD.getABITypeAlignment(GV->getType());
 477
 478   if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
 479     NewGlobals.reserve(STy->getNumElements());
 480     const StructLayout &Layout = *TD.getStructLayout(STy);
 481     for (unsigned i = 0, e = STy->getNumElements(); i != e; ++i) {
 482       Constant *In = getAggregateConstantElement(Init,
 483                                             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
 484       assert(In && "Couldn't get element of initializer?");
 485       GlobalVariable *NGV = new GlobalVariable(STy->getElementType(i), false,
 486                                                GlobalVariable::InternalLinkage,
 487                                                In, GV->getName()+"."+utostr(i),
 488                                                (Module *)NULL,
 489                                                GV->isThreadLocal(),
 490                                                GV->getType()->getAddressSpace());
 491       Globals.insert(GV, NGV);
 492       NewGlobals.push_back(NGV);
 493
 494       // Calculate the known alignment of the field.  If the original aggregate
 495       // had 256 byte alignment for example, something might depend on that:
 496       // propagate info to each field.
 497       uint64_t FieldOffset = Layout.getElementOffset(i);
 498       unsigned NewAlign = (unsigned)MinAlign(StartAlignment, FieldOffset);
 499       if (NewAlign > TD.getABITypeAlignment(STy->getElementType(i)))
 500         NGV->setAlignment(NewAlign);
 501     }
 502   } else if (const SequentialType *STy = dyn_cast<SequentialType>(Ty)) {
 503     unsigned NumElements = 0;
 504     if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(STy))
 505       NumElements = ATy->getNumElements();
 506     else
 507       NumElements = cast<VectorType>(STy)->getNumElements();
 508
 509     if (NumElements > 16 && GV->hasNUsesOrMore(16))
 510       return 0; // It's not worth it.
 511     NewGlobals.reserve(NumElements);
 512
 513     uint64_t EltSize = TD.getABITypeSize(STy->getElementType());
 514     unsigned EltAlign = TD.getABITypeAlignment(STy->getElementType());
 515     for (unsigned i = 0, e = NumElements; i != e; ++i) {
 516       Constant *In = getAggregateConstantElement(Init,
 517                                             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
 518       assert(In && "Couldn't get element of initializer?");
 519
 520       GlobalVariable *NGV = new GlobalVariable(STy->getElementType(), false,
 521                                                GlobalVariable::InternalLinkage,
 522                                                In, GV->getName()+"."+utostr(i),
 523                                                (Module *)NULL,
 524                                                GV->isThreadLocal(),
 525                                                GV->getType()->getAddressSpace());
 526       Globals.insert(GV, NGV);
 527       NewGlobals.push_back(NGV);
 528
 529       // Calculate the known alignment of the field.  If the original aggregate
 530       // had 256 byte alignment for example, something might depend on that:
 531       // propagate info to each field.
 532       unsigned NewAlign = (unsigned)MinAlign(StartAlignment, EltSize*i);
 533       if (NewAlign > EltAlign)
 534         NGV->setAlignment(NewAlign);
 535     }
 536   }
 537
 538   if (NewGlobals.empty())
 539     return 0;
 540
 541   DOUT << "PERFORMING GLOBAL SRA ON: " << *GV;
 542
 543   Constant *NullInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
 544
 545   // Loop over all of the uses of the global, replacing the constantexpr geps,
 546   // with smaller constantexpr geps or direct references.
 547   while (!GV->use_empty()) {
 548     User *GEP = GV->use_back();
 549     assert(((isa<ConstantExpr>(GEP) &&
 550              cast<ConstantExpr>(GEP)->getOpcode()==Instruction::GetElementPtr)||
 551             isa<GetElementPtrInst>(GEP)) && "NonGEP CE's are not SRAable!");
 552
 553     // Ignore the 1th operand, which has to be zero or else the program is quite
 554     // broken (undefined).  Get the 2nd operand, which is the structure or array
 555     // index.
 556     unsigned Val = cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(2))->getZExtValue();
 557     if (Val >= NewGlobals.size()) Val = 0; // Out of bound array access.
 558
 559     Value *NewPtr = NewGlobals[Val];
 560
 561     // Form a shorter GEP if needed.
 562     if (GEP->getNumOperands() > 3) {
 563       if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(GEP)) {
 564         SmallVector<Constant*, 8> Idxs;
 565         Idxs.push_back(NullInt);
 566         for (unsigned i = 3, e = CE->getNumOperands(); i != e; ++i)
 567           Idxs.push_back(CE->getOperand(i));
 568         NewPtr = ConstantExpr::getGetElementPtr(cast<Constant>(NewPtr),
 569                                                 &Idxs[0], Idxs.size());
 570       } else {
 571         GetElementPtrInst *GEPI = cast<GetElementPtrInst>(GEP);
 572         SmallVector<Value*, 8> Idxs;
 573         Idxs.push_back(NullInt);
 574         for (unsigned i = 3, e = GEPI->getNumOperands(); i != e; ++i)
 575           Idxs.push_back(GEPI->getOperand(i));
 576         NewPtr = GetElementPtrInst::Create(NewPtr, Idxs.begin(), Idxs.end(),
 577                                            GEPI->getName()+"."+utostr(Val), GEPI);
 578       }
 579     }
 580     GEP->replaceAllUsesWith(NewPtr);
 581
 582     if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(GEP))
 583       GEPI->eraseFromParent();
 584     else
 585       cast<ConstantExpr>(GEP)->destroyConstant();
 586   }
 587
 588   // Delete the old global, now that it is dead.
 589   Globals.erase(GV);
 590   ++NumSRA;
 591
 592   // Loop over the new globals array deleting any globals that are obviously
 593   // dead.  This can arise due to scalarization of a structure or an array that
 594   // has elements that are dead.
 595   unsigned FirstGlobal = 0;
 596   for (unsigned i = 0, e = NewGlobals.size(); i != e; ++i)
 597     if (NewGlobals[i]->use_empty()) {
 598       Globals.erase(NewGlobals[i]);
 599       if (FirstGlobal == i) ++FirstGlobal;
 600     }
 601
 602   return FirstGlobal != NewGlobals.size() ? NewGlobals[FirstGlobal] : 0;
 603 }
 604
 605 /// AllUsesOfValueWillTrapIfNull - Return true if all users of the specified
 606 /// value will trap if the value is dynamically null.  PHIs keeps track of any
 607 /// phi nodes we've seen to avoid reprocessing them.
 608 static bool AllUsesOfValueWillTrapIfNull(Value *V,
 609                                          SmallPtrSet<PHINode*, 8> &PHIs) {
 610   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E; ++UI)
 611     if (isa<LoadInst>(*UI)) {
 612       // Will trap.
 613     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
 614       if (SI->getOperand(0) == V) {
 615         //cerr << "NONTRAPPING USE: " << **UI;
 616         return false;  // Storing the value.
 617       }
 618     } else if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(*UI)) {
 619       if (CI->getOperand(0) != V) {
 620         //cerr << "NONTRAPPING USE: " << **UI;
 621         return false;  // Not calling the ptr
 622       }
 623     } else if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(*UI)) {
 624       if (II->getOperand(0) != V) {
 625         //cerr << "NONTRAPPING USE: " << **UI;
 626         return false;  // Not calling the ptr
 627       }
 628     } else if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(*UI)) {
 629       if (!AllUsesOfValueWillTrapIfNull(CI, PHIs)) return false;
 630     } else if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(*UI)) {
 631       if (!AllUsesOfValueWillTrapIfNull(GEPI, PHIs)) return false;
 632     } else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI)) {
 633       // If we've already seen this phi node, ignore it, it has already been
 634       // checked.
 635       if (PHIs.insert(PN))
 636         return AllUsesOfValueWillTrapIfNull(PN, PHIs);
 637     } else if (isa<ICmpInst>(*UI) &&
 638                isa<ConstantPointerNull>(UI->getOperand(1))) {
 639       // Ignore setcc X, null
 640     } else {
 641       //cerr << "NONTRAPPING USE: " << **UI;
 642       return false;
 643     }
 644   return true;
 645 }
 646
 647 /// AllUsesOfLoadedValueWillTrapIfNull - Return true if all uses of any loads
 648 /// from GV will trap if the loaded value is null.  Note that this also permits
 649 /// comparisons of the loaded value against null, as a special case.
 650 static bool AllUsesOfLoadedValueWillTrapIfNull(GlobalVariable *GV) {
 651   for (Value::use_iterator UI = GV->use_begin(), E = GV->use_end(); UI!=E; ++UI)
 652     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*UI)) {
 653       SmallPtrSet<PHINode*, 8> PHIs;
 654       if (!AllUsesOfValueWillTrapIfNull(LI, PHIs))
 655         return false;
 656     } else if (isa<StoreInst>(*UI)) {
 657       // Ignore stores to the global.
 658     } else {
 659       // We don't know or understand this user, bail out.
 660       //cerr << "UNKNOWN USER OF GLOBAL!: " << **UI;
 661       return false;
 662     }
 663
 664   return true;
 665 }
 666
 667 static bool OptimizeAwayTrappingUsesOfValue(Value *V, Constant *NewV) {
 668   bool Changed = false;
 669   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E; ) {
 670     Instruction *I = cast<Instruction>(*UI++);
 671     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
 672       LI->setOperand(0, NewV);
 673       Changed = true;
 674     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
 675       if (SI->getOperand(1) == V) {
 676         SI->setOperand(1, NewV);
 677         Changed = true;
 678       }
 679     } else if (isa<CallInst>(I) || isa<InvokeInst>(I)) {
 680       if (I->getOperand(0) == V) {
 681         // Calling through the pointer!  Turn into a direct call, but be careful
 682         // that the pointer is not also being passed as an argument.
 683         I->setOperand(0, NewV);
 684         Changed = true;
 685         bool PassedAsArg = false;
 686         for (unsigned i = 1, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
 687           if (I->getOperand(i) == V) {
 688             PassedAsArg = true;
 689             I->setOperand(i, NewV);
 690           }
 691
 692         if (PassedAsArg) {
 693           // Being passed as an argument also.  Be careful to not invalidate UI!
 694           UI = V->use_begin();
 695         }
 696       }
 697     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
 698       Changed |= OptimizeAwayTrappingUsesOfValue(CI,
 699                                 ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(),
 700                                                       NewV, CI->getType()));
 701       if (CI->use_empty()) {
 702         Changed = true;
 703         CI->eraseFromParent();
 704       }
 705     } else if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I)) {
 706       // Should handle GEP here.
 707       SmallVector<Constant*, 8> Idxs;
 708       Idxs.reserve(GEPI->getNumOperands()-1);
 709       for (User::op_iterator i = GEPI->op_begin() + 1, e = GEPI->op_end();
 710            i != e; ++i)
 711         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(*i))
 712           Idxs.push_back(C);
 713         else
 714           break;
 715       if (Idxs.size() == GEPI->getNumOperands()-1)
 716         Changed |= OptimizeAwayTrappingUsesOfValue(GEPI,
 717                                 ConstantExpr::getGetElementPtr(NewV, &Idxs[0],
 718                                                                Idxs.size()));
 719       if (GEPI->use_empty()) {
 720         Changed = true;
 721         GEPI->eraseFromParent();
 722       }
 723     }
 724   }
 725
 726   return Changed;
 727 }
 728
 729
 730 /// OptimizeAwayTrappingUsesOfLoads - The specified global has only one non-null
 731 /// value stored into it.  If there are uses of the loaded value that would trap
 732 /// if the loaded value is dynamically null, then we know that they cannot be
 733 /// reachable with a null optimize away the load.
 734 static bool OptimizeAwayTrappingUsesOfLoads(GlobalVariable *GV, Constant *LV) {
 735   std::vector<LoadInst*> Loads;
 736   bool Changed = false;
 737
 738   // Replace all uses of loads with uses of uses of the stored value.
 739   for (Value::use_iterator GUI = GV->use_begin(), E = GV->use_end();
 740        GUI != E; ++GUI)
 741     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*GUI)) {
 742       Loads.push_back(LI);
 743       Changed |= OptimizeAwayTrappingUsesOfValue(LI, LV);
 744     } else {
 745       // If we get here we could have stores, selects, or phi nodes whose values
 746       // are loaded.
 747       assert((isa<StoreInst>(*GUI) || isa<PHINode>(*GUI) ||
 748               isa<SelectInst>(*GUI) || isa<ConstantExpr>(*GUI)) &&
 749              "Only expect load and stores!");
 750     }
 751
 752   if (Changed) {
 753     DOUT << "OPTIMIZED LOADS FROM STORED ONCE POINTER: " << *GV;
 754     ++NumGlobUses;
 755   }
 756
 757   // Delete all of the loads we can, keeping track of whether we nuked them all!
 758   bool AllLoadsGone = true;
 759   while (!Loads.empty()) {
 760     LoadInst *L = Loads.back();
 761     if (L->use_empty()) {
 762       L->eraseFromParent();
 763       Changed = true;
 764     } else {
 765       AllLoadsGone = false;
 766     }
 767     Loads.pop_back();
 768   }
 769
 770   // If we nuked all of the loads, then none of the stores are needed either,
 771   // nor is the global.
 772   if (AllLoadsGone) {
 773     DOUT << "  *** GLOBAL NOW DEAD!\n";
 774     CleanupConstantGlobalUsers(GV, 0);
 775     if (GV->use_empty()) {
 776       GV->eraseFromParent();
 777       ++NumDeleted;
 778     }
 779     Changed = true;
 780   }
 781   return Changed;
 782 }
 783
 784 /// ConstantPropUsersOf - Walk the use list of V, constant folding all of the
 785 /// instructions that are foldable.
 786 static void ConstantPropUsersOf(Value *V) {
 787   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E; )
 788     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(*UI++))
 789       if (Constant *NewC = ConstantFoldInstruction(I)) {
 790         I->replaceAllUsesWith(NewC);
 791
 792         // Advance UI to the next non-I use to avoid invalidating it!
 793         // Instructions could multiply use V.
 794         while (UI != E && *UI == I)
 795           ++UI;
 796         I->eraseFromParent();
 797       }
 798 }
 799
 800 /// OptimizeGlobalAddressOfMalloc - This function takes the specified global
 801 /// variable, and transforms the program as if it always contained the result of
 802 /// the specified malloc.  Because it is always the result of the specified
 803 /// malloc, there is no reason to actually DO the malloc.  Instead, turn the
 804 /// malloc into a global, and any loads of GV as uses of the new global.
 805 static GlobalVariable *OptimizeGlobalAddressOfMalloc(GlobalVariable *GV,
 806                                                      MallocInst *MI) {
 807   DOUT << "PROMOTING MALLOC GLOBAL: " << *GV << "  MALLOC = " << *MI;
 808   ConstantInt *NElements = cast<ConstantInt>(MI->getArraySize());
 809
 810   if (NElements->getZExtValue() != 1) {
 811     // If we have an array allocation, transform it to a single element
 812     // allocation to make the code below simpler.
 813     Type *NewTy = ArrayType::get(MI->getAllocatedType(),
 814                                  NElements->getZExtValue());
 815     MallocInst *NewMI =
 816       new MallocInst(NewTy, Constant::getNullValue(Type::Int32Ty),
 817                      MI->getAlignment(), MI->getName(), MI);
 818     Value* Indices[2];
 819     Indices[0] = Indices[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
 820     Value *NewGEP = GetElementPtrInst::Create(NewMI, Indices, Indices + 2,
 821                                               NewMI->getName()+".el0", MI);
 822     MI->replaceAllUsesWith(NewGEP);
 823     MI->eraseFromParent();
 824     MI = NewMI;
 825   }
 826
 827   // Create the new global variable.  The contents of the malloc'd memory is
 828   // undefined, so initialize with an undef value.
 829   Constant *Init = UndefValue::get(MI->getAllocatedType());
 830   GlobalVariable *NewGV = new GlobalVariable(MI->getAllocatedType(), false,
 831                                              GlobalValue::InternalLinkage, Init,
 832                                              GV->getName()+".body",
 833                                              (Module *)NULL,
 834                                              GV->isThreadLocal());
 835   // FIXME: This new global should have the alignment returned by malloc.  Code
 836   // could depend on malloc returning large alignment (on the mac, 16 bytes) but
 837   // this would only guarantee some lower alignment.
 838   GV->getParent()->getGlobalList().insert(GV, NewGV);
 839
 840   // Anything that used the malloc now uses the global directly.
 841   MI->replaceAllUsesWith(NewGV);
 842
 843   Constant *RepValue = NewGV;
 844   if (NewGV->getType() != GV->getType()->getElementType())
 845     RepValue = ConstantExpr::getBitCast(RepValue,
 846                                         GV->getType()->getElementType());
 847
 848   // If there is a comparison against null, we will insert a global bool to
 849   // keep track of whether the global was initialized yet or not.
 850   GlobalVariable *InitBool =
 851     new GlobalVariable(Type::Int1Ty, false, GlobalValue::InternalLinkage,
 852                        ConstantInt::getFalse(), GV->getName()+".init",
 853                        (Module *)NULL, GV->isThreadLocal());
 854   bool InitBoolUsed = false;
 855
 856   // Loop over all uses of GV, processing them in turn.
 857   std::vector<StoreInst*> Stores;
 858   while (!GV->use_empty())
 859     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(GV->use_back())) {
 860       while (!LI->use_empty()) {
 861         Use &LoadUse = LI->use_begin().getUse();
 862         if (!isa<ICmpInst>(LoadUse.getUser()))
 863           LoadUse = RepValue;
 864         else {
 865           ICmpInst *CI = cast<ICmpInst>(LoadUse.getUser());
 866           // Replace the cmp X, 0 with a use of the bool value.
 867           Value *LV = new LoadInst(InitBool, InitBool->getName()+".val", CI);
 868           InitBoolUsed = true;
 869           switch (CI->getPredicate()) {
 870           default: assert(0 && "Unknown ICmp Predicate!");
 871           case ICmpInst::ICMP_ULT:
 872           case ICmpInst::ICMP_SLT:
 873             LV = ConstantInt::getFalse();   // X < null -> always false
 874             break;
 875           case ICmpInst::ICMP_ULE:
 876           case ICmpInst::ICMP_SLE:
 877           case ICmpInst::ICMP_EQ:
 878             LV = BinaryOperator::CreateNot(LV, "notinit", CI);
 879             break;
 880           case ICmpInst::ICMP_NE:
 881           case ICmpInst::ICMP_UGE:
 882           case ICmpInst::ICMP_SGE:
 883           case ICmpInst::ICMP_UGT:
 884           case ICmpInst::ICMP_SGT:
 885             break;  // no change.
 886           }
 887           CI->replaceAllUsesWith(LV);
 888           CI->eraseFromParent();
 889         }
 890       }
 891       LI->eraseFromParent();
 892     } else {
 893       StoreInst *SI = cast<StoreInst>(GV->use_back());
 894       // The global is initialized when the store to it occurs.
 895       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(), InitBool, SI);
 896       SI->eraseFromParent();
 897     }
 898
 899   // If the initialization boolean was used, insert it, otherwise delete it.
 900   if (!InitBoolUsed) {
 901     while (!InitBool->use_empty())  // Delete initializations
 902       cast<Instruction>(InitBool->use_back())->eraseFromParent();
 903     delete InitBool;
 904   } else
 905     GV->getParent()->getGlobalList().insert(GV, InitBool);
 906
 907
 908   // Now the GV is dead, nuke it and the malloc.
 909   GV->eraseFromParent();
 910   MI->eraseFromParent();
 911
 912   // To further other optimizations, loop over all users of NewGV and try to
 913   // constant prop them.  This will promote GEP instructions with constant
 914   // indices into GEP constant-exprs, which will allow global-opt to hack on it.
 915   ConstantPropUsersOf(NewGV);
 916   if (RepValue != NewGV)
 917     ConstantPropUsersOf(RepValue);
 918
 919   return NewGV;
 920 }
 921
 922 /// ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal - Scan the use-list of V checking
 923 /// to make sure that there are no complex uses of V.  We permit simple things
 924 /// like dereferencing the pointer, but not storing through the address, unless
 925 /// it is to the specified global.
 926 static bool ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal(Instruction *V,
 927                                                       GlobalVariable *GV,
 928                                               SmallPtrSet<PHINode*, 8> &PHIs) {
 929   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI != E; ++UI)
 930     if (isa<LoadInst>(*UI) || isa<CmpInst>(*UI)) {
 931       // Fine, ignore.
 932     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
 933       if (SI->getOperand(0) == V && SI->getOperand(1) != GV)
 934         return false;  // Storing the pointer itself... bad.
 935       // Otherwise, storing through it, or storing into GV... fine.
 936     } else if (isa<GetElementPtrInst>(*UI)) {
 937       if (!ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal(cast<Instruction>(*UI),
 938                                                      GV, PHIs))
 939         return false;
 940     } else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI)) {
 941       // PHIs are ok if all uses are ok.  Don't infinitely recurse through PHI
 942       // cycles.
 943       if (PHIs.insert(PN))
 944         if (!ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal(PN, GV, PHIs))
 945           return false;
 946     } else {
 947       return false;
 948     }
 949   return true;
 950 }
 951
 952 /// ReplaceUsesOfMallocWithGlobal - The Alloc pointer is stored into GV
 953 /// somewhere.  Transform all uses of the allocation into loads from the
 954 /// global and uses of the resultant pointer.  Further, delete the store into
 955 /// GV.  This assumes that these value pass the
 956 /// 'ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal' predicate.
 957 static void ReplaceUsesOfMallocWithGlobal(Instruction *Alloc,
 958                                           GlobalVariable *GV) {
 959   while (!Alloc->use_empty()) {
 960     Instruction *U = cast<Instruction>(*Alloc->use_begin());
 961     Instruction *InsertPt = U;
 962     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(U)) {
 963       // If this is the store of the allocation into the global, remove it.
 964       if (SI->getOperand(1) == GV) {
 965         SI->eraseFromParent();
 966         continue;
 967       }
 968     } else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(U)) {
 969       // Insert the load in the corresponding predecessor, not right before the
 970       // PHI.
 971       unsigned PredNo = Alloc->use_begin().getOperandNo()/2;
 972       InsertPt = PN->getIncomingBlock(PredNo)->getTerminator();
 973     }
 974
 975     // Insert a load from the global, and use it instead of the malloc.
 976     Value *NL = new LoadInst(GV, GV->getName()+".val", InsertPt);
 977     U->replaceUsesOfWith(Alloc, NL);
 978   }
 979 }
 980
 981 /// GlobalLoadUsesSimpleEnoughForHeapSRA - If all users of values loaded from
 982 /// GV are simple enough to perform HeapSRA, return true.
 983 static bool GlobalLoadUsesSimpleEnoughForHeapSRA(GlobalVariable *GV,
 984                                                  MallocInst *MI) {
 985   for (Value::use_iterator UI = GV->use_begin(), E = GV->use_end(); UI != E;
 986        ++UI)
 987     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*UI)) {
 988       // We permit two users of the load: setcc comparing against the null
 989       // pointer, and a getelementptr of a specific form.
 990       for (Value::use_iterator UI = LI->use_begin(), E = LI->use_end();
 991            UI != E; ++UI) {
 992         // Comparison against null is ok.
 993         if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(*UI)) {
 994           if (!isa<ConstantPointerNull>(ICI->getOperand(1)))
 995             return false;
 996           continue;
 997         }
 998
 999         // getelementptr is also ok, but only a simple form.
1000         if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(*UI)) {
1001           // Must index into the array and into the struct.
1002           if (GEPI->getNumOperands() < 3)
1003             return false;
1004
1005           // Otherwise the GEP is ok.
1006           continue;
1007         }
1008
1009         if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI)) {
1010           // We have a phi of a load from the global.  We can only handle this
1011           // if the other PHI'd values are actually the same.  In this case,
1012           // the rewriter will just drop the phi entirely.
1013           for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1014             Value *IV = PN->getIncomingValue(i);
1015             if (IV == LI) continue;  // Trivial the same.
1016
1017             // If the phi'd value is from the malloc that initializes the value,
1018             // we can xform it.
1019             if (IV == MI) continue;
1020
1021             // Otherwise, we don't know what it is.
1022             return false;
1023           }
1024           return true;
1025         }
1026
1027         // Otherwise we don't know what this is, not ok.
1028         return false;
1029       }
1030     }
1031   return true;
1032 }
1033
1034 /// GetHeapSROALoad - Return the load for the specified field of the HeapSROA'd
1035 /// value, lazily creating it on demand.
1036 static Value *GetHeapSROALoad(Instruction *Load, unsigned FieldNo,
1037                               const std::vector<GlobalVariable*> &FieldGlobals,
1038                               std::vector<Value *> &InsertedLoadsForPtr) {
1039   if (InsertedLoadsForPtr.size() <= FieldNo)
1040     InsertedLoadsForPtr.resize(FieldNo+1);
1041   if (InsertedLoadsForPtr[FieldNo] == 0)
1042     InsertedLoadsForPtr[FieldNo] = new LoadInst(FieldGlobals[FieldNo],
1043                                                 Load->getName()+".f" +
1044                                                 utostr(FieldNo), Load);
1045   return InsertedLoadsForPtr[FieldNo];
1046 }
1047
1048 /// RewriteHeapSROALoadUser - Given a load instruction and a value derived from
1049 /// the load, rewrite the derived value to use the HeapSRoA'd load.
1050 static void RewriteHeapSROALoadUser(LoadInst *Load, Instruction *LoadUser,
1051                                const std::vector<GlobalVariable*> &FieldGlobals,
1052                                     std::vector<Value *> &InsertedLoadsForPtr) {
1053   // If this is a comparison against null, handle it.
1054   if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(LoadUser)) {
1055     assert(isa<ConstantPointerNull>(SCI->getOperand(1)));
1056     // If we have a setcc of the loaded pointer, we can use a setcc of any
1057     // field.
1058     Value *NPtr;
1059     if (InsertedLoadsForPtr.empty()) {
1060       NPtr = GetHeapSROALoad(Load, 0, FieldGlobals, InsertedLoadsForPtr);
1061     } else {
1062       NPtr = InsertedLoadsForPtr.back();
1063     }
1064
1065     Value *New = new ICmpInst(SCI->getPredicate(), NPtr,
1066                               Constant::getNullValue(NPtr->getType()),
1067                               SCI->getName(), SCI);
1068     SCI->replaceAllUsesWith(New);
1069     SCI->eraseFromParent();
1070     return;
1071   }
1072
1073   // Handle 'getelementptr Ptr, Idx, uint FieldNo ...'
1074   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(LoadUser)) {
1075     assert(GEPI->getNumOperands() >= 3 && isa<ConstantInt>(GEPI->getOperand(2))
1076            && "Unexpected GEPI!");
1077
1078     // Load the pointer for this field.
1079     unsigned FieldNo = cast<ConstantInt>(GEPI->getOperand(2))->getZExtValue();
1080     Value *NewPtr = GetHeapSROALoad(Load, FieldNo,
1081                                     FieldGlobals, InsertedLoadsForPtr);
1082
1083     // Create the new GEP idx vector.
1084     SmallVector<Value*, 8> GEPIdx;
1085     GEPIdx.push_back(GEPI->getOperand(1));
1086     GEPIdx.append(GEPI->op_begin()+3, GEPI->op_end());
1087
1088     Value *NGEPI = GetElementPtrInst::Create(NewPtr,
1089                                              GEPIdx.begin(), GEPIdx.end(),
1090                                              GEPI->getName(), GEPI);
1091     GEPI->replaceAllUsesWith(NGEPI);
1092     GEPI->eraseFromParent();
1093     return;
1094   }
1095
1096   // Handle PHI nodes.  PHI nodes must be merging in the same values, plus
1097   // potentially the original malloc.  Insert phi nodes for each field, then
1098   // process uses of the PHI.
1099   PHINode *PN = cast<PHINode>(LoadUser);
1100   std::vector<Value *> PHIsForField;
1101   PHIsForField.resize(FieldGlobals.size());
1102   for (unsigned i = 0, e = FieldGlobals.size(); i != e; ++i) {
1103     Value *LoadV = GetHeapSROALoad(Load, i, FieldGlobals, InsertedLoadsForPtr);
1104
1105     PHINode *FieldPN = PHINode::Create(LoadV->getType(),
1106                                        PN->getName()+"."+utostr(i), PN);
1107     // Fill in the predecessor values.
1108     for (unsigned pred = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); pred != e; ++pred) {
1109       // Each predecessor either uses the load or the original malloc.
1110       Value *InVal = PN->getIncomingValue(pred);
1111       BasicBlock *BB = PN->getIncomingBlock(pred);
1112       Value *NewVal;
1113       if (isa<MallocInst>(InVal)) {
1114         // Insert a reload from the global in the predecessor.
1115         NewVal = GetHeapSROALoad(BB->getTerminator(), i, FieldGlobals,
1116                                  PHIsForField);
1117       } else {
1118         NewVal = InsertedLoadsForPtr[i];
1119       }
1120       FieldPN->addIncoming(NewVal, BB);
1121     }
1122     PHIsForField[i] = FieldPN;
1123   }
1124
1125   // Since PHIsForField specifies a phi for every input value, the lazy inserter
1126   // will never insert a load.
1127   while (!PN->use_empty())
1128     RewriteHeapSROALoadUser(Load, PN->use_back(), FieldGlobals, PHIsForField);
1129   PN->eraseFromParent();
1130 }
1131
1132 /// RewriteUsesOfLoadForHeapSRoA - We are performing Heap SRoA on a global.  Ptr
1133 /// is a value loaded from the global.  Eliminate all uses of Ptr, making them
1134 /// use FieldGlobals instead.  All uses of loaded values satisfy
1135 /// GlobalLoadUsesSimpleEnoughForHeapSRA.
1136 static void RewriteUsesOfLoadForHeapSRoA(LoadInst *Load,
1137                              const std::vector<GlobalVariable*> &FieldGlobals) {
1138   std::vector<Value *> InsertedLoadsForPtr;
1139   //InsertedLoadsForPtr.resize(FieldGlobals.size());
1140   while (!Load->use_empty())
1141     RewriteHeapSROALoadUser(Load, Load->use_back(),
1142                             FieldGlobals, InsertedLoadsForPtr);
1143 }
1144
1145 /// PerformHeapAllocSRoA - MI is an allocation of an array of structures.  Break
1146 /// it up into multiple allocations of arrays of the fields.
1147 static GlobalVariable *PerformHeapAllocSRoA(GlobalVariable *GV, MallocInst *MI){
1148   DOUT << "SROA HEAP ALLOC: " << *GV << "  MALLOC = " << *MI;
1149   const StructType *STy = cast<StructType>(MI->getAllocatedType());
1150
1151   // There is guaranteed to be at least one use of the malloc (storing
1152   // it into GV).  If there are other uses, change them to be uses of
1153   // the global to simplify later code.  This also deletes the store
1154   // into GV.
1155   ReplaceUsesOfMallocWithGlobal(MI, GV);
1156
1157   // Okay, at this point, there are no users of the malloc.  Insert N
1158   // new mallocs at the same place as MI, and N globals.
1159   std::vector<GlobalVariable*> FieldGlobals;
1160   std::vector<MallocInst*> FieldMallocs;
1161
1162   for (unsigned FieldNo = 0, e = STy->getNumElements(); FieldNo != e;++FieldNo){
1163     const Type *FieldTy = STy->getElementType(FieldNo);
1164     const Type *PFieldTy = PointerType::getUnqual(FieldTy);
1165
1166     GlobalVariable *NGV =
1167       new GlobalVariable(PFieldTy, false, GlobalValue::InternalLinkage,
1168                          Constant::getNullValue(PFieldTy),
1169                          GV->getName() + ".f" + utostr(FieldNo), GV,
1170                          GV->isThreadLocal());
1171     FieldGlobals.push_back(NGV);
1172
1173     MallocInst *NMI = new MallocInst(FieldTy, MI->getArraySize(),
1174                                      MI->getName() + ".f" + utostr(FieldNo),MI);
1175     FieldMallocs.push_back(NMI);
1176     new StoreInst(NMI, NGV, MI);
1177   }
1178
1179   // The tricky aspect of this transformation is handling the case when malloc
1180   // fails.  In the original code, malloc failing would set the result pointer
1181   // of malloc to null.  In this case, some mallocs could succeed and others
1182   // could fail.  As such, we emit code that looks like this:
1183   //    F0 = malloc(field0)
1184   //    F1 = malloc(field1)
1185   //    F2 = malloc(field2)
1186   //    if (F0 == 0 || F1 == 0 || F2 == 0) {
1187   //      if (F0) { free(F0); F0 = 0; }
1188   //      if (F1) { free(F1); F1 = 0; }
1189   //      if (F2) { free(F2); F2 = 0; }
1190   //    }
1191   Value *RunningOr = 0;
1192   for (unsigned i = 0, e = FieldMallocs.size(); i != e; ++i) {
1193     Value *Cond = new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, FieldMallocs[i],
1194                              Constant::getNullValue(FieldMallocs[i]->getType()),
1195                                   "isnull", MI);
1196     if (!RunningOr)
1197       RunningOr = Cond;   // First seteq
1198     else
1199       RunningOr = BinaryOperator::CreateOr(RunningOr, Cond, "tmp", MI);
1200   }
1201
1202   // Split the basic block at the old malloc.
1203   BasicBlock *OrigBB = MI->getParent();
1204   BasicBlock *ContBB = OrigBB->splitBasicBlock(MI, "malloc_cont");
1205
1206   // Create the block to check the first condition.  Put all these blocks at the
1207   // end of the function as they are unlikely to be executed.
1208   BasicBlock *NullPtrBlock = BasicBlock::Create("malloc_ret_null",
1209                                                 OrigBB->getParent());
1210
1211   // Remove the uncond branch from OrigBB to ContBB, turning it into a cond
1212   // branch on RunningOr.
1213   OrigBB->getTerminator()->eraseFromParent();
1214   BranchInst::Create(NullPtrBlock, ContBB, RunningOr, OrigBB);
1215
1216   // Within the NullPtrBlock, we need to emit a comparison and branch for each
1217   // pointer, because some may be null while others are not.
1218   for (unsigned i = 0, e = FieldGlobals.size(); i != e; ++i) {
1219     Value *GVVal = new LoadInst(FieldGlobals[i], "tmp", NullPtrBlock);
1220     Value *Cmp = new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, GVVal,
1221                               Constant::getNullValue(GVVal->getType()),
1222                               "tmp", NullPtrBlock);
1223     BasicBlock *FreeBlock = BasicBlock::Create("free_it", OrigBB->getParent());
1224     BasicBlock *NextBlock = BasicBlock::Create("next", OrigBB->getParent());
1225     BranchInst::Create(FreeBlock, NextBlock, Cmp, NullPtrBlock);
1226
1227     // Fill in FreeBlock.
1228     new FreeInst(GVVal, FreeBlock);
1229     new StoreInst(Constant::getNullValue(GVVal->getType()), FieldGlobals[i],
1230                   FreeBlock);
1231     BranchInst::Create(NextBlock, FreeBlock);
1232
1233     NullPtrBlock = NextBlock;
1234   }
1235
1236   BranchInst::Create(ContBB, NullPtrBlock);
1237
1238   // MI is no longer needed, remove it.
1239   MI->eraseFromParent();
1240
1241
1242   // Okay, the malloc site is completely handled.  All of the uses of GV are now
1243   // loads, and all uses of those loads are simple.  Rewrite them to use loads
1244   // of the per-field globals instead.
1245   while (!GV->use_empty()) {
1246     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(GV->use_back())) {
1247       RewriteUsesOfLoadForHeapSRoA(LI, FieldGlobals);
1248       LI->eraseFromParent();
1249     } else {
1250       // Must be a store of null.
1251       StoreInst *SI = cast<StoreInst>(GV->use_back());
1252       assert(isa<Constant>(SI->getOperand(0)) &&
1253              cast<Constant>(SI->getOperand(0))->isNullValue() &&
1254              "Unexpected heap-sra user!");
1255
1256       // Insert a store of null into each global.
1257       for (unsigned i = 0, e = FieldGlobals.size(); i != e; ++i) {
1258         Constant *Null =
1259           Constant::getNullValue(FieldGlobals[i]->getType()->getElementType());
1260         new StoreInst(Null, FieldGlobals[i], SI);
1261       }
1262       // Erase the original store.
1263       SI->eraseFromParent();
1264     }
1265   }
1266
1267   // The old global is now dead, remove it.
1268   GV->eraseFromParent();
1269
1270   ++NumHeapSRA;
1271   return FieldGlobals[0];
1272 }
1273
1274
1275 // OptimizeOnceStoredGlobal - Try to optimize globals based on the knowledge
1276 // that only one value (besides its initializer) is ever stored to the global.
1277 static bool OptimizeOnceStoredGlobal(GlobalVariable *GV, Value *StoredOnceVal,
1278                                      Module::global_iterator &GVI,
1279                                      TargetData &TD) {
1280   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(StoredOnceVal))
1281     StoredOnceVal = CI->getOperand(0);
1282   else if (GetElementPtrInst *GEPI =dyn_cast<GetElementPtrInst>(StoredOnceVal)){
1283     // "getelementptr Ptr, 0, 0, 0" is really just a cast.
1284     bool IsJustACast = true;
1285     for (User::op_iterator i = GEPI->op_begin() + 1, e = GEPI->op_end();
1286          i != e; ++i)
1287       if (!isa<Constant>(*i) ||
1288           !cast<Constant>(*i)->isNullValue()) {
1289         IsJustACast = false;
1290         break;
1291       }
1292     if (IsJustACast)
1293       StoredOnceVal = GEPI->getOperand(0);
1294   }
1295
1296   // If we are dealing with a pointer global that is initialized to null and
1297   // only has one (non-null) value stored into it, then we can optimize any
1298   // users of the loaded value (often calls and loads) that would trap if the
1299   // value was null.
1300   if (isa<PointerType>(GV->getInitializer()->getType()) &&
1301       GV->getInitializer()->isNullValue()) {
1302     if (Constant *SOVC = dyn_cast<Constant>(StoredOnceVal)) {
1303       if (GV->getInitializer()->getType() != SOVC->getType())
1304         SOVC = ConstantExpr::getBitCast(SOVC, GV->getInitializer()->getType());
1305
1306       // Optimize away any trapping uses of the loaded value.
1307       if (OptimizeAwayTrappingUsesOfLoads(GV, SOVC))
1308         return true;
1309     } else if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(StoredOnceVal)) {
1310       // If this is a malloc of an abstract type, don't touch it.
1311       if (!MI->getAllocatedType()->isSized())
1312         return false;
1313
1314       // We can't optimize this global unless all uses of it are *known* to be
1315       // of the malloc value, not of the null initializer value (consider a use
1316       // that compares the global's value against zero to see if the malloc has
1317       // been reached).  To do this, we check to see if all uses of the global
1318       // would trap if the global were null: this proves that they must all
1319       // happen after the malloc.
1320       if (!AllUsesOfLoadedValueWillTrapIfNull(GV))
1321         return false;
1322
1323       // We can't optimize this if the malloc itself is used in a complex way,
1324       // for example, being stored into multiple globals.  This allows the
1325       // malloc to be stored into the specified global, loaded setcc'd, and
1326       // GEP'd.  These are all things we could transform to using the global
1327       // for.
1328       {
1329         SmallPtrSet<PHINode*, 8> PHIs;
1330         if (!ValueIsOnlyUsedLocallyOrStoredToOneGlobal(MI, GV, PHIs))
1331           return false;
1332       }
1333
1334
1335       // If we have a global that is only initialized with a fixed size malloc,
1336       // transform the program to use global memory instead of malloc'd memory.
1337       // This eliminates dynamic allocation, avoids an indirection accessing the
1338       // data, and exposes the resultant global to further GlobalOpt.
1339       if (ConstantInt *NElements = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getArraySize())) {
1340         // Restrict this transformation to only working on small allocations
1341         // (2048 bytes currently), as we don't want to introduce a 16M global or
1342         // something.
1343         if (NElements->getZExtValue()*
1344                      TD.getABITypeSize(MI->getAllocatedType()) < 2048) {
1345           GVI = OptimizeGlobalAddressOfMalloc(GV, MI);
1346           return true;
1347         }
1348       }
1349
1350       // If the allocation is an array of structures, consider transforming this
1351       // into multiple malloc'd arrays, one for each field.  This is basically
1352       // SRoA for malloc'd memory.
1353       if (const StructType *AllocTy =
1354                   dyn_cast<StructType>(MI->getAllocatedType())) {
1355         // This the structure has an unreasonable number of fields, leave it
1356         // alone.
1357         if (AllocTy->getNumElements() <= 16 && AllocTy->getNumElements() > 0 &&
1358             GlobalLoadUsesSimpleEnoughForHeapSRA(GV, MI)) {
1359           GVI = PerformHeapAllocSRoA(GV, MI);
1360           return true;
1361         }
1362       }
1363     }
1364   }
1365
1366   return false;
1367 }
1368
1369 /// TryToShrinkGlobalToBoolean - At this point, we have learned that the only
1370 /// two values ever stored into GV are its initializer and OtherVal.  See if we
1371 /// can shrink the global into a boolean and select between the two values
1372 /// whenever it is used.  This exposes the values to other scalar optimizations.
1373 static bool TryToShrinkGlobalToBoolean(GlobalVariable *GV, Constant *OtherVal) {
1374   const Type *GVElType = GV->getType()->getElementType();
1375
1376   // If GVElType is already i1, it is already shrunk.  If the type of the GV is
1377   // an FP value or vector, don't do this optimization because a select between
1378   // them is very expensive and unlikely to lead to later simplification.
1379   if (GVElType == Type::Int1Ty || GVElType->isFloatingPoint() ||
1380       isa<VectorType>(GVElType))
1381     return false;
1382
1383   // Walk the use list of the global seeing if all the uses are load or store.
1384   // If there is anything else, bail out.
1385   for (Value::use_iterator I = GV->use_begin(), E = GV->use_end(); I != E; ++I)
1386     if (!isa<LoadInst>(I) && !isa<StoreInst>(I))
1387       return false;
1388
1389   DOUT << "   *** SHRINKING TO BOOL: " << *GV;
1390
1391   // Create the new global, initializing it to false.
1392   GlobalVariable *NewGV = new GlobalVariable(Type::Int1Ty, false,
1393          GlobalValue::InternalLinkage, ConstantInt::getFalse(),
1394                                              GV->getName()+".b",
1395                                              (Module *)NULL,
1396                                              GV->isThreadLocal());
1397   GV->getParent()->getGlobalList().insert(GV, NewGV);
1398
1399   Constant *InitVal = GV->getInitializer();
1400   assert(InitVal->getType() != Type::Int1Ty && "No reason to shrink to bool!");
1401
1402   // If initialized to zero and storing one into the global, we can use a cast
1403   // instead of a select to synthesize the desired value.
1404   bool IsOneZero = false;
1405   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(OtherVal))
1406     IsOneZero = InitVal->isNullValue() && CI->isOne();
1407
1408   while (!GV->use_empty()) {
1409     Instruction *UI = cast<Instruction>(GV->use_back());
1410     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(UI)) {
1411       // Change the store into a boolean store.
1412       bool StoringOther = SI->getOperand(0) == OtherVal;
1413       // Only do this if we weren't storing a loaded value.
1414       Value *StoreVal;
1415       if (StoringOther || SI->getOperand(0) == InitVal)
1416         StoreVal = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, StoringOther);
1417       else {
1418         // Otherwise, we are storing a previously loaded copy.  To do this,
1419         // change the copy from copying the original value to just copying the
1420         // bool.
1421         Instruction *StoredVal = cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
1422
1423         // If we're already replaced the input, StoredVal will be a cast or
1424         // select instruction.  If not, it will be a load of the original
1425         // global.
1426         if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(StoredVal)) {
1427           assert(LI->getOperand(0) == GV && "Not a copy!");
1428           // Insert a new load, to preserve the saved value.
1429           StoreVal = new LoadInst(NewGV, LI->getName()+".b", LI);
1430         } else {
1431           assert((isa<CastInst>(StoredVal) || isa<SelectInst>(StoredVal)) &&
1432                  "This is not a form that we understand!");
1433           StoreVal = StoredVal->getOperand(0);
1434           assert(isa<LoadInst>(StoreVal) && "Not a load of NewGV!");
1435         }
1436       }
1437       new StoreInst(StoreVal, NewGV, SI);
1438     } else {
1439       // Change the load into a load of bool then a select.
1440       LoadInst *LI = cast<LoadInst>(UI);
1441       LoadInst *NLI = new LoadInst(NewGV, LI->getName()+".b", LI);
1442       Value *NSI;
1443       if (IsOneZero)
1444         NSI = new ZExtInst(NLI, LI->getType(), "", LI);
1445       else
1446         NSI = SelectInst::Create(NLI, OtherVal, InitVal, "", LI);
1447       NSI->takeName(LI);
1448       LI->replaceAllUsesWith(NSI);
1449     }
1450     UI->eraseFromParent();
1451   }
1452
1453   GV->eraseFromParent();
1454   return true;
1455 }
1456
1457
1458 /// ProcessInternalGlobal - Analyze the specified global variable and optimize
1459 /// it if possible.  If we make a change, return true.
1460 bool GlobalOpt::ProcessInternalGlobal(GlobalVariable *GV,
1461                                       Module::global_iterator &GVI) {
1462   std::set<PHINode*> PHIUsers;
1463   GlobalStatus GS;
1464   GV->removeDeadConstantUsers();
1465
1466   if (GV->use_empty()) {
1467     DOUT << "GLOBAL DEAD: " << *GV;
1468     GV->eraseFromParent();
1469     ++NumDeleted;
1470     return true;
1471   }
1472
1473   if (!AnalyzeGlobal(GV, GS, PHIUsers)) {
1474 #if 0
1475     cerr << "Global: " << *GV;
1476     cerr << "  isLoaded = " << GS.isLoaded << "\n";
1477     cerr << "  StoredType = ";
1478     switch (GS.StoredType) {
1479     case GlobalStatus::NotStored: cerr << "NEVER STORED\n"; break;
1480     case GlobalStatus::isInitializerStored: cerr << "INIT STORED\n"; break;
1481     case GlobalStatus::isStoredOnce: cerr << "STORED ONCE\n"; break;
1482     case GlobalStatus::isStored: cerr << "stored\n"; break;
1483     }
1484     if (GS.StoredType == GlobalStatus::isStoredOnce && GS.StoredOnceValue)
1485       cerr << "  StoredOnceValue = " << *GS.StoredOnceValue << "\n";
1486     if (GS.AccessingFunction && !GS.HasMultipleAccessingFunctions)
1487       cerr << "  AccessingFunction = " << GS.AccessingFunction->getName()
1488                 << "\n";
1489     cerr << "  HasMultipleAccessingFunctions =  "
1490               << GS.HasMultipleAccessingFunctions << "\n";
1491     cerr << "  HasNonInstructionUser = " << GS.HasNonInstructionUser<<"\n";
1492     cerr << "\n";
1493 #endif
1494
1495     // If this is a first class global and has only one accessing function
1496     // and this function is main (which we know is not recursive we can make
1497     // this global a local variable) we replace the global with a local alloca
1498     // in this function.
1499     //
1500     // NOTE: It doesn't make sense to promote non single-value types since we
1501     // are just replacing static memory to stack memory.
1502     if (!GS.HasMultipleAccessingFunctions &&
1503         GS.AccessingFunction && !GS.HasNonInstructionUser &&
1504         GV->getType()->getElementType()->isSingleValueType() &&
1505         GS.AccessingFunction->getName() == "main" &&
1506         GS.AccessingFunction->hasExternalLinkage()) {
1507       DOUT << "LOCALIZING GLOBAL: " << *GV;
1508       Instruction* FirstI = GS.AccessingFunction->getEntryBlock().begin();
1509       const Type* ElemTy = GV->getType()->getElementType();
1510       // FIXME: Pass Global's alignment when globals have alignment
1511       AllocaInst* Alloca = new AllocaInst(ElemTy, NULL, GV->getName(), FirstI);
1512       if (!isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
1513         new StoreInst(GV->getInitializer(), Alloca, FirstI);
1514
1515       GV->replaceAllUsesWith(Alloca);
1516       GV->eraseFromParent();
1517       ++NumLocalized;
1518       return true;
1519     }
1520
1521     // If the global is never loaded (but may be stored to), it is dead.
1522     // Delete it now.
1523     if (!GS.isLoaded) {
1524       DOUT << "GLOBAL NEVER LOADED: " << *GV;
1525
1526       // Delete any stores we can find to the global.  We may not be able to
1527       // make it completely dead though.
1528       bool Changed = CleanupConstantGlobalUsers(GV, GV->getInitializer());
1529
1530       // If the global is dead now, delete it.
1531       if (GV->use_empty()) {
1532         GV->eraseFromParent();
1533         ++NumDeleted;
1534         Changed = true;
1535       }
1536       return Changed;
1537
1538     } else if (GS.StoredType <= GlobalStatus::isInitializerStored) {
1539       DOUT << "MARKING CONSTANT: " << *GV;
1540       GV->setConstant(true);
1541
1542       // Clean up any obviously simplifiable users now.
1543       CleanupConstantGlobalUsers(GV, GV->getInitializer());
1544
1545       // If the global is dead now, just nuke it.
1546       if (GV->use_empty()) {
1547         DOUT << "   *** Marking constant allowed us to simplify "
1548              << "all users and delete global!\n";
1549         GV->eraseFromParent();
1550         ++NumDeleted;
1551       }
1552
1553       ++NumMarked;
1554       return true;
1555     } else if (!GV->getInitializer()->getType()->isSingleValueType()) {
1556       if (GlobalVariable *FirstNewGV = SRAGlobal(GV,
1557                                                  getAnalysis<TargetData>())) {
1558         GVI = FirstNewGV;  // Don't skip the newly produced globals!
1559         return true;
1560       }
1561     } else if (GS.StoredType == GlobalStatus::isStoredOnce) {
1562       // If the initial value for the global was an undef value, and if only
1563       // one other value was stored into it, we can just change the
1564       // initializer to be an undef value, then delete all stores to the
1565       // global.  This allows us to mark it constant.
1566       if (Constant *SOVConstant = dyn_cast<Constant>(GS.StoredOnceValue))
1567         if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer())) {
1568           // Change the initial value here.
1569           GV->setInitializer(SOVConstant);
1570
1571           // Clean up any obviously simplifiable users now.
1572           CleanupConstantGlobalUsers(GV, GV->getInitializer());
1573
1574           if (GV->use_empty()) {
1575             DOUT << "   *** Substituting initializer allowed us to "
1576                  << "simplify all users and delete global!\n";
1577             GV->eraseFromParent();
1578             ++NumDeleted;
1579           } else {
1580             GVI = GV;
1581           }
1582           ++NumSubstitute;
1583           return true;
1584         }
1585
1586       // Try to optimize globals based on the knowledge that only one value
1587       // (besides its initializer) is ever stored to the global.
1588       if (OptimizeOnceStoredGlobal(GV, GS.StoredOnceValue, GVI,
1589                                    getAnalysis<TargetData>()))
1590         return true;
1591
1592       // Otherwise, if the global was not a boolean, we can shrink it to be a
1593       // boolean.
1594       if (Constant *SOVConstant = dyn_cast<Constant>(GS.StoredOnceValue))
1595         if (TryToShrinkGlobalToBoolean(GV, SOVConstant)) {
1596           ++NumShrunkToBool;
1597           return true;
1598         }
1599     }
1600   }
1601   return false;
1602 }
1603
1604 /// OnlyCalledDirectly - Return true if the specified function is only called
1605 /// directly.  In other words, its address is never taken.
1606 static bool OnlyCalledDirectly(Function *F) {
1607   for (Value::use_iterator UI = F->use_begin(), E = F->use_end(); UI != E;++UI){
1608     Instruction *User = dyn_cast<Instruction>(*UI);
1609     if (!User) return false;
1610     if (!isa<CallInst>(User) && !isa<InvokeInst>(User)) return false;
1611
1612     // See if the function address is passed as an argument.
1613     for (User::op_iterator i = User->op_begin() + 1, e = User->op_end();
1614          i != e; ++i)
1615       if (*i == F) return false;
1616   }
1617   return true;
1618 }
1619
1620 /// ChangeCalleesToFastCall - Walk all of the direct calls of the specified
1621 /// function, changing them to FastCC.
1622 static void ChangeCalleesToFastCall(Function *F) {
1623   for (Value::use_iterator UI = F->use_begin(), E = F->use_end(); UI != E;++UI){
1624     CallSite User(cast<Instruction>(*UI));
1625     User.setCallingConv(CallingConv::Fast);
1626   }
1627 }
1628
1629 static PAListPtr StripNest(const PAListPtr &Attrs) {
1630   for (unsigned i = 0, e = Attrs.getNumSlots(); i != e; ++i) {
1631     if ((Attrs.getSlot(i).Attrs & ParamAttr::Nest) == 0)
1632       continue;
1633
1634     // There can be only one.
1635     return Attrs.removeAttr(Attrs.getSlot(i).Index, ParamAttr::Nest);
1636   }
1637
1638   return Attrs;
1639 }
1640
1641 static void RemoveNestAttribute(Function *F) {
1642   F->setParamAttrs(StripNest(F->getParamAttrs()));
1643   for (Value::use_iterator UI = F->use_begin(), E = F->use_end(); UI != E;++UI){
1644     CallSite User(cast<Instruction>(*UI));
1645     User.setParamAttrs(StripNest(User.getParamAttrs()));
1646   }
1647 }
1648
1649 bool GlobalOpt::OptimizeFunctions(Module &M) {
1650   bool Changed = false;
1651   // Optimize functions.
1652   for (Module::iterator FI = M.begin(), E = M.end(); FI != E; ) {
1653     Function *F = FI++;
1654     F->removeDeadConstantUsers();
1655     if (F->use_empty() && (F->hasInternalLinkage() ||
1656                            F->hasLinkOnceLinkage())) {
1657       M.getFunctionList().erase(F);
1658       Changed = true;
1659       ++NumFnDeleted;
1660     } else if (F->hasInternalLinkage()) {
1661       if (F->getCallingConv() == CallingConv::C && !F->isVarArg() &&
1662           OnlyCalledDirectly(F)) {
1663         // If this function has C calling conventions, is not a varargs
1664         // function, and is only called directly, promote it to use the Fast
1665         // calling convention.
1666         F->setCallingConv(CallingConv::Fast);
1667         ChangeCalleesToFastCall(F);
1668         ++NumFastCallFns;
1669         Changed = true;
1670       }
1671
1672       if (F->getParamAttrs().hasAttrSomewhere(ParamAttr::Nest) &&
1673           OnlyCalledDirectly(F)) {
1674         // The function is not used by a trampoline intrinsic, so it is safe
1675         // to remove the 'nest' attribute.
1676         RemoveNestAttribute(F);
1677         ++NumNestRemoved;
1678         Changed = true;
1679       }
1680     }
1681   }
1682   return Changed;
1683 }
1684
1685 bool GlobalOpt::OptimizeGlobalVars(Module &M) {
1686   bool Changed = false;
1687   for (Module::global_iterator GVI = M.global_begin(), E = M.global_end();
1688        GVI != E; ) {
1689     GlobalVariable *GV = GVI++;
1690     if (!GV->isConstant() && GV->hasInternalLinkage() &&
1691         GV->hasInitializer())
1692       Changed |= ProcessInternalGlobal(GV, GVI);
1693   }
1694   return Changed;
1695 }
1696
1697 /// FindGlobalCtors - Find the llvm.globalctors list, verifying that all
1698 /// initializers have an init priority of 65535.
1699 GlobalVariable *GlobalOpt::FindGlobalCtors(Module &M) {
1700   for (Module::global_iterator I = M.global_begin(), E = M.global_end();
1701        I != E; ++I)
1702     if (I->getName() == "llvm.global_ctors") {
1703       // Found it, verify it's an array of { int, void()* }.
1704       const ArrayType *ATy =dyn_cast<ArrayType>(I->getType()->getElementType());
1705       if (!ATy) return 0;
1706       const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(ATy->getElementType());
1707       if (!STy || STy->getNumElements() != 2 ||
1708           STy->getElementType(0) != Type::Int32Ty) return 0;
1709       const PointerType *PFTy = dyn_cast<PointerType>(STy->getElementType(1));
1710       if (!PFTy) return 0;
1711       const FunctionType *FTy = dyn_cast<FunctionType>(PFTy->getElementType());
1712       if (!FTy || FTy->getReturnType() != Type::VoidTy || FTy->isVarArg() ||
1713           FTy->getNumParams() != 0)
1714         return 0;
1715
1716       // Verify that the initializer is simple enough for us to handle.
1717       if (!I->hasInitializer()) return 0;
1718       ConstantArray *CA = dyn_cast<ConstantArray>(I->getInitializer());
1719       if (!CA) return 0;
1720       for (User::op_iterator i = CA->op_begin(), e = CA->op_end(); i != e; ++i)
1721         if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(*i)) {
1722           if (isa<ConstantPointerNull>(CS->getOperand(1)))
1723             continue;
1724
1725           // Must have a function or null ptr.
1726           if (!isa<Function>(CS->getOperand(1)))
1727             return 0;
1728
1729           // Init priority must be standard.
1730           ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CS->getOperand(0));
1731           if (!CI || CI->getZExtValue() != 65535)
1732             return 0;
1733         } else {
1734           return 0;
1735         }
1736
1737       return I;
1738     }
1739   return 0;
1740 }
1741
1742 /// ParseGlobalCtors - Given a llvm.global_ctors list that we can understand,
1743 /// return a list of the functions and null terminator as a vector.
1744 static std::vector<Function*> ParseGlobalCtors(GlobalVariable *GV) {
1745   ConstantArray *CA = cast<ConstantArray>(GV->getInitializer());
1746   std::vector<Function*> Result;
1747   Result.reserve(CA->getNumOperands());
1748   for (User::op_iterator i = CA->op_begin(), e = CA->op_end(); i != e; ++i) {
1749     ConstantStruct *CS = cast<ConstantStruct>(*i);
1750     Result.push_back(dyn_cast<Function>(CS->getOperand(1)));
1751   }
1752   return Result;
1753 }
1754
1755 /// InstallGlobalCtors - Given a specified llvm.global_ctors list, install the
1756 /// specified array, returning the new global to use.
1757 static GlobalVariable *InstallGlobalCtors(GlobalVariable *GCL,
1758                                           const std::vector<Function*> &Ctors) {
1759   // If we made a change, reassemble the initializer list.
1760   std::vector<Constant*> CSVals;
1761   CSVals.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 65535));
1762   CSVals.push_back(0);
1763
1764   // Create the new init list.
1765   std::vector<Constant*> CAList;
1766   for (unsigned i = 0, e = Ctors.size(); i != e; ++i) {
1767     if (Ctors[i]) {
1768       CSVals[1] = Ctors[i];
1769     } else {
1770       const Type *FTy = FunctionType::get(Type::VoidTy,
1771                                           std::vector<const Type*>(), false);
1772       const PointerType *PFTy = PointerType::getUnqual(FTy);
1773       CSVals[1] = Constant::getNullValue(PFTy);
1774       CSVals[0] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 2147483647);
1775     }
1776     CAList.push_back(ConstantStruct::get(CSVals));
1777   }
1778
1779   // Create the array initializer.
1780   const Type *StructTy =
1781     cast<ArrayType>(GCL->getType()->getElementType())->getElementType();
1782   Constant *CA = ConstantArray::get(ArrayType::get(StructTy, CAList.size()),
1783                                     CAList);
1784
1785   // If we didn't change the number of elements, don't create a new GV.
1786   if (CA->getType() == GCL->getInitializer()->getType()) {
1787     GCL->setInitializer(CA);
1788     return GCL;
1789   }
1790
1791   // Create the new global and insert it next to the existing list.
1792   GlobalVariable *NGV = new GlobalVariable(CA->getType(), GCL->isConstant(),
1793                                            GCL->getLinkage(), CA, "",
1794                                            (Module *)NULL,
1795                                            GCL->isThreadLocal());
1796   GCL->getParent()->getGlobalList().insert(GCL, NGV);
1797   NGV->takeName(GCL);
1798
1799   // Nuke the old list, replacing any uses with the new one.
1800   if (!GCL->use_empty()) {
1801     Constant *V = NGV;
1802     if (V->getType() != GCL->getType())
1803       V = ConstantExpr::getBitCast(V, GCL->getType());
1804     GCL->replaceAllUsesWith(V);
1805   }
1806   GCL->eraseFromParent();
1807
1808   if (Ctors.size())
1809     return NGV;
1810   else
1811     return 0;
1812 }
1813
1814
1815 static Constant *getVal(std::map<Value*, Constant*> &ComputedValues,
1816                         Value *V) {
1817   if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V)) return CV;
1818   Constant *R = ComputedValues[V];
1819   assert(R && "Reference to an uncomputed value!");
1820   return R;
1821 }
1822
1823 /// isSimpleEnoughPointerToCommit - Return true if this constant is simple
1824 /// enough for us to understand.  In particular, if it is a cast of something,
1825 /// we punt.  We basically just support direct accesses to globals and GEP's of
1826 /// globals.  This should be kept up to date with CommitValueTo.
1827 static bool isSimpleEnoughPointerToCommit(Constant *C) {
1828   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(C)) {
1829     if (!GV->hasExternalLinkage() && !GV->hasInternalLinkage())
1830       return false;  // do not allow weak/linkonce/dllimport/dllexport linkage.
1831     return !GV->isDeclaration();  // reject external globals.
1832   }
1833   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C))
1834     // Handle a constantexpr gep.
1835     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr &&
1836         isa<GlobalVariable>(CE->getOperand(0))) {
1837       GlobalVariable *GV = cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0));
1838       if (!GV->hasExternalLinkage() && !GV->hasInternalLinkage())
1839         return false;  // do not allow weak/linkonce/dllimport/dllexport linkage.
1840       return GV->hasInitializer() &&
1841              ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE);
1842     }
1843   return false;
1844 }
1845
1846 /// EvaluateStoreInto - Evaluate a piece of a constantexpr store into a global
1847 /// initializer.  This returns 'Init' modified to reflect 'Val' stored into it.
1848 /// At this point, the GEP operands of Addr [0, OpNo) have been stepped into.
1849 static Constant *EvaluateStoreInto(Constant *Init, Constant *Val,
1850                                    ConstantExpr *Addr, unsigned OpNo) {
1851   // Base case of the recursion.
1852   if (OpNo == Addr->getNumOperands()) {
1853     assert(Val->getType() == Init->getType() && "Type mismatch!");
1854     return Val;
1855   }
1856
1857   if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Init->getType())) {
1858     std::vector<Constant*> Elts;
1859
1860     // Break up the constant into its elements.
1861     if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(Init)) {
1862       for (User::op_iterator i = CS->op_begin(), e = CS->op_end(); i != e; ++i)
1863         Elts.push_back(cast<Constant>(*i));
1864     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Init)) {
1865       for (unsigned i = 0, e = STy->getNumElements(); i != e; ++i)
1866         Elts.push_back(Constant::getNullValue(STy->getElementType(i)));
1867     } else if (isa<UndefValue>(Init)) {
1868       for (unsigned i = 0, e = STy->getNumElements(); i != e; ++i)
1869         Elts.push_back(UndefValue::get(STy->getElementType(i)));
1870     } else {
1871       assert(0 && "This code is out of sync with "
1872              " ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr");
1873     }
1874
1875     // Replace the element that we are supposed to.
1876     ConstantInt *CU = cast<ConstantInt>(Addr->getOperand(OpNo));
1877     unsigned Idx = CU->getZExtValue();
1878     assert(Idx < STy->getNumElements() && "Struct index out of range!");
1879     Elts[Idx] = EvaluateStoreInto(Elts[Idx], Val, Addr, OpNo+1);
1880
1881     // Return the modified struct.
1882     return ConstantStruct::get(&Elts[0], Elts.size(), STy->isPacked());
1883   } else {
1884     ConstantInt *CI = cast<ConstantInt>(Addr->getOperand(OpNo));
1885     const ArrayType *ATy = cast<ArrayType>(Init->getType());
1886
1887     // Break up the array into elements.
1888     std::vector<Constant*> Elts;
1889     if (ConstantArray *CA = dyn_cast<ConstantArray>(Init)) {
1890       for (User::op_iterator i = CA->op_begin(), e = CA->op_end(); i != e; ++i)
1891         Elts.push_back(cast<Constant>(*i));
1892     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Init)) {
1893       Constant *Elt = Constant::getNullValue(ATy->getElementType());
1894       Elts.assign(ATy->getNumElements(), Elt);
1895     } else if (isa<UndefValue>(Init)) {
1896       Constant *Elt = UndefValue::get(ATy->getElementType());
1897       Elts.assign(ATy->getNumElements(), Elt);
1898     } else {
1899       assert(0 && "This code is out of sync with "
1900              " ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr");
1901     }
1902
1903     assert(CI->getZExtValue() < ATy->getNumElements());
1904     Elts[CI->getZExtValue()] =
1905       EvaluateStoreInto(Elts[CI->getZExtValue()], Val, Addr, OpNo+1);
1906     return ConstantArray::get(ATy, Elts);
1907   }
1908 }
1909
1910 /// CommitValueTo - We have decided that Addr (which satisfies the predicate
1911 /// isSimpleEnoughPointerToCommit) should get Val as its value.  Make it happen.
1912 static void CommitValueTo(Constant *Val, Constant *Addr) {
1913   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Addr)) {
1914     assert(GV->hasInitializer());
1915     GV->setInitializer(Val);
1916     return;
1917   }
1918
1919   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(Addr);
1920   GlobalVariable *GV = cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0));
1921
1922   Constant *Init = GV->getInitializer();
1923   Init = EvaluateStoreInto(Init, Val, CE, 2);
1924   GV->setInitializer(Init);
1925 }
1926
1927 /// ComputeLoadResult - Return the value that would be computed by a load from
1928 /// P after the stores reflected by 'memory' have been performed.  If we can't
1929 /// decide, return null.
1930 static Constant *ComputeLoadResult(Constant *P,
1931                                 const std::map<Constant*, Constant*> &Memory) {
1932   // If this memory location has been recently stored, use the stored value: it
1933   // is the most up-to-date.
1934   std::map<Constant*, Constant*>::const_iterator I = Memory.find(P);
1935   if (I != Memory.end()) return I->second;
1936
1937   // Access it.
1938   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(P)) {
1939     if (GV->hasInitializer())
1940       return GV->getInitializer();
1941     return 0;
1942   }
1943
1944   // Handle a constantexpr getelementptr.
1945   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(P))
1946     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr &&
1947         isa<GlobalVariable>(CE->getOperand(0))) {
1948       GlobalVariable *GV = cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0));
1949       if (GV->hasInitializer())
1950         return ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE);
1951     }
1952
1953   return 0;  // don't know how to evaluate.
1954 }
1955
1956 /// EvaluateFunction - Evaluate a call to function F, returning true if
1957 /// successful, false if we can't evaluate it.  ActualArgs contains the formal
1958 /// arguments for the function.
1959 static bool EvaluateFunction(Function *F, Constant *&RetVal,
1960                              const std::vector<Constant*> &ActualArgs,
1961                              std::vector<Function*> &CallStack,
1962                              std::map<Constant*, Constant*> &MutatedMemory,
1963                              std::vector<GlobalVariable*> &AllocaTmps) {
1964   // Check to see if this function is already executing (recursion).  If so,
1965   // bail out.  TODO: we might want to accept limited recursion.
1966   if (std::find(CallStack.begin(), CallStack.end(), F) != CallStack.end())
1967     return false;
1968
1969   CallStack.push_back(F);
1970
1971   /// Values - As we compute SSA register values, we store their contents here.
1972   std::map<Value*, Constant*> Values;
1973
1974   // Initialize arguments to the incoming values specified.
1975   unsigned ArgNo = 0;
1976   for (Function::arg_iterator AI = F->arg_begin(), E = F->arg_end(); AI != E;
1977        ++AI, ++ArgNo)
1978     Values[AI] = ActualArgs[ArgNo];
1979
1980   /// ExecutedBlocks - We only handle non-looping, non-recursive code.  As such,
1981   /// we can only evaluate any one basic block at most once.  This set keeps
1982   /// track of what we have executed so we can detect recursive cases etc.
1983   std::set<BasicBlock*> ExecutedBlocks;
1984
1985   // CurInst - The current instruction we're evaluating.
1986   BasicBlock::iterator CurInst = F->begin()->begin();
1987
1988   // This is the main evaluation loop.
1989   while (1) {
1990     Constant *InstResult = 0;
1991
1992     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(CurInst)) {
1993       if (SI->isVolatile()) return false;  // no volatile accesses.
1994       Constant *Ptr = getVal(Values, SI->getOperand(1));
1995       if (!isSimpleEnoughPointerToCommit(Ptr))
1996         // If this is too complex for us to commit, reject it.
1997         return false;
1998       Constant *Val = getVal(Values, SI->getOperand(0));
1999       MutatedMemory[Ptr] = Val;
2000     } else if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(CurInst)) {
2001       InstResult = ConstantExpr::get(BO->getOpcode(),
2002                                      getVal(Values, BO->getOperand(0)),
2003                                      getVal(Values, BO->getOperand(1)));
2004     } else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(CurInst)) {
2005       InstResult = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(),
2006                                             getVal(Values, CI->getOperand(0)),
2007                                             getVal(Values, CI->getOperand(1)));
2008     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(CurInst)) {
2009       InstResult = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(),
2010                                          getVal(Values, CI->getOperand(0)),
2011                                          CI->getType());
2012     } else if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(CurInst)) {
2013       InstResult = ConstantExpr::getSelect(getVal(Values, SI->getOperand(0)),
2014                                            getVal(Values, SI->getOperand(1)),
2015                                            getVal(Values, SI->getOperand(2)));
2016     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(CurInst)) {
2017       Constant *P = getVal(Values, GEP->getOperand(0));
2018       SmallVector<Constant*, 8> GEPOps;
2019       for (User::op_iterator i = GEP->op_begin() + 1, e = GEP->op_end();
2020            i != e; ++i)
2021         GEPOps.push_back(getVal(Values, *i));
2022       InstResult = ConstantExpr::getGetElementPtr(P, &GEPOps[0], GEPOps.size());
2023     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(CurInst)) {
2024       if (LI->isVolatile()) return false;  // no volatile accesses.
2025       InstResult = ComputeLoadResult(getVal(Values, LI->getOperand(0)),
2026                                      MutatedMemory);
2027       if (InstResult == 0) return false; // Could not evaluate load.
2028     } else if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(CurInst)) {
2029       if (AI->isArrayAllocation()) return false;  // Cannot handle array allocs.
2030       const Type *Ty = AI->getType()->getElementType();
2031       AllocaTmps.push_back(new GlobalVariable(Ty, false,
2032                                               GlobalValue::InternalLinkage,
2033                                               UndefValue::get(Ty),
2034                                               AI->getName()));
2035       InstResult = AllocaTmps.back();
2036     } else if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(CurInst)) {
2037       // Cannot handle inline asm.
2038       if (isa<InlineAsm>(CI->getOperand(0))) return false;
2039
2040       // Resolve function pointers.
2041       Function *Callee = dyn_cast<Function>(getVal(Values, CI->getOperand(0)));
2042       if (!Callee) return false;  // Cannot resolve.
2043
2044       std::vector<Constant*> Formals;
2045       for (User::op_iterator i = CI->op_begin() + 1, e = CI->op_end();
2046            i != e; ++i)
2047         Formals.push_back(getVal(Values, *i));
2048
2049       if (Callee->isDeclaration()) {
2050         // If this is a function we can constant fold, do it.
2051         if (Constant *C = ConstantFoldCall(Callee, &Formals[0],
2052                                            Formals.size())) {
2053           InstResult = C;
2054         } else {
2055           return false;
2056         }
2057       } else {
2058         if (Callee->getFunctionType()->isVarArg())
2059           return false;
2060
2061         Constant *RetVal;
2062
2063         // Execute the call, if successful, use the return value.
2064         if (!EvaluateFunction(Callee, RetVal, Formals, CallStack,
2065                               MutatedMemory, AllocaTmps))
2066           return false;
2067         InstResult = RetVal;
2068       }
2069     } else if (isa<TerminatorInst>(CurInst)) {
2070       BasicBlock *NewBB = 0;
2071       if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(CurInst)) {
2072         if (BI->isUnconditional()) {
2073           NewBB = BI->getSuccessor(0);
2074         } else {
2075           ConstantInt *Cond =
2076             dyn_cast<ConstantInt>(getVal(Values, BI->getCondition()));
2077           if (!Cond) return false;  // Cannot determine.
2078
2079           NewBB = BI->getSuccessor(!Cond->getZExtValue());
2080         }
2081       } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(CurInst)) {
2082         ConstantInt *Val =
2083           dyn_cast<ConstantInt>(getVal(Values, SI->getCondition()));
2084         if (!Val) return false;  // Cannot determine.
2085         NewBB = SI->getSuccessor(SI->findCaseValue(Val));
2086       } else if (ReturnInst *RI = dyn_cast<ReturnInst>(CurInst)) {
2087         if (RI->getNumOperands())
2088           RetVal = getVal(Values, RI->getOperand(0));
2089
2090         CallStack.pop_back();  // return from fn.
2091         return true;  // We succeeded at evaluating this ctor!
2092       } else {
2093         // invoke, unwind, unreachable.
2094         return false;  // Cannot handle this terminator.
2095       }
2096
2097       // Okay, we succeeded in evaluating this control flow.  See if we have
2098       // executed the new block before.  If so, we have a looping function,
2099       // which we cannot evaluate in reasonable time.
2100       if (!ExecutedBlocks.insert(NewBB).second)
2101         return false;  // looped!
2102
2103       // Okay, we have never been in this block before.  Check to see if there
2104       // are any PHI nodes.  If so, evaluate them with information about where
2105       // we came from.
2106       BasicBlock *OldBB = CurInst->getParent();
2107       CurInst = NewBB->begin();
2108       PHINode *PN;
2109       for (; (PN = dyn_cast<PHINode>(CurInst)); ++CurInst)
2110         Values[PN] = getVal(Values, PN->getIncomingValueForBlock(OldBB));
2111
2112       // Do NOT increment CurInst.  We know that the terminator had no value.
2113       continue;
2114     } else {
2115       // Did not know how to evaluate this!
2116       return false;
2117     }
2118
2119     if (!CurInst->use_empty())
2120       Values[CurInst] = InstResult;
2121
2122     // Advance program counter.
2123     ++CurInst;
2124   }
2125 }
2126
2127 /// EvaluateStaticConstructor - Evaluate static constructors in the function, if
2128 /// we can.  Return true if we can, false otherwise.
2129 static bool EvaluateStaticConstructor(Function *F) {
2130   /// MutatedMemory - For each store we execute, we update this map.  Loads
2131   /// check this to get the most up-to-date value.  If evaluation is successful,
2132   /// this state is committed to the process.
2133   std::map<Constant*, Constant*> MutatedMemory;
2134
2135   /// AllocaTmps - To 'execute' an alloca, we create a temporary global variable
2136   /// to represent its body.  This vector is needed so we can delete the
2137   /// temporary globals when we are done.
2138   std::vector<GlobalVariable*> AllocaTmps;
2139
2140   /// CallStack - This is used to detect recursion.  In pathological situations
2141   /// we could hit exponential behavior, but at least there is nothing
2142   /// unbounded.
2143   std::vector<Function*> CallStack;
2144
2145   // Call the function.
2146   Constant *RetValDummy;
2147   bool EvalSuccess = EvaluateFunction(F, RetValDummy, std::vector<Constant*>(),
2148                                        CallStack, MutatedMemory, AllocaTmps);
2149   if (EvalSuccess) {
2150     // We succeeded at evaluation: commit the result.
2151     DOUT << "FULLY EVALUATED GLOBAL CTOR FUNCTION '"
2152          << F->getName() << "' to " << MutatedMemory.size()
2153          << " stores.\n";
2154     for (std::map<Constant*, Constant*>::iterator I = MutatedMemory.begin(),
2155          E = MutatedMemory.end(); I != E; ++I)
2156       CommitValueTo(I->second, I->first);
2157   }
2158
2159   // At this point, we are done interpreting.  If we created any 'alloca'
2160   // temporaries, release them now.
2161   while (!AllocaTmps.empty()) {
2162     GlobalVariable *Tmp = AllocaTmps.back();
2163     AllocaTmps.pop_back();
2164
2165     // If there are still users of the alloca, the program is doing something
2166     // silly, e.g. storing the address of the alloca somewhere and using it
2167     // later.  Since this is undefined, we'll just make it be null.
2168     if (!Tmp->use_empty())
2169       Tmp->replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(Tmp->getType()));
2170     delete Tmp;
2171   }
2172
2173   return EvalSuccess;
2174 }
2175
2176
2177
2178 /// OptimizeGlobalCtorsList - Simplify and evaluation global ctors if possible.
2179 /// Return true if anything changed.
2180 bool GlobalOpt::OptimizeGlobalCtorsList(GlobalVariable *&GCL) {
2181   std::vector<Function*> Ctors = ParseGlobalCtors(GCL);
2182   bool MadeChange = false;
2183   if (Ctors.empty()) return false;
2184
2185   // Loop over global ctors, optimizing them when we can.
2186   for (unsigned i = 0; i != Ctors.size(); ++i) {
2187     Function *F = Ctors[i];
2188     // Found a null terminator in the middle of the list, prune off the rest of
2189     // the list.
2190     if (F == 0) {
2191       if (i != Ctors.size()-1) {
2192         Ctors.resize(i+1);
2193         MadeChange = true;
2194       }
2195       break;
2196     }
2197
2198     // We cannot simplify external ctor functions.
2199     if (F->empty()) continue;
2200
2201     // If we can evaluate the ctor at compile time, do.
2202     if (EvaluateStaticConstructor(F)) {
2203       Ctors.erase(Ctors.begin()+i);
2204       MadeChange = true;
2205       --i;
2206       ++NumCtorsEvaluated;
2207       continue;
2208     }
2209   }
2210
2211   if (!MadeChange) return false;
2212
2213   GCL = InstallGlobalCtors(GCL, Ctors);
2214   return true;
2215 }
2216
2217
2218 bool GlobalOpt::runOnModule(Module &M) {
2219   bool Changed = false;
2220
2221   // Try to find the llvm.globalctors list.
2222   GlobalVariable *GlobalCtors = FindGlobalCtors(M);
2223
2224   bool LocalChange = true;
2225   while (LocalChange) {
2226     LocalChange = false;
2227
2228     // Delete functions that are trivially dead, ccc -> fastcc
2229     LocalChange |= OptimizeFunctions(M);
2230
2231     // Optimize global_ctors list.
2232     if (GlobalCtors)
2233       LocalChange |= OptimizeGlobalCtorsList(GlobalCtors);
2234
2235     // Optimize non-address-taken globals.
2236     LocalChange |= OptimizeGlobalVars(M);
2237     Changed |= LocalChange;
2238   }
2239
2240   // TODO: Move all global ctors functions to the end of the module for code
2241   // layout.
2242
2243   return Changed;
2244 }