Improved comment. No functionality change.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / ObjCARC / ObjCARCOpts.cpp
1 //===- ObjCARCOpts.cpp - ObjC ARC Optimization ----------------------------===//
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 /// \file
10 /// This file defines ObjC ARC optimizations. ARC stands for Automatic
11 /// Reference Counting and is a system for managing reference counts for objects
12 /// in Objective C.
13 ///
14 /// The optimizations performed include elimination of redundant, partially
15 /// redundant, and inconsequential reference count operations, elimination of
16 /// redundant weak pointer operations, and numerous minor simplifications.
17 ///
18 /// WARNING: This file knows about certain library functions. It recognizes them
19 /// by name, and hardwires knowledge of their semantics.
20 ///
21 /// WARNING: This file knows about how certain Objective-C library functions are
22 /// used. Naive LLVM IR transformations which would otherwise be
23 /// behavior-preserving may break these assumptions.
24 ///
25 //===----------------------------------------------------------------------===//
26
27 #define DEBUG_TYPE "objc-arc-opts"
28 #include "ObjCARC.h"
29 #include "DependencyAnalysis.h"
30 #include "ObjCARCAliasAnalysis.h"
31 #include "ProvenanceAnalysis.h"
32 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
33 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
34 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
35 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
36 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
37 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
38 #include "llvm/Support/CFG.h"
39 #include "llvm/Support/Debug.h"
40 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
41
42 using namespace llvm;
43 using namespace llvm::objcarc;
44
45 /// \defgroup MiscUtils Miscellaneous utilities that are not ARC specific.
46 /// @{
47
48 namespace {
49   /// \brief An associative container with fast insertion-order (deterministic)
50   /// iteration over its elements. Plus the special blot operation.
51   template<class KeyT, class ValueT>
52   class MapVector {
53     /// Map keys to indices in Vector.
54     typedef DenseMap<KeyT, size_t> MapTy;
55     MapTy Map;
56
57     typedef std::vector<std::pair<KeyT, ValueT> > VectorTy;
58     /// Keys and values.
59     VectorTy Vector;
60
61   public:
62     typedef typename VectorTy::iterator iterator;
63     typedef typename VectorTy::const_iterator const_iterator;
64     iterator begin() { return Vector.begin(); }
65     iterator end() { return Vector.end(); }
66     const_iterator begin() const { return Vector.begin(); }
67     const_iterator end() const { return Vector.end(); }
68
69 #ifdef XDEBUG
70     ~MapVector() {
71       assert(Vector.size() >= Map.size()); // May differ due to blotting.
72       for (typename MapTy::const_iterator I = Map.begin(), E = Map.end();
73            I != E; ++I) {
74         assert(I->second < Vector.size());
75         assert(Vector[I->second].first == I->first);
76       }
77       for (typename VectorTy::const_iterator I = Vector.begin(),
78            E = Vector.end(); I != E; ++I)
79         assert(!I->first ||
80                (Map.count(I->first) &&
81                 Map[I->first] == size_t(I - Vector.begin())));
82     }
83 #endif
84
85     ValueT &operator[](const KeyT &Arg) {
86       std::pair<typename MapTy::iterator, bool> Pair =
87         Map.insert(std::make_pair(Arg, size_t(0)));
88       if (Pair.second) {
89         size_t Num = Vector.size();
90         Pair.first->second = Num;
91         Vector.push_back(std::make_pair(Arg, ValueT()));
92         return Vector[Num].second;
93       }
94       return Vector[Pair.first->second].second;
95     }
96
97     std::pair<iterator, bool>
98     insert(const std::pair<KeyT, ValueT> &InsertPair) {
99       std::pair<typename MapTy::iterator, bool> Pair =
100         Map.insert(std::make_pair(InsertPair.first, size_t(0)));
101       if (Pair.second) {
102         size_t Num = Vector.size();
103         Pair.first->second = Num;
104         Vector.push_back(InsertPair);
105         return std::make_pair(Vector.begin() + Num, true);
106       }
107       return std::make_pair(Vector.begin() + Pair.first->second, false);
108     }
109
110     const_iterator find(const KeyT &Key) const {
111       typename MapTy::const_iterator It = Map.find(Key);
112       if (It == Map.end()) return Vector.end();
113       return Vector.begin() + It->second;
114     }
115
116     /// This is similar to erase, but instead of removing the element from the
117     /// vector, it just zeros out the key in the vector. This leaves iterators
118     /// intact, but clients must be prepared for zeroed-out keys when iterating.
119     void blot(const KeyT &Key) {
120       typename MapTy::iterator It = Map.find(Key);
121       if (It == Map.end()) return;
122       Vector[It->second].first = KeyT();
123       Map.erase(It);
124     }
125
126     void clear() {
127       Map.clear();
128       Vector.clear();
129     }
130   };
131 }
132
133 /// @}
134 ///
135 /// \defgroup ARCUtilities Utility declarations/definitions specific to ARC.
136 /// @{
137
138 /// \brief This is similar to StripPointerCastsAndObjCCalls but it stops as soon
139 /// as it finds a value with multiple uses.
140 static const Value *FindSingleUseIdentifiedObject(const Value *Arg) {
141   if (Arg->hasOneUse()) {
142     if (const BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Arg))
143       return FindSingleUseIdentifiedObject(BC->getOperand(0));
144     if (const GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Arg))
145       if (GEP->hasAllZeroIndices())
146         return FindSingleUseIdentifiedObject(GEP->getPointerOperand());
147     if (IsForwarding(GetBasicInstructionClass(Arg)))
148       return FindSingleUseIdentifiedObject(
149                cast<CallInst>(Arg)->getArgOperand(0));
150     if (!IsObjCIdentifiedObject(Arg))
151       return 0;
152     return Arg;
153   }
154
155   // If we found an identifiable object but it has multiple uses, but they are
156   // trivial uses, we can still consider this to be a single-use value.
157   if (IsObjCIdentifiedObject(Arg)) {
158     for (Value::const_use_iterator UI = Arg->use_begin(), UE = Arg->use_end();
159          UI != UE; ++UI) {
160       const User *U = *UI;
161       if (!U->use_empty() || StripPointerCastsAndObjCCalls(U) != Arg)
162          return 0;
163     }
164
165     return Arg;
166   }
167
168   return 0;
169 }
170
171 /// \brief Test whether the given retainable object pointer escapes.
172 ///
173 /// This differs from regular escape analysis in that a use as an
174 /// argument to a call is not considered an escape.
175 ///
176 static bool DoesRetainableObjPtrEscape(const User *Ptr) {
177   DEBUG(dbgs() << "DoesRetainableObjPtrEscape: Target: " << *Ptr << "\n");
178
179   // Walk the def-use chains.
180   SmallVector<const Value *, 4> Worklist;
181   Worklist.push_back(Ptr);
182   // If Ptr has any operands add them as well.
183   for (User::const_op_iterator I = Ptr->op_begin(), E = Ptr->op_end(); I != E;
184        ++I) {
185     Worklist.push_back(*I);
186   }
187
188   // Ensure we do not visit any value twice.
189   SmallPtrSet<const Value *, 8> VisitedSet;
190
191   do {
192     const Value *V = Worklist.pop_back_val();
193
194     DEBUG(dbgs() << "DoesRetainableObjPtrEscape: Visiting: " << *V << "\n");
195
196     for (Value::const_use_iterator UI = V->use_begin(), UE = V->use_end();
197          UI != UE; ++UI) {
198       const User *UUser = *UI;
199
200       DEBUG(dbgs() << "DoesRetainableObjPtrEscape: User: " << *UUser << "\n");
201
202       // Special - Use by a call (callee or argument) is not considered
203       // to be an escape.
204       switch (GetBasicInstructionClass(UUser)) {
205       case IC_StoreWeak:
206       case IC_InitWeak:
207       case IC_StoreStrong:
208       case IC_Autorelease:
209       case IC_AutoreleaseRV: {
210         DEBUG(dbgs() << "DoesRetainableObjPtrEscape: User copies pointer "
211               "arguments. Pointer Escapes!\n");
212         // These special functions make copies of their pointer arguments.
213         return true;
214       }
215       case IC_IntrinsicUser:
216         // Use by the use intrinsic is not an escape.
217         continue;
218       case IC_User:
219       case IC_None:
220         // Use by an instruction which copies the value is an escape if the
221         // result is an escape.
222         if (isa<BitCastInst>(UUser) || isa<GetElementPtrInst>(UUser) ||
223             isa<PHINode>(UUser) || isa<SelectInst>(UUser)) {
224
225           if (VisitedSet.insert(UUser)) {
226             DEBUG(dbgs() << "DoesRetainableObjPtrEscape: User copies value. "
227                   "Ptr escapes if result escapes. Adding to list.\n");
228             Worklist.push_back(UUser);
229           } else {
230             DEBUG(dbgs() << "DoesRetainableObjPtrEscape: Already visited node."
231                   "\n");
232           }
233           continue;
234         }
235         // Use by a load is not an escape.
236         if (isa<LoadInst>(UUser))
237           continue;
238         // Use by a store is not an escape if the use is the address.
239         if (const StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(UUser))
240           if (V != SI->getValueOperand())
241             continue;
242         break;
243       default:
244         // Regular calls and other stuff are not considered escapes.
245         continue;
246       }
247       // Otherwise, conservatively assume an escape.
248       DEBUG(dbgs() << "DoesRetainableObjPtrEscape: Assuming ptr escapes.\n");
249       return true;
250     }
251   } while (!Worklist.empty());
252
253   // No escapes found.
254   DEBUG(dbgs() << "DoesRetainableObjPtrEscape: Ptr does not escape.\n");
255   return false;
256 }
257
258 /// @}
259 ///
260 /// \defgroup ARCOpt ARC Optimization.
261 /// @{
262
263 // TODO: On code like this:
264 //
265 // objc_retain(%x)
266 // stuff_that_cannot_release()
267 // objc_autorelease(%x)
268 // stuff_that_cannot_release()
269 // objc_retain(%x)
270 // stuff_that_cannot_release()
271 // objc_autorelease(%x)
272 //
273 // The second retain and autorelease can be deleted.
274
275 // TODO: It should be possible to delete
276 // objc_autoreleasePoolPush and objc_autoreleasePoolPop
277 // pairs if nothing is actually autoreleased between them. Also, autorelease
278 // calls followed by objc_autoreleasePoolPop calls (perhaps in ObjC++ code
279 // after inlining) can be turned into plain release calls.
280
281 // TODO: Critical-edge splitting. If the optimial insertion point is
282 // a critical edge, the current algorithm has to fail, because it doesn't
283 // know how to split edges. It should be possible to make the optimizer
284 // think in terms of edges, rather than blocks, and then split critical
285 // edges on demand.
286
287 // TODO: OptimizeSequences could generalized to be Interprocedural.
288
289 // TODO: Recognize that a bunch of other objc runtime calls have
290 // non-escaping arguments and non-releasing arguments, and may be
291 // non-autoreleasing.
292
293 // TODO: Sink autorelease calls as far as possible. Unfortunately we
294 // usually can't sink them past other calls, which would be the main
295 // case where it would be useful.
296
297 // TODO: The pointer returned from objc_loadWeakRetained is retained.
298
299 // TODO: Delete release+retain pairs (rare).
300
301 STATISTIC(NumNoops,       "Number of no-op objc calls eliminated");
302 STATISTIC(NumPartialNoops, "Number of partially no-op objc calls eliminated");
303 STATISTIC(NumAutoreleases,"Number of autoreleases converted to releases");
304 STATISTIC(NumRets,        "Number of return value forwarding "
305                           "retain+autoreleaes eliminated");
306 STATISTIC(NumRRs,         "Number of retain+release paths eliminated");
307 STATISTIC(NumPeeps,       "Number of calls peephole-optimized");
308
309 namespace {
310   /// \enum Sequence
311   ///
312   /// \brief A sequence of states that a pointer may go through in which an
313   /// objc_retain and objc_release are actually needed.
314   enum Sequence {
315     S_None,
316     S_Retain,         ///< objc_retain(x).
317     S_CanRelease,     ///< foo(x) -- x could possibly see a ref count decrement.
318     S_Use,            ///< any use of x.
319     S_Stop,           ///< like S_Release, but code motion is stopped.
320     S_Release,        ///< objc_release(x).
321     S_MovableRelease  ///< objc_release(x), !clang.imprecise_release.
322   };
323
324   raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const Sequence S)
325     LLVM_ATTRIBUTE_UNUSED;
326   raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const Sequence S) {
327     switch (S) {
328     case S_None:
329       return OS << "S_None";
330     case S_Retain:
331       return OS << "S_Retain";
332     case S_CanRelease:
333       return OS << "S_CanRelease";
334     case S_Use:
335       return OS << "S_Use";
336     case S_Release:
337       return OS << "S_Release";
338     case S_MovableRelease:
339       return OS << "S_MovableRelease";
340     case S_Stop:
341       return OS << "S_Stop";
342     }
343     llvm_unreachable("Unknown sequence type.");
344   }
345 }
346
347 static Sequence MergeSeqs(Sequence A, Sequence B, bool TopDown) {
348   // The easy cases.
349   if (A == B)
350     return A;
351   if (A == S_None || B == S_None)
352     return S_None;
353
354   if (A > B) std::swap(A, B);
355   if (TopDown) {
356     // Choose the side which is further along in the sequence.
357     if ((A == S_Retain || A == S_CanRelease) &&
358         (B == S_CanRelease || B == S_Use))
359       return B;
360   } else {
361     // Choose the side which is further along in the sequence.
362     if ((A == S_Use || A == S_CanRelease) &&
363         (B == S_Use || B == S_Release || B == S_Stop || B == S_MovableRelease))
364       return A;
365     // If both sides are releases, choose the more conservative one.
366     if (A == S_Stop && (B == S_Release || B == S_MovableRelease))
367       return A;
368     if (A == S_Release && B == S_MovableRelease)
369       return A;
370   }
371
372   return S_None;
373 }
374
375 namespace {
376   /// \brief Unidirectional information about either a
377   /// retain-decrement-use-release sequence or release-use-decrement-retain
378   /// reverese sequence.
379   struct RRInfo {
380     /// After an objc_retain, the reference count of the referenced
381     /// object is known to be positive. Similarly, before an objc_release, the
382     /// reference count of the referenced object is known to be positive. If
383     /// there are retain-release pairs in code regions where the retain count
384     /// is known to be positive, they can be eliminated, regardless of any side
385     /// effects between them.
386     ///
387     /// Also, a retain+release pair nested within another retain+release
388     /// pair all on the known same pointer value can be eliminated, regardless
389     /// of any intervening side effects.
390     ///
391     /// KnownSafe is true when either of these conditions is satisfied.
392     bool KnownSafe;
393
394     /// True of the objc_release calls are all marked with the "tail" keyword.
395     bool IsTailCallRelease;
396
397     /// If the Calls are objc_release calls and they all have a
398     /// clang.imprecise_release tag, this is the metadata tag.
399     MDNode *ReleaseMetadata;
400
401     /// For a top-down sequence, the set of objc_retains or
402     /// objc_retainBlocks. For bottom-up, the set of objc_releases.
403     SmallPtrSet<Instruction *, 2> Calls;
404
405     /// The set of optimal insert positions for moving calls in the opposite
406     /// sequence.
407     SmallPtrSet<Instruction *, 2> ReverseInsertPts;
408
409     RRInfo() :
410       KnownSafe(false), IsTailCallRelease(false), ReleaseMetadata(0) {}
411
412     void clear();
413   };
414 }
415
416 void RRInfo::clear() {
417   KnownSafe = false;
418   IsTailCallRelease = false;
419   ReleaseMetadata = 0;
420   Calls.clear();
421   ReverseInsertPts.clear();
422 }
423
424 namespace {
425   /// \brief This class summarizes several per-pointer runtime properties which
426   /// are propogated through the flow graph.
427   class PtrState {
428     /// True if the reference count is known to be incremented.
429     bool KnownPositiveRefCount;
430
431     /// True of we've seen an opportunity for partial RR elimination, such as
432     /// pushing calls into a CFG triangle or into one side of a CFG diamond.
433     bool Partial;
434
435     /// The current position in the sequence.
436     Sequence Seq : 8;
437
438   public:
439     /// Unidirectional information about the current sequence.
440     ///
441     /// TODO: Encapsulate this better.
442     RRInfo RRI;
443
444     PtrState() : KnownPositiveRefCount(false), Partial(false),
445                  Seq(S_None) {}
446
447     void SetKnownPositiveRefCount() {
448       KnownPositiveRefCount = true;
449     }
450
451     void ClearKnownPositiveRefCount() {
452       KnownPositiveRefCount = false;
453     }
454
455     bool HasKnownPositiveRefCount() const {
456       return KnownPositiveRefCount;
457     }
458
459     void SetSeq(Sequence NewSeq) {
460       Seq = NewSeq;
461     }
462
463     Sequence GetSeq() const {
464       return Seq;
465     }
466
467     void ClearSequenceProgress() {
468       ResetSequenceProgress(S_None);
469     }
470
471     void ResetSequenceProgress(Sequence NewSeq) {
472       Seq = NewSeq;
473       Partial = false;
474       RRI.clear();
475     }
476
477     void Merge(const PtrState &Other, bool TopDown);
478   };
479 }
480
481 void
482 PtrState::Merge(const PtrState &Other, bool TopDown) {
483   Seq = MergeSeqs(Seq, Other.Seq, TopDown);
484   KnownPositiveRefCount = KnownPositiveRefCount && Other.KnownPositiveRefCount;
485
486   // If we're not in a sequence (anymore), drop all associated state.
487   if (Seq == S_None) {
488     Partial = false;
489     RRI.clear();
490   } else if (Partial || Other.Partial) {
491     // If we're doing a merge on a path that's previously seen a partial
492     // merge, conservatively drop the sequence, to avoid doing partial
493     // RR elimination. If the branch predicates for the two merge differ,
494     // mixing them is unsafe.
495     ClearSequenceProgress();
496   } else {
497     // Conservatively merge the ReleaseMetadata information.
498     if (RRI.ReleaseMetadata != Other.RRI.ReleaseMetadata)
499       RRI.ReleaseMetadata = 0;
500
501     RRI.KnownSafe = RRI.KnownSafe && Other.RRI.KnownSafe;
502     RRI.IsTailCallRelease = RRI.IsTailCallRelease &&
503                             Other.RRI.IsTailCallRelease;
504     RRI.Calls.insert(Other.RRI.Calls.begin(), Other.RRI.Calls.end());
505
506     // Merge the insert point sets. If there are any differences,
507     // that makes this a partial merge.
508     Partial = RRI.ReverseInsertPts.size() != Other.RRI.ReverseInsertPts.size();
509     for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
510          I = Other.RRI.ReverseInsertPts.begin(),
511          E = Other.RRI.ReverseInsertPts.end(); I != E; ++I)
512       Partial |= RRI.ReverseInsertPts.insert(*I);
513   }
514 }
515
516 namespace {
517   /// \brief Per-BasicBlock state.
518   class BBState {
519     /// The number of unique control paths from the entry which can reach this
520     /// block.
521     unsigned TopDownPathCount;
522
523     /// The number of unique control paths to exits from this block.
524     unsigned BottomUpPathCount;
525
526     /// A type for PerPtrTopDown and PerPtrBottomUp.
527     typedef MapVector<const Value *, PtrState> MapTy;
528
529     /// The top-down traversal uses this to record information known about a
530     /// pointer at the bottom of each block.
531     MapTy PerPtrTopDown;
532
533     /// The bottom-up traversal uses this to record information known about a
534     /// pointer at the top of each block.
535     MapTy PerPtrBottomUp;
536
537     /// Effective predecessors of the current block ignoring ignorable edges and
538     /// ignored backedges.
539     SmallVector<BasicBlock *, 2> Preds;
540     /// Effective successors of the current block ignoring ignorable edges and
541     /// ignored backedges.
542     SmallVector<BasicBlock *, 2> Succs;
543
544   public:
545     BBState() : TopDownPathCount(0), BottomUpPathCount(0) {}
546
547     typedef MapTy::iterator ptr_iterator;
548     typedef MapTy::const_iterator ptr_const_iterator;
549
550     ptr_iterator top_down_ptr_begin() { return PerPtrTopDown.begin(); }
551     ptr_iterator top_down_ptr_end() { return PerPtrTopDown.end(); }
552     ptr_const_iterator top_down_ptr_begin() const {
553       return PerPtrTopDown.begin();
554     }
555     ptr_const_iterator top_down_ptr_end() const {
556       return PerPtrTopDown.end();
557     }
558
559     ptr_iterator bottom_up_ptr_begin() { return PerPtrBottomUp.begin(); }
560     ptr_iterator bottom_up_ptr_end() { return PerPtrBottomUp.end(); }
561     ptr_const_iterator bottom_up_ptr_begin() const {
562       return PerPtrBottomUp.begin();
563     }
564     ptr_const_iterator bottom_up_ptr_end() const {
565       return PerPtrBottomUp.end();
566     }
567
568     /// Mark this block as being an entry block, which has one path from the
569     /// entry by definition.
570     void SetAsEntry() { TopDownPathCount = 1; }
571
572     /// Mark this block as being an exit block, which has one path to an exit by
573     /// definition.
574     void SetAsExit()  { BottomUpPathCount = 1; }
575
576     PtrState &getPtrTopDownState(const Value *Arg) {
577       return PerPtrTopDown[Arg];
578     }
579
580     PtrState &getPtrBottomUpState(const Value *Arg) {
581       return PerPtrBottomUp[Arg];
582     }
583
584     void clearBottomUpPointers() {
585       PerPtrBottomUp.clear();
586     }
587
588     void clearTopDownPointers() {
589       PerPtrTopDown.clear();
590     }
591
592     void InitFromPred(const BBState &Other);
593     void InitFromSucc(const BBState &Other);
594     void MergePred(const BBState &Other);
595     void MergeSucc(const BBState &Other);
596
597     /// Return the number of possible unique paths from an entry to an exit
598     /// which pass through this block. This is only valid after both the
599     /// top-down and bottom-up traversals are complete.
600     unsigned GetAllPathCount() const {
601       assert(TopDownPathCount != 0);
602       assert(BottomUpPathCount != 0);
603       return TopDownPathCount * BottomUpPathCount;
604     }
605
606     // Specialized CFG utilities.
607     typedef SmallVectorImpl<BasicBlock *>::const_iterator edge_iterator;
608     edge_iterator pred_begin() { return Preds.begin(); }
609     edge_iterator pred_end() { return Preds.end(); }
610     edge_iterator succ_begin() { return Succs.begin(); }
611     edge_iterator succ_end() { return Succs.end(); }
612
613     void addSucc(BasicBlock *Succ) { Succs.push_back(Succ); }
614     void addPred(BasicBlock *Pred) { Preds.push_back(Pred); }
615
616     bool isExit() const { return Succs.empty(); }
617   };
618 }
619
620 void BBState::InitFromPred(const BBState &Other) {
621   PerPtrTopDown = Other.PerPtrTopDown;
622   TopDownPathCount = Other.TopDownPathCount;
623 }
624
625 void BBState::InitFromSucc(const BBState &Other) {
626   PerPtrBottomUp = Other.PerPtrBottomUp;
627   BottomUpPathCount = Other.BottomUpPathCount;
628 }
629
630 /// The top-down traversal uses this to merge information about predecessors to
631 /// form the initial state for a new block.
632 void BBState::MergePred(const BBState &Other) {
633   // Other.TopDownPathCount can be 0, in which case it is either dead or a
634   // loop backedge. Loop backedges are special.
635   TopDownPathCount += Other.TopDownPathCount;
636
637   // Check for overflow. If we have overflow, fall back to conservative
638   // behavior.
639   if (TopDownPathCount < Other.TopDownPathCount) {
640     clearTopDownPointers();
641     return;
642   }
643
644   // For each entry in the other set, if our set has an entry with the same key,
645   // merge the entries. Otherwise, copy the entry and merge it with an empty
646   // entry.
647   for (ptr_const_iterator MI = Other.top_down_ptr_begin(),
648        ME = Other.top_down_ptr_end(); MI != ME; ++MI) {
649     std::pair<ptr_iterator, bool> Pair = PerPtrTopDown.insert(*MI);
650     Pair.first->second.Merge(Pair.second ? PtrState() : MI->second,
651                              /*TopDown=*/true);
652   }
653
654   // For each entry in our set, if the other set doesn't have an entry with the
655   // same key, force it to merge with an empty entry.
656   for (ptr_iterator MI = top_down_ptr_begin(),
657        ME = top_down_ptr_end(); MI != ME; ++MI)
658     if (Other.PerPtrTopDown.find(MI->first) == Other.PerPtrTopDown.end())
659       MI->second.Merge(PtrState(), /*TopDown=*/true);
660 }
661
662 /// The bottom-up traversal uses this to merge information about successors to
663 /// form the initial state for a new block.
664 void BBState::MergeSucc(const BBState &Other) {
665   // Other.BottomUpPathCount can be 0, in which case it is either dead or a
666   // loop backedge. Loop backedges are special.
667   BottomUpPathCount += Other.BottomUpPathCount;
668
669   // Check for overflow. If we have overflow, fall back to conservative
670   // behavior.
671   if (BottomUpPathCount < Other.BottomUpPathCount) {
672     clearBottomUpPointers();
673     return;
674   }
675
676   // For each entry in the other set, if our set has an entry with the
677   // same key, merge the entries. Otherwise, copy the entry and merge
678   // it with an empty entry.
679   for (ptr_const_iterator MI = Other.bottom_up_ptr_begin(),
680        ME = Other.bottom_up_ptr_end(); MI != ME; ++MI) {
681     std::pair<ptr_iterator, bool> Pair = PerPtrBottomUp.insert(*MI);
682     Pair.first->second.Merge(Pair.second ? PtrState() : MI->second,
683                              /*TopDown=*/false);
684   }
685
686   // For each entry in our set, if the other set doesn't have an entry
687   // with the same key, force it to merge with an empty entry.
688   for (ptr_iterator MI = bottom_up_ptr_begin(),
689        ME = bottom_up_ptr_end(); MI != ME; ++MI)
690     if (Other.PerPtrBottomUp.find(MI->first) == Other.PerPtrBottomUp.end())
691       MI->second.Merge(PtrState(), /*TopDown=*/false);
692 }
693
694 // Only enable ARC Annotations if we are building a debug version of
695 // libObjCARCOpts.
696 #ifndef NDEBUG
697 #define ARC_ANNOTATIONS
698 #endif
699
700 // Define some macros along the lines of DEBUG and some helper functions to make
701 // it cleaner to create annotations in the source code and to no-op when not
702 // building in debug mode.
703 #ifdef ARC_ANNOTATIONS
704
705 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
706
707 /// Enable/disable ARC sequence annotations.
708 static cl::opt<bool>
709 EnableARCAnnotations("enable-objc-arc-annotations", cl::init(false));
710
711 /// This function appends a unique ARCAnnotationProvenanceSourceMDKind id to an
712 /// instruction so that we can track backwards when post processing via the llvm
713 /// arc annotation processor tool. If the function is an
714 static MDString *AppendMDNodeToSourcePtr(unsigned NodeId,
715                                          Value *Ptr) {
716   MDString *Hash = 0;
717
718   // If pointer is a result of an instruction and it does not have a source
719   // MDNode it, attach a new MDNode onto it. If pointer is a result of
720   // an instruction and does have a source MDNode attached to it, return a
721   // reference to said Node. Otherwise just return 0.
722   if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(Ptr)) {
723     MDNode *Node;
724     if (!(Node = Inst->getMetadata(NodeId))) {
725       // We do not have any node. Generate and attatch the hash MDString to the
726       // instruction.
727
728       // We just use an MDString to ensure that this metadata gets written out
729       // of line at the module level and to provide a very simple format
730       // encoding the information herein. Both of these makes it simpler to
731       // parse the annotations by a simple external program.
732       std::string Str;
733       raw_string_ostream os(Str);
734       os << "(" << Inst->getParent()->getParent()->getName() << ",%"
735          << Inst->getName() << ")";
736
737       Hash = MDString::get(Inst->getContext(), os.str());
738       Inst->setMetadata(NodeId, MDNode::get(Inst->getContext(),Hash));
739     } else {
740       // We have a node. Grab its hash and return it.
741       assert(Node->getNumOperands() == 1 &&
742         "An ARCAnnotationProvenanceSourceMDKind can only have 1 operand.");
743       Hash = cast<MDString>(Node->getOperand(0));
744     }
745   } else if (Argument *Arg = dyn_cast<Argument>(Ptr)) {
746     std::string str;
747     raw_string_ostream os(str);
748     os << "(" << Arg->getParent()->getName() << ",%" << Arg->getName()
749        << ")";
750     Hash = MDString::get(Arg->getContext(), os.str());
751   }
752
753   return Hash;
754 }
755
756 static std::string SequenceToString(Sequence A) {
757   std::string str;
758   raw_string_ostream os(str);
759   os << A;
760   return os.str();
761 }
762
763 /// Helper function to change a Sequence into a String object using our overload
764 /// for raw_ostream so we only have printing code in one location.
765 static MDString *SequenceToMDString(LLVMContext &Context,
766                                     Sequence A) {
767   return MDString::get(Context, SequenceToString(A));
768 }
769
770 /// A simple function to generate a MDNode which describes the change in state
771 /// for Value *Ptr caused by Instruction *Inst.
772 static void AppendMDNodeToInstForPtr(unsigned NodeId,
773                                      Instruction *Inst,
774                                      Value *Ptr,
775                                      MDString *PtrSourceMDNodeID,
776                                      Sequence OldSeq,
777                                      Sequence NewSeq) {
778   MDNode *Node = 0;
779   Value *tmp[3] = {PtrSourceMDNodeID,
780                    SequenceToMDString(Inst->getContext(),
781                                       OldSeq),
782                    SequenceToMDString(Inst->getContext(),
783                                       NewSeq)};
784   Node = MDNode::get(Inst->getContext(),
785                      ArrayRef<Value*>(tmp, 3));
786
787   Inst->setMetadata(NodeId, Node);
788 }
789
790 /// Add to the beginning of the basic block llvm.ptr.annotations which show the
791 /// state of a pointer at the entrance to a basic block.
792 static void GenerateARCBBEntranceAnnotation(const char *Name, BasicBlock *BB,
793                                             Value *Ptr, Sequence Seq) {
794   Module *M = BB->getParent()->getParent();
795   LLVMContext &C = M->getContext();
796   Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
797   Type *I8XX = PointerType::getUnqual(I8X);
798   Type *Params[] = {I8XX, I8XX};
799   FunctionType *FTy = FunctionType::get(Type::getVoidTy(C),
800                                         ArrayRef<Type*>(Params, 2),
801                                         /*isVarArg=*/false);
802   Constant *Callee = M->getOrInsertFunction(Name, FTy);
803
804   IRBuilder<> Builder(BB, BB->getFirstInsertionPt());
805
806   Value *PtrName;
807   StringRef Tmp = Ptr->getName();
808   if (0 == (PtrName = M->getGlobalVariable(Tmp, true))) {
809     Value *ActualPtrName = Builder.CreateGlobalStringPtr(Tmp,
810                                                          Tmp + "_STR");
811     PtrName = new GlobalVariable(*M, I8X, true, GlobalVariable::InternalLinkage,
812                                  cast<Constant>(ActualPtrName), Tmp);
813   }
814
815   Value *S;
816   std::string SeqStr = SequenceToString(Seq);
817   if (0 == (S = M->getGlobalVariable(SeqStr, true))) {
818     Value *ActualPtrName = Builder.CreateGlobalStringPtr(SeqStr,
819                                                          SeqStr + "_STR");
820     S = new GlobalVariable(*M, I8X, true, GlobalVariable::InternalLinkage,
821                            cast<Constant>(ActualPtrName), SeqStr);
822   }
823
824   Builder.CreateCall2(Callee, PtrName, S);
825 }
826
827 /// Add to the end of the basic block llvm.ptr.annotations which show the state
828 /// of the pointer at the bottom of the basic block.
829 static void GenerateARCBBTerminatorAnnotation(const char *Name, BasicBlock *BB,
830                                               Value *Ptr, Sequence Seq) {
831   Module *M = BB->getParent()->getParent();
832   LLVMContext &C = M->getContext();
833   Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
834   Type *I8XX = PointerType::getUnqual(I8X);
835   Type *Params[] = {I8XX, I8XX};
836   FunctionType *FTy = FunctionType::get(Type::getVoidTy(C),
837                                         ArrayRef<Type*>(Params, 2),
838                                         /*isVarArg=*/false);
839   Constant *Callee = M->getOrInsertFunction(Name, FTy);
840
841   IRBuilder<> Builder(BB, llvm::prior(BB->end()));
842
843   Value *PtrName;
844   StringRef Tmp = Ptr->getName();
845   if (0 == (PtrName = M->getGlobalVariable(Tmp, true))) {
846     Value *ActualPtrName = Builder.CreateGlobalStringPtr(Tmp,
847                                                          Tmp + "_STR");
848     PtrName = new GlobalVariable(*M, I8X, true, GlobalVariable::InternalLinkage,
849                                  cast<Constant>(ActualPtrName), Tmp);
850   }
851
852   Value *S;
853   std::string SeqStr = SequenceToString(Seq);
854   if (0 == (S = M->getGlobalVariable(SeqStr, true))) {
855     Value *ActualPtrName = Builder.CreateGlobalStringPtr(SeqStr,
856                                                          SeqStr + "_STR");
857     S = new GlobalVariable(*M, I8X, true, GlobalVariable::InternalLinkage,
858                            cast<Constant>(ActualPtrName), SeqStr);
859   }
860   Builder.CreateCall2(Callee, PtrName, S);
861 }
862
863 /// Adds a source annotation to pointer and a state change annotation to Inst
864 /// referencing the source annotation and the old/new state of pointer.
865 static void GenerateARCAnnotation(unsigned InstMDId,
866                                   unsigned PtrMDId,
867                                   Instruction *Inst,
868                                   Value *Ptr,
869                                   Sequence OldSeq,
870                                   Sequence NewSeq) {
871   if (EnableARCAnnotations) {
872     // First generate the source annotation on our pointer. This will return an
873     // MDString* if Ptr actually comes from an instruction implying we can put
874     // in a source annotation. If AppendMDNodeToSourcePtr returns 0 (i.e. NULL),
875     // then we know that our pointer is from an Argument so we put a reference
876     // to the argument number.
877     //
878     // The point of this is to make it easy for the
879     // llvm-arc-annotation-processor tool to cross reference where the source
880     // pointer is in the LLVM IR since the LLVM IR parser does not submit such
881     // information via debug info for backends to use (since why would anyone
882     // need such a thing from LLVM IR besides in non standard cases
883     // [i.e. this]).
884     MDString *SourcePtrMDNode =
885       AppendMDNodeToSourcePtr(PtrMDId, Ptr);
886     AppendMDNodeToInstForPtr(InstMDId, Inst, Ptr, SourcePtrMDNode, OldSeq,
887                              NewSeq);
888   }
889 }
890
891 // The actual interface for accessing the above functionality is defined via
892 // some simple macros which are defined below. We do this so that the user does
893 // not need to pass in what metadata id is needed resulting in cleaner code and
894 // additionally since it provides an easy way to conditionally no-op all
895 // annotation support in a non-debug build.
896
897 /// Use this macro to annotate a sequence state change when processing
898 /// instructions bottom up,
899 #define ANNOTATE_BOTTOMUP(inst, ptr, old, new)                          \
900   GenerateARCAnnotation(ARCAnnotationBottomUpMDKind,                    \
901                         ARCAnnotationProvenanceSourceMDKind, (inst),    \
902                         const_cast<Value*>(ptr), (old), (new))
903 /// Use this macro to annotate a sequence state change when processing
904 /// instructions top down.
905 #define ANNOTATE_TOPDOWN(inst, ptr, old, new)                           \
906   GenerateARCAnnotation(ARCAnnotationTopDownMDKind,                     \
907                         ARCAnnotationProvenanceSourceMDKind, (inst),    \
908                         const_cast<Value*>(ptr), (old), (new))
909
910 #else // !ARC_ANNOTATION
911 // If annotations are off, noop.
912 #define ANNOTATE_BOTTOMUP(inst, ptr, old, new)
913 #define ANNOTATE_TOPDOWN(inst, ptr, old, new)
914 #endif // !ARC_ANNOTATION
915
916 namespace {
917   /// \brief The main ARC optimization pass.
918   class ObjCARCOpt : public FunctionPass {
919     bool Changed;
920     ProvenanceAnalysis PA;
921
922     /// A flag indicating whether this optimization pass should run.
923     bool Run;
924
925     /// Declarations for ObjC runtime functions, for use in creating calls to
926     /// them. These are initialized lazily to avoid cluttering up the Module
927     /// with unused declarations.
928
929     /// Declaration for ObjC runtime function
930     /// objc_retainAutoreleasedReturnValue.
931     Constant *RetainRVCallee;
932     /// Declaration for ObjC runtime function objc_autoreleaseReturnValue.
933     Constant *AutoreleaseRVCallee;
934     /// Declaration for ObjC runtime function objc_release.
935     Constant *ReleaseCallee;
936     /// Declaration for ObjC runtime function objc_retain.
937     Constant *RetainCallee;
938     /// Declaration for ObjC runtime function objc_retainBlock.
939     Constant *RetainBlockCallee;
940     /// Declaration for ObjC runtime function objc_autorelease.
941     Constant *AutoreleaseCallee;
942
943     /// Flags which determine whether each of the interesting runtine functions
944     /// is in fact used in the current function.
945     unsigned UsedInThisFunction;
946
947     /// The Metadata Kind for clang.imprecise_release metadata.
948     unsigned ImpreciseReleaseMDKind;
949
950     /// The Metadata Kind for clang.arc.copy_on_escape metadata.
951     unsigned CopyOnEscapeMDKind;
952
953     /// The Metadata Kind for clang.arc.no_objc_arc_exceptions metadata.
954     unsigned NoObjCARCExceptionsMDKind;
955
956 #ifdef ARC_ANNOTATIONS
957     /// The Metadata Kind for llvm.arc.annotation.bottomup metadata.
958     unsigned ARCAnnotationBottomUpMDKind;
959     /// The Metadata Kind for llvm.arc.annotation.topdown metadata.
960     unsigned ARCAnnotationTopDownMDKind;
961     /// The Metadata Kind for llvm.arc.annotation.provenancesource metadata.
962     unsigned ARCAnnotationProvenanceSourceMDKind;
963 #endif // ARC_ANNOATIONS
964
965     Constant *getRetainRVCallee(Module *M);
966     Constant *getAutoreleaseRVCallee(Module *M);
967     Constant *getReleaseCallee(Module *M);
968     Constant *getRetainCallee(Module *M);
969     Constant *getRetainBlockCallee(Module *M);
970     Constant *getAutoreleaseCallee(Module *M);
971
972     bool IsRetainBlockOptimizable(const Instruction *Inst);
973
974     void OptimizeRetainCall(Function &F, Instruction *Retain);
975     bool OptimizeRetainRVCall(Function &F, Instruction *RetainRV);
976     void OptimizeAutoreleaseRVCall(Function &F, Instruction *AutoreleaseRV,
977                                    InstructionClass &Class);
978     bool OptimizeRetainBlockCall(Function &F, Instruction *RetainBlock,
979                                  InstructionClass &Class);
980     void OptimizeIndividualCalls(Function &F);
981
982     void CheckForCFGHazards(const BasicBlock *BB,
983                             DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
984                             BBState &MyStates) const;
985     bool VisitInstructionBottomUp(Instruction *Inst,
986                                   BasicBlock *BB,
987                                   MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
988                                   BBState &MyStates);
989     bool VisitBottomUp(BasicBlock *BB,
990                        DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
991                        MapVector<Value *, RRInfo> &Retains);
992     bool VisitInstructionTopDown(Instruction *Inst,
993                                  DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
994                                  BBState &MyStates);
995     bool VisitTopDown(BasicBlock *BB,
996                       DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
997                       DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases);
998     bool Visit(Function &F,
999                DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1000                MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1001                DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases);
1002
1003     void MoveCalls(Value *Arg, RRInfo &RetainsToMove, RRInfo &ReleasesToMove,
1004                    MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1005                    DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
1006                    SmallVectorImpl<Instruction *> &DeadInsts,
1007                    Module *M);
1008
1009     bool ConnectTDBUTraversals(DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1010                                MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1011                                DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
1012                                Module *M,
1013                                SmallVector<Instruction *, 4> &NewRetains,
1014                                SmallVector<Instruction *, 4> &NewReleases,
1015                                SmallVector<Instruction *, 8> &DeadInsts,
1016                                RRInfo &RetainsToMove,
1017                                RRInfo &ReleasesToMove,
1018                                Value *Arg,
1019                                bool KnownSafe,
1020                                bool &AnyPairsCompletelyEliminated);
1021
1022     bool PerformCodePlacement(DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1023                               MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1024                               DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
1025                               Module *M);
1026
1027     void OptimizeWeakCalls(Function &F);
1028
1029     bool OptimizeSequences(Function &F);
1030
1031     void OptimizeReturns(Function &F);
1032
1033     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
1034     virtual bool doInitialization(Module &M);
1035     virtual bool runOnFunction(Function &F);
1036     virtual void releaseMemory();
1037
1038   public:
1039     static char ID;
1040     ObjCARCOpt() : FunctionPass(ID) {
1041       initializeObjCARCOptPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
1042     }
1043   };
1044 }
1045
1046 char ObjCARCOpt::ID = 0;
1047 INITIALIZE_PASS_BEGIN(ObjCARCOpt,
1048                       "objc-arc", "ObjC ARC optimization", false, false)
1049 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ObjCARCAliasAnalysis)
1050 INITIALIZE_PASS_END(ObjCARCOpt,
1051                     "objc-arc", "ObjC ARC optimization", false, false)
1052
1053 Pass *llvm::createObjCARCOptPass() {
1054   return new ObjCARCOpt();
1055 }
1056
1057 void ObjCARCOpt::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
1058   AU.addRequired<ObjCARCAliasAnalysis>();
1059   AU.addRequired<AliasAnalysis>();
1060   // ARC optimization doesn't currently split critical edges.
1061   AU.setPreservesCFG();
1062 }
1063
1064 bool ObjCARCOpt::IsRetainBlockOptimizable(const Instruction *Inst) {
1065   // Without the magic metadata tag, we have to assume this might be an
1066   // objc_retainBlock call inserted to convert a block pointer to an id,
1067   // in which case it really is needed.
1068   if (!Inst->getMetadata(CopyOnEscapeMDKind))
1069     return false;
1070
1071   // If the pointer "escapes" (not including being used in a call),
1072   // the copy may be needed.
1073   if (DoesRetainableObjPtrEscape(Inst))
1074     return false;
1075
1076   // Otherwise, it's not needed.
1077   return true;
1078 }
1079
1080 Constant *ObjCARCOpt::getRetainRVCallee(Module *M) {
1081   if (!RetainRVCallee) {
1082     LLVMContext &C = M->getContext();
1083     Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
1084     Type *Params[] = { I8X };
1085     FunctionType *FTy = FunctionType::get(I8X, Params, /*isVarArg=*/false);
1086     AttributeSet Attribute =
1087       AttributeSet().addAttribute(M->getContext(), AttributeSet::FunctionIndex,
1088                                   Attribute::NoUnwind);
1089     RetainRVCallee =
1090       M->getOrInsertFunction("objc_retainAutoreleasedReturnValue", FTy,
1091                              Attribute);
1092   }
1093   return RetainRVCallee;
1094 }
1095
1096 Constant *ObjCARCOpt::getAutoreleaseRVCallee(Module *M) {
1097   if (!AutoreleaseRVCallee) {
1098     LLVMContext &C = M->getContext();
1099     Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
1100     Type *Params[] = { I8X };
1101     FunctionType *FTy = FunctionType::get(I8X, Params, /*isVarArg=*/false);
1102     AttributeSet Attribute =
1103       AttributeSet().addAttribute(M->getContext(), AttributeSet::FunctionIndex,
1104                                   Attribute::NoUnwind);
1105     AutoreleaseRVCallee =
1106       M->getOrInsertFunction("objc_autoreleaseReturnValue", FTy,
1107                              Attribute);
1108   }
1109   return AutoreleaseRVCallee;
1110 }
1111
1112 Constant *ObjCARCOpt::getReleaseCallee(Module *M) {
1113   if (!ReleaseCallee) {
1114     LLVMContext &C = M->getContext();
1115     Type *Params[] = { PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C)) };
1116     AttributeSet Attribute =
1117       AttributeSet().addAttribute(M->getContext(), AttributeSet::FunctionIndex,
1118                                   Attribute::NoUnwind);
1119     ReleaseCallee =
1120       M->getOrInsertFunction(
1121         "objc_release",
1122         FunctionType::get(Type::getVoidTy(C), Params, /*isVarArg=*/false),
1123         Attribute);
1124   }
1125   return ReleaseCallee;
1126 }
1127
1128 Constant *ObjCARCOpt::getRetainCallee(Module *M) {
1129   if (!RetainCallee) {
1130     LLVMContext &C = M->getContext();
1131     Type *Params[] = { PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C)) };
1132     AttributeSet Attribute =
1133       AttributeSet().addAttribute(M->getContext(), AttributeSet::FunctionIndex,
1134                                   Attribute::NoUnwind);
1135     RetainCallee =
1136       M->getOrInsertFunction(
1137         "objc_retain",
1138         FunctionType::get(Params[0], Params, /*isVarArg=*/false),
1139         Attribute);
1140   }
1141   return RetainCallee;
1142 }
1143
1144 Constant *ObjCARCOpt::getRetainBlockCallee(Module *M) {
1145   if (!RetainBlockCallee) {
1146     LLVMContext &C = M->getContext();
1147     Type *Params[] = { PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C)) };
1148     // objc_retainBlock is not nounwind because it calls user copy constructors
1149     // which could theoretically throw.
1150     RetainBlockCallee =
1151       M->getOrInsertFunction(
1152         "objc_retainBlock",
1153         FunctionType::get(Params[0], Params, /*isVarArg=*/false),
1154         AttributeSet());
1155   }
1156   return RetainBlockCallee;
1157 }
1158
1159 Constant *ObjCARCOpt::getAutoreleaseCallee(Module *M) {
1160   if (!AutoreleaseCallee) {
1161     LLVMContext &C = M->getContext();
1162     Type *Params[] = { PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C)) };
1163     AttributeSet Attribute =
1164       AttributeSet().addAttribute(M->getContext(), AttributeSet::FunctionIndex,
1165                                   Attribute::NoUnwind);
1166     AutoreleaseCallee =
1167       M->getOrInsertFunction(
1168         "objc_autorelease",
1169         FunctionType::get(Params[0], Params, /*isVarArg=*/false),
1170         Attribute);
1171   }
1172   return AutoreleaseCallee;
1173 }
1174
1175 /// Turn objc_retain into objc_retainAutoreleasedReturnValue if the operand is a
1176 /// return value.
1177 void
1178 ObjCARCOpt::OptimizeRetainCall(Function &F, Instruction *Retain) {
1179   ImmutableCallSite CS(GetObjCArg(Retain));
1180   const Instruction *Call = CS.getInstruction();
1181   if (!Call) return;
1182   if (Call->getParent() != Retain->getParent()) return;
1183
1184   // Check that the call is next to the retain.
1185   BasicBlock::const_iterator I = Call;
1186   ++I;
1187   while (IsNoopInstruction(I)) ++I;
1188   if (&*I != Retain)
1189     return;
1190
1191   // Turn it to an objc_retainAutoreleasedReturnValue..
1192   Changed = true;
1193   ++NumPeeps;
1194
1195   DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeRetainCall: Transforming "
1196                   "objc_retain => objc_retainAutoreleasedReturnValue"
1197                   " since the operand is a return value.\n"
1198                   "                                Old: "
1199                << *Retain << "\n");
1200
1201   cast<CallInst>(Retain)->setCalledFunction(getRetainRVCallee(F.getParent()));
1202
1203   DEBUG(dbgs() << "                                New: "
1204                << *Retain << "\n");
1205 }
1206
1207 /// Turn objc_retainAutoreleasedReturnValue into objc_retain if the operand is
1208 /// not a return value.  Or, if it can be paired with an
1209 /// objc_autoreleaseReturnValue, delete the pair and return true.
1210 bool
1211 ObjCARCOpt::OptimizeRetainRVCall(Function &F, Instruction *RetainRV) {
1212   // Check for the argument being from an immediately preceding call or invoke.
1213   const Value *Arg = GetObjCArg(RetainRV);
1214   ImmutableCallSite CS(Arg);
1215   if (const Instruction *Call = CS.getInstruction()) {
1216     if (Call->getParent() == RetainRV->getParent()) {
1217       BasicBlock::const_iterator I = Call;
1218       ++I;
1219       while (IsNoopInstruction(I)) ++I;
1220       if (&*I == RetainRV)
1221         return false;
1222     } else if (const InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
1223       BasicBlock *RetainRVParent = RetainRV->getParent();
1224       if (II->getNormalDest() == RetainRVParent) {
1225         BasicBlock::const_iterator I = RetainRVParent->begin();
1226         while (IsNoopInstruction(I)) ++I;
1227         if (&*I == RetainRV)
1228           return false;
1229       }
1230     }
1231   }
1232
1233   // Check for being preceded by an objc_autoreleaseReturnValue on the same
1234   // pointer. In this case, we can delete the pair.
1235   BasicBlock::iterator I = RetainRV, Begin = RetainRV->getParent()->begin();
1236   if (I != Begin) {
1237     do --I; while (I != Begin && IsNoopInstruction(I));
1238     if (GetBasicInstructionClass(I) == IC_AutoreleaseRV &&
1239         GetObjCArg(I) == Arg) {
1240       Changed = true;
1241       ++NumPeeps;
1242
1243       DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeRetainRVCall: Erasing " << *I << "\n"
1244                    << "                                  Erasing " << *RetainRV
1245                    << "\n");
1246
1247       EraseInstruction(I);
1248       EraseInstruction(RetainRV);
1249       return true;
1250     }
1251   }
1252
1253   // Turn it to a plain objc_retain.
1254   Changed = true;
1255   ++NumPeeps;
1256
1257   DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeRetainRVCall: Transforming "
1258                   "objc_retainAutoreleasedReturnValue => "
1259                   "objc_retain since the operand is not a return value.\n"
1260                   "                                  Old: "
1261                << *RetainRV << "\n");
1262
1263   cast<CallInst>(RetainRV)->setCalledFunction(getRetainCallee(F.getParent()));
1264
1265   DEBUG(dbgs() << "                                  New: "
1266                << *RetainRV << "\n");
1267
1268   return false;
1269 }
1270
1271 /// Turn objc_autoreleaseReturnValue into objc_autorelease if the result is not
1272 /// used as a return value.
1273 void
1274 ObjCARCOpt::OptimizeAutoreleaseRVCall(Function &F, Instruction *AutoreleaseRV,
1275                                       InstructionClass &Class) {
1276   // Check for a return of the pointer value.
1277   const Value *Ptr = GetObjCArg(AutoreleaseRV);
1278   SmallVector<const Value *, 2> Users;
1279   Users.push_back(Ptr);
1280   do {
1281     Ptr = Users.pop_back_val();
1282     for (Value::const_use_iterator UI = Ptr->use_begin(), UE = Ptr->use_end();
1283          UI != UE; ++UI) {
1284       const User *I = *UI;
1285       if (isa<ReturnInst>(I) || GetBasicInstructionClass(I) == IC_RetainRV)
1286         return;
1287       if (isa<BitCastInst>(I))
1288         Users.push_back(I);
1289     }
1290   } while (!Users.empty());
1291
1292   Changed = true;
1293   ++NumPeeps;
1294
1295   DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeAutoreleaseRVCall: Transforming "
1296                   "objc_autoreleaseReturnValue => "
1297                   "objc_autorelease since its operand is not used as a return "
1298                   "value.\n"
1299                   "                                       Old: "
1300                << *AutoreleaseRV << "\n");
1301
1302   CallInst *AutoreleaseRVCI = cast<CallInst>(AutoreleaseRV);
1303   AutoreleaseRVCI->
1304     setCalledFunction(getAutoreleaseCallee(F.getParent()));
1305   AutoreleaseRVCI->setTailCall(false); // Never tail call objc_autorelease.
1306   Class = IC_Autorelease;
1307
1308   DEBUG(dbgs() << "                                       New: "
1309                << *AutoreleaseRV << "\n");
1310
1311 }
1312
1313 // \brief Attempt to strength reduce objc_retainBlock calls to objc_retain
1314 // calls.
1315 //
1316 // Specifically: If an objc_retainBlock call has the copy_on_escape metadata and
1317 // does not escape (following the rules of block escaping), strength reduce the
1318 // objc_retainBlock to an objc_retain.
1319 //
1320 // TODO: If an objc_retainBlock call is dominated period by a previous
1321 // objc_retainBlock call, strength reduce the objc_retainBlock to an
1322 // objc_retain.
1323 bool
1324 ObjCARCOpt::OptimizeRetainBlockCall(Function &F, Instruction *Inst,
1325                                     InstructionClass &Class) {
1326   assert(GetBasicInstructionClass(Inst) == Class);
1327   assert(IC_RetainBlock == Class);
1328
1329   // If we can not optimize Inst, return false.
1330   if (!IsRetainBlockOptimizable(Inst))
1331     return false;
1332
1333   CallInst *RetainBlock = cast<CallInst>(Inst);
1334   RetainBlock->setCalledFunction(getRetainCallee(F.getParent()));
1335   // Remove copy_on_escape metadata.
1336   RetainBlock->setMetadata(CopyOnEscapeMDKind, 0);
1337   Class = IC_Retain;
1338
1339   return true;
1340 }
1341
1342 /// Visit each call, one at a time, and make simplifications without doing any
1343 /// additional analysis.
1344 void ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls(Function &F) {
1345   // Reset all the flags in preparation for recomputing them.
1346   UsedInThisFunction = 0;
1347
1348   // Visit all objc_* calls in F.
1349   for (inst_iterator I = inst_begin(&F), E = inst_end(&F); I != E; ) {
1350     Instruction *Inst = &*I++;
1351
1352     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
1353
1354     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls: Visiting: Class: "
1355           << Class << "; " << *Inst << "\n");
1356
1357     switch (Class) {
1358     default: break;
1359
1360     // Delete no-op casts. These function calls have special semantics, but
1361     // the semantics are entirely implemented via lowering in the front-end,
1362     // so by the time they reach the optimizer, they are just no-op calls
1363     // which return their argument.
1364     //
1365     // There are gray areas here, as the ability to cast reference-counted
1366     // pointers to raw void* and back allows code to break ARC assumptions,
1367     // however these are currently considered to be unimportant.
1368     case IC_NoopCast:
1369       Changed = true;
1370       ++NumNoops;
1371       DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls: Erasing no-op cast:"
1372                    " " << *Inst << "\n");
1373       EraseInstruction(Inst);
1374       continue;
1375
1376     // If the pointer-to-weak-pointer is null, it's undefined behavior.
1377     case IC_StoreWeak:
1378     case IC_LoadWeak:
1379     case IC_LoadWeakRetained:
1380     case IC_InitWeak:
1381     case IC_DestroyWeak: {
1382       CallInst *CI = cast<CallInst>(Inst);
1383       if (IsNullOrUndef(CI->getArgOperand(0))) {
1384         Changed = true;
1385         Type *Ty = CI->getArgOperand(0)->getType();
1386         new StoreInst(UndefValue::get(cast<PointerType>(Ty)->getElementType()),
1387                       Constant::getNullValue(Ty),
1388                       CI);
1389         llvm::Value *NewValue = UndefValue::get(CI->getType());
1390         DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls: A null "
1391                         "pointer-to-weak-pointer is undefined behavior.\n"
1392                         "                                     Old = " << *CI <<
1393                         "\n                                     New = " <<
1394                         *NewValue << "\n");
1395         CI->replaceAllUsesWith(NewValue);
1396         CI->eraseFromParent();
1397         continue;
1398       }
1399       break;
1400     }
1401     case IC_CopyWeak:
1402     case IC_MoveWeak: {
1403       CallInst *CI = cast<CallInst>(Inst);
1404       if (IsNullOrUndef(CI->getArgOperand(0)) ||
1405           IsNullOrUndef(CI->getArgOperand(1))) {
1406         Changed = true;
1407         Type *Ty = CI->getArgOperand(0)->getType();
1408         new StoreInst(UndefValue::get(cast<PointerType>(Ty)->getElementType()),
1409                       Constant::getNullValue(Ty),
1410                       CI);
1411
1412         llvm::Value *NewValue = UndefValue::get(CI->getType());
1413         DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls: A null "
1414                         "pointer-to-weak-pointer is undefined behavior.\n"
1415                         "                                     Old = " << *CI <<
1416                         "\n                                     New = " <<
1417                         *NewValue << "\n");
1418
1419         CI->replaceAllUsesWith(NewValue);
1420         CI->eraseFromParent();
1421         continue;
1422       }
1423       break;
1424     }
1425     case IC_RetainBlock:
1426       // If we strength reduce an objc_retainBlock to amn objc_retain, continue
1427       // onto the objc_retain peephole optimizations. Otherwise break.
1428       if (!OptimizeRetainBlockCall(F, Inst, Class))
1429         break;
1430       // FALLTHROUGH
1431     case IC_Retain:
1432       OptimizeRetainCall(F, Inst);
1433       break;
1434     case IC_RetainRV:
1435       if (OptimizeRetainRVCall(F, Inst))
1436         continue;
1437       break;
1438     case IC_AutoreleaseRV:
1439       OptimizeAutoreleaseRVCall(F, Inst, Class);
1440       break;
1441     }
1442
1443     // objc_autorelease(x), objc_autoreleaseRV -> objc_release(x) if x is
1444     // otherwise unused.
1445     if (IsAutorelease(Class) && Inst->use_empty()) {
1446       CallInst *Call = cast<CallInst>(Inst);
1447       const Value *Arg = Call->getArgOperand(0);
1448       Arg = FindSingleUseIdentifiedObject(Arg);
1449       if (Arg) {
1450         Changed = true;
1451         ++NumAutoreleases;
1452
1453         // Create the declaration lazily.
1454         LLVMContext &C = Inst->getContext();
1455         CallInst *NewCall =
1456           CallInst::Create(getReleaseCallee(F.getParent()),
1457                            Call->getArgOperand(0), "", Call);
1458         NewCall->setMetadata(ImpreciseReleaseMDKind,
1459                              MDNode::get(C, ArrayRef<Value *>()));
1460
1461         DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls: Replacing "
1462                         "objc_autorelease(x) with objc_release(x) since x is "
1463                         "otherwise unused.\n"
1464                         "                                     Old: " << *Call <<
1465                         "\n                                     New: " <<
1466                         *NewCall << "\n");
1467
1468         EraseInstruction(Call);
1469         Inst = NewCall;
1470         Class = IC_Release;
1471       }
1472     }
1473
1474     // For functions which can never be passed stack arguments, add
1475     // a tail keyword.
1476     if (IsAlwaysTail(Class)) {
1477       Changed = true;
1478       DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls: Adding tail keyword"
1479             " to function since it can never be passed stack args: " << *Inst <<
1480             "\n");
1481       cast<CallInst>(Inst)->setTailCall();
1482     }
1483
1484     // Ensure that functions that can never have a "tail" keyword due to the
1485     // semantics of ARC truly do not do so.
1486     if (IsNeverTail(Class)) {
1487       Changed = true;
1488       DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls: Removing tail "
1489             "keyword from function: " << *Inst <<
1490             "\n");
1491       cast<CallInst>(Inst)->setTailCall(false);
1492     }
1493
1494     // Set nounwind as needed.
1495     if (IsNoThrow(Class)) {
1496       Changed = true;
1497       DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls: Found no throw"
1498             " class. Setting nounwind on: " << *Inst << "\n");
1499       cast<CallInst>(Inst)->setDoesNotThrow();
1500     }
1501
1502     if (!IsNoopOnNull(Class)) {
1503       UsedInThisFunction |= 1 << Class;
1504       continue;
1505     }
1506
1507     const Value *Arg = GetObjCArg(Inst);
1508
1509     // ARC calls with null are no-ops. Delete them.
1510     if (IsNullOrUndef(Arg)) {
1511       Changed = true;
1512       ++NumNoops;
1513       DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls: ARC calls with "
1514             " null are no-ops. Erasing: " << *Inst << "\n");
1515       EraseInstruction(Inst);
1516       continue;
1517     }
1518
1519     // Keep track of which of retain, release, autorelease, and retain_block
1520     // are actually present in this function.
1521     UsedInThisFunction |= 1 << Class;
1522
1523     // If Arg is a PHI, and one or more incoming values to the
1524     // PHI are null, and the call is control-equivalent to the PHI, and there
1525     // are no relevant side effects between the PHI and the call, the call
1526     // could be pushed up to just those paths with non-null incoming values.
1527     // For now, don't bother splitting critical edges for this.
1528     SmallVector<std::pair<Instruction *, const Value *>, 4> Worklist;
1529     Worklist.push_back(std::make_pair(Inst, Arg));
1530     do {
1531       std::pair<Instruction *, const Value *> Pair = Worklist.pop_back_val();
1532       Inst = Pair.first;
1533       Arg = Pair.second;
1534
1535       const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Arg);
1536       if (!PN) continue;
1537
1538       // Determine if the PHI has any null operands, or any incoming
1539       // critical edges.
1540       bool HasNull = false;
1541       bool HasCriticalEdges = false;
1542       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1543         Value *Incoming =
1544           StripPointerCastsAndObjCCalls(PN->getIncomingValue(i));
1545         if (IsNullOrUndef(Incoming))
1546           HasNull = true;
1547         else if (cast<TerminatorInst>(PN->getIncomingBlock(i)->back())
1548                    .getNumSuccessors() != 1) {
1549           HasCriticalEdges = true;
1550           break;
1551         }
1552       }
1553       // If we have null operands and no critical edges, optimize.
1554       if (!HasCriticalEdges && HasNull) {
1555         SmallPtrSet<Instruction *, 4> DependingInstructions;
1556         SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4> Visited;
1557
1558         // Check that there is nothing that cares about the reference
1559         // count between the call and the phi.
1560         switch (Class) {
1561         case IC_Retain:
1562         case IC_RetainBlock:
1563           // These can always be moved up.
1564           break;
1565         case IC_Release:
1566           // These can't be moved across things that care about the retain
1567           // count.
1568           FindDependencies(NeedsPositiveRetainCount, Arg,
1569                            Inst->getParent(), Inst,
1570                            DependingInstructions, Visited, PA);
1571           break;
1572         case IC_Autorelease:
1573           // These can't be moved across autorelease pool scope boundaries.
1574           FindDependencies(AutoreleasePoolBoundary, Arg,
1575                            Inst->getParent(), Inst,
1576                            DependingInstructions, Visited, PA);
1577           break;
1578         case IC_RetainRV:
1579         case IC_AutoreleaseRV:
1580           // Don't move these; the RV optimization depends on the autoreleaseRV
1581           // being tail called, and the retainRV being immediately after a call
1582           // (which might still happen if we get lucky with codegen layout, but
1583           // it's not worth taking the chance).
1584           continue;
1585         default:
1586           llvm_unreachable("Invalid dependence flavor");
1587         }
1588
1589         if (DependingInstructions.size() == 1 &&
1590             *DependingInstructions.begin() == PN) {
1591           Changed = true;
1592           ++NumPartialNoops;
1593           // Clone the call into each predecessor that has a non-null value.
1594           CallInst *CInst = cast<CallInst>(Inst);
1595           Type *ParamTy = CInst->getArgOperand(0)->getType();
1596           for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1597             Value *Incoming =
1598               StripPointerCastsAndObjCCalls(PN->getIncomingValue(i));
1599             if (!IsNullOrUndef(Incoming)) {
1600               CallInst *Clone = cast<CallInst>(CInst->clone());
1601               Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
1602               Instruction *InsertPos = &PN->getIncomingBlock(i)->back();
1603               if (Op->getType() != ParamTy)
1604                 Op = new BitCastInst(Op, ParamTy, "", InsertPos);
1605               Clone->setArgOperand(0, Op);
1606               Clone->insertBefore(InsertPos);
1607
1608               DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls: Cloning "
1609                            << *CInst << "\n"
1610                            "                                     And inserting "
1611                            "clone at " << *InsertPos << "\n");
1612               Worklist.push_back(std::make_pair(Clone, Incoming));
1613             }
1614           }
1615           // Erase the original call.
1616           DEBUG(dbgs() << "Erasing: " << *CInst << "\n");
1617           EraseInstruction(CInst);
1618           continue;
1619         }
1620       }
1621     } while (!Worklist.empty());
1622   }
1623   DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls: Finished List.\n");
1624 }
1625
1626 /// Check for critical edges, loop boundaries, irreducible control flow, or
1627 /// other CFG structures where moving code across the edge would result in it
1628 /// being executed more.
1629 void
1630 ObjCARCOpt::CheckForCFGHazards(const BasicBlock *BB,
1631                                DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1632                                BBState &MyStates) const {
1633   // If any top-down local-use or possible-dec has a succ which is earlier in
1634   // the sequence, forget it.
1635   for (BBState::ptr_iterator I = MyStates.top_down_ptr_begin(),
1636        E = MyStates.top_down_ptr_end(); I != E; ++I)
1637     switch (I->second.GetSeq()) {
1638     default: break;
1639     case S_Use: {
1640       const Value *Arg = I->first;
1641       const TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&BB->back());
1642       bool SomeSuccHasSame = false;
1643       bool AllSuccsHaveSame = true;
1644       PtrState &S = I->second;
1645       succ_const_iterator SI(TI), SE(TI, false);
1646
1647       for (; SI != SE; ++SI) {
1648         Sequence SuccSSeq = S_None;
1649         bool SuccSRRIKnownSafe = false;
1650         // If VisitBottomUp has pointer information for this successor, take
1651         // what we know about it.
1652         DenseMap<const BasicBlock *, BBState>::iterator BBI =
1653           BBStates.find(*SI);
1654         assert(BBI != BBStates.end());
1655         const PtrState &SuccS = BBI->second.getPtrBottomUpState(Arg);
1656         SuccSSeq = SuccS.GetSeq();
1657         SuccSRRIKnownSafe = SuccS.RRI.KnownSafe;
1658         switch (SuccSSeq) {
1659         case S_None:
1660         case S_CanRelease: {
1661           if (!S.RRI.KnownSafe && !SuccSRRIKnownSafe) {
1662             S.ClearSequenceProgress();
1663             break;
1664           }
1665           continue;
1666         }
1667         case S_Use:
1668           SomeSuccHasSame = true;
1669           break;
1670         case S_Stop:
1671         case S_Release:
1672         case S_MovableRelease:
1673           if (!S.RRI.KnownSafe && !SuccSRRIKnownSafe)
1674             AllSuccsHaveSame = false;
1675           break;
1676         case S_Retain:
1677           llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
1678         }
1679       }
1680       // If the state at the other end of any of the successor edges
1681       // matches the current state, require all edges to match. This
1682       // guards against loops in the middle of a sequence.
1683       if (SomeSuccHasSame && !AllSuccsHaveSame)
1684         S.ClearSequenceProgress();
1685       break;
1686     }
1687     case S_CanRelease: {
1688       const Value *Arg = I->first;
1689       const TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&BB->back());
1690       bool SomeSuccHasSame = false;
1691       bool AllSuccsHaveSame = true;
1692       PtrState &S = I->second;
1693       succ_const_iterator SI(TI), SE(TI, false);
1694
1695       for (; SI != SE; ++SI) {
1696         Sequence SuccSSeq = S_None;
1697         bool SuccSRRIKnownSafe = false;
1698         // If VisitBottomUp has pointer information for this successor, take
1699         // what we know about it.
1700         DenseMap<const BasicBlock *, BBState>::iterator BBI =
1701           BBStates.find(*SI);
1702         assert(BBI != BBStates.end());
1703         const PtrState &SuccS = BBI->second.getPtrBottomUpState(Arg);
1704         SuccSSeq = SuccS.GetSeq();
1705         SuccSRRIKnownSafe = SuccS.RRI.KnownSafe;
1706         switch (SuccSSeq) {
1707         case S_None: {
1708           if (!S.RRI.KnownSafe && !SuccSRRIKnownSafe) {
1709             S.ClearSequenceProgress();
1710             break;
1711           }
1712           continue;
1713         }
1714         case S_CanRelease:
1715           SomeSuccHasSame = true;
1716           break;
1717         case S_Stop:
1718         case S_Release:
1719         case S_MovableRelease:
1720         case S_Use:
1721           if (!S.RRI.KnownSafe && !SuccSRRIKnownSafe)
1722             AllSuccsHaveSame = false;
1723           break;
1724         case S_Retain:
1725           llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
1726         }
1727       }
1728       // If the state at the other end of any of the successor edges
1729       // matches the current state, require all edges to match. This
1730       // guards against loops in the middle of a sequence.
1731       if (SomeSuccHasSame && !AllSuccsHaveSame)
1732         S.ClearSequenceProgress();
1733       break;
1734     }
1735     }
1736 }
1737
1738 bool
1739 ObjCARCOpt::VisitInstructionBottomUp(Instruction *Inst,
1740                                      BasicBlock *BB,
1741                                      MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1742                                      BBState &MyStates) {
1743   bool NestingDetected = false;
1744   InstructionClass Class = GetInstructionClass(Inst);
1745   const Value *Arg = 0;
1746
1747   switch (Class) {
1748   case IC_Release: {
1749     Arg = GetObjCArg(Inst);
1750
1751     PtrState &S = MyStates.getPtrBottomUpState(Arg);
1752
1753     // If we see two releases in a row on the same pointer. If so, make
1754     // a note, and we'll cicle back to revisit it after we've
1755     // hopefully eliminated the second release, which may allow us to
1756     // eliminate the first release too.
1757     // Theoretically we could implement removal of nested retain+release
1758     // pairs by making PtrState hold a stack of states, but this is
1759     // simple and avoids adding overhead for the non-nested case.
1760     if (S.GetSeq() == S_Release || S.GetSeq() == S_MovableRelease) {
1761       DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::VisitInstructionBottomUp: Found nested "
1762                       "releases (i.e. a release pair)\n");
1763       NestingDetected = true;
1764     }
1765
1766     MDNode *ReleaseMetadata = Inst->getMetadata(ImpreciseReleaseMDKind);
1767     Sequence NewSeq = ReleaseMetadata ? S_MovableRelease : S_Release;
1768     ANNOTATE_BOTTOMUP(Inst, Arg, S.GetSeq(), NewSeq);
1769     S.ResetSequenceProgress(NewSeq);
1770     S.RRI.ReleaseMetadata = ReleaseMetadata;
1771     S.RRI.KnownSafe = S.HasKnownPositiveRefCount();
1772     S.RRI.IsTailCallRelease = cast<CallInst>(Inst)->isTailCall();
1773     S.RRI.Calls.insert(Inst);
1774     S.SetKnownPositiveRefCount();
1775     break;
1776   }
1777   case IC_RetainBlock:
1778     // In OptimizeIndividualCalls, we have strength reduced all optimizable
1779     // objc_retainBlocks to objc_retains. Thus at this point any
1780     // objc_retainBlocks that we see are not optimizable.
1781     break;
1782   case IC_Retain:
1783   case IC_RetainRV: {
1784     Arg = GetObjCArg(Inst);
1785
1786     PtrState &S = MyStates.getPtrBottomUpState(Arg);
1787     S.SetKnownPositiveRefCount();
1788
1789     Sequence OldSeq = S.GetSeq();
1790     switch (OldSeq) {
1791     case S_Stop:
1792     case S_Release:
1793     case S_MovableRelease:
1794     case S_Use:
1795       S.RRI.ReverseInsertPts.clear();
1796       // FALL THROUGH
1797     case S_CanRelease:
1798       // Don't do retain+release tracking for IC_RetainRV, because it's
1799       // better to let it remain as the first instruction after a call.
1800       if (Class != IC_RetainRV)
1801         Retains[Inst] = S.RRI;
1802       S.ClearSequenceProgress();
1803       break;
1804     case S_None:
1805       break;
1806     case S_Retain:
1807       llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
1808     }
1809     ANNOTATE_BOTTOMUP(Inst, Arg, OldSeq, S.GetSeq());
1810     return NestingDetected;
1811   }
1812   case IC_AutoreleasepoolPop:
1813     // Conservatively, clear MyStates for all known pointers.
1814     MyStates.clearBottomUpPointers();
1815     return NestingDetected;
1816   case IC_AutoreleasepoolPush:
1817   case IC_None:
1818     // These are irrelevant.
1819     return NestingDetected;
1820   default:
1821     break;
1822   }
1823
1824   // Consider any other possible effects of this instruction on each
1825   // pointer being tracked.
1826   for (BBState::ptr_iterator MI = MyStates.bottom_up_ptr_begin(),
1827        ME = MyStates.bottom_up_ptr_end(); MI != ME; ++MI) {
1828     const Value *Ptr = MI->first;
1829     if (Ptr == Arg)
1830       continue; // Handled above.
1831     PtrState &S = MI->second;
1832     Sequence Seq = S.GetSeq();
1833
1834     // Check for possible releases.
1835     if (CanAlterRefCount(Inst, Ptr, PA, Class)) {
1836       S.ClearKnownPositiveRefCount();
1837       switch (Seq) {
1838       case S_Use:
1839         S.SetSeq(S_CanRelease);
1840         ANNOTATE_BOTTOMUP(Inst, Ptr, Seq, S.GetSeq());
1841         continue;
1842       case S_CanRelease:
1843       case S_Release:
1844       case S_MovableRelease:
1845       case S_Stop:
1846       case S_None:
1847         break;
1848       case S_Retain:
1849         llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
1850       }
1851     }
1852
1853     // Check for possible direct uses.
1854     switch (Seq) {
1855     case S_Release:
1856     case S_MovableRelease:
1857       if (CanUse(Inst, Ptr, PA, Class)) {
1858         assert(S.RRI.ReverseInsertPts.empty());
1859         // If this is an invoke instruction, we're scanning it as part of
1860         // one of its successor blocks, since we can't insert code after it
1861         // in its own block, and we don't want to split critical edges.
1862         if (isa<InvokeInst>(Inst))
1863           S.RRI.ReverseInsertPts.insert(BB->getFirstInsertionPt());
1864         else
1865           S.RRI.ReverseInsertPts.insert(llvm::next(BasicBlock::iterator(Inst)));
1866         S.SetSeq(S_Use);
1867         ANNOTATE_BOTTOMUP(Inst, Ptr, Seq, S_Use);
1868       } else if (Seq == S_Release && IsUser(Class)) {
1869         // Non-movable releases depend on any possible objc pointer use.
1870         S.SetSeq(S_Stop);
1871         ANNOTATE_BOTTOMUP(Inst, Ptr, S_Release, S_Stop);
1872         assert(S.RRI.ReverseInsertPts.empty());
1873         // As above; handle invoke specially.
1874         if (isa<InvokeInst>(Inst))
1875           S.RRI.ReverseInsertPts.insert(BB->getFirstInsertionPt());
1876         else
1877           S.RRI.ReverseInsertPts.insert(llvm::next(BasicBlock::iterator(Inst)));
1878       }
1879       break;
1880     case S_Stop:
1881       if (CanUse(Inst, Ptr, PA, Class)) {
1882         S.SetSeq(S_Use);
1883         ANNOTATE_BOTTOMUP(Inst, Ptr, Seq, S_Use);
1884       }
1885       break;
1886     case S_CanRelease:
1887     case S_Use:
1888     case S_None:
1889       break;
1890     case S_Retain:
1891       llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
1892     }
1893   }
1894
1895   return NestingDetected;
1896 }
1897
1898 bool
1899 ObjCARCOpt::VisitBottomUp(BasicBlock *BB,
1900                           DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1901                           MapVector<Value *, RRInfo> &Retains) {
1902   bool NestingDetected = false;
1903   BBState &MyStates = BBStates[BB];
1904
1905   // Merge the states from each successor to compute the initial state
1906   // for the current block.
1907   BBState::edge_iterator SI(MyStates.succ_begin()),
1908                          SE(MyStates.succ_end());
1909   if (SI != SE) {
1910     const BasicBlock *Succ = *SI;
1911     DenseMap<const BasicBlock *, BBState>::iterator I = BBStates.find(Succ);
1912     assert(I != BBStates.end());
1913     MyStates.InitFromSucc(I->second);
1914     ++SI;
1915     for (; SI != SE; ++SI) {
1916       Succ = *SI;
1917       I = BBStates.find(Succ);
1918       assert(I != BBStates.end());
1919       MyStates.MergeSucc(I->second);
1920     }
1921   }
1922
1923 #ifdef ARC_ANNOTATIONS
1924   if (EnableARCAnnotations) {
1925     // If ARC Annotations are enabled, output the current state of pointers at the
1926     // bottom of the basic block.
1927     for(BBState::ptr_const_iterator I = MyStates.bottom_up_ptr_begin(),
1928           E = MyStates.bottom_up_ptr_end(); I != E; ++I) {
1929       Value *Ptr = const_cast<Value*>(I->first);
1930       Sequence Seq = I->second.GetSeq();
1931       GenerateARCBBTerminatorAnnotation("llvm.arc.annotation.bottomup.bbend",
1932                                         BB, Ptr, Seq);
1933     }
1934   }
1935 #endif
1936
1937
1938   // Visit all the instructions, bottom-up.
1939   for (BasicBlock::iterator I = BB->end(), E = BB->begin(); I != E; --I) {
1940     Instruction *Inst = llvm::prior(I);
1941
1942     // Invoke instructions are visited as part of their successors (below).
1943     if (isa<InvokeInst>(Inst))
1944       continue;
1945
1946     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::VisitButtonUp: Visiting " << *Inst << "\n");
1947
1948     NestingDetected |= VisitInstructionBottomUp(Inst, BB, Retains, MyStates);
1949   }
1950
1951   // If there's a predecessor with an invoke, visit the invoke as if it were
1952   // part of this block, since we can't insert code after an invoke in its own
1953   // block, and we don't want to split critical edges.
1954   for (BBState::edge_iterator PI(MyStates.pred_begin()),
1955        PE(MyStates.pred_end()); PI != PE; ++PI) {
1956     BasicBlock *Pred = *PI;
1957     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(&Pred->back()))
1958       NestingDetected |= VisitInstructionBottomUp(II, BB, Retains, MyStates);
1959   }
1960
1961 #ifdef ARC_ANNOTATIONS
1962   if (EnableARCAnnotations) {
1963     // If ARC Annotations are enabled, output the current state of pointers at the
1964     // top of the basic block.
1965     for(BBState::ptr_const_iterator I = MyStates.bottom_up_ptr_begin(),
1966           E = MyStates.bottom_up_ptr_end(); I != E; ++I) {
1967       Value *Ptr = const_cast<Value*>(I->first);
1968       Sequence Seq = I->second.GetSeq();
1969       GenerateARCBBEntranceAnnotation("llvm.arc.annotation.bottomup.bbstart",
1970                                       BB, Ptr, Seq);
1971     }
1972   }
1973 #endif
1974
1975   return NestingDetected;
1976 }
1977
1978 bool
1979 ObjCARCOpt::VisitInstructionTopDown(Instruction *Inst,
1980                                     DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
1981                                     BBState &MyStates) {
1982   bool NestingDetected = false;
1983   InstructionClass Class = GetInstructionClass(Inst);
1984   const Value *Arg = 0;
1985
1986   switch (Class) {
1987   case IC_RetainBlock:
1988     // In OptimizeIndividualCalls, we have strength reduced all optimizable
1989     // objc_retainBlocks to objc_retains. Thus at this point any
1990     // objc_retainBlocks that we see are not optimizable.
1991     break;
1992   case IC_Retain:
1993   case IC_RetainRV: {
1994     Arg = GetObjCArg(Inst);
1995
1996     PtrState &S = MyStates.getPtrTopDownState(Arg);
1997
1998     // Don't do retain+release tracking for IC_RetainRV, because it's
1999     // better to let it remain as the first instruction after a call.
2000     if (Class != IC_RetainRV) {
2001       // If we see two retains in a row on the same pointer. If so, make
2002       // a note, and we'll cicle back to revisit it after we've
2003       // hopefully eliminated the second retain, which may allow us to
2004       // eliminate the first retain too.
2005       // Theoretically we could implement removal of nested retain+release
2006       // pairs by making PtrState hold a stack of states, but this is
2007       // simple and avoids adding overhead for the non-nested case.
2008       if (S.GetSeq() == S_Retain)
2009         NestingDetected = true;
2010
2011       ANNOTATE_TOPDOWN(Inst, Arg, S.GetSeq(), S_Retain);
2012       S.ResetSequenceProgress(S_Retain);
2013       S.RRI.KnownSafe = S.HasKnownPositiveRefCount();
2014       S.RRI.Calls.insert(Inst);
2015     }
2016
2017     S.SetKnownPositiveRefCount();
2018
2019     // A retain can be a potential use; procede to the generic checking
2020     // code below.
2021     break;
2022   }
2023   case IC_Release: {
2024     Arg = GetObjCArg(Inst);
2025
2026     PtrState &S = MyStates.getPtrTopDownState(Arg);
2027     S.ClearKnownPositiveRefCount();
2028
2029     switch (S.GetSeq()) {
2030     case S_Retain:
2031     case S_CanRelease:
2032       S.RRI.ReverseInsertPts.clear();
2033       // FALL THROUGH
2034     case S_Use:
2035       S.RRI.ReleaseMetadata = Inst->getMetadata(ImpreciseReleaseMDKind);
2036       S.RRI.IsTailCallRelease = cast<CallInst>(Inst)->isTailCall();
2037       Releases[Inst] = S.RRI;
2038       ANNOTATE_TOPDOWN(Inst, Arg, S.GetSeq(), S_None);
2039       S.ClearSequenceProgress();
2040       break;
2041     case S_None:
2042       break;
2043     case S_Stop:
2044     case S_Release:
2045     case S_MovableRelease:
2046       llvm_unreachable("top-down pointer in release state!");
2047     }
2048     break;
2049   }
2050   case IC_AutoreleasepoolPop:
2051     // Conservatively, clear MyStates for all known pointers.
2052     MyStates.clearTopDownPointers();
2053     return NestingDetected;
2054   case IC_AutoreleasepoolPush:
2055   case IC_None:
2056     // These are irrelevant.
2057     return NestingDetected;
2058   default:
2059     break;
2060   }
2061
2062   // Consider any other possible effects of this instruction on each
2063   // pointer being tracked.
2064   for (BBState::ptr_iterator MI = MyStates.top_down_ptr_begin(),
2065        ME = MyStates.top_down_ptr_end(); MI != ME; ++MI) {
2066     const Value *Ptr = MI->first;
2067     if (Ptr == Arg)
2068       continue; // Handled above.
2069     PtrState &S = MI->second;
2070     Sequence Seq = S.GetSeq();
2071
2072     // Check for possible releases.
2073     if (CanAlterRefCount(Inst, Ptr, PA, Class)) {
2074       S.ClearKnownPositiveRefCount();
2075       switch (Seq) {
2076       case S_Retain:
2077         S.SetSeq(S_CanRelease);
2078         ANNOTATE_TOPDOWN(Inst, Ptr, Seq, S_CanRelease);
2079         assert(S.RRI.ReverseInsertPts.empty());
2080         S.RRI.ReverseInsertPts.insert(Inst);
2081
2082         // One call can't cause a transition from S_Retain to S_CanRelease
2083         // and S_CanRelease to S_Use. If we've made the first transition,
2084         // we're done.
2085         continue;
2086       case S_Use:
2087       case S_CanRelease:
2088       case S_None:
2089         break;
2090       case S_Stop:
2091       case S_Release:
2092       case S_MovableRelease:
2093         llvm_unreachable("top-down pointer in release state!");
2094       }
2095     }
2096
2097     // Check for possible direct uses.
2098     switch (Seq) {
2099     case S_CanRelease:
2100       if (CanUse(Inst, Ptr, PA, Class)) {
2101         S.SetSeq(S_Use);
2102         ANNOTATE_TOPDOWN(Inst, Ptr, Seq, S_Use);
2103       }
2104       break;
2105     case S_Retain:
2106     case S_Use:
2107     case S_None:
2108       break;
2109     case S_Stop:
2110     case S_Release:
2111     case S_MovableRelease:
2112       llvm_unreachable("top-down pointer in release state!");
2113     }
2114   }
2115
2116   return NestingDetected;
2117 }
2118
2119 bool
2120 ObjCARCOpt::VisitTopDown(BasicBlock *BB,
2121                          DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
2122                          DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases) {
2123   bool NestingDetected = false;
2124   BBState &MyStates = BBStates[BB];
2125
2126   // Merge the states from each predecessor to compute the initial state
2127   // for the current block.
2128   BBState::edge_iterator PI(MyStates.pred_begin()),
2129                          PE(MyStates.pred_end());
2130   if (PI != PE) {
2131     const BasicBlock *Pred = *PI;
2132     DenseMap<const BasicBlock *, BBState>::iterator I = BBStates.find(Pred);
2133     assert(I != BBStates.end());
2134     MyStates.InitFromPred(I->second);
2135     ++PI;
2136     for (; PI != PE; ++PI) {
2137       Pred = *PI;
2138       I = BBStates.find(Pred);
2139       assert(I != BBStates.end());
2140       MyStates.MergePred(I->second);
2141     }
2142   }
2143
2144 #ifdef ARC_ANNOTATIONS
2145   if (EnableARCAnnotations) {
2146     // If ARC Annotations are enabled, output the current state of pointers at the
2147     // top of the basic block.
2148     for(BBState::ptr_const_iterator I = MyStates.top_down_ptr_begin(),
2149           E = MyStates.top_down_ptr_end(); I != E; ++I) {
2150       Value *Ptr = const_cast<Value*>(I->first);
2151       Sequence Seq = I->second.GetSeq();
2152       GenerateARCBBEntranceAnnotation("llvm.arc.annotation.topdown.bbstart",
2153                                       BB, Ptr, Seq);
2154     }
2155   }
2156 #endif
2157
2158   // Visit all the instructions, top-down.
2159   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
2160     Instruction *Inst = I;
2161
2162     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::VisitTopDown: Visiting " << *Inst << "\n");
2163
2164     NestingDetected |= VisitInstructionTopDown(Inst, Releases, MyStates);
2165   }
2166
2167 #ifdef ARC_ANNOTATIONS
2168   if (EnableARCAnnotations) {
2169     // If ARC Annotations are enabled, output the current state of pointers at the
2170     // bottom of the basic block.
2171     for(BBState::ptr_const_iterator I = MyStates.top_down_ptr_begin(),
2172           E = MyStates.top_down_ptr_end(); I != E; ++I) {
2173       Value *Ptr = const_cast<Value*>(I->first);
2174       Sequence Seq = I->second.GetSeq();
2175       GenerateARCBBTerminatorAnnotation("llvm.arc.annotation.topdown.bbend",
2176                                         BB, Ptr, Seq);
2177     }
2178   }
2179 #endif
2180
2181   CheckForCFGHazards(BB, BBStates, MyStates);
2182   return NestingDetected;
2183 }
2184
2185 static void
2186 ComputePostOrders(Function &F,
2187                   SmallVectorImpl<BasicBlock *> &PostOrder,
2188                   SmallVectorImpl<BasicBlock *> &ReverseCFGPostOrder,
2189                   unsigned NoObjCARCExceptionsMDKind,
2190                   DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates) {
2191   /// The visited set, for doing DFS walks.
2192   SmallPtrSet<BasicBlock *, 16> Visited;
2193
2194   // Do DFS, computing the PostOrder.
2195   SmallPtrSet<BasicBlock *, 16> OnStack;
2196   SmallVector<std::pair<BasicBlock *, succ_iterator>, 16> SuccStack;
2197
2198   // Functions always have exactly one entry block, and we don't have
2199   // any other block that we treat like an entry block.
2200   BasicBlock *EntryBB = &F.getEntryBlock();
2201   BBState &MyStates = BBStates[EntryBB];
2202   MyStates.SetAsEntry();
2203   TerminatorInst *EntryTI = cast<TerminatorInst>(&EntryBB->back());
2204   SuccStack.push_back(std::make_pair(EntryBB, succ_iterator(EntryTI)));
2205   Visited.insert(EntryBB);
2206   OnStack.insert(EntryBB);
2207   do {
2208   dfs_next_succ:
2209     BasicBlock *CurrBB = SuccStack.back().first;
2210     TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&CurrBB->back());
2211     succ_iterator SE(TI, false);
2212
2213     while (SuccStack.back().second != SE) {
2214       BasicBlock *SuccBB = *SuccStack.back().second++;
2215       if (Visited.insert(SuccBB)) {
2216         TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&SuccBB->back());
2217         SuccStack.push_back(std::make_pair(SuccBB, succ_iterator(TI)));
2218         BBStates[CurrBB].addSucc(SuccBB);
2219         BBState &SuccStates = BBStates[SuccBB];
2220         SuccStates.addPred(CurrBB);
2221         OnStack.insert(SuccBB);
2222         goto dfs_next_succ;
2223       }
2224
2225       if (!OnStack.count(SuccBB)) {
2226         BBStates[CurrBB].addSucc(SuccBB);
2227         BBStates[SuccBB].addPred(CurrBB);
2228       }
2229     }
2230     OnStack.erase(CurrBB);
2231     PostOrder.push_back(CurrBB);
2232     SuccStack.pop_back();
2233   } while (!SuccStack.empty());
2234
2235   Visited.clear();
2236
2237   // Do reverse-CFG DFS, computing the reverse-CFG PostOrder.
2238   // Functions may have many exits, and there also blocks which we treat
2239   // as exits due to ignored edges.
2240   SmallVector<std::pair<BasicBlock *, BBState::edge_iterator>, 16> PredStack;
2241   for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E; ++I) {
2242     BasicBlock *ExitBB = I;
2243     BBState &MyStates = BBStates[ExitBB];
2244     if (!MyStates.isExit())
2245       continue;
2246
2247     MyStates.SetAsExit();
2248
2249     PredStack.push_back(std::make_pair(ExitBB, MyStates.pred_begin()));
2250     Visited.insert(ExitBB);
2251     while (!PredStack.empty()) {
2252     reverse_dfs_next_succ:
2253       BBState::edge_iterator PE = BBStates[PredStack.back().first].pred_end();
2254       while (PredStack.back().second != PE) {
2255         BasicBlock *BB = *PredStack.back().second++;
2256         if (Visited.insert(BB)) {
2257           PredStack.push_back(std::make_pair(BB, BBStates[BB].pred_begin()));
2258           goto reverse_dfs_next_succ;
2259         }
2260       }
2261       ReverseCFGPostOrder.push_back(PredStack.pop_back_val().first);
2262     }
2263   }
2264 }
2265
2266 // Visit the function both top-down and bottom-up.
2267 bool
2268 ObjCARCOpt::Visit(Function &F,
2269                   DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
2270                   MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
2271                   DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases) {
2272
2273   // Use reverse-postorder traversals, because we magically know that loops
2274   // will be well behaved, i.e. they won't repeatedly call retain on a single
2275   // pointer without doing a release. We can't use the ReversePostOrderTraversal
2276   // class here because we want the reverse-CFG postorder to consider each
2277   // function exit point, and we want to ignore selected cycle edges.
2278   SmallVector<BasicBlock *, 16> PostOrder;
2279   SmallVector<BasicBlock *, 16> ReverseCFGPostOrder;
2280   ComputePostOrders(F, PostOrder, ReverseCFGPostOrder,
2281                     NoObjCARCExceptionsMDKind,
2282                     BBStates);
2283
2284   // Use reverse-postorder on the reverse CFG for bottom-up.
2285   bool BottomUpNestingDetected = false;
2286   for (SmallVectorImpl<BasicBlock *>::const_reverse_iterator I =
2287        ReverseCFGPostOrder.rbegin(), E = ReverseCFGPostOrder.rend();
2288        I != E; ++I)
2289     BottomUpNestingDetected |= VisitBottomUp(*I, BBStates, Retains);
2290
2291   // Use reverse-postorder for top-down.
2292   bool TopDownNestingDetected = false;
2293   for (SmallVectorImpl<BasicBlock *>::const_reverse_iterator I =
2294        PostOrder.rbegin(), E = PostOrder.rend();
2295        I != E; ++I)
2296     TopDownNestingDetected |= VisitTopDown(*I, BBStates, Releases);
2297
2298   return TopDownNestingDetected && BottomUpNestingDetected;
2299 }
2300
2301 /// Move the calls in RetainsToMove and ReleasesToMove.
2302 void ObjCARCOpt::MoveCalls(Value *Arg,
2303                            RRInfo &RetainsToMove,
2304                            RRInfo &ReleasesToMove,
2305                            MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
2306                            DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
2307                            SmallVectorImpl<Instruction *> &DeadInsts,
2308                            Module *M) {
2309   Type *ArgTy = Arg->getType();
2310   Type *ParamTy = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(ArgTy->getContext()));
2311
2312   // Insert the new retain and release calls.
2313   for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
2314        PI = ReleasesToMove.ReverseInsertPts.begin(),
2315        PE = ReleasesToMove.ReverseInsertPts.end(); PI != PE; ++PI) {
2316     Instruction *InsertPt = *PI;
2317     Value *MyArg = ArgTy == ParamTy ? Arg :
2318                    new BitCastInst(Arg, ParamTy, "", InsertPt);
2319     CallInst *Call =
2320       CallInst::Create(getRetainCallee(M), MyArg, "", InsertPt);
2321     Call->setDoesNotThrow();
2322     Call->setTailCall();
2323
2324     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::MoveCalls: Inserting new Release: " << *Call
2325                  << "\n"
2326                     "                       At insertion point: " << *InsertPt
2327                  << "\n");
2328   }
2329   for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
2330        PI = RetainsToMove.ReverseInsertPts.begin(),
2331        PE = RetainsToMove.ReverseInsertPts.end(); PI != PE; ++PI) {
2332     Instruction *InsertPt = *PI;
2333     Value *MyArg = ArgTy == ParamTy ? Arg :
2334                    new BitCastInst(Arg, ParamTy, "", InsertPt);
2335     CallInst *Call = CallInst::Create(getReleaseCallee(M), MyArg,
2336                                       "", InsertPt);
2337     // Attach a clang.imprecise_release metadata tag, if appropriate.
2338     if (MDNode *M = ReleasesToMove.ReleaseMetadata)
2339       Call->setMetadata(ImpreciseReleaseMDKind, M);
2340     Call->setDoesNotThrow();
2341     if (ReleasesToMove.IsTailCallRelease)
2342       Call->setTailCall();
2343
2344     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::MoveCalls: Inserting new Retain: " << *Call
2345                  << "\n"
2346                     "                       At insertion point: " << *InsertPt
2347                  << "\n");
2348   }
2349
2350   // Delete the original retain and release calls.
2351   for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
2352        AI = RetainsToMove.Calls.begin(),
2353        AE = RetainsToMove.Calls.end(); AI != AE; ++AI) {
2354     Instruction *OrigRetain = *AI;
2355     Retains.blot(OrigRetain);
2356     DeadInsts.push_back(OrigRetain);
2357     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::MoveCalls: Deleting retain: " << *OrigRetain <<
2358                     "\n");
2359   }
2360   for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
2361        AI = ReleasesToMove.Calls.begin(),
2362        AE = ReleasesToMove.Calls.end(); AI != AE; ++AI) {
2363     Instruction *OrigRelease = *AI;
2364     Releases.erase(OrigRelease);
2365     DeadInsts.push_back(OrigRelease);
2366     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::MoveCalls: Deleting release: " << *OrigRelease
2367                  << "\n");
2368   }
2369 }
2370
2371 bool
2372 ObjCARCOpt::ConnectTDBUTraversals(DenseMap<const BasicBlock *, BBState>
2373                                     &BBStates,
2374                                   MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
2375                                   DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
2376                                   Module *M,
2377                                   SmallVector<Instruction *, 4> &NewRetains,
2378                                   SmallVector<Instruction *, 4> &NewReleases,
2379                                   SmallVector<Instruction *, 8> &DeadInsts,
2380                                   RRInfo &RetainsToMove,
2381                                   RRInfo &ReleasesToMove,
2382                                   Value *Arg,
2383                                   bool KnownSafe,
2384                                   bool &AnyPairsCompletelyEliminated) {
2385   // If a pair happens in a region where it is known that the reference count
2386   // is already incremented, we can similarly ignore possible decrements.
2387   bool KnownSafeTD = true, KnownSafeBU = true;
2388
2389   // Connect the dots between the top-down-collected RetainsToMove and
2390   // bottom-up-collected ReleasesToMove to form sets of related calls.
2391   // This is an iterative process so that we connect multiple releases
2392   // to multiple retains if needed.
2393   unsigned OldDelta = 0;
2394   unsigned NewDelta = 0;
2395   unsigned OldCount = 0;
2396   unsigned NewCount = 0;
2397   bool FirstRelease = true;
2398   for (;;) {
2399     for (SmallVectorImpl<Instruction *>::const_iterator
2400            NI = NewRetains.begin(), NE = NewRetains.end(); NI != NE; ++NI) {
2401       Instruction *NewRetain = *NI;
2402       MapVector<Value *, RRInfo>::const_iterator It = Retains.find(NewRetain);
2403       assert(It != Retains.end());
2404       const RRInfo &NewRetainRRI = It->second;
2405       KnownSafeTD &= NewRetainRRI.KnownSafe;
2406       for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
2407              LI = NewRetainRRI.Calls.begin(),
2408              LE = NewRetainRRI.Calls.end(); LI != LE; ++LI) {
2409         Instruction *NewRetainRelease = *LI;
2410         DenseMap<Value *, RRInfo>::const_iterator Jt =
2411           Releases.find(NewRetainRelease);
2412         if (Jt == Releases.end())
2413           return false;
2414         const RRInfo &NewRetainReleaseRRI = Jt->second;
2415         assert(NewRetainReleaseRRI.Calls.count(NewRetain));
2416         if (ReleasesToMove.Calls.insert(NewRetainRelease)) {
2417           OldDelta -=
2418             BBStates[NewRetainRelease->getParent()].GetAllPathCount();
2419
2420           // Merge the ReleaseMetadata and IsTailCallRelease values.
2421           if (FirstRelease) {
2422             ReleasesToMove.ReleaseMetadata =
2423               NewRetainReleaseRRI.ReleaseMetadata;
2424             ReleasesToMove.IsTailCallRelease =
2425               NewRetainReleaseRRI.IsTailCallRelease;
2426             FirstRelease = false;
2427           } else {
2428             if (ReleasesToMove.ReleaseMetadata !=
2429                 NewRetainReleaseRRI.ReleaseMetadata)
2430               ReleasesToMove.ReleaseMetadata = 0;
2431             if (ReleasesToMove.IsTailCallRelease !=
2432                 NewRetainReleaseRRI.IsTailCallRelease)
2433               ReleasesToMove.IsTailCallRelease = false;
2434           }
2435
2436           // Collect the optimal insertion points.
2437           if (!KnownSafe)
2438             for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
2439                    RI = NewRetainReleaseRRI.ReverseInsertPts.begin(),
2440                    RE = NewRetainReleaseRRI.ReverseInsertPts.end();
2441                  RI != RE; ++RI) {
2442               Instruction *RIP = *RI;
2443               if (ReleasesToMove.ReverseInsertPts.insert(RIP))
2444                 NewDelta -= BBStates[RIP->getParent()].GetAllPathCount();
2445             }
2446           NewReleases.push_back(NewRetainRelease);
2447         }
2448       }
2449     }
2450     NewRetains.clear();
2451     if (NewReleases.empty()) break;
2452
2453     // Back the other way.
2454     for (SmallVectorImpl<Instruction *>::const_iterator
2455            NI = NewReleases.begin(), NE = NewReleases.end(); NI != NE; ++NI) {
2456       Instruction *NewRelease = *NI;
2457       DenseMap<Value *, RRInfo>::const_iterator It =
2458         Releases.find(NewRelease);
2459       assert(It != Releases.end());
2460       const RRInfo &NewReleaseRRI = It->second;
2461       KnownSafeBU &= NewReleaseRRI.KnownSafe;
2462       for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
2463              LI = NewReleaseRRI.Calls.begin(),
2464              LE = NewReleaseRRI.Calls.end(); LI != LE; ++LI) {
2465         Instruction *NewReleaseRetain = *LI;
2466         MapVector<Value *, RRInfo>::const_iterator Jt =
2467           Retains.find(NewReleaseRetain);
2468         if (Jt == Retains.end())
2469           return false;
2470         const RRInfo &NewReleaseRetainRRI = Jt->second;
2471         assert(NewReleaseRetainRRI.Calls.count(NewRelease));
2472         if (RetainsToMove.Calls.insert(NewReleaseRetain)) {
2473           unsigned PathCount =
2474             BBStates[NewReleaseRetain->getParent()].GetAllPathCount();
2475           OldDelta += PathCount;
2476           OldCount += PathCount;
2477
2478           // Collect the optimal insertion points.
2479           if (!KnownSafe)
2480             for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
2481                    RI = NewReleaseRetainRRI.ReverseInsertPts.begin(),
2482                    RE = NewReleaseRetainRRI.ReverseInsertPts.end();
2483                  RI != RE; ++RI) {
2484               Instruction *RIP = *RI;
2485               if (RetainsToMove.ReverseInsertPts.insert(RIP)) {
2486                 PathCount = BBStates[RIP->getParent()].GetAllPathCount();
2487                 NewDelta += PathCount;
2488                 NewCount += PathCount;
2489               }
2490             }
2491           NewRetains.push_back(NewReleaseRetain);
2492         }
2493       }
2494     }
2495     NewReleases.clear();
2496     if (NewRetains.empty()) break;
2497   }
2498
2499   // If the pointer is known incremented or nested, we can safely delete the
2500   // pair regardless of what's between them.
2501   if (KnownSafeTD || KnownSafeBU) {
2502     RetainsToMove.ReverseInsertPts.clear();
2503     ReleasesToMove.ReverseInsertPts.clear();
2504     NewCount = 0;
2505   } else {
2506     // Determine whether the new insertion points we computed preserve the
2507     // balance of retain and release calls through the program.
2508     // TODO: If the fully aggressive solution isn't valid, try to find a
2509     // less aggressive solution which is.
2510     if (NewDelta != 0)
2511       return false;
2512   }
2513
2514   // Determine whether the original call points are balanced in the retain and
2515   // release calls through the program. If not, conservatively don't touch
2516   // them.
2517   // TODO: It's theoretically possible to do code motion in this case, as
2518   // long as the existing imbalances are maintained.
2519   if (OldDelta != 0)
2520     return false;
2521
2522   Changed = true;
2523   assert(OldCount != 0 && "Unreachable code?");
2524   NumRRs += OldCount - NewCount;
2525   // Set to true if we completely removed any RR pairs.
2526   AnyPairsCompletelyEliminated = NewCount == 0;
2527
2528   // We can move calls!
2529   return true;
2530 }
2531
2532 /// Identify pairings between the retains and releases, and delete and/or move
2533 /// them.
2534 bool
2535 ObjCARCOpt::PerformCodePlacement(DenseMap<const BasicBlock *, BBState>
2536                                    &BBStates,
2537                                  MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
2538                                  DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
2539                                  Module *M) {
2540   bool AnyPairsCompletelyEliminated = false;
2541   RRInfo RetainsToMove;
2542   RRInfo ReleasesToMove;
2543   SmallVector<Instruction *, 4> NewRetains;
2544   SmallVector<Instruction *, 4> NewReleases;
2545   SmallVector<Instruction *, 8> DeadInsts;
2546
2547   // Visit each retain.
2548   for (MapVector<Value *, RRInfo>::const_iterator I = Retains.begin(),
2549        E = Retains.end(); I != E; ++I) {
2550     Value *V = I->first;
2551     if (!V) continue; // blotted
2552
2553     Instruction *Retain = cast<Instruction>(V);
2554
2555     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::PerformCodePlacement: Visiting: " << *Retain
2556           << "\n");
2557
2558     Value *Arg = GetObjCArg(Retain);
2559
2560     // If the object being released is in static or stack storage, we know it's
2561     // not being managed by ObjC reference counting, so we can delete pairs
2562     // regardless of what possible decrements or uses lie between them.
2563     bool KnownSafe = isa<Constant>(Arg) || isa<AllocaInst>(Arg);
2564
2565     // A constant pointer can't be pointing to an object on the heap. It may
2566     // be reference-counted, but it won't be deleted.
2567     if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Arg))
2568       if (const GlobalVariable *GV =
2569             dyn_cast<GlobalVariable>(
2570               StripPointerCastsAndObjCCalls(LI->getPointerOperand())))
2571         if (GV->isConstant())
2572           KnownSafe = true;
2573
2574     // Connect the dots between the top-down-collected RetainsToMove and
2575     // bottom-up-collected ReleasesToMove to form sets of related calls.
2576     NewRetains.push_back(Retain);
2577     bool PerformMoveCalls =
2578       ConnectTDBUTraversals(BBStates, Retains, Releases, M, NewRetains,
2579                             NewReleases, DeadInsts, RetainsToMove,
2580                             ReleasesToMove, Arg, KnownSafe,
2581                             AnyPairsCompletelyEliminated);
2582
2583 #ifdef ARC_ANNOTATIONS
2584     // Do not move calls if ARC annotations are requested. If we were to move
2585     // calls in this case, we would not be able
2586     PerformMoveCalls = PerformMoveCalls && !EnableARCAnnotations;
2587 #endif // ARC_ANNOTATIONS
2588
2589     if (PerformMoveCalls) {
2590       // Ok, everything checks out and we're all set. Let's move/delete some
2591       // code!
2592       MoveCalls(Arg, RetainsToMove, ReleasesToMove,
2593                 Retains, Releases, DeadInsts, M);
2594     }
2595
2596     // Clean up state for next retain.
2597     NewReleases.clear();
2598     NewRetains.clear();
2599     RetainsToMove.clear();
2600     ReleasesToMove.clear();
2601   }
2602
2603   // Now that we're done moving everything, we can delete the newly dead
2604   // instructions, as we no longer need them as insert points.
2605   while (!DeadInsts.empty())
2606     EraseInstruction(DeadInsts.pop_back_val());
2607
2608   return AnyPairsCompletelyEliminated;
2609 }
2610
2611 /// Weak pointer optimizations.
2612 void ObjCARCOpt::OptimizeWeakCalls(Function &F) {
2613   // First, do memdep-style RLE and S2L optimizations. We can't use memdep
2614   // itself because it uses AliasAnalysis and we need to do provenance
2615   // queries instead.
2616   for (inst_iterator I = inst_begin(&F), E = inst_end(&F); I != E; ) {
2617     Instruction *Inst = &*I++;
2618
2619     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeWeakCalls: Visiting: " << *Inst <<
2620           "\n");
2621
2622     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
2623     if (Class != IC_LoadWeak && Class != IC_LoadWeakRetained)
2624       continue;
2625
2626     // Delete objc_loadWeak calls with no users.
2627     if (Class == IC_LoadWeak && Inst->use_empty()) {
2628       Inst->eraseFromParent();
2629       continue;
2630     }
2631
2632     // TODO: For now, just look for an earlier available version of this value
2633     // within the same block. Theoretically, we could do memdep-style non-local
2634     // analysis too, but that would want caching. A better approach would be to
2635     // use the technique that EarlyCSE uses.
2636     inst_iterator Current = llvm::prior(I);
2637     BasicBlock *CurrentBB = Current.getBasicBlockIterator();
2638     for (BasicBlock::iterator B = CurrentBB->begin(),
2639                               J = Current.getInstructionIterator();
2640          J != B; --J) {
2641       Instruction *EarlierInst = &*llvm::prior(J);
2642       InstructionClass EarlierClass = GetInstructionClass(EarlierInst);
2643       switch (EarlierClass) {
2644       case IC_LoadWeak:
2645       case IC_LoadWeakRetained: {
2646         // If this is loading from the same pointer, replace this load's value
2647         // with that one.
2648         CallInst *Call = cast<CallInst>(Inst);
2649         CallInst *EarlierCall = cast<CallInst>(EarlierInst);
2650         Value *Arg = Call->getArgOperand(0);
2651         Value *EarlierArg = EarlierCall->getArgOperand(0);
2652         switch (PA.getAA()->alias(Arg, EarlierArg)) {
2653         case AliasAnalysis::MustAlias:
2654           Changed = true;
2655           // If the load has a builtin retain, insert a plain retain for it.
2656           if (Class == IC_LoadWeakRetained) {
2657             CallInst *CI =
2658               CallInst::Create(getRetainCallee(F.getParent()), EarlierCall,
2659                                "", Call);
2660             CI->setTailCall();
2661           }
2662           // Zap the fully redundant load.
2663           Call->replaceAllUsesWith(EarlierCall);
2664           Call->eraseFromParent();
2665           goto clobbered;
2666         case AliasAnalysis::MayAlias:
2667         case AliasAnalysis::PartialAlias:
2668           goto clobbered;
2669         case AliasAnalysis::NoAlias:
2670           break;
2671         }
2672         break;
2673       }
2674       case IC_StoreWeak:
2675       case IC_InitWeak: {
2676         // If this is storing to the same pointer and has the same size etc.
2677         // replace this load's value with the stored value.
2678         CallInst *Call = cast<CallInst>(Inst);
2679         CallInst *EarlierCall = cast<CallInst>(EarlierInst);
2680         Value *Arg = Call->getArgOperand(0);
2681         Value *EarlierArg = EarlierCall->getArgOperand(0);
2682         switch (PA.getAA()->alias(Arg, EarlierArg)) {
2683         case AliasAnalysis::MustAlias:
2684           Changed = true;
2685           // If the load has a builtin retain, insert a plain retain for it.
2686           if (Class == IC_LoadWeakRetained) {
2687             CallInst *CI =
2688               CallInst::Create(getRetainCallee(F.getParent()), EarlierCall,
2689                                "", Call);
2690             CI->setTailCall();
2691           }
2692           // Zap the fully redundant load.
2693           Call->replaceAllUsesWith(EarlierCall->getArgOperand(1));
2694           Call->eraseFromParent();
2695           goto clobbered;
2696         case AliasAnalysis::MayAlias:
2697         case AliasAnalysis::PartialAlias:
2698           goto clobbered;
2699         case AliasAnalysis::NoAlias:
2700           break;
2701         }
2702         break;
2703       }
2704       case IC_MoveWeak:
2705       case IC_CopyWeak:
2706         // TOOD: Grab the copied value.
2707         goto clobbered;
2708       case IC_AutoreleasepoolPush:
2709       case IC_None:
2710       case IC_IntrinsicUser:
2711       case IC_User:
2712         // Weak pointers are only modified through the weak entry points
2713         // (and arbitrary calls, which could call the weak entry points).
2714         break;
2715       default:
2716         // Anything else could modify the weak pointer.
2717         goto clobbered;
2718       }
2719     }
2720   clobbered:;
2721   }
2722
2723   // Then, for each destroyWeak with an alloca operand, check to see if
2724   // the alloca and all its users can be zapped.
2725   for (inst_iterator I = inst_begin(&F), E = inst_end(&F); I != E; ) {
2726     Instruction *Inst = &*I++;
2727     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
2728     if (Class != IC_DestroyWeak)
2729       continue;
2730
2731     CallInst *Call = cast<CallInst>(Inst);
2732     Value *Arg = Call->getArgOperand(0);
2733     if (AllocaInst *Alloca = dyn_cast<AllocaInst>(Arg)) {
2734       for (Value::use_iterator UI = Alloca->use_begin(),
2735            UE = Alloca->use_end(); UI != UE; ++UI) {
2736         const Instruction *UserInst = cast<Instruction>(*UI);
2737         switch (GetBasicInstructionClass(UserInst)) {
2738         case IC_InitWeak:
2739         case IC_StoreWeak:
2740         case IC_DestroyWeak:
2741           continue;
2742         default:
2743           goto done;
2744         }
2745       }
2746       Changed = true;
2747       for (Value::use_iterator UI = Alloca->use_begin(),
2748            UE = Alloca->use_end(); UI != UE; ) {
2749         CallInst *UserInst = cast<CallInst>(*UI++);
2750         switch (GetBasicInstructionClass(UserInst)) {
2751         case IC_InitWeak:
2752         case IC_StoreWeak:
2753           // These functions return their second argument.
2754           UserInst->replaceAllUsesWith(UserInst->getArgOperand(1));
2755           break;
2756         case IC_DestroyWeak:
2757           // No return value.
2758           break;
2759         default:
2760           llvm_unreachable("alloca really is used!");
2761         }
2762         UserInst->eraseFromParent();
2763       }
2764       Alloca->eraseFromParent();
2765     done:;
2766     }
2767   }
2768
2769   DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeWeakCalls: Finished List.\n\n");
2770
2771 }
2772
2773 /// Identify program paths which execute sequences of retains and releases which
2774 /// can be eliminated.
2775 bool ObjCARCOpt::OptimizeSequences(Function &F) {
2776   /// Releases, Retains - These are used to store the results of the main flow
2777   /// analysis. These use Value* as the key instead of Instruction* so that the
2778   /// map stays valid when we get around to rewriting code and calls get
2779   /// replaced by arguments.
2780   DenseMap<Value *, RRInfo> Releases;
2781   MapVector<Value *, RRInfo> Retains;
2782
2783   /// This is used during the traversal of the function to track the
2784   /// states for each identified object at each block.
2785   DenseMap<const BasicBlock *, BBState> BBStates;
2786
2787   // Analyze the CFG of the function, and all instructions.
2788   bool NestingDetected = Visit(F, BBStates, Retains, Releases);
2789
2790   // Transform.
2791   return PerformCodePlacement(BBStates, Retains, Releases, F.getParent()) &&
2792          NestingDetected;
2793 }
2794
2795 /// Look for this pattern:
2796 /// \code
2797 ///    %call = call i8* @something(...)
2798 ///    %2 = call i8* @objc_retain(i8* %call)
2799 ///    %3 = call i8* @objc_autorelease(i8* %2)
2800 ///    ret i8* %3
2801 /// \endcode
2802 /// And delete the retain and autorelease.
2803 ///
2804 /// Otherwise if it's just this:
2805 /// \code
2806 ///    %3 = call i8* @objc_autorelease(i8* %2)
2807 ///    ret i8* %3
2808 /// \endcode
2809 /// convert the autorelease to autoreleaseRV.
2810 void ObjCARCOpt::OptimizeReturns(Function &F) {
2811   if (!F.getReturnType()->isPointerTy())
2812     return;
2813
2814   SmallPtrSet<Instruction *, 4> DependingInstructions;
2815   SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4> Visited;
2816   for (Function::iterator FI = F.begin(), FE = F.end(); FI != FE; ++FI) {
2817     BasicBlock *BB = FI;
2818     ReturnInst *Ret = dyn_cast<ReturnInst>(&BB->back());
2819
2820     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeReturns: Visiting: " << *Ret << "\n");
2821
2822     if (!Ret) continue;
2823
2824     const Value *Arg = StripPointerCastsAndObjCCalls(Ret->getOperand(0));
2825     FindDependencies(NeedsPositiveRetainCount, Arg,
2826                      BB, Ret, DependingInstructions, Visited, PA);
2827     if (DependingInstructions.size() != 1)
2828       goto next_block;
2829
2830     {
2831       CallInst *Autorelease =
2832         dyn_cast_or_null<CallInst>(*DependingInstructions.begin());
2833       if (!Autorelease)
2834         goto next_block;
2835       InstructionClass AutoreleaseClass = GetBasicInstructionClass(Autorelease);
2836       if (!IsAutorelease(AutoreleaseClass))
2837         goto next_block;
2838       if (GetObjCArg(Autorelease) != Arg)
2839         goto next_block;
2840
2841       DependingInstructions.clear();
2842       Visited.clear();
2843
2844       // Check that there is nothing that can affect the reference
2845       // count between the autorelease and the retain.
2846       FindDependencies(CanChangeRetainCount, Arg,
2847                        BB, Autorelease, DependingInstructions, Visited, PA);
2848       if (DependingInstructions.size() != 1)
2849         goto next_block;
2850
2851       {
2852         CallInst *Retain =
2853           dyn_cast_or_null<CallInst>(*DependingInstructions.begin());
2854
2855         // Check that we found a retain with the same argument.
2856         if (!Retain ||
2857             !IsRetain(GetBasicInstructionClass(Retain)) ||
2858             GetObjCArg(Retain) != Arg)
2859           goto next_block;
2860
2861         DependingInstructions.clear();
2862         Visited.clear();
2863
2864         // Convert the autorelease to an autoreleaseRV, since it's
2865         // returning the value.
2866         if (AutoreleaseClass == IC_Autorelease) {
2867           DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeReturns: Converting autorelease "
2868                           "=> autoreleaseRV since it's returning a value.\n"
2869                           "                             In: " << *Autorelease
2870                        << "\n");
2871           Autorelease->setCalledFunction(getAutoreleaseRVCallee(F.getParent()));
2872           DEBUG(dbgs() << "                             Out: " << *Autorelease
2873                        << "\n");
2874           Autorelease->setTailCall(); // Always tail call autoreleaseRV.
2875           AutoreleaseClass = IC_AutoreleaseRV;
2876         }
2877
2878         // Check that there is nothing that can affect the reference
2879         // count between the retain and the call.
2880         // Note that Retain need not be in BB.
2881         FindDependencies(CanChangeRetainCount, Arg, Retain->getParent(), Retain,
2882                          DependingInstructions, Visited, PA);
2883         if (DependingInstructions.size() != 1)
2884           goto next_block;
2885
2886         {
2887           CallInst *Call =
2888             dyn_cast_or_null<CallInst>(*DependingInstructions.begin());
2889
2890           // Check that the pointer is the return value of the call.
2891           if (!Call || Arg != Call)
2892             goto next_block;
2893
2894           // Check that the call is a regular call.
2895           InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Call);
2896           if (Class != IC_CallOrUser && Class != IC_Call)
2897             goto next_block;
2898
2899           // If so, we can zap the retain and autorelease.
2900           Changed = true;
2901           ++NumRets;
2902           DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeReturns: Erasing: " << *Retain
2903                        << "\n                             Erasing: "
2904                        << *Autorelease << "\n");
2905           EraseInstruction(Retain);
2906           EraseInstruction(Autorelease);
2907         }
2908       }
2909     }
2910
2911   next_block:
2912     DependingInstructions.clear();
2913     Visited.clear();
2914   }
2915
2916   DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt::OptimizeReturns: Finished List.\n\n");
2917
2918 }
2919
2920 bool ObjCARCOpt::doInitialization(Module &M) {
2921   if (!EnableARCOpts)
2922     return false;
2923
2924   // If nothing in the Module uses ARC, don't do anything.
2925   Run = ModuleHasARC(M);
2926   if (!Run)
2927     return false;
2928
2929   // Identify the imprecise release metadata kind.
2930   ImpreciseReleaseMDKind =
2931     M.getContext().getMDKindID("clang.imprecise_release");
2932   CopyOnEscapeMDKind =
2933     M.getContext().getMDKindID("clang.arc.copy_on_escape");
2934   NoObjCARCExceptionsMDKind =
2935     M.getContext().getMDKindID("clang.arc.no_objc_arc_exceptions");
2936 #ifdef ARC_ANNOTATIONS
2937   ARCAnnotationBottomUpMDKind =
2938     M.getContext().getMDKindID("llvm.arc.annotation.bottomup");
2939   ARCAnnotationTopDownMDKind =
2940     M.getContext().getMDKindID("llvm.arc.annotation.topdown");
2941   ARCAnnotationProvenanceSourceMDKind =
2942     M.getContext().getMDKindID("llvm.arc.annotation.provenancesource");
2943 #endif // ARC_ANNOTATIONS
2944
2945   // Intuitively, objc_retain and others are nocapture, however in practice
2946   // they are not, because they return their argument value. And objc_release
2947   // calls finalizers which can have arbitrary side effects.
2948
2949   // These are initialized lazily.
2950   RetainRVCallee = 0;
2951   AutoreleaseRVCallee = 0;
2952   ReleaseCallee = 0;
2953   RetainCallee = 0;
2954   RetainBlockCallee = 0;
2955   AutoreleaseCallee = 0;
2956
2957   return false;
2958 }
2959
2960 bool ObjCARCOpt::runOnFunction(Function &F) {
2961   if (!EnableARCOpts)
2962     return false;
2963
2964   // If nothing in the Module uses ARC, don't do anything.
2965   if (!Run)
2966     return false;
2967
2968   Changed = false;
2969
2970   DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt: Visiting Function: " << F.getName() << "\n");
2971
2972   PA.setAA(&getAnalysis<AliasAnalysis>());
2973
2974   // This pass performs several distinct transformations. As a compile-time aid
2975   // when compiling code that isn't ObjC, skip these if the relevant ObjC
2976   // library functions aren't declared.
2977
2978   // Preliminary optimizations. This also computs UsedInThisFunction.
2979   OptimizeIndividualCalls(F);
2980
2981   // Optimizations for weak pointers.
2982   if (UsedInThisFunction & ((1 << IC_LoadWeak) |
2983                             (1 << IC_LoadWeakRetained) |
2984                             (1 << IC_StoreWeak) |
2985                             (1 << IC_InitWeak) |
2986                             (1 << IC_CopyWeak) |
2987                             (1 << IC_MoveWeak) |
2988                             (1 << IC_DestroyWeak)))
2989     OptimizeWeakCalls(F);
2990
2991   // Optimizations for retain+release pairs.
2992   if (UsedInThisFunction & ((1 << IC_Retain) |
2993                             (1 << IC_RetainRV) |
2994                             (1 << IC_RetainBlock)))
2995     if (UsedInThisFunction & (1 << IC_Release))
2996       // Run OptimizeSequences until it either stops making changes or
2997       // no retain+release pair nesting is detected.
2998       while (OptimizeSequences(F)) {}
2999
3000   // Optimizations if objc_autorelease is used.
3001   if (UsedInThisFunction & ((1 << IC_Autorelease) |
3002                             (1 << IC_AutoreleaseRV)))
3003     OptimizeReturns(F);
3004
3005   DEBUG(dbgs() << "\n");
3006
3007   return Changed;
3008 }
3009
3010 void ObjCARCOpt::releaseMemory() {
3011   PA.clear();
3012 }
3013
3014 /// @}
3015 ///