Add a new Operator class, for handling Instructions and ConstantExprs
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / MemCpyOptimizer.cpp
1 //===- MemCpyOptimizer.cpp - Optimize use of memcpy and friends -----------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This pass performs various transformations related to eliminating memcpy
11 // calls, or transforming sets of stores into memset's.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #define DEBUG_TYPE "memcpyopt"
16 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
17 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
18 #include "llvm/Instructions.h"
19 #include "llvm/LLVMContext.h"
20 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
21 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
22 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
23 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
24 #include "llvm/Analysis/MemoryDependenceAnalysis.h"
25 #include "llvm/Support/Debug.h"
26 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
27 #include "llvm/Target/TargetData.h"
28 #include <list>
29 using namespace llvm;
30
31 STATISTIC(NumMemCpyInstr, "Number of memcpy instructions deleted");
32 STATISTIC(NumMemSetInfer, "Number of memsets inferred");
33
34 /// isBytewiseValue - If the specified value can be set by repeating the same
35 /// byte in memory, return the i8 value that it is represented with.  This is
36 /// true for all i8 values obviously, but is also true for i32 0, i32 -1,
37 /// i16 0xF0F0, double 0.0 etc.  If the value can't be handled with a repeated
38 /// byte store (e.g. i16 0x1234), return null.
39 static Value *isBytewiseValue(Value *V, LLVMContext* Context) {
40   // All byte-wide stores are splatable, even of arbitrary variables.
41   if (V->getType() == Type::Int8Ty) return V;
42   
43   // Constant float and double values can be handled as integer values if the
44   // corresponding integer value is "byteable".  An important case is 0.0. 
45   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
46     if (CFP->getType() == Type::FloatTy)
47       V = Context->getConstantExprBitCast(CFP, Type::Int32Ty);
48     if (CFP->getType() == Type::DoubleTy)
49       V = Context->getConstantExprBitCast(CFP, Type::Int64Ty);
50     // Don't handle long double formats, which have strange constraints.
51   }
52   
53   // We can handle constant integers that are power of two in size and a 
54   // multiple of 8 bits.
55   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
56     unsigned Width = CI->getBitWidth();
57     if (isPowerOf2_32(Width) && Width > 8) {
58       // We can handle this value if the recursive binary decomposition is the
59       // same at all levels.
60       APInt Val = CI->getValue();
61       APInt Val2;
62       while (Val.getBitWidth() != 8) {
63         unsigned NextWidth = Val.getBitWidth()/2;
64         Val2  = Val.lshr(NextWidth);
65         Val2.trunc(Val.getBitWidth()/2);
66         Val.trunc(Val.getBitWidth()/2);
67
68         // If the top/bottom halves aren't the same, reject it.
69         if (Val != Val2)
70           return 0;
71       }
72       return Context->getConstantInt(Val);
73     }
74   }
75   
76   // Conceptually, we could handle things like:
77   //   %a = zext i8 %X to i16
78   //   %b = shl i16 %a, 8
79   //   %c = or i16 %a, %b
80   // but until there is an example that actually needs this, it doesn't seem
81   // worth worrying about.
82   return 0;
83 }
84
85 static int64_t GetOffsetFromIndex(const GetElementPtrInst *GEP, unsigned Idx,
86                                   bool &VariableIdxFound, TargetData &TD) {
87   // Skip over the first indices.
88   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
89   for (unsigned i = 1; i != Idx; ++i, ++GTI)
90     /*skip along*/;
91   
92   // Compute the offset implied by the rest of the indices.
93   int64_t Offset = 0;
94   for (unsigned i = Idx, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
95     ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
96     if (OpC == 0)
97       return VariableIdxFound = true;
98     if (OpC->isZero()) continue;  // No offset.
99
100     // Handle struct indices, which add their field offset to the pointer.
101     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
102       Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
103       continue;
104     }
105     
106     // Otherwise, we have a sequential type like an array or vector.  Multiply
107     // the index by the ElementSize.
108     uint64_t Size = TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
109     Offset += Size*OpC->getSExtValue();
110   }
111
112   return Offset;
113 }
114
115 /// IsPointerOffset - Return true if Ptr1 is provably equal to Ptr2 plus a
116 /// constant offset, and return that constant offset.  For example, Ptr1 might
117 /// be &A[42], and Ptr2 might be &A[40].  In this case offset would be -8.
118 static bool IsPointerOffset(Value *Ptr1, Value *Ptr2, int64_t &Offset,
119                             TargetData &TD) {
120   // Right now we handle the case when Ptr1/Ptr2 are both GEPs with an identical
121   // base.  After that base, they may have some number of common (and
122   // potentially variable) indices.  After that they handle some constant
123   // offset, which determines their offset from each other.  At this point, we
124   // handle no other case.
125   GetElementPtrInst *GEP1 = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr1);
126   GetElementPtrInst *GEP2 = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr2);
127   if (!GEP1 || !GEP2 || GEP1->getOperand(0) != GEP2->getOperand(0))
128     return false;
129   
130   // Skip any common indices and track the GEP types.
131   unsigned Idx = 1;
132   for (; Idx != GEP1->getNumOperands() && Idx != GEP2->getNumOperands(); ++Idx)
133     if (GEP1->getOperand(Idx) != GEP2->getOperand(Idx))
134       break;
135
136   bool VariableIdxFound = false;
137   int64_t Offset1 = GetOffsetFromIndex(GEP1, Idx, VariableIdxFound, TD);
138   int64_t Offset2 = GetOffsetFromIndex(GEP2, Idx, VariableIdxFound, TD);
139   if (VariableIdxFound) return false;
140   
141   Offset = Offset2-Offset1;
142   return true;
143 }
144
145
146 /// MemsetRange - Represents a range of memset'd bytes with the ByteVal value.
147 /// This allows us to analyze stores like:
148 ///   store 0 -> P+1
149 ///   store 0 -> P+0
150 ///   store 0 -> P+3
151 ///   store 0 -> P+2
152 /// which sometimes happens with stores to arrays of structs etc.  When we see
153 /// the first store, we make a range [1, 2).  The second store extends the range
154 /// to [0, 2).  The third makes a new range [2, 3).  The fourth store joins the
155 /// two ranges into [0, 3) which is memset'able.
156 namespace {
157 struct MemsetRange {
158   // Start/End - A semi range that describes the span that this range covers.
159   // The range is closed at the start and open at the end: [Start, End).  
160   int64_t Start, End;
161
162   /// StartPtr - The getelementptr instruction that points to the start of the
163   /// range.
164   Value *StartPtr;
165   
166   /// Alignment - The known alignment of the first store.
167   unsigned Alignment;
168   
169   /// TheStores - The actual stores that make up this range.
170   SmallVector<StoreInst*, 16> TheStores;
171   
172   bool isProfitableToUseMemset(const TargetData &TD) const;
173
174 };
175 } // end anon namespace
176
177 bool MemsetRange::isProfitableToUseMemset(const TargetData &TD) const {
178   // If we found more than 8 stores to merge or 64 bytes, use memset.
179   if (TheStores.size() >= 8 || End-Start >= 64) return true;
180   
181   // Assume that the code generator is capable of merging pairs of stores
182   // together if it wants to.
183   if (TheStores.size() <= 2) return false;
184   
185   // If we have fewer than 8 stores, it can still be worthwhile to do this.
186   // For example, merging 4 i8 stores into an i32 store is useful almost always.
187   // However, merging 2 32-bit stores isn't useful on a 32-bit architecture (the
188   // memset will be split into 2 32-bit stores anyway) and doing so can
189   // pessimize the llvm optimizer.
190   //
191   // Since we don't have perfect knowledge here, make some assumptions: assume
192   // the maximum GPR width is the same size as the pointer size and assume that
193   // this width can be stored.  If so, check to see whether we will end up
194   // actually reducing the number of stores used.
195   unsigned Bytes = unsigned(End-Start);
196   unsigned NumPointerStores = Bytes/TD.getPointerSize();
197   
198   // Assume the remaining bytes if any are done a byte at a time.
199   unsigned NumByteStores = Bytes - NumPointerStores*TD.getPointerSize();
200   
201   // If we will reduce the # stores (according to this heuristic), do the
202   // transformation.  This encourages merging 4 x i8 -> i32 and 2 x i16 -> i32
203   // etc.
204   return TheStores.size() > NumPointerStores+NumByteStores;
205 }    
206
207
208 namespace {
209 class MemsetRanges {
210   /// Ranges - A sorted list of the memset ranges.  We use std::list here
211   /// because each element is relatively large and expensive to copy.
212   std::list<MemsetRange> Ranges;
213   typedef std::list<MemsetRange>::iterator range_iterator;
214   TargetData &TD;
215 public:
216   MemsetRanges(TargetData &td) : TD(td) {}
217   
218   typedef std::list<MemsetRange>::const_iterator const_iterator;
219   const_iterator begin() const { return Ranges.begin(); }
220   const_iterator end() const { return Ranges.end(); }
221   bool empty() const { return Ranges.empty(); }
222   
223   void addStore(int64_t OffsetFromFirst, StoreInst *SI);
224 };
225   
226 } // end anon namespace
227
228
229 /// addStore - Add a new store to the MemsetRanges data structure.  This adds a
230 /// new range for the specified store at the specified offset, merging into
231 /// existing ranges as appropriate.
232 void MemsetRanges::addStore(int64_t Start, StoreInst *SI) {
233   int64_t End = Start+TD.getTypeStoreSize(SI->getOperand(0)->getType());
234   
235   // Do a linear search of the ranges to see if this can be joined and/or to
236   // find the insertion point in the list.  We keep the ranges sorted for
237   // simplicity here.  This is a linear search of a linked list, which is ugly,
238   // however the number of ranges is limited, so this won't get crazy slow.
239   range_iterator I = Ranges.begin(), E = Ranges.end();
240   
241   while (I != E && Start > I->End)
242     ++I;
243   
244   // We now know that I == E, in which case we didn't find anything to merge
245   // with, or that Start <= I->End.  If End < I->Start or I == E, then we need
246   // to insert a new range.  Handle this now.
247   if (I == E || End < I->Start) {
248     MemsetRange &R = *Ranges.insert(I, MemsetRange());
249     R.Start        = Start;
250     R.End          = End;
251     R.StartPtr     = SI->getPointerOperand();
252     R.Alignment    = SI->getAlignment();
253     R.TheStores.push_back(SI);
254     return;
255   }
256
257   // This store overlaps with I, add it.
258   I->TheStores.push_back(SI);
259   
260   // At this point, we may have an interval that completely contains our store.
261   // If so, just add it to the interval and return.
262   if (I->Start <= Start && I->End >= End)
263     return;
264   
265   // Now we know that Start <= I->End and End >= I->Start so the range overlaps
266   // but is not entirely contained within the range.
267   
268   // See if the range extends the start of the range.  In this case, it couldn't
269   // possibly cause it to join the prior range, because otherwise we would have
270   // stopped on *it*.
271   if (Start < I->Start) {
272     I->Start = Start;
273     I->StartPtr = SI->getPointerOperand();
274   }
275     
276   // Now we know that Start <= I->End and Start >= I->Start (so the startpoint
277   // is in or right at the end of I), and that End >= I->Start.  Extend I out to
278   // End.
279   if (End > I->End) {
280     I->End = End;
281     range_iterator NextI = I;
282     while (++NextI != E && End >= NextI->Start) {
283       // Merge the range in.
284       I->TheStores.append(NextI->TheStores.begin(), NextI->TheStores.end());
285       if (NextI->End > I->End)
286         I->End = NextI->End;
287       Ranges.erase(NextI);
288       NextI = I;
289     }
290   }
291 }
292
293 //===----------------------------------------------------------------------===//
294 //                         MemCpyOpt Pass
295 //===----------------------------------------------------------------------===//
296
297 namespace {
298
299   class VISIBILITY_HIDDEN MemCpyOpt : public FunctionPass {
300     bool runOnFunction(Function &F);
301   public:
302     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
303     MemCpyOpt() : FunctionPass(&ID) {}
304
305   private:
306     // This transformation requires dominator postdominator info
307     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
308       AU.setPreservesCFG();
309       AU.addRequired<DominatorTree>();
310       AU.addRequired<MemoryDependenceAnalysis>();
311       AU.addRequired<AliasAnalysis>();
312       AU.addRequired<TargetData>();
313       AU.addPreserved<AliasAnalysis>();
314       AU.addPreserved<MemoryDependenceAnalysis>();
315       AU.addPreserved<TargetData>();
316     }
317   
318     // Helper fuctions
319     bool processStore(StoreInst *SI, BasicBlock::iterator& BBI);
320     bool processMemCpy(MemCpyInst* M);
321     bool performCallSlotOptzn(MemCpyInst* cpy, CallInst* C);
322     bool iterateOnFunction(Function &F);
323   };
324   
325   char MemCpyOpt::ID = 0;
326 }
327
328 // createMemCpyOptPass - The public interface to this file...
329 FunctionPass *llvm::createMemCpyOptPass() { return new MemCpyOpt(); }
330
331 static RegisterPass<MemCpyOpt> X("memcpyopt",
332                                  "MemCpy Optimization");
333
334
335
336 /// processStore - When GVN is scanning forward over instructions, we look for
337 /// some other patterns to fold away.  In particular, this looks for stores to
338 /// neighboring locations of memory.  If it sees enough consequtive ones
339 /// (currently 4) it attempts to merge them together into a memcpy/memset.
340 bool MemCpyOpt::processStore(StoreInst *SI, BasicBlock::iterator& BBI) {
341   if (SI->isVolatile()) return false;
342   
343   // There are two cases that are interesting for this code to handle: memcpy
344   // and memset.  Right now we only handle memset.
345   
346   // Ensure that the value being stored is something that can be memset'able a
347   // byte at a time like "0" or "-1" or any width, as well as things like
348   // 0xA0A0A0A0 and 0.0.
349   Value *ByteVal = isBytewiseValue(SI->getOperand(0), Context);
350   if (!ByteVal)
351     return false;
352
353   TargetData &TD = getAnalysis<TargetData>();
354   AliasAnalysis &AA = getAnalysis<AliasAnalysis>();
355
356   // Okay, so we now have a single store that can be splatable.  Scan to find
357   // all subsequent stores of the same value to offset from the same pointer.
358   // Join these together into ranges, so we can decide whether contiguous blocks
359   // are stored.
360   MemsetRanges Ranges(TD);
361   
362   Value *StartPtr = SI->getPointerOperand();
363   
364   BasicBlock::iterator BI = SI;
365   for (++BI; !isa<TerminatorInst>(BI); ++BI) {
366     if (isa<CallInst>(BI) || isa<InvokeInst>(BI)) { 
367       // If the call is readnone, ignore it, otherwise bail out.  We don't even
368       // allow readonly here because we don't want something like:
369       // A[1] = 2; strlen(A); A[2] = 2; -> memcpy(A, ...); strlen(A).
370       if (AA.getModRefBehavior(CallSite::get(BI)) ==
371             AliasAnalysis::DoesNotAccessMemory)
372         continue;
373       
374       // TODO: If this is a memset, try to join it in.
375       
376       break;
377     } else if (isa<VAArgInst>(BI) || isa<LoadInst>(BI))
378       break;
379
380     // If this is a non-store instruction it is fine, ignore it.
381     StoreInst *NextStore = dyn_cast<StoreInst>(BI);
382     if (NextStore == 0) continue;
383     
384     // If this is a store, see if we can merge it in.
385     if (NextStore->isVolatile()) break;
386     
387     // Check to see if this stored value is of the same byte-splattable value.
388     if (ByteVal != isBytewiseValue(NextStore->getOperand(0), Context))
389       break;
390
391     // Check to see if this store is to a constant offset from the start ptr.
392     int64_t Offset;
393     if (!IsPointerOffset(StartPtr, NextStore->getPointerOperand(), Offset, TD))
394       break;
395
396     Ranges.addStore(Offset, NextStore);
397   }
398
399   // If we have no ranges, then we just had a single store with nothing that
400   // could be merged in.  This is a very common case of course.
401   if (Ranges.empty())
402     return false;
403   
404   // If we had at least one store that could be merged in, add the starting
405   // store as well.  We try to avoid this unless there is at least something
406   // interesting as a small compile-time optimization.
407   Ranges.addStore(0, SI);
408
409   
410   Function *MemSetF = 0;
411   
412   // Now that we have full information about ranges, loop over the ranges and
413   // emit memset's for anything big enough to be worthwhile.
414   bool MadeChange = false;
415   for (MemsetRanges::const_iterator I = Ranges.begin(), E = Ranges.end();
416        I != E; ++I) {
417     const MemsetRange &Range = *I;
418
419     if (Range.TheStores.size() == 1) continue;
420     
421     // If it is profitable to lower this range to memset, do so now.
422     if (!Range.isProfitableToUseMemset(TD))
423       continue;
424     
425     // Otherwise, we do want to transform this!  Create a new memset.  We put
426     // the memset right before the first instruction that isn't part of this
427     // memset block.  This ensure that the memset is dominated by any addressing
428     // instruction needed by the start of the block.
429     BasicBlock::iterator InsertPt = BI;
430   
431     if (MemSetF == 0) {
432       const Type *Tys[] = {Type::Int64Ty};
433       MemSetF = Intrinsic::getDeclaration(SI->getParent()->getParent()
434                                           ->getParent(), Intrinsic::memset,
435                                           Tys, 1);
436    }
437     
438     // Get the starting pointer of the block.
439     StartPtr = Range.StartPtr;
440   
441     // Cast the start ptr to be i8* as memset requires.
442     const Type *i8Ptr = Context->getPointerTypeUnqual(Type::Int8Ty);
443     if (StartPtr->getType() != i8Ptr)
444       StartPtr = new BitCastInst(StartPtr, i8Ptr, StartPtr->getNameStart(),
445                                  InsertPt);
446   
447     Value *Ops[] = {
448       StartPtr, ByteVal,   // Start, value
449       Context->getConstantInt(Type::Int64Ty, Range.End-Range.Start),  // size
450       Context->getConstantInt(Type::Int32Ty, Range.Alignment)   // align
451     };
452     Value *C = CallInst::Create(MemSetF, Ops, Ops+4, "", InsertPt);
453     DEBUG(cerr << "Replace stores:\n";
454           for (unsigned i = 0, e = Range.TheStores.size(); i != e; ++i)
455             cerr << *Range.TheStores[i];
456           cerr << "With: " << *C); C=C;
457   
458     // Don't invalidate the iterator
459     BBI = BI;
460   
461     // Zap all the stores.
462     for (SmallVector<StoreInst*, 16>::const_iterator SI = Range.TheStores.begin(),
463          SE = Range.TheStores.end(); SI != SE; ++SI)
464       (*SI)->eraseFromParent();
465     ++NumMemSetInfer;
466     MadeChange = true;
467   }
468   
469   return MadeChange;
470 }
471
472
473 /// performCallSlotOptzn - takes a memcpy and a call that it depends on,
474 /// and checks for the possibility of a call slot optimization by having
475 /// the call write its result directly into the destination of the memcpy.
476 bool MemCpyOpt::performCallSlotOptzn(MemCpyInst *cpy, CallInst *C) {
477   // The general transformation to keep in mind is
478   //
479   //   call @func(..., src, ...)
480   //   memcpy(dest, src, ...)
481   //
482   // ->
483   //
484   //   memcpy(dest, src, ...)
485   //   call @func(..., dest, ...)
486   //
487   // Since moving the memcpy is technically awkward, we additionally check that
488   // src only holds uninitialized values at the moment of the call, meaning that
489   // the memcpy can be discarded rather than moved.
490
491   // Deliberately get the source and destination with bitcasts stripped away,
492   // because we'll need to do type comparisons based on the underlying type.
493   Value* cpyDest = cpy->getDest();
494   Value* cpySrc = cpy->getSource();
495   CallSite CS = CallSite::get(C);
496
497   // We need to be able to reason about the size of the memcpy, so we require
498   // that it be a constant.
499   ConstantInt* cpyLength = dyn_cast<ConstantInt>(cpy->getLength());
500   if (!cpyLength)
501     return false;
502
503   // Require that src be an alloca.  This simplifies the reasoning considerably.
504   AllocaInst* srcAlloca = dyn_cast<AllocaInst>(cpySrc);
505   if (!srcAlloca)
506     return false;
507
508   // Check that all of src is copied to dest.
509   TargetData& TD = getAnalysis<TargetData>();
510
511   ConstantInt* srcArraySize = dyn_cast<ConstantInt>(srcAlloca->getArraySize());
512   if (!srcArraySize)
513     return false;
514
515   uint64_t srcSize = TD.getTypeAllocSize(srcAlloca->getAllocatedType()) *
516     srcArraySize->getZExtValue();
517
518   if (cpyLength->getZExtValue() < srcSize)
519     return false;
520
521   // Check that accessing the first srcSize bytes of dest will not cause a
522   // trap.  Otherwise the transform is invalid since it might cause a trap
523   // to occur earlier than it otherwise would.
524   if (AllocaInst* A = dyn_cast<AllocaInst>(cpyDest)) {
525     // The destination is an alloca.  Check it is larger than srcSize.
526     ConstantInt* destArraySize = dyn_cast<ConstantInt>(A->getArraySize());
527     if (!destArraySize)
528       return false;
529
530     uint64_t destSize = TD.getTypeAllocSize(A->getAllocatedType()) *
531       destArraySize->getZExtValue();
532
533     if (destSize < srcSize)
534       return false;
535   } else if (Argument* A = dyn_cast<Argument>(cpyDest)) {
536     // If the destination is an sret parameter then only accesses that are
537     // outside of the returned struct type can trap.
538     if (!A->hasStructRetAttr())
539       return false;
540
541     const Type* StructTy = cast<PointerType>(A->getType())->getElementType();
542     uint64_t destSize = TD.getTypeAllocSize(StructTy);
543
544     if (destSize < srcSize)
545       return false;
546   } else {
547     return false;
548   }
549
550   // Check that src is not accessed except via the call and the memcpy.  This
551   // guarantees that it holds only undefined values when passed in (so the final
552   // memcpy can be dropped), that it is not read or written between the call and
553   // the memcpy, and that writing beyond the end of it is undefined.
554   SmallVector<User*, 8> srcUseList(srcAlloca->use_begin(),
555                                    srcAlloca->use_end());
556   while (!srcUseList.empty()) {
557     User* UI = srcUseList.back();
558     srcUseList.pop_back();
559
560     if (isa<BitCastInst>(UI)) {
561       for (User::use_iterator I = UI->use_begin(), E = UI->use_end();
562            I != E; ++I)
563         srcUseList.push_back(*I);
564     } else if (GetElementPtrInst* G = dyn_cast<GetElementPtrInst>(UI)) {
565       if (G->hasAllZeroIndices())
566         for (User::use_iterator I = UI->use_begin(), E = UI->use_end();
567              I != E; ++I)
568           srcUseList.push_back(*I);
569       else
570         return false;
571     } else if (UI != C && UI != cpy) {
572       return false;
573     }
574   }
575
576   // Since we're changing the parameter to the callsite, we need to make sure
577   // that what would be the new parameter dominates the callsite.
578   DominatorTree& DT = getAnalysis<DominatorTree>();
579   if (Instruction* cpyDestInst = dyn_cast<Instruction>(cpyDest))
580     if (!DT.dominates(cpyDestInst, C))
581       return false;
582
583   // In addition to knowing that the call does not access src in some
584   // unexpected manner, for example via a global, which we deduce from
585   // the use analysis, we also need to know that it does not sneakily
586   // access dest.  We rely on AA to figure this out for us.
587   AliasAnalysis& AA = getAnalysis<AliasAnalysis>();
588   if (AA.getModRefInfo(C, cpy->getRawDest(), srcSize) !=
589       AliasAnalysis::NoModRef)
590     return false;
591
592   // All the checks have passed, so do the transformation.
593   bool changedArgument = false;
594   for (unsigned i = 0; i < CS.arg_size(); ++i)
595     if (CS.getArgument(i)->stripPointerCasts() == cpySrc) {
596       if (cpySrc->getType() != cpyDest->getType())
597         cpyDest = CastInst::CreatePointerCast(cpyDest, cpySrc->getType(),
598                                               cpyDest->getName(), C);
599       changedArgument = true;
600       if (CS.getArgument(i)->getType() != cpyDest->getType())
601         CS.setArgument(i, CastInst::CreatePointerCast(cpyDest, 
602                        CS.getArgument(i)->getType(), cpyDest->getName(), C));
603       else
604         CS.setArgument(i, cpyDest);
605     }
606
607   if (!changedArgument)
608     return false;
609
610   // Drop any cached information about the call, because we may have changed
611   // its dependence information by changing its parameter.
612   MemoryDependenceAnalysis& MD = getAnalysis<MemoryDependenceAnalysis>();
613   MD.removeInstruction(C);
614
615   // Remove the memcpy
616   MD.removeInstruction(cpy);
617   cpy->eraseFromParent();
618   NumMemCpyInstr++;
619
620   return true;
621 }
622
623 /// processMemCpy - perform simplication of memcpy's.  If we have memcpy A which
624 /// copies X to Y, and memcpy B which copies Y to Z, then we can rewrite B to be
625 /// a memcpy from X to Z (or potentially a memmove, depending on circumstances).
626 ///  This allows later passes to remove the first memcpy altogether.
627 bool MemCpyOpt::processMemCpy(MemCpyInst* M) {
628   MemoryDependenceAnalysis& MD = getAnalysis<MemoryDependenceAnalysis>();
629
630   // The are two possible optimizations we can do for memcpy:
631   //   a) memcpy-memcpy xform which exposes redundance for DSE
632   //   b) call-memcpy xform for return slot optimization
633   MemDepResult dep = MD.getDependency(M);
634   if (!dep.isClobber())
635     return false;
636   if (!isa<MemCpyInst>(dep.getInst())) {
637     if (CallInst* C = dyn_cast<CallInst>(dep.getInst()))
638       return performCallSlotOptzn(M, C);
639     return false;
640   }
641   
642   MemCpyInst* MDep = cast<MemCpyInst>(dep.getInst());
643   
644   // We can only transforms memcpy's where the dest of one is the source of the
645   // other
646   if (M->getSource() != MDep->getDest())
647     return false;
648   
649   // Second, the length of the memcpy's must be the same, or the preceeding one
650   // must be larger than the following one.
651   ConstantInt* C1 = dyn_cast<ConstantInt>(MDep->getLength());
652   ConstantInt* C2 = dyn_cast<ConstantInt>(M->getLength());
653   if (!C1 || !C2)
654     return false;
655   
656   uint64_t DepSize = C1->getValue().getZExtValue();
657   uint64_t CpySize = C2->getValue().getZExtValue();
658   
659   if (DepSize < CpySize)
660     return false;
661   
662   // Finally, we have to make sure that the dest of the second does not
663   // alias the source of the first
664   AliasAnalysis& AA = getAnalysis<AliasAnalysis>();
665   if (AA.alias(M->getRawDest(), CpySize, MDep->getRawSource(), DepSize) !=
666       AliasAnalysis::NoAlias)
667     return false;
668   else if (AA.alias(M->getRawDest(), CpySize, M->getRawSource(), CpySize) !=
669            AliasAnalysis::NoAlias)
670     return false;
671   else if (AA.alias(MDep->getRawDest(), DepSize, MDep->getRawSource(), DepSize)
672            != AliasAnalysis::NoAlias)
673     return false;
674   
675   // If all checks passed, then we can transform these memcpy's
676   const Type *Tys[1];
677   Tys[0] = M->getLength()->getType();
678   Function* MemCpyFun = Intrinsic::getDeclaration(
679                                  M->getParent()->getParent()->getParent(),
680                                  M->getIntrinsicID(), Tys, 1);
681     
682   Value *Args[4] = {
683     M->getRawDest(), MDep->getRawSource(), M->getLength(), M->getAlignmentCst()
684   };
685   
686   CallInst* C = CallInst::Create(MemCpyFun, Args, Args+4, "", M);
687   
688   
689   // If C and M don't interfere, then this is a valid transformation.  If they
690   // did, this would mean that the two sources overlap, which would be bad.
691   if (MD.getDependency(C) == dep) {
692     MD.removeInstruction(M);
693     M->eraseFromParent();
694     NumMemCpyInstr++;
695     return true;
696   }
697   
698   // Otherwise, there was no point in doing this, so we remove the call we
699   // inserted and act like nothing happened.
700   MD.removeInstruction(C);
701   C->eraseFromParent();
702   return false;
703 }
704
705 // MemCpyOpt::runOnFunction - This is the main transformation entry point for a
706 // function.
707 //
708 bool MemCpyOpt::runOnFunction(Function& F) {
709   
710   bool changed = false;
711   bool shouldContinue = true;
712   
713   while (shouldContinue) {
714     shouldContinue = iterateOnFunction(F);
715     changed |= shouldContinue;
716   }
717   
718   return changed;
719 }
720
721
722 // MemCpyOpt::iterateOnFunction - Executes one iteration of GVN
723 bool MemCpyOpt::iterateOnFunction(Function &F) {
724   bool changed_function = false;
725
726   // Walk all instruction in the function
727   for (Function::iterator BB = F.begin(), BBE = F.end(); BB != BBE; ++BB) {
728     for (BasicBlock::iterator BI = BB->begin(), BE = BB->end();
729          BI != BE;) {
730       // Avoid invalidating the iterator
731       Instruction* I = BI++;
732       
733       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I))
734         changed_function |= processStore(SI, BI);
735       else if (MemCpyInst* M = dyn_cast<MemCpyInst>(I)) {
736         changed_function |= processMemCpy(M);
737       }
738     }
739   }
740   
741   return changed_function;
742 }