eliminate the last uses of GetConstantStringInfo from this file, I didn't realize...
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / ObjCARC.cpp
1 //===- ObjCARC.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 //
10 // This file defines ObjC ARC optimizations. ARC stands for
11 // Automatic Reference Counting and is a system for managing reference counts
12 // for objects 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, pattern-matching and replacement of
17 // low-level operations into higher-level operations, and numerous minor
18 // simplifications.
19 //
20 // This file also defines a simple ARC-aware AliasAnalysis.
21 //
22 // WARNING: This file knows about certain library functions. It recognizes them
23 // by name, and hardwires knowedge of their semantics.
24 //
25 // WARNING: This file knows about how certain Objective-C library functions are
26 // used. Naive LLVM IR transformations which would otherwise be
27 // behavior-preserving may break these assumptions.
28 //
29 //===----------------------------------------------------------------------===//
30
31 #define DEBUG_TYPE "objc-arc"
32 #include "llvm/Function.h"
33 #include "llvm/Intrinsics.h"
34 #include "llvm/GlobalVariable.h"
35 #include "llvm/DerivedTypes.h"
36 #include "llvm/Module.h"
37 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
38 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
39 #include "llvm/Support/CallSite.h"
40 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
41 #include "llvm/ADT/StringSwitch.h"
42 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
43 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
44 using namespace llvm;
45
46 // A handy option to enable/disable all optimizations in this file.
47 static cl::opt<bool> EnableARCOpts("enable-objc-arc-opts", cl::init(true));
48
49 //===----------------------------------------------------------------------===//
50 // Misc. Utilities
51 //===----------------------------------------------------------------------===//
52
53 namespace {
54   /// MapVector - An associative container with fast insertion-order
55   /// (deterministic) iteration over its elements. Plus the special
56   /// blot operation.
57   template<class KeyT, class ValueT>
58   class MapVector {
59     /// Map - Map keys to indices in Vector.
60     typedef DenseMap<KeyT, size_t> MapTy;
61     MapTy Map;
62
63     /// Vector - Keys and values.
64     typedef std::vector<std::pair<KeyT, ValueT> > VectorTy;
65     VectorTy Vector;
66
67   public:
68     typedef typename VectorTy::iterator iterator;
69     typedef typename VectorTy::const_iterator const_iterator;
70     iterator begin() { return Vector.begin(); }
71     iterator end() { return Vector.end(); }
72     const_iterator begin() const { return Vector.begin(); }
73     const_iterator end() const { return Vector.end(); }
74
75 #ifdef XDEBUG
76     ~MapVector() {
77       assert(Vector.size() >= Map.size()); // May differ due to blotting.
78       for (typename MapTy::const_iterator I = Map.begin(), E = Map.end();
79            I != E; ++I) {
80         assert(I->second < Vector.size());
81         assert(Vector[I->second].first == I->first);
82       }
83       for (typename VectorTy::const_iterator I = Vector.begin(),
84            E = Vector.end(); I != E; ++I)
85         assert(!I->first ||
86                (Map.count(I->first) &&
87                 Map[I->first] == size_t(I - Vector.begin())));
88     }
89 #endif
90
91     ValueT &operator[](KeyT Arg) {
92       std::pair<typename MapTy::iterator, bool> Pair =
93         Map.insert(std::make_pair(Arg, size_t(0)));
94       if (Pair.second) {
95         Pair.first->second = Vector.size();
96         Vector.push_back(std::make_pair(Arg, ValueT()));
97         return Vector.back().second;
98       }
99       return Vector[Pair.first->second].second;
100     }
101
102     std::pair<iterator, bool>
103     insert(const std::pair<KeyT, ValueT> &InsertPair) {
104       std::pair<typename MapTy::iterator, bool> Pair =
105         Map.insert(std::make_pair(InsertPair.first, size_t(0)));
106       if (Pair.second) {
107         Pair.first->second = Vector.size();
108         Vector.push_back(InsertPair);
109         return std::make_pair(llvm::prior(Vector.end()), true);
110       }
111       return std::make_pair(Vector.begin() + Pair.first->second, false);
112     }
113
114     const_iterator find(KeyT Key) const {
115       typename MapTy::const_iterator It = Map.find(Key);
116       if (It == Map.end()) return Vector.end();
117       return Vector.begin() + It->second;
118     }
119
120     /// blot - This is similar to erase, but instead of removing the element
121     /// from the vector, it just zeros out the key in the vector. This leaves
122     /// iterators intact, but clients must be prepared for zeroed-out keys when
123     /// iterating.
124     void blot(KeyT Key) {
125       typename MapTy::iterator It = Map.find(Key);
126       if (It == Map.end()) return;
127       Vector[It->second].first = KeyT();
128       Map.erase(It);
129     }
130
131     void clear() {
132       Map.clear();
133       Vector.clear();
134     }
135   };
136 }
137
138 //===----------------------------------------------------------------------===//
139 // ARC Utilities.
140 //===----------------------------------------------------------------------===//
141
142 namespace {
143   /// InstructionClass - A simple classification for instructions.
144   enum InstructionClass {
145     IC_Retain,              ///< objc_retain
146     IC_RetainRV,            ///< objc_retainAutoreleasedReturnValue
147     IC_RetainBlock,         ///< objc_retainBlock
148     IC_Release,             ///< objc_release
149     IC_Autorelease,         ///< objc_autorelease
150     IC_AutoreleaseRV,       ///< objc_autoreleaseReturnValue
151     IC_AutoreleasepoolPush, ///< objc_autoreleasePoolPush
152     IC_AutoreleasepoolPop,  ///< objc_autoreleasePoolPop
153     IC_NoopCast,            ///< objc_retainedObject, etc.
154     IC_FusedRetainAutorelease, ///< objc_retainAutorelease
155     IC_FusedRetainAutoreleaseRV, ///< objc_retainAutoreleaseReturnValue
156     IC_LoadWeakRetained,    ///< objc_loadWeakRetained (primitive)
157     IC_StoreWeak,           ///< objc_storeWeak (primitive)
158     IC_InitWeak,            ///< objc_initWeak (derived)
159     IC_LoadWeak,            ///< objc_loadWeak (derived)
160     IC_MoveWeak,            ///< objc_moveWeak (derived)
161     IC_CopyWeak,            ///< objc_copyWeak (derived)
162     IC_DestroyWeak,         ///< objc_destroyWeak (derived)
163     IC_CallOrUser,          ///< could call objc_release and/or "use" pointers
164     IC_Call,                ///< could call objc_release
165     IC_User,                ///< could "use" a pointer
166     IC_None                 ///< anything else
167   };
168 }
169
170 /// IsPotentialUse - Test whether the given value is possible a
171 /// reference-counted pointer.
172 static bool IsPotentialUse(const Value *Op) {
173   // Pointers to static or stack storage are not reference-counted pointers.
174   if (isa<Constant>(Op) || isa<AllocaInst>(Op))
175     return false;
176   // Special arguments are not reference-counted.
177   if (const Argument *Arg = dyn_cast<Argument>(Op))
178     if (Arg->hasByValAttr() ||
179         Arg->hasNestAttr() ||
180         Arg->hasStructRetAttr())
181       return false;
182   // Only consider values with pointer types.
183   // It seemes intuitive to exclude function pointer types as well, since
184   // functions are never reference-counted, however clang occasionally
185   // bitcasts reference-counted pointers to function-pointer type
186   // temporarily.
187   PointerType *Ty = dyn_cast<PointerType>(Op->getType());
188   if (!Ty)
189     return false;
190   // Conservatively assume anything else is a potential use.
191   return true;
192 }
193
194 /// GetCallSiteClass - Helper for GetInstructionClass. Determines what kind
195 /// of construct CS is.
196 static InstructionClass GetCallSiteClass(ImmutableCallSite CS) {
197   for (ImmutableCallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
198        I != E; ++I)
199     if (IsPotentialUse(*I))
200       return CS.onlyReadsMemory() ? IC_User : IC_CallOrUser;
201
202   return CS.onlyReadsMemory() ? IC_None : IC_Call;
203 }
204
205 /// GetFunctionClass - Determine if F is one of the special known Functions.
206 /// If it isn't, return IC_CallOrUser.
207 static InstructionClass GetFunctionClass(const Function *F) {
208   Function::const_arg_iterator AI = F->arg_begin(), AE = F->arg_end();
209
210   // No arguments.
211   if (AI == AE)
212     return StringSwitch<InstructionClass>(F->getName())
213       .Case("objc_autoreleasePoolPush",  IC_AutoreleasepoolPush)
214       .Default(IC_CallOrUser);
215
216   // One argument.
217   const Argument *A0 = AI++;
218   if (AI == AE)
219     // Argument is a pointer.
220     if (PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(A0->getType())) {
221       Type *ETy = PTy->getElementType();
222       // Argument is i8*.
223       if (ETy->isIntegerTy(8))
224         return StringSwitch<InstructionClass>(F->getName())
225           .Case("objc_retain",                IC_Retain)
226           .Case("objc_retainAutoreleasedReturnValue", IC_RetainRV)
227           .Case("objc_retainBlock",           IC_RetainBlock)
228           .Case("objc_release",               IC_Release)
229           .Case("objc_autorelease",           IC_Autorelease)
230           .Case("objc_autoreleaseReturnValue", IC_AutoreleaseRV)
231           .Case("objc_autoreleasePoolPop",    IC_AutoreleasepoolPop)
232           .Case("objc_retainedObject",        IC_NoopCast)
233           .Case("objc_unretainedObject",      IC_NoopCast)
234           .Case("objc_unretainedPointer",     IC_NoopCast)
235           .Case("objc_retain_autorelease",    IC_FusedRetainAutorelease)
236           .Case("objc_retainAutorelease",     IC_FusedRetainAutorelease)
237           .Case("objc_retainAutoreleaseReturnValue",IC_FusedRetainAutoreleaseRV)
238           .Default(IC_CallOrUser);
239
240       // Argument is i8**
241       if (PointerType *Pte = dyn_cast<PointerType>(ETy))
242         if (Pte->getElementType()->isIntegerTy(8))
243           return StringSwitch<InstructionClass>(F->getName())
244             .Case("objc_loadWeakRetained",      IC_LoadWeakRetained)
245             .Case("objc_loadWeak",              IC_LoadWeak)
246             .Case("objc_destroyWeak",           IC_DestroyWeak)
247             .Default(IC_CallOrUser);
248     }
249
250   // Two arguments, first is i8**.
251   const Argument *A1 = AI++;
252   if (AI == AE)
253     if (PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(A0->getType()))
254       if (PointerType *Pte = dyn_cast<PointerType>(PTy->getElementType()))
255         if (Pte->getElementType()->isIntegerTy(8))
256           if (PointerType *PTy1 = dyn_cast<PointerType>(A1->getType())) {
257             Type *ETy1 = PTy1->getElementType();
258             // Second argument is i8*
259             if (ETy1->isIntegerTy(8))
260               return StringSwitch<InstructionClass>(F->getName())
261                      .Case("objc_storeWeak",             IC_StoreWeak)
262                      .Case("objc_initWeak",              IC_InitWeak)
263                      .Default(IC_CallOrUser);
264             // Second argument is i8**.
265             if (PointerType *Pte1 = dyn_cast<PointerType>(ETy1))
266               if (Pte1->getElementType()->isIntegerTy(8))
267                 return StringSwitch<InstructionClass>(F->getName())
268                        .Case("objc_moveWeak",              IC_MoveWeak)
269                        .Case("objc_copyWeak",              IC_CopyWeak)
270                        .Default(IC_CallOrUser);
271           }
272
273   // Anything else.
274   return IC_CallOrUser;
275 }
276
277 /// GetInstructionClass - Determine what kind of construct V is.
278 static InstructionClass GetInstructionClass(const Value *V) {
279   if (const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
280     // Any instruction other than bitcast and gep with a pointer operand have a
281     // use of an objc pointer. Bitcasts, GEPs, Selects, PHIs transfer a pointer
282     // to a subsequent use, rather than using it themselves, in this sense.
283     // As a short cut, several other opcodes are known to have no pointer
284     // operands of interest. And ret is never followed by a release, so it's
285     // not interesting to examine.
286     switch (I->getOpcode()) {
287     case Instruction::Call: {
288       const CallInst *CI = cast<CallInst>(I);
289       // Check for calls to special functions.
290       if (const Function *F = CI->getCalledFunction()) {
291         InstructionClass Class = GetFunctionClass(F);
292         if (Class != IC_CallOrUser)
293           return Class;
294
295         // None of the intrinsic functions do objc_release. For intrinsics, the
296         // only question is whether or not they may be users.
297         switch (F->getIntrinsicID()) {
298         case 0: break;
299         case Intrinsic::bswap: case Intrinsic::ctpop:
300         case Intrinsic::ctlz: case Intrinsic::cttz:
301         case Intrinsic::returnaddress: case Intrinsic::frameaddress:
302         case Intrinsic::stacksave: case Intrinsic::stackrestore:
303         case Intrinsic::vastart: case Intrinsic::vacopy: case Intrinsic::vaend:
304         // Don't let dbg info affect our results.
305         case Intrinsic::dbg_declare: case Intrinsic::dbg_value:
306           // Short cut: Some intrinsics obviously don't use ObjC pointers.
307           return IC_None;
308         default:
309           for (Function::const_arg_iterator AI = F->arg_begin(),
310                AE = F->arg_end(); AI != AE; ++AI)
311             if (IsPotentialUse(AI))
312               return IC_User;
313           return IC_None;
314         }
315       }
316       return GetCallSiteClass(CI);
317     }
318     case Instruction::Invoke:
319       return GetCallSiteClass(cast<InvokeInst>(I));
320     case Instruction::BitCast:
321     case Instruction::GetElementPtr:
322     case Instruction::Select: case Instruction::PHI:
323     case Instruction::Ret: case Instruction::Br:
324     case Instruction::Switch: case Instruction::IndirectBr:
325     case Instruction::Alloca: case Instruction::VAArg:
326     case Instruction::Add: case Instruction::FAdd:
327     case Instruction::Sub: case Instruction::FSub:
328     case Instruction::Mul: case Instruction::FMul:
329     case Instruction::SDiv: case Instruction::UDiv: case Instruction::FDiv:
330     case Instruction::SRem: case Instruction::URem: case Instruction::FRem:
331     case Instruction::Shl: case Instruction::LShr: case Instruction::AShr:
332     case Instruction::And: case Instruction::Or: case Instruction::Xor:
333     case Instruction::SExt: case Instruction::ZExt: case Instruction::Trunc:
334     case Instruction::IntToPtr: case Instruction::FCmp:
335     case Instruction::FPTrunc: case Instruction::FPExt:
336     case Instruction::FPToUI: case Instruction::FPToSI:
337     case Instruction::UIToFP: case Instruction::SIToFP:
338     case Instruction::InsertElement: case Instruction::ExtractElement:
339     case Instruction::ShuffleVector:
340     case Instruction::ExtractValue:
341       break;
342     case Instruction::ICmp:
343       // Comparing a pointer with null, or any other constant, isn't an
344       // interesting use, because we don't care what the pointer points to, or
345       // about the values of any other dynamic reference-counted pointers.
346       if (IsPotentialUse(I->getOperand(1)))
347         return IC_User;
348       break;
349     default:
350       // For anything else, check all the operands.
351       // Note that this includes both operands of a Store: while the first
352       // operand isn't actually being dereferenced, it is being stored to
353       // memory where we can no longer track who might read it and dereference
354       // it, so we have to consider it potentially used.
355       for (User::const_op_iterator OI = I->op_begin(), OE = I->op_end();
356            OI != OE; ++OI)
357         if (IsPotentialUse(*OI))
358           return IC_User;
359     }
360   }
361
362   // Otherwise, it's totally inert for ARC purposes.
363   return IC_None;
364 }
365
366 /// GetBasicInstructionClass - Determine what kind of construct V is. This is
367 /// similar to GetInstructionClass except that it only detects objc runtine
368 /// calls. This allows it to be faster.
369 static InstructionClass GetBasicInstructionClass(const Value *V) {
370   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(V)) {
371     if (const Function *F = CI->getCalledFunction())
372       return GetFunctionClass(F);
373     // Otherwise, be conservative.
374     return IC_CallOrUser;
375   }
376
377   // Otherwise, be conservative.
378   return isa<InvokeInst>(V) ? IC_CallOrUser : IC_User;
379 }
380
381 /// IsRetain - Test if the the given class is objc_retain or
382 /// equivalent.
383 static bool IsRetain(InstructionClass Class) {
384   return Class == IC_Retain ||
385          Class == IC_RetainRV;
386 }
387
388 /// IsAutorelease - Test if the the given class is objc_autorelease or
389 /// equivalent.
390 static bool IsAutorelease(InstructionClass Class) {
391   return Class == IC_Autorelease ||
392          Class == IC_AutoreleaseRV;
393 }
394
395 /// IsForwarding - Test if the given class represents instructions which return
396 /// their argument verbatim.
397 static bool IsForwarding(InstructionClass Class) {
398   // objc_retainBlock technically doesn't always return its argument
399   // verbatim, but it doesn't matter for our purposes here.
400   return Class == IC_Retain ||
401          Class == IC_RetainRV ||
402          Class == IC_Autorelease ||
403          Class == IC_AutoreleaseRV ||
404          Class == IC_RetainBlock ||
405          Class == IC_NoopCast;
406 }
407
408 /// IsNoopOnNull - Test if the given class represents instructions which do
409 /// nothing if passed a null pointer.
410 static bool IsNoopOnNull(InstructionClass Class) {
411   return Class == IC_Retain ||
412          Class == IC_RetainRV ||
413          Class == IC_Release ||
414          Class == IC_Autorelease ||
415          Class == IC_AutoreleaseRV ||
416          Class == IC_RetainBlock;
417 }
418
419 /// IsAlwaysTail - Test if the given class represents instructions which are
420 /// always safe to mark with the "tail" keyword.
421 static bool IsAlwaysTail(InstructionClass Class) {
422   // IC_RetainBlock may be given a stack argument.
423   return Class == IC_Retain ||
424          Class == IC_RetainRV ||
425          Class == IC_Autorelease ||
426          Class == IC_AutoreleaseRV;
427 }
428
429 /// IsNoThrow - Test if the given class represents instructions which are always
430 /// safe to mark with the nounwind attribute..
431 static bool IsNoThrow(InstructionClass Class) {
432   // objc_retainBlock is not nounwind because it calls user copy constructors
433   // which could theoretically throw.
434   return Class == IC_Retain ||
435          Class == IC_RetainRV ||
436          Class == IC_Release ||
437          Class == IC_Autorelease ||
438          Class == IC_AutoreleaseRV ||
439          Class == IC_AutoreleasepoolPush ||
440          Class == IC_AutoreleasepoolPop;
441 }
442
443 /// EraseInstruction - Erase the given instruction. ObjC calls return their
444 /// argument verbatim, so if it's such a call and the return value has users,
445 /// replace them with the argument value.
446 static void EraseInstruction(Instruction *CI) {
447   Value *OldArg = cast<CallInst>(CI)->getArgOperand(0);
448
449   bool Unused = CI->use_empty();
450
451   if (!Unused) {
452     // Replace the return value with the argument.
453     assert(IsForwarding(GetBasicInstructionClass(CI)) &&
454            "Can't delete non-forwarding instruction with users!");
455     CI->replaceAllUsesWith(OldArg);
456   }
457
458   CI->eraseFromParent();
459
460   if (Unused)
461     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(OldArg);
462 }
463
464 /// GetUnderlyingObjCPtr - This is a wrapper around getUnderlyingObject which
465 /// also knows how to look through objc_retain and objc_autorelease calls, which
466 /// we know to return their argument verbatim.
467 static const Value *GetUnderlyingObjCPtr(const Value *V) {
468   for (;;) {
469     V = GetUnderlyingObject(V);
470     if (!IsForwarding(GetBasicInstructionClass(V)))
471       break;
472     V = cast<CallInst>(V)->getArgOperand(0);
473   }
474
475   return V;
476 }
477
478 /// StripPointerCastsAndObjCCalls - This is a wrapper around
479 /// Value::stripPointerCasts which also knows how to look through objc_retain
480 /// and objc_autorelease calls, which we know to return their argument verbatim.
481 static const Value *StripPointerCastsAndObjCCalls(const Value *V) {
482   for (;;) {
483     V = V->stripPointerCasts();
484     if (!IsForwarding(GetBasicInstructionClass(V)))
485       break;
486     V = cast<CallInst>(V)->getArgOperand(0);
487   }
488   return V;
489 }
490
491 /// StripPointerCastsAndObjCCalls - This is a wrapper around
492 /// Value::stripPointerCasts which also knows how to look through objc_retain
493 /// and objc_autorelease calls, which we know to return their argument verbatim.
494 static Value *StripPointerCastsAndObjCCalls(Value *V) {
495   for (;;) {
496     V = V->stripPointerCasts();
497     if (!IsForwarding(GetBasicInstructionClass(V)))
498       break;
499     V = cast<CallInst>(V)->getArgOperand(0);
500   }
501   return V;
502 }
503
504 /// GetObjCArg - Assuming the given instruction is one of the special calls such
505 /// as objc_retain or objc_release, return the argument value, stripped of no-op
506 /// casts and forwarding calls.
507 static Value *GetObjCArg(Value *Inst) {
508   return StripPointerCastsAndObjCCalls(cast<CallInst>(Inst)->getArgOperand(0));
509 }
510
511 /// IsObjCIdentifiedObject - This is similar to AliasAnalysis'
512 /// isObjCIdentifiedObject, except that it uses special knowledge of
513 /// ObjC conventions...
514 static bool IsObjCIdentifiedObject(const Value *V) {
515   // Assume that call results and arguments have their own "provenance".
516   // Constants (including GlobalVariables) and Allocas are never
517   // reference-counted.
518   if (isa<CallInst>(V) || isa<InvokeInst>(V) ||
519       isa<Argument>(V) || isa<Constant>(V) ||
520       isa<AllocaInst>(V))
521     return true;
522
523   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(V)) {
524     const Value *Pointer =
525       StripPointerCastsAndObjCCalls(LI->getPointerOperand());
526     if (const GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Pointer)) {
527       // A constant pointer can't be pointing to an object on the heap. It may
528       // be reference-counted, but it won't be deleted.
529       if (GV->isConstant())
530         return true;
531       StringRef Name = GV->getName();
532       // These special variables are known to hold values which are not
533       // reference-counted pointers.
534       if (Name.startswith("\01L_OBJC_SELECTOR_REFERENCES_") ||
535           Name.startswith("\01L_OBJC_CLASSLIST_REFERENCES_") ||
536           Name.startswith("\01L_OBJC_CLASSLIST_SUP_REFS_$_") ||
537           Name.startswith("\01L_OBJC_METH_VAR_NAME_") ||
538           Name.startswith("\01l_objc_msgSend_fixup_"))
539         return true;
540     }
541   }
542
543   return false;
544 }
545
546 /// FindSingleUseIdentifiedObject - This is similar to
547 /// StripPointerCastsAndObjCCalls but it stops as soon as it finds a value
548 /// with multiple uses.
549 static const Value *FindSingleUseIdentifiedObject(const Value *Arg) {
550   if (Arg->hasOneUse()) {
551     if (const BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Arg))
552       return FindSingleUseIdentifiedObject(BC->getOperand(0));
553     if (const GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Arg))
554       if (GEP->hasAllZeroIndices())
555         return FindSingleUseIdentifiedObject(GEP->getPointerOperand());
556     if (IsForwarding(GetBasicInstructionClass(Arg)))
557       return FindSingleUseIdentifiedObject(
558                cast<CallInst>(Arg)->getArgOperand(0));
559     if (!IsObjCIdentifiedObject(Arg))
560       return 0;
561     return Arg;
562   }
563
564   // If we found an identifiable object but it has multiple uses, but they
565   // are trivial uses, we can still consider this to be a single-use
566   // value.
567   if (IsObjCIdentifiedObject(Arg)) {
568     for (Value::const_use_iterator UI = Arg->use_begin(), UE = Arg->use_end();
569          UI != UE; ++UI) {
570       const User *U = *UI;
571       if (!U->use_empty() || StripPointerCastsAndObjCCalls(U) != Arg)
572          return 0;
573     }
574
575     return Arg;
576   }
577
578   return 0;
579 }
580
581 /// ModuleHasARC - Test if the given module looks interesting to run ARC
582 /// optimization on.
583 static bool ModuleHasARC(const Module &M) {
584   return
585     M.getNamedValue("objc_retain") ||
586     M.getNamedValue("objc_release") ||
587     M.getNamedValue("objc_autorelease") ||
588     M.getNamedValue("objc_retainAutoreleasedReturnValue") ||
589     M.getNamedValue("objc_retainBlock") ||
590     M.getNamedValue("objc_autoreleaseReturnValue") ||
591     M.getNamedValue("objc_autoreleasePoolPush") ||
592     M.getNamedValue("objc_loadWeakRetained") ||
593     M.getNamedValue("objc_loadWeak") ||
594     M.getNamedValue("objc_destroyWeak") ||
595     M.getNamedValue("objc_storeWeak") ||
596     M.getNamedValue("objc_initWeak") ||
597     M.getNamedValue("objc_moveWeak") ||
598     M.getNamedValue("objc_copyWeak") ||
599     M.getNamedValue("objc_retainedObject") ||
600     M.getNamedValue("objc_unretainedObject") ||
601     M.getNamedValue("objc_unretainedPointer");
602 }
603
604 /// DoesObjCBlockEscape - Test whether the given pointer, which is an
605 /// Objective C block pointer, does not "escape". This differs from regular
606 /// escape analysis in that a use as an argument to a call is not considered
607 /// an escape.
608 static bool DoesObjCBlockEscape(const Value *BlockPtr) {
609   // Walk the def-use chains.
610   SmallVector<const Value *, 4> Worklist;
611   Worklist.push_back(BlockPtr);
612   do {
613     const Value *V = Worklist.pop_back_val();
614     for (Value::const_use_iterator UI = V->use_begin(), UE = V->use_end();
615          UI != UE; ++UI) {
616       const User *UUser = *UI;
617       // Special - Use by a call (callee or argument) is not considered
618       // to be an escape.
619       if (isa<CallInst>(UUser) || isa<InvokeInst>(UUser))
620         continue;
621       if (isa<BitCastInst>(UUser) || isa<GetElementPtrInst>(UUser) ||
622           isa<PHINode>(UUser) || isa<SelectInst>(UUser)) {
623         Worklist.push_back(UUser);
624         continue;
625       }
626       return true;
627     }
628   } while (!Worklist.empty());
629
630   // No escapes found.
631   return false;
632 }
633
634 //===----------------------------------------------------------------------===//
635 // ARC AliasAnalysis.
636 //===----------------------------------------------------------------------===//
637
638 #include "llvm/Pass.h"
639 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
640 #include "llvm/Analysis/Passes.h"
641
642 namespace {
643   /// ObjCARCAliasAnalysis - This is a simple alias analysis
644   /// implementation that uses knowledge of ARC constructs to answer queries.
645   ///
646   /// TODO: This class could be generalized to know about other ObjC-specific
647   /// tricks. Such as knowing that ivars in the non-fragile ABI are non-aliasing
648   /// even though their offsets are dynamic.
649   class ObjCARCAliasAnalysis : public ImmutablePass,
650                                public AliasAnalysis {
651   public:
652     static char ID; // Class identification, replacement for typeinfo
653     ObjCARCAliasAnalysis() : ImmutablePass(ID) {
654       initializeObjCARCAliasAnalysisPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
655     }
656
657   private:
658     virtual void initializePass() {
659       InitializeAliasAnalysis(this);
660     }
661
662     /// getAdjustedAnalysisPointer - This method is used when a pass implements
663     /// an analysis interface through multiple inheritance.  If needed, it
664     /// should override this to adjust the this pointer as needed for the
665     /// specified pass info.
666     virtual void *getAdjustedAnalysisPointer(const void *PI) {
667       if (PI == &AliasAnalysis::ID)
668         return (AliasAnalysis*)this;
669       return this;
670     }
671
672     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
673     virtual AliasResult alias(const Location &LocA, const Location &LocB);
674     virtual bool pointsToConstantMemory(const Location &Loc, bool OrLocal);
675     virtual ModRefBehavior getModRefBehavior(ImmutableCallSite CS);
676     virtual ModRefBehavior getModRefBehavior(const Function *F);
677     virtual ModRefResult getModRefInfo(ImmutableCallSite CS,
678                                        const Location &Loc);
679     virtual ModRefResult getModRefInfo(ImmutableCallSite CS1,
680                                        ImmutableCallSite CS2);
681   };
682 }  // End of anonymous namespace
683
684 // Register this pass...
685 char ObjCARCAliasAnalysis::ID = 0;
686 INITIALIZE_AG_PASS(ObjCARCAliasAnalysis, AliasAnalysis, "objc-arc-aa",
687                    "ObjC-ARC-Based Alias Analysis", false, true, false)
688
689 ImmutablePass *llvm::createObjCARCAliasAnalysisPass() {
690   return new ObjCARCAliasAnalysis();
691 }
692
693 void
694 ObjCARCAliasAnalysis::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
695   AU.setPreservesAll();
696   AliasAnalysis::getAnalysisUsage(AU);
697 }
698
699 AliasAnalysis::AliasResult
700 ObjCARCAliasAnalysis::alias(const Location &LocA, const Location &LocB) {
701   if (!EnableARCOpts)
702     return AliasAnalysis::alias(LocA, LocB);
703
704   // First, strip off no-ops, including ObjC-specific no-ops, and try making a
705   // precise alias query.
706   const Value *SA = StripPointerCastsAndObjCCalls(LocA.Ptr);
707   const Value *SB = StripPointerCastsAndObjCCalls(LocB.Ptr);
708   AliasResult Result =
709     AliasAnalysis::alias(Location(SA, LocA.Size, LocA.TBAATag),
710                          Location(SB, LocB.Size, LocB.TBAATag));
711   if (Result != MayAlias)
712     return Result;
713
714   // If that failed, climb to the underlying object, including climbing through
715   // ObjC-specific no-ops, and try making an imprecise alias query.
716   const Value *UA = GetUnderlyingObjCPtr(SA);
717   const Value *UB = GetUnderlyingObjCPtr(SB);
718   if (UA != SA || UB != SB) {
719     Result = AliasAnalysis::alias(Location(UA), Location(UB));
720     // We can't use MustAlias or PartialAlias results here because
721     // GetUnderlyingObjCPtr may return an offsetted pointer value.
722     if (Result == NoAlias)
723       return NoAlias;
724   }
725
726   // If that failed, fail. We don't need to chain here, since that's covered
727   // by the earlier precise query.
728   return MayAlias;
729 }
730
731 bool
732 ObjCARCAliasAnalysis::pointsToConstantMemory(const Location &Loc,
733                                              bool OrLocal) {
734   if (!EnableARCOpts)
735     return AliasAnalysis::pointsToConstantMemory(Loc, OrLocal);
736
737   // First, strip off no-ops, including ObjC-specific no-ops, and try making
738   // a precise alias query.
739   const Value *S = StripPointerCastsAndObjCCalls(Loc.Ptr);
740   if (AliasAnalysis::pointsToConstantMemory(Location(S, Loc.Size, Loc.TBAATag),
741                                             OrLocal))
742     return true;
743
744   // If that failed, climb to the underlying object, including climbing through
745   // ObjC-specific no-ops, and try making an imprecise alias query.
746   const Value *U = GetUnderlyingObjCPtr(S);
747   if (U != S)
748     return AliasAnalysis::pointsToConstantMemory(Location(U), OrLocal);
749
750   // If that failed, fail. We don't need to chain here, since that's covered
751   // by the earlier precise query.
752   return false;
753 }
754
755 AliasAnalysis::ModRefBehavior
756 ObjCARCAliasAnalysis::getModRefBehavior(ImmutableCallSite CS) {
757   // We have nothing to do. Just chain to the next AliasAnalysis.
758   return AliasAnalysis::getModRefBehavior(CS);
759 }
760
761 AliasAnalysis::ModRefBehavior
762 ObjCARCAliasAnalysis::getModRefBehavior(const Function *F) {
763   if (!EnableARCOpts)
764     return AliasAnalysis::getModRefBehavior(F);
765
766   switch (GetFunctionClass(F)) {
767   case IC_NoopCast:
768     return DoesNotAccessMemory;
769   default:
770     break;
771   }
772
773   return AliasAnalysis::getModRefBehavior(F);
774 }
775
776 AliasAnalysis::ModRefResult
777 ObjCARCAliasAnalysis::getModRefInfo(ImmutableCallSite CS, const Location &Loc) {
778   if (!EnableARCOpts)
779     return AliasAnalysis::getModRefInfo(CS, Loc);
780
781   switch (GetBasicInstructionClass(CS.getInstruction())) {
782   case IC_Retain:
783   case IC_RetainRV:
784   case IC_Autorelease:
785   case IC_AutoreleaseRV:
786   case IC_NoopCast:
787   case IC_AutoreleasepoolPush:
788   case IC_FusedRetainAutorelease:
789   case IC_FusedRetainAutoreleaseRV:
790     // These functions don't access any memory visible to the compiler.
791     // Note that this doesn't include objc_retainBlock, becuase it updates
792     // pointers when it copies block data.
793     return NoModRef;
794   default:
795     break;
796   }
797
798   return AliasAnalysis::getModRefInfo(CS, Loc);
799 }
800
801 AliasAnalysis::ModRefResult
802 ObjCARCAliasAnalysis::getModRefInfo(ImmutableCallSite CS1,
803                                     ImmutableCallSite CS2) {
804   // TODO: Theoretically we could check for dependencies between objc_* calls
805   // and OnlyAccessesArgumentPointees calls or other well-behaved calls.
806   return AliasAnalysis::getModRefInfo(CS1, CS2);
807 }
808
809 //===----------------------------------------------------------------------===//
810 // ARC expansion.
811 //===----------------------------------------------------------------------===//
812
813 #include "llvm/Support/InstIterator.h"
814 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
815
816 namespace {
817   /// ObjCARCExpand - Early ARC transformations.
818   class ObjCARCExpand : public FunctionPass {
819     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
820     virtual bool doInitialization(Module &M);
821     virtual bool runOnFunction(Function &F);
822
823     /// Run - A flag indicating whether this optimization pass should run.
824     bool Run;
825
826   public:
827     static char ID;
828     ObjCARCExpand() : FunctionPass(ID) {
829       initializeObjCARCExpandPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
830     }
831   };
832 }
833
834 char ObjCARCExpand::ID = 0;
835 INITIALIZE_PASS(ObjCARCExpand,
836                 "objc-arc-expand", "ObjC ARC expansion", false, false)
837
838 Pass *llvm::createObjCARCExpandPass() {
839   return new ObjCARCExpand();
840 }
841
842 void ObjCARCExpand::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
843   AU.setPreservesCFG();
844 }
845
846 bool ObjCARCExpand::doInitialization(Module &M) {
847   Run = ModuleHasARC(M);
848   return false;
849 }
850
851 bool ObjCARCExpand::runOnFunction(Function &F) {
852   if (!EnableARCOpts)
853     return false;
854
855   // If nothing in the Module uses ARC, don't do anything.
856   if (!Run)
857     return false;
858
859   bool Changed = false;
860
861   for (inst_iterator I = inst_begin(&F), E = inst_end(&F); I != E; ++I) {
862     Instruction *Inst = &*I;
863
864     switch (GetBasicInstructionClass(Inst)) {
865     case IC_Retain:
866     case IC_RetainRV:
867     case IC_Autorelease:
868     case IC_AutoreleaseRV:
869     case IC_FusedRetainAutorelease:
870     case IC_FusedRetainAutoreleaseRV:
871       // These calls return their argument verbatim, as a low-level
872       // optimization. However, this makes high-level optimizations
873       // harder. Undo any uses of this optimization that the front-end
874       // emitted here. We'll redo them in a later pass.
875       Changed = true;
876       Inst->replaceAllUsesWith(cast<CallInst>(Inst)->getArgOperand(0));
877       break;
878     default:
879       break;
880     }
881   }
882
883   return Changed;
884 }
885
886 //===----------------------------------------------------------------------===//
887 // ARC autorelease pool elimination.
888 //===----------------------------------------------------------------------===//
889
890 #include "llvm/Constants.h"
891
892 namespace {
893   /// ObjCARCAPElim - Autorelease pool elimination.
894   class ObjCARCAPElim : public ModulePass {
895     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
896     virtual bool runOnModule(Module &M);
897
898     bool MayAutorelease(CallSite CS, unsigned Depth = 0);
899     bool OptimizeBB(BasicBlock *BB);
900
901   public:
902     static char ID;
903     ObjCARCAPElim() : ModulePass(ID) {
904       initializeObjCARCAPElimPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
905     }
906   };
907 }
908
909 char ObjCARCAPElim::ID = 0;
910 INITIALIZE_PASS(ObjCARCAPElim,
911                 "objc-arc-apelim",
912                 "ObjC ARC autorelease pool elimination",
913                 false, false)
914
915 Pass *llvm::createObjCARCAPElimPass() {
916   return new ObjCARCAPElim();
917 }
918
919 void ObjCARCAPElim::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
920   AU.setPreservesCFG();
921 }
922
923 /// MayAutorelease - Interprocedurally determine if calls made by the
924 /// given call site can possibly produce autoreleases.
925 bool ObjCARCAPElim::MayAutorelease(CallSite CS, unsigned Depth) {
926   if (Function *Callee = CS.getCalledFunction()) {
927     if (Callee->isDeclaration() || Callee->mayBeOverridden())
928       return true;
929     for (Function::iterator I = Callee->begin(), E = Callee->end();
930          I != E; ++I) {
931       BasicBlock *BB = I;
932       for (BasicBlock::iterator J = BB->begin(), F = BB->end(); J != F; ++J)
933         if (CallSite JCS = CallSite(J))
934           // This recursion depth limit is arbitrary. It's just great
935           // enough to cover known interesting testcases.
936           if (Depth < 3 &&
937               !JCS.onlyReadsMemory() &&
938               MayAutorelease(JCS, Depth + 1))
939             return true;
940     }
941     return false;
942   }
943
944   return true;
945 }
946
947 bool ObjCARCAPElim::OptimizeBB(BasicBlock *BB) {
948   bool Changed = false;
949
950   Instruction *Push = 0;
951   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ) {
952     Instruction *Inst = I++;
953     switch (GetBasicInstructionClass(Inst)) {
954     case IC_AutoreleasepoolPush:
955       Push = Inst;
956       break;
957     case IC_AutoreleasepoolPop:
958       // If this pop matches a push and nothing in between can autorelease,
959       // zap the pair.
960       if (Push && cast<CallInst>(Inst)->getArgOperand(0) == Push) {
961         Changed = true;
962         Inst->eraseFromParent();
963         Push->eraseFromParent();
964       }
965       Push = 0;
966       break;
967     case IC_CallOrUser:
968       if (MayAutorelease(CallSite(Inst)))
969         Push = 0;
970       break;
971     default:
972       break;
973     }
974   }
975
976   return Changed;
977 }
978
979 bool ObjCARCAPElim::runOnModule(Module &M) {
980   if (!EnableARCOpts)
981     return false;
982
983   // If nothing in the Module uses ARC, don't do anything.
984   if (!ModuleHasARC(M))
985     return false;
986
987   // Find the llvm.global_ctors variable, as the first step in
988   // identifying the global constructors.
989   GlobalVariable *GV = M.getGlobalVariable("llvm.global_ctors");
990   if (!GV)
991     return false;
992
993   assert(GV->hasDefinitiveInitializer() &&
994          "llvm.global_ctors is uncooperative!");
995
996   bool Changed = false;
997
998   // Dig the constructor functions out of GV's initializer.
999   ConstantArray *Init = cast<ConstantArray>(GV->getInitializer());
1000   for (User::op_iterator OI = Init->op_begin(), OE = Init->op_end();
1001        OI != OE; ++OI) {
1002     Value *Op = *OI;
1003     // llvm.global_ctors is an array of pairs where the second members
1004     // are constructor functions.
1005     Function *F = cast<Function>(cast<ConstantStruct>(Op)->getOperand(1));
1006     // Only look at function definitions.
1007     if (F->isDeclaration())
1008       continue;
1009     // Only look at functions with one basic block.
1010     if (llvm::next(F->begin()) != F->end())
1011       continue;
1012     // Ok, a single-block constructor function definition. Try to optimize it.
1013     Changed |= OptimizeBB(F->begin());
1014   }
1015
1016   return Changed;
1017 }
1018
1019 //===----------------------------------------------------------------------===//
1020 // ARC optimization.
1021 //===----------------------------------------------------------------------===//
1022
1023 // TODO: On code like this:
1024 //
1025 // objc_retain(%x)
1026 // stuff_that_cannot_release()
1027 // objc_autorelease(%x)
1028 // stuff_that_cannot_release()
1029 // objc_retain(%x)
1030 // stuff_that_cannot_release()
1031 // objc_autorelease(%x)
1032 //
1033 // The second retain and autorelease can be deleted.
1034
1035 // TODO: It should be possible to delete
1036 // objc_autoreleasePoolPush and objc_autoreleasePoolPop
1037 // pairs if nothing is actually autoreleased between them. Also, autorelease
1038 // calls followed by objc_autoreleasePoolPop calls (perhaps in ObjC++ code
1039 // after inlining) can be turned into plain release calls.
1040
1041 // TODO: Critical-edge splitting. If the optimial insertion point is
1042 // a critical edge, the current algorithm has to fail, because it doesn't
1043 // know how to split edges. It should be possible to make the optimizer
1044 // think in terms of edges, rather than blocks, and then split critical
1045 // edges on demand.
1046
1047 // TODO: OptimizeSequences could generalized to be Interprocedural.
1048
1049 // TODO: Recognize that a bunch of other objc runtime calls have
1050 // non-escaping arguments and non-releasing arguments, and may be
1051 // non-autoreleasing.
1052
1053 // TODO: Sink autorelease calls as far as possible. Unfortunately we
1054 // usually can't sink them past other calls, which would be the main
1055 // case where it would be useful.
1056
1057 // TODO: The pointer returned from objc_loadWeakRetained is retained.
1058
1059 // TODO: Delete release+retain pairs (rare).
1060
1061 #include "llvm/GlobalAlias.h"
1062 #include "llvm/Constants.h"
1063 #include "llvm/LLVMContext.h"
1064 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
1065 #include "llvm/Support/CFG.h"
1066 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
1067 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
1068 #include "llvm/ADT/DenseSet.h"
1069
1070 STATISTIC(NumNoops,       "Number of no-op objc calls eliminated");
1071 STATISTIC(NumPartialNoops, "Number of partially no-op objc calls eliminated");
1072 STATISTIC(NumAutoreleases,"Number of autoreleases converted to releases");
1073 STATISTIC(NumRets,        "Number of return value forwarding "
1074                           "retain+autoreleaes eliminated");
1075 STATISTIC(NumRRs,         "Number of retain+release paths eliminated");
1076 STATISTIC(NumPeeps,       "Number of calls peephole-optimized");
1077
1078 namespace {
1079   /// ProvenanceAnalysis - This is similar to BasicAliasAnalysis, and it
1080   /// uses many of the same techniques, except it uses special ObjC-specific
1081   /// reasoning about pointer relationships.
1082   class ProvenanceAnalysis {
1083     AliasAnalysis *AA;
1084
1085     typedef std::pair<const Value *, const Value *> ValuePairTy;
1086     typedef DenseMap<ValuePairTy, bool> CachedResultsTy;
1087     CachedResultsTy CachedResults;
1088
1089     bool relatedCheck(const Value *A, const Value *B);
1090     bool relatedSelect(const SelectInst *A, const Value *B);
1091     bool relatedPHI(const PHINode *A, const Value *B);
1092
1093     // Do not implement.
1094     void operator=(const ProvenanceAnalysis &);
1095     ProvenanceAnalysis(const ProvenanceAnalysis &);
1096
1097   public:
1098     ProvenanceAnalysis() {}
1099
1100     void setAA(AliasAnalysis *aa) { AA = aa; }
1101
1102     AliasAnalysis *getAA() const { return AA; }
1103
1104     bool related(const Value *A, const Value *B);
1105
1106     void clear() {
1107       CachedResults.clear();
1108     }
1109   };
1110 }
1111
1112 bool ProvenanceAnalysis::relatedSelect(const SelectInst *A, const Value *B) {
1113   // If the values are Selects with the same condition, we can do a more precise
1114   // check: just check for relations between the values on corresponding arms.
1115   if (const SelectInst *SB = dyn_cast<SelectInst>(B))
1116     if (A->getCondition() == SB->getCondition()) {
1117       if (related(A->getTrueValue(), SB->getTrueValue()))
1118         return true;
1119       if (related(A->getFalseValue(), SB->getFalseValue()))
1120         return true;
1121       return false;
1122     }
1123
1124   // Check both arms of the Select node individually.
1125   if (related(A->getTrueValue(), B))
1126     return true;
1127   if (related(A->getFalseValue(), B))
1128     return true;
1129
1130   // The arms both checked out.
1131   return false;
1132 }
1133
1134 bool ProvenanceAnalysis::relatedPHI(const PHINode *A, const Value *B) {
1135   // If the values are PHIs in the same block, we can do a more precise as well
1136   // as efficient check: just check for relations between the values on
1137   // corresponding edges.
1138   if (const PHINode *PNB = dyn_cast<PHINode>(B))
1139     if (PNB->getParent() == A->getParent()) {
1140       for (unsigned i = 0, e = A->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
1141         if (related(A->getIncomingValue(i),
1142                     PNB->getIncomingValueForBlock(A->getIncomingBlock(i))))
1143           return true;
1144       return false;
1145     }
1146
1147   // Check each unique source of the PHI node against B.
1148   SmallPtrSet<const Value *, 4> UniqueSrc;
1149   for (unsigned i = 0, e = A->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1150     const Value *PV1 = A->getIncomingValue(i);
1151     if (UniqueSrc.insert(PV1) && related(PV1, B))
1152       return true;
1153   }
1154
1155   // All of the arms checked out.
1156   return false;
1157 }
1158
1159 /// isStoredObjCPointer - Test if the value of P, or any value covered by its
1160 /// provenance, is ever stored within the function (not counting callees).
1161 static bool isStoredObjCPointer(const Value *P) {
1162   SmallPtrSet<const Value *, 8> Visited;
1163   SmallVector<const Value *, 8> Worklist;
1164   Worklist.push_back(P);
1165   Visited.insert(P);
1166   do {
1167     P = Worklist.pop_back_val();
1168     for (Value::const_use_iterator UI = P->use_begin(), UE = P->use_end();
1169          UI != UE; ++UI) {
1170       const User *Ur = *UI;
1171       if (isa<StoreInst>(Ur)) {
1172         if (UI.getOperandNo() == 0)
1173           // The pointer is stored.
1174           return true;
1175         // The pointed is stored through.
1176         continue;
1177       }
1178       if (isa<CallInst>(Ur))
1179         // The pointer is passed as an argument, ignore this.
1180         continue;
1181       if (isa<PtrToIntInst>(P))
1182         // Assume the worst.
1183         return true;
1184       if (Visited.insert(Ur))
1185         Worklist.push_back(Ur);
1186     }
1187   } while (!Worklist.empty());
1188
1189   // Everything checked out.
1190   return false;
1191 }
1192
1193 bool ProvenanceAnalysis::relatedCheck(const Value *A, const Value *B) {
1194   // Skip past provenance pass-throughs.
1195   A = GetUnderlyingObjCPtr(A);
1196   B = GetUnderlyingObjCPtr(B);
1197
1198   // Quick check.
1199   if (A == B)
1200     return true;
1201
1202   // Ask regular AliasAnalysis, for a first approximation.
1203   switch (AA->alias(A, B)) {
1204   case AliasAnalysis::NoAlias:
1205     return false;
1206   case AliasAnalysis::MustAlias:
1207   case AliasAnalysis::PartialAlias:
1208     return true;
1209   case AliasAnalysis::MayAlias:
1210     break;
1211   }
1212
1213   bool AIsIdentified = IsObjCIdentifiedObject(A);
1214   bool BIsIdentified = IsObjCIdentifiedObject(B);
1215
1216   // An ObjC-Identified object can't alias a load if it is never locally stored.
1217   if (AIsIdentified) {
1218     if (BIsIdentified) {
1219       // If both pointers have provenance, they can be directly compared.
1220       if (A != B)
1221         return false;
1222     } else {
1223       if (isa<LoadInst>(B))
1224         return isStoredObjCPointer(A);
1225     }
1226   } else {
1227     if (BIsIdentified && isa<LoadInst>(A))
1228       return isStoredObjCPointer(B);
1229   }
1230
1231    // Special handling for PHI and Select.
1232   if (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(A))
1233     return relatedPHI(PN, B);
1234   if (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(B))
1235     return relatedPHI(PN, A);
1236   if (const SelectInst *S = dyn_cast<SelectInst>(A))
1237     return relatedSelect(S, B);
1238   if (const SelectInst *S = dyn_cast<SelectInst>(B))
1239     return relatedSelect(S, A);
1240
1241   // Conservative.
1242   return true;
1243 }
1244
1245 bool ProvenanceAnalysis::related(const Value *A, const Value *B) {
1246   // Begin by inserting a conservative value into the map. If the insertion
1247   // fails, we have the answer already. If it succeeds, leave it there until we
1248   // compute the real answer to guard against recursive queries.
1249   if (A > B) std::swap(A, B);
1250   std::pair<CachedResultsTy::iterator, bool> Pair =
1251     CachedResults.insert(std::make_pair(ValuePairTy(A, B), true));
1252   if (!Pair.second)
1253     return Pair.first->second;
1254
1255   bool Result = relatedCheck(A, B);
1256   CachedResults[ValuePairTy(A, B)] = Result;
1257   return Result;
1258 }
1259
1260 namespace {
1261   // Sequence - A sequence of states that a pointer may go through in which an
1262   // objc_retain and objc_release are actually needed.
1263   enum Sequence {
1264     S_None,
1265     S_Retain,         ///< objc_retain(x)
1266     S_CanRelease,     ///< foo(x) -- x could possibly see a ref count decrement
1267     S_Use,            ///< any use of x
1268     S_Stop,           ///< like S_Release, but code motion is stopped
1269     S_Release,        ///< objc_release(x)
1270     S_MovableRelease  ///< objc_release(x), !clang.imprecise_release
1271   };
1272 }
1273
1274 static Sequence MergeSeqs(Sequence A, Sequence B, bool TopDown) {
1275   // The easy cases.
1276   if (A == B)
1277     return A;
1278   if (A == S_None || B == S_None)
1279     return S_None;
1280
1281   if (A > B) std::swap(A, B);
1282   if (TopDown) {
1283     // Choose the side which is further along in the sequence.
1284     if ((A == S_Retain || A == S_CanRelease) &&
1285         (B == S_CanRelease || B == S_Use))
1286       return B;
1287   } else {
1288     // Choose the side which is further along in the sequence.
1289     if ((A == S_Use || A == S_CanRelease) &&
1290         (B == S_Use || B == S_Release || B == S_Stop || B == S_MovableRelease))
1291       return A;
1292     // If both sides are releases, choose the more conservative one.
1293     if (A == S_Stop && (B == S_Release || B == S_MovableRelease))
1294       return A;
1295     if (A == S_Release && B == S_MovableRelease)
1296       return A;
1297   }
1298
1299   return S_None;
1300 }
1301
1302 namespace {
1303   /// RRInfo - Unidirectional information about either a
1304   /// retain-decrement-use-release sequence or release-use-decrement-retain
1305   /// reverese sequence.
1306   struct RRInfo {
1307     /// KnownSafe - After an objc_retain, the reference count of the referenced
1308     /// object is known to be positive. Similarly, before an objc_release, the
1309     /// reference count of the referenced object is known to be positive. If
1310     /// there are retain-release pairs in code regions where the retain count
1311     /// is known to be positive, they can be eliminated, regardless of any side
1312     /// effects between them.
1313     ///
1314     /// Also, a retain+release pair nested within another retain+release
1315     /// pair all on the known same pointer value can be eliminated, regardless
1316     /// of any intervening side effects.
1317     ///
1318     /// KnownSafe is true when either of these conditions is satisfied.
1319     bool KnownSafe;
1320
1321     /// IsRetainBlock - True if the Calls are objc_retainBlock calls (as
1322     /// opposed to objc_retain calls).
1323     bool IsRetainBlock;
1324
1325     /// IsTailCallRelease - True of the objc_release calls are all marked
1326     /// with the "tail" keyword.
1327     bool IsTailCallRelease;
1328
1329     /// Partial - True of we've seen an opportunity for partial RR elimination,
1330     /// such as pushing calls into a CFG triangle or into one side of a
1331     /// CFG diamond.
1332     /// TODO: Consider moving this to PtrState.
1333     bool Partial;
1334
1335     /// ReleaseMetadata - If the Calls are objc_release calls and they all have
1336     /// a clang.imprecise_release tag, this is the metadata tag.
1337     MDNode *ReleaseMetadata;
1338
1339     /// Calls - For a top-down sequence, the set of objc_retains or
1340     /// objc_retainBlocks. For bottom-up, the set of objc_releases.
1341     SmallPtrSet<Instruction *, 2> Calls;
1342
1343     /// ReverseInsertPts - The set of optimal insert positions for
1344     /// moving calls in the opposite sequence.
1345     SmallPtrSet<Instruction *, 2> ReverseInsertPts;
1346
1347     RRInfo() :
1348       KnownSafe(false), IsRetainBlock(false),
1349       IsTailCallRelease(false), Partial(false),
1350       ReleaseMetadata(0) {}
1351
1352     void clear();
1353   };
1354 }
1355
1356 void RRInfo::clear() {
1357   KnownSafe = false;
1358   IsRetainBlock = false;
1359   IsTailCallRelease = false;
1360   Partial = false;
1361   ReleaseMetadata = 0;
1362   Calls.clear();
1363   ReverseInsertPts.clear();
1364 }
1365
1366 namespace {
1367   /// PtrState - This class summarizes several per-pointer runtime properties
1368   /// which are propogated through the flow graph.
1369   class PtrState {
1370     /// RefCount - The known minimum number of reference count increments.
1371     unsigned RefCount;
1372
1373     /// NestCount - The known minimum level of retain+release nesting.
1374     unsigned NestCount;
1375
1376     /// Seq - The current position in the sequence.
1377     Sequence Seq;
1378
1379   public:
1380     /// RRI - Unidirectional information about the current sequence.
1381     /// TODO: Encapsulate this better.
1382     RRInfo RRI;
1383
1384     PtrState() : RefCount(0), NestCount(0), Seq(S_None) {}
1385
1386     void SetAtLeastOneRefCount()  {
1387       if (RefCount == 0) RefCount = 1;
1388     }
1389
1390     void IncrementRefCount() {
1391       if (RefCount != UINT_MAX) ++RefCount;
1392     }
1393
1394     void DecrementRefCount() {
1395       if (RefCount != 0) --RefCount;
1396     }
1397
1398     bool IsKnownIncremented() const {
1399       return RefCount > 0;
1400     }
1401
1402     void IncrementNestCount() {
1403       if (NestCount != UINT_MAX) ++NestCount;
1404     }
1405
1406     void DecrementNestCount() {
1407       if (NestCount != 0) --NestCount;
1408     }
1409
1410     bool IsKnownNested() const {
1411       return NestCount > 0;
1412     }
1413
1414     void SetSeq(Sequence NewSeq) {
1415       Seq = NewSeq;
1416     }
1417
1418     Sequence GetSeq() const {
1419       return Seq;
1420     }
1421
1422     void ClearSequenceProgress() {
1423       Seq = S_None;
1424       RRI.clear();
1425     }
1426
1427     void Merge(const PtrState &Other, bool TopDown);
1428   };
1429 }
1430
1431 void
1432 PtrState::Merge(const PtrState &Other, bool TopDown) {
1433   Seq = MergeSeqs(Seq, Other.Seq, TopDown);
1434   RefCount = std::min(RefCount, Other.RefCount);
1435   NestCount = std::min(NestCount, Other.NestCount);
1436
1437   // We can't merge a plain objc_retain with an objc_retainBlock.
1438   if (RRI.IsRetainBlock != Other.RRI.IsRetainBlock)
1439     Seq = S_None;
1440
1441   // If we're not in a sequence (anymore), drop all associated state.
1442   if (Seq == S_None) {
1443     RRI.clear();
1444   } else if (RRI.Partial || Other.RRI.Partial) {
1445     // If we're doing a merge on a path that's previously seen a partial
1446     // merge, conservatively drop the sequence, to avoid doing partial
1447     // RR elimination. If the branch predicates for the two merge differ,
1448     // mixing them is unsafe.
1449     Seq = S_None;
1450     RRI.clear();
1451   } else {
1452     // Conservatively merge the ReleaseMetadata information.
1453     if (RRI.ReleaseMetadata != Other.RRI.ReleaseMetadata)
1454       RRI.ReleaseMetadata = 0;
1455
1456     RRI.KnownSafe = RRI.KnownSafe && Other.RRI.KnownSafe;
1457     RRI.IsTailCallRelease = RRI.IsTailCallRelease && Other.RRI.IsTailCallRelease;
1458     RRI.Calls.insert(Other.RRI.Calls.begin(), Other.RRI.Calls.end());
1459
1460     // Merge the insert point sets. If there are any differences,
1461     // that makes this a partial merge.
1462     RRI.Partial = RRI.ReverseInsertPts.size() !=
1463                   Other.RRI.ReverseInsertPts.size();
1464     for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
1465          I = Other.RRI.ReverseInsertPts.begin(),
1466          E = Other.RRI.ReverseInsertPts.end(); I != E; ++I)
1467       RRI.Partial |= RRI.ReverseInsertPts.insert(*I);
1468   }
1469 }
1470
1471 namespace {
1472   /// BBState - Per-BasicBlock state.
1473   class BBState {
1474     /// TopDownPathCount - The number of unique control paths from the entry
1475     /// which can reach this block.
1476     unsigned TopDownPathCount;
1477
1478     /// BottomUpPathCount - The number of unique control paths to exits
1479     /// from this block.
1480     unsigned BottomUpPathCount;
1481
1482     /// MapTy - A type for PerPtrTopDown and PerPtrBottomUp.
1483     typedef MapVector<const Value *, PtrState> MapTy;
1484
1485     /// PerPtrTopDown - The top-down traversal uses this to record information
1486     /// known about a pointer at the bottom of each block.
1487     MapTy PerPtrTopDown;
1488
1489     /// PerPtrBottomUp - The bottom-up traversal uses this to record information
1490     /// known about a pointer at the top of each block.
1491     MapTy PerPtrBottomUp;
1492
1493   public:
1494     BBState() : TopDownPathCount(0), BottomUpPathCount(0) {}
1495
1496     typedef MapTy::iterator ptr_iterator;
1497     typedef MapTy::const_iterator ptr_const_iterator;
1498
1499     ptr_iterator top_down_ptr_begin() { return PerPtrTopDown.begin(); }
1500     ptr_iterator top_down_ptr_end() { return PerPtrTopDown.end(); }
1501     ptr_const_iterator top_down_ptr_begin() const {
1502       return PerPtrTopDown.begin();
1503     }
1504     ptr_const_iterator top_down_ptr_end() const {
1505       return PerPtrTopDown.end();
1506     }
1507
1508     ptr_iterator bottom_up_ptr_begin() { return PerPtrBottomUp.begin(); }
1509     ptr_iterator bottom_up_ptr_end() { return PerPtrBottomUp.end(); }
1510     ptr_const_iterator bottom_up_ptr_begin() const {
1511       return PerPtrBottomUp.begin();
1512     }
1513     ptr_const_iterator bottom_up_ptr_end() const {
1514       return PerPtrBottomUp.end();
1515     }
1516
1517     /// SetAsEntry - Mark this block as being an entry block, which has one
1518     /// path from the entry by definition.
1519     void SetAsEntry() { TopDownPathCount = 1; }
1520
1521     /// SetAsExit - Mark this block as being an exit block, which has one
1522     /// path to an exit by definition.
1523     void SetAsExit()  { BottomUpPathCount = 1; }
1524
1525     PtrState &getPtrTopDownState(const Value *Arg) {
1526       return PerPtrTopDown[Arg];
1527     }
1528
1529     PtrState &getPtrBottomUpState(const Value *Arg) {
1530       return PerPtrBottomUp[Arg];
1531     }
1532
1533     void clearBottomUpPointers() {
1534       PerPtrBottomUp.clear();
1535     }
1536
1537     void clearTopDownPointers() {
1538       PerPtrTopDown.clear();
1539     }
1540
1541     void InitFromPred(const BBState &Other);
1542     void InitFromSucc(const BBState &Other);
1543     void MergePred(const BBState &Other);
1544     void MergeSucc(const BBState &Other);
1545
1546     /// GetAllPathCount - Return the number of possible unique paths from an
1547     /// entry to an exit which pass through this block. This is only valid
1548     /// after both the top-down and bottom-up traversals are complete.
1549     unsigned GetAllPathCount() const {
1550       return TopDownPathCount * BottomUpPathCount;
1551     }
1552
1553     /// IsVisitedTopDown - Test whether the block for this BBState has been
1554     /// visited by the top-down portion of the algorithm.
1555     bool isVisitedTopDown() const {
1556       return TopDownPathCount != 0;
1557     }
1558   };
1559 }
1560
1561 void BBState::InitFromPred(const BBState &Other) {
1562   PerPtrTopDown = Other.PerPtrTopDown;
1563   TopDownPathCount = Other.TopDownPathCount;
1564 }
1565
1566 void BBState::InitFromSucc(const BBState &Other) {
1567   PerPtrBottomUp = Other.PerPtrBottomUp;
1568   BottomUpPathCount = Other.BottomUpPathCount;
1569 }
1570
1571 /// MergePred - The top-down traversal uses this to merge information about
1572 /// predecessors to form the initial state for a new block.
1573 void BBState::MergePred(const BBState &Other) {
1574   // Other.TopDownPathCount can be 0, in which case it is either dead or a
1575   // loop backedge. Loop backedges are special.
1576   TopDownPathCount += Other.TopDownPathCount;
1577
1578   // For each entry in the other set, if our set has an entry with the same key,
1579   // merge the entries. Otherwise, copy the entry and merge it with an empty
1580   // entry.
1581   for (ptr_const_iterator MI = Other.top_down_ptr_begin(),
1582        ME = Other.top_down_ptr_end(); MI != ME; ++MI) {
1583     std::pair<ptr_iterator, bool> Pair = PerPtrTopDown.insert(*MI);
1584     Pair.first->second.Merge(Pair.second ? PtrState() : MI->second,
1585                              /*TopDown=*/true);
1586   }
1587
1588   // For each entry in our set, if the other set doesn't have an entry with the
1589   // same key, force it to merge with an empty entry.
1590   for (ptr_iterator MI = top_down_ptr_begin(),
1591        ME = top_down_ptr_end(); MI != ME; ++MI)
1592     if (Other.PerPtrTopDown.find(MI->first) == Other.PerPtrTopDown.end())
1593       MI->second.Merge(PtrState(), /*TopDown=*/true);
1594 }
1595
1596 /// MergeSucc - The bottom-up traversal uses this to merge information about
1597 /// successors to form the initial state for a new block.
1598 void BBState::MergeSucc(const BBState &Other) {
1599   // Other.BottomUpPathCount can be 0, in which case it is either dead or a
1600   // loop backedge. Loop backedges are special.
1601   BottomUpPathCount += Other.BottomUpPathCount;
1602
1603   // For each entry in the other set, if our set has an entry with the
1604   // same key, merge the entries. Otherwise, copy the entry and merge
1605   // it with an empty entry.
1606   for (ptr_const_iterator MI = Other.bottom_up_ptr_begin(),
1607        ME = Other.bottom_up_ptr_end(); MI != ME; ++MI) {
1608     std::pair<ptr_iterator, bool> Pair = PerPtrBottomUp.insert(*MI);
1609     Pair.first->second.Merge(Pair.second ? PtrState() : MI->second,
1610                              /*TopDown=*/false);
1611   }
1612
1613   // For each entry in our set, if the other set doesn't have an entry
1614   // with the same key, force it to merge with an empty entry.
1615   for (ptr_iterator MI = bottom_up_ptr_begin(),
1616        ME = bottom_up_ptr_end(); MI != ME; ++MI)
1617     if (Other.PerPtrBottomUp.find(MI->first) == Other.PerPtrBottomUp.end())
1618       MI->second.Merge(PtrState(), /*TopDown=*/false);
1619 }
1620
1621 namespace {
1622   /// ObjCARCOpt - The main ARC optimization pass.
1623   class ObjCARCOpt : public FunctionPass {
1624     bool Changed;
1625     ProvenanceAnalysis PA;
1626
1627     /// Run - A flag indicating whether this optimization pass should run.
1628     bool Run;
1629
1630     /// RetainRVCallee, etc. - Declarations for ObjC runtime
1631     /// functions, for use in creating calls to them. These are initialized
1632     /// lazily to avoid cluttering up the Module with unused declarations.
1633     Constant *RetainRVCallee, *AutoreleaseRVCallee, *ReleaseCallee,
1634              *RetainCallee, *RetainBlockCallee, *AutoreleaseCallee;
1635
1636     /// UsedInThisFunciton - Flags which determine whether each of the
1637     /// interesting runtine functions is in fact used in the current function.
1638     unsigned UsedInThisFunction;
1639
1640     /// ImpreciseReleaseMDKind - The Metadata Kind for clang.imprecise_release
1641     /// metadata.
1642     unsigned ImpreciseReleaseMDKind;
1643
1644     /// CopyOnEscapeMDKind - The Metadata Kind for clang.arc.copy_on_escape
1645     /// metadata.
1646     unsigned CopyOnEscapeMDKind;
1647
1648     Constant *getRetainRVCallee(Module *M);
1649     Constant *getAutoreleaseRVCallee(Module *M);
1650     Constant *getReleaseCallee(Module *M);
1651     Constant *getRetainCallee(Module *M);
1652     Constant *getRetainBlockCallee(Module *M);
1653     Constant *getAutoreleaseCallee(Module *M);
1654
1655     bool IsRetainBlockOptimizable(const Instruction *Inst);
1656
1657     void OptimizeRetainCall(Function &F, Instruction *Retain);
1658     bool OptimizeRetainRVCall(Function &F, Instruction *RetainRV);
1659     void OptimizeAutoreleaseRVCall(Function &F, Instruction *AutoreleaseRV);
1660     void OptimizeIndividualCalls(Function &F);
1661
1662     void CheckForCFGHazards(const BasicBlock *BB,
1663                             DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1664                             BBState &MyStates) const;
1665     bool VisitBottomUp(BasicBlock *BB,
1666                        DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1667                        MapVector<Value *, RRInfo> &Retains);
1668     bool VisitTopDown(BasicBlock *BB,
1669                       DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1670                       DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases);
1671     bool Visit(Function &F,
1672                DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1673                MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1674                DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases);
1675
1676     void MoveCalls(Value *Arg, RRInfo &RetainsToMove, RRInfo &ReleasesToMove,
1677                    MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1678                    DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
1679                    SmallVectorImpl<Instruction *> &DeadInsts,
1680                    Module *M);
1681
1682     bool PerformCodePlacement(DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1683                               MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1684                               DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
1685                               Module *M);
1686
1687     void OptimizeWeakCalls(Function &F);
1688
1689     bool OptimizeSequences(Function &F);
1690
1691     void OptimizeReturns(Function &F);
1692
1693     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
1694     virtual bool doInitialization(Module &M);
1695     virtual bool runOnFunction(Function &F);
1696     virtual void releaseMemory();
1697
1698   public:
1699     static char ID;
1700     ObjCARCOpt() : FunctionPass(ID) {
1701       initializeObjCARCOptPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
1702     }
1703   };
1704 }
1705
1706 char ObjCARCOpt::ID = 0;
1707 INITIALIZE_PASS_BEGIN(ObjCARCOpt,
1708                       "objc-arc", "ObjC ARC optimization", false, false)
1709 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ObjCARCAliasAnalysis)
1710 INITIALIZE_PASS_END(ObjCARCOpt,
1711                     "objc-arc", "ObjC ARC optimization", false, false)
1712
1713 Pass *llvm::createObjCARCOptPass() {
1714   return new ObjCARCOpt();
1715 }
1716
1717 void ObjCARCOpt::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
1718   AU.addRequired<ObjCARCAliasAnalysis>();
1719   AU.addRequired<AliasAnalysis>();
1720   // ARC optimization doesn't currently split critical edges.
1721   AU.setPreservesCFG();
1722 }
1723
1724 bool ObjCARCOpt::IsRetainBlockOptimizable(const Instruction *Inst) {
1725   // Without the magic metadata tag, we have to assume this might be an
1726   // objc_retainBlock call inserted to convert a block pointer to an id,
1727   // in which case it really is needed.
1728   if (!Inst->getMetadata(CopyOnEscapeMDKind))
1729     return false;
1730
1731   // If the pointer "escapes" (not including being used in a call),
1732   // the copy may be needed.
1733   if (DoesObjCBlockEscape(Inst))
1734     return false;
1735
1736   // Otherwise, it's not needed.
1737   return true;
1738 }
1739
1740 Constant *ObjCARCOpt::getRetainRVCallee(Module *M) {
1741   if (!RetainRVCallee) {
1742     LLVMContext &C = M->getContext();
1743     Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
1744     std::vector<Type *> Params;
1745     Params.push_back(I8X);
1746     FunctionType *FTy =
1747       FunctionType::get(I8X, Params, /*isVarArg=*/false);
1748     AttrListPtr Attributes;
1749     Attributes.addAttr(~0u, Attribute::NoUnwind);
1750     RetainRVCallee =
1751       M->getOrInsertFunction("objc_retainAutoreleasedReturnValue", FTy,
1752                              Attributes);
1753   }
1754   return RetainRVCallee;
1755 }
1756
1757 Constant *ObjCARCOpt::getAutoreleaseRVCallee(Module *M) {
1758   if (!AutoreleaseRVCallee) {
1759     LLVMContext &C = M->getContext();
1760     Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
1761     std::vector<Type *> Params;
1762     Params.push_back(I8X);
1763     FunctionType *FTy =
1764       FunctionType::get(I8X, Params, /*isVarArg=*/false);
1765     AttrListPtr Attributes;
1766     Attributes.addAttr(~0u, Attribute::NoUnwind);
1767     AutoreleaseRVCallee =
1768       M->getOrInsertFunction("objc_autoreleaseReturnValue", FTy,
1769                              Attributes);
1770   }
1771   return AutoreleaseRVCallee;
1772 }
1773
1774 Constant *ObjCARCOpt::getReleaseCallee(Module *M) {
1775   if (!ReleaseCallee) {
1776     LLVMContext &C = M->getContext();
1777     std::vector<Type *> Params;
1778     Params.push_back(PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C)));
1779     AttrListPtr Attributes;
1780     Attributes.addAttr(~0u, Attribute::NoUnwind);
1781     ReleaseCallee =
1782       M->getOrInsertFunction(
1783         "objc_release",
1784         FunctionType::get(Type::getVoidTy(C), Params, /*isVarArg=*/false),
1785         Attributes);
1786   }
1787   return ReleaseCallee;
1788 }
1789
1790 Constant *ObjCARCOpt::getRetainCallee(Module *M) {
1791   if (!RetainCallee) {
1792     LLVMContext &C = M->getContext();
1793     std::vector<Type *> Params;
1794     Params.push_back(PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C)));
1795     AttrListPtr Attributes;
1796     Attributes.addAttr(~0u, Attribute::NoUnwind);
1797     RetainCallee =
1798       M->getOrInsertFunction(
1799         "objc_retain",
1800         FunctionType::get(Params[0], Params, /*isVarArg=*/false),
1801         Attributes);
1802   }
1803   return RetainCallee;
1804 }
1805
1806 Constant *ObjCARCOpt::getRetainBlockCallee(Module *M) {
1807   if (!RetainBlockCallee) {
1808     LLVMContext &C = M->getContext();
1809     std::vector<Type *> Params;
1810     Params.push_back(PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C)));
1811     AttrListPtr Attributes;
1812     // objc_retainBlock is not nounwind because it calls user copy constructors
1813     // which could theoretically throw.
1814     RetainBlockCallee =
1815       M->getOrInsertFunction(
1816         "objc_retainBlock",
1817         FunctionType::get(Params[0], Params, /*isVarArg=*/false),
1818         Attributes);
1819   }
1820   return RetainBlockCallee;
1821 }
1822
1823 Constant *ObjCARCOpt::getAutoreleaseCallee(Module *M) {
1824   if (!AutoreleaseCallee) {
1825     LLVMContext &C = M->getContext();
1826     std::vector<Type *> Params;
1827     Params.push_back(PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C)));
1828     AttrListPtr Attributes;
1829     Attributes.addAttr(~0u, Attribute::NoUnwind);
1830     AutoreleaseCallee =
1831       M->getOrInsertFunction(
1832         "objc_autorelease",
1833         FunctionType::get(Params[0], Params, /*isVarArg=*/false),
1834         Attributes);
1835   }
1836   return AutoreleaseCallee;
1837 }
1838
1839 /// CanAlterRefCount - Test whether the given instruction can result in a
1840 /// reference count modification (positive or negative) for the pointer's
1841 /// object.
1842 static bool
1843 CanAlterRefCount(const Instruction *Inst, const Value *Ptr,
1844                  ProvenanceAnalysis &PA, InstructionClass Class) {
1845   switch (Class) {
1846   case IC_Autorelease:
1847   case IC_AutoreleaseRV:
1848   case IC_User:
1849     // These operations never directly modify a reference count.
1850     return false;
1851   default: break;
1852   }
1853
1854   ImmutableCallSite CS = static_cast<const Value *>(Inst);
1855   assert(CS && "Only calls can alter reference counts!");
1856
1857   // See if AliasAnalysis can help us with the call.
1858   AliasAnalysis::ModRefBehavior MRB = PA.getAA()->getModRefBehavior(CS);
1859   if (AliasAnalysis::onlyReadsMemory(MRB))
1860     return false;
1861   if (AliasAnalysis::onlyAccessesArgPointees(MRB)) {
1862     for (ImmutableCallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
1863          I != E; ++I) {
1864       const Value *Op = *I;
1865       if (IsPotentialUse(Op) && PA.related(Ptr, Op))
1866         return true;
1867     }
1868     return false;
1869   }
1870
1871   // Assume the worst.
1872   return true;
1873 }
1874
1875 /// CanUse - Test whether the given instruction can "use" the given pointer's
1876 /// object in a way that requires the reference count to be positive.
1877 static bool
1878 CanUse(const Instruction *Inst, const Value *Ptr, ProvenanceAnalysis &PA,
1879        InstructionClass Class) {
1880   // IC_Call operations (as opposed to IC_CallOrUser) never "use" objc pointers.
1881   if (Class == IC_Call)
1882     return false;
1883
1884   // Consider various instructions which may have pointer arguments which are
1885   // not "uses".
1886   if (const ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Inst)) {
1887     // Comparing a pointer with null, or any other constant, isn't really a use,
1888     // because we don't care what the pointer points to, or about the values
1889     // of any other dynamic reference-counted pointers.
1890     if (!IsPotentialUse(ICI->getOperand(1)))
1891       return false;
1892   } else if (ImmutableCallSite CS = static_cast<const Value *>(Inst)) {
1893     // For calls, just check the arguments (and not the callee operand).
1894     for (ImmutableCallSite::arg_iterator OI = CS.arg_begin(),
1895          OE = CS.arg_end(); OI != OE; ++OI) {
1896       const Value *Op = *OI;
1897       if (IsPotentialUse(Op) && PA.related(Ptr, Op))
1898         return true;
1899     }
1900     return false;
1901   } else if (const StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
1902     // Special-case stores, because we don't care about the stored value, just
1903     // the store address.
1904     const Value *Op = GetUnderlyingObjCPtr(SI->getPointerOperand());
1905     // If we can't tell what the underlying object was, assume there is a
1906     // dependence.
1907     return IsPotentialUse(Op) && PA.related(Op, Ptr);
1908   }
1909
1910   // Check each operand for a match.
1911   for (User::const_op_iterator OI = Inst->op_begin(), OE = Inst->op_end();
1912        OI != OE; ++OI) {
1913     const Value *Op = *OI;
1914     if (IsPotentialUse(Op) && PA.related(Ptr, Op))
1915       return true;
1916   }
1917   return false;
1918 }
1919
1920 /// CanInterruptRV - Test whether the given instruction can autorelease
1921 /// any pointer or cause an autoreleasepool pop.
1922 static bool
1923 CanInterruptRV(InstructionClass Class) {
1924   switch (Class) {
1925   case IC_AutoreleasepoolPop:
1926   case IC_CallOrUser:
1927   case IC_Call:
1928   case IC_Autorelease:
1929   case IC_AutoreleaseRV:
1930   case IC_FusedRetainAutorelease:
1931   case IC_FusedRetainAutoreleaseRV:
1932     return true;
1933   default:
1934     return false;
1935   }
1936 }
1937
1938 namespace {
1939   /// DependenceKind - There are several kinds of dependence-like concepts in
1940   /// use here.
1941   enum DependenceKind {
1942     NeedsPositiveRetainCount,
1943     CanChangeRetainCount,
1944     RetainAutoreleaseDep,       ///< Blocks objc_retainAutorelease.
1945     RetainAutoreleaseRVDep,     ///< Blocks objc_retainAutoreleaseReturnValue.
1946     RetainRVDep                 ///< Blocks objc_retainAutoreleasedReturnValue.
1947   };
1948 }
1949
1950 /// Depends - Test if there can be dependencies on Inst through Arg. This
1951 /// function only tests dependencies relevant for removing pairs of calls.
1952 static bool
1953 Depends(DependenceKind Flavor, Instruction *Inst, const Value *Arg,
1954         ProvenanceAnalysis &PA) {
1955   // If we've reached the definition of Arg, stop.
1956   if (Inst == Arg)
1957     return true;
1958
1959   switch (Flavor) {
1960   case NeedsPositiveRetainCount: {
1961     InstructionClass Class = GetInstructionClass(Inst);
1962     switch (Class) {
1963     case IC_AutoreleasepoolPop:
1964     case IC_AutoreleasepoolPush:
1965     case IC_None:
1966       return false;
1967     default:
1968       return CanUse(Inst, Arg, PA, Class);
1969     }
1970   }
1971
1972   case CanChangeRetainCount: {
1973     InstructionClass Class = GetInstructionClass(Inst);
1974     switch (Class) {
1975     case IC_AutoreleasepoolPop:
1976       // Conservatively assume this can decrement any count.
1977       return true;
1978     case IC_AutoreleasepoolPush:
1979     case IC_None:
1980       return false;
1981     default:
1982       return CanAlterRefCount(Inst, Arg, PA, Class);
1983     }
1984   }
1985
1986   case RetainAutoreleaseDep:
1987     switch (GetBasicInstructionClass(Inst)) {
1988     case IC_AutoreleasepoolPop:
1989       // Don't merge an objc_autorelease with an objc_retain inside a different
1990       // autoreleasepool scope.
1991       return true;
1992     case IC_Retain:
1993     case IC_RetainRV:
1994       // Check for a retain of the same pointer for merging.
1995       return GetObjCArg(Inst) == Arg;
1996     default:
1997       // Nothing else matters for objc_retainAutorelease formation.
1998       return false;
1999     }
2000
2001   case RetainAutoreleaseRVDep: {
2002     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
2003     switch (Class) {
2004     case IC_Retain:
2005     case IC_RetainRV:
2006       // Check for a retain of the same pointer for merging.
2007       return GetObjCArg(Inst) == Arg;
2008     default:
2009       // Anything that can autorelease interrupts
2010       // retainAutoreleaseReturnValue formation.
2011       return CanInterruptRV(Class);
2012     }
2013   }
2014
2015   case RetainRVDep:
2016     return CanInterruptRV(GetBasicInstructionClass(Inst));
2017   }
2018
2019   llvm_unreachable("Invalid dependence flavor");
2020 }
2021
2022 /// FindDependencies - Walk up the CFG from StartPos (which is in StartBB) and
2023 /// find local and non-local dependencies on Arg.
2024 /// TODO: Cache results?
2025 static void
2026 FindDependencies(DependenceKind Flavor,
2027                  const Value *Arg,
2028                  BasicBlock *StartBB, Instruction *StartInst,
2029                  SmallPtrSet<Instruction *, 4> &DependingInstructions,
2030                  SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4> &Visited,
2031                  ProvenanceAnalysis &PA) {
2032   BasicBlock::iterator StartPos = StartInst;
2033
2034   SmallVector<std::pair<BasicBlock *, BasicBlock::iterator>, 4> Worklist;
2035   Worklist.push_back(std::make_pair(StartBB, StartPos));
2036   do {
2037     std::pair<BasicBlock *, BasicBlock::iterator> Pair =
2038       Worklist.pop_back_val();
2039     BasicBlock *LocalStartBB = Pair.first;
2040     BasicBlock::iterator LocalStartPos = Pair.second;
2041     BasicBlock::iterator StartBBBegin = LocalStartBB->begin();
2042     for (;;) {
2043       if (LocalStartPos == StartBBBegin) {
2044         pred_iterator PI(LocalStartBB), PE(LocalStartBB, false);
2045         if (PI == PE)
2046           // If we've reached the function entry, produce a null dependence.
2047           DependingInstructions.insert(0);
2048         else
2049           // Add the predecessors to the worklist.
2050           do {
2051             BasicBlock *PredBB = *PI;
2052             if (Visited.insert(PredBB))
2053               Worklist.push_back(std::make_pair(PredBB, PredBB->end()));
2054           } while (++PI != PE);
2055         break;
2056       }
2057
2058       Instruction *Inst = --LocalStartPos;
2059       if (Depends(Flavor, Inst, Arg, PA)) {
2060         DependingInstructions.insert(Inst);
2061         break;
2062       }
2063     }
2064   } while (!Worklist.empty());
2065
2066   // Determine whether the original StartBB post-dominates all of the blocks we
2067   // visited. If not, insert a sentinal indicating that most optimizations are
2068   // not safe.
2069   for (SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4>::const_iterator I = Visited.begin(),
2070        E = Visited.end(); I != E; ++I) {
2071     const BasicBlock *BB = *I;
2072     if (BB == StartBB)
2073       continue;
2074     const TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&BB->back());
2075     for (succ_const_iterator SI(TI), SE(TI, false); SI != SE; ++SI) {
2076       const BasicBlock *Succ = *SI;
2077       if (Succ != StartBB && !Visited.count(Succ)) {
2078         DependingInstructions.insert(reinterpret_cast<Instruction *>(-1));
2079         return;
2080       }
2081     }
2082   }
2083 }
2084
2085 static bool isNullOrUndef(const Value *V) {
2086   return isa<ConstantPointerNull>(V) || isa<UndefValue>(V);
2087 }
2088
2089 static bool isNoopInstruction(const Instruction *I) {
2090   return isa<BitCastInst>(I) ||
2091          (isa<GetElementPtrInst>(I) &&
2092           cast<GetElementPtrInst>(I)->hasAllZeroIndices());
2093 }
2094
2095 /// OptimizeRetainCall - Turn objc_retain into
2096 /// objc_retainAutoreleasedReturnValue if the operand is a return value.
2097 void
2098 ObjCARCOpt::OptimizeRetainCall(Function &F, Instruction *Retain) {
2099   CallSite CS(GetObjCArg(Retain));
2100   Instruction *Call = CS.getInstruction();
2101   if (!Call) return;
2102   if (Call->getParent() != Retain->getParent()) return;
2103
2104   // Check that the call is next to the retain.
2105   BasicBlock::iterator I = Call;
2106   ++I;
2107   while (isNoopInstruction(I)) ++I;
2108   if (&*I != Retain)
2109     return;
2110
2111   // Turn it to an objc_retainAutoreleasedReturnValue..
2112   Changed = true;
2113   ++NumPeeps;
2114   cast<CallInst>(Retain)->setCalledFunction(getRetainRVCallee(F.getParent()));
2115 }
2116
2117 /// OptimizeRetainRVCall - Turn objc_retainAutoreleasedReturnValue into
2118 /// objc_retain if the operand is not a return value.  Or, if it can be
2119 /// paired with an objc_autoreleaseReturnValue, delete the pair and
2120 /// return true.
2121 bool
2122 ObjCARCOpt::OptimizeRetainRVCall(Function &F, Instruction *RetainRV) {
2123   // Check for the argument being from an immediately preceding call.
2124   Value *Arg = GetObjCArg(RetainRV);
2125   CallSite CS(Arg);
2126   if (Instruction *Call = CS.getInstruction())
2127     if (Call->getParent() == RetainRV->getParent()) {
2128       BasicBlock::iterator I = Call;
2129       ++I;
2130       while (isNoopInstruction(I)) ++I;
2131       if (&*I == RetainRV)
2132         return false;
2133     }
2134
2135   // Check for being preceded by an objc_autoreleaseReturnValue on the same
2136   // pointer. In this case, we can delete the pair.
2137   BasicBlock::iterator I = RetainRV, Begin = RetainRV->getParent()->begin();
2138   if (I != Begin) {
2139     do --I; while (I != Begin && isNoopInstruction(I));
2140     if (GetBasicInstructionClass(I) == IC_AutoreleaseRV &&
2141         GetObjCArg(I) == Arg) {
2142       Changed = true;
2143       ++NumPeeps;
2144       EraseInstruction(I);
2145       EraseInstruction(RetainRV);
2146       return true;
2147     }
2148   }
2149
2150   // Turn it to a plain objc_retain.
2151   Changed = true;
2152   ++NumPeeps;
2153   cast<CallInst>(RetainRV)->setCalledFunction(getRetainCallee(F.getParent()));
2154   return false;
2155 }
2156
2157 /// OptimizeAutoreleaseRVCall - Turn objc_autoreleaseReturnValue into
2158 /// objc_autorelease if the result is not used as a return value.
2159 void
2160 ObjCARCOpt::OptimizeAutoreleaseRVCall(Function &F, Instruction *AutoreleaseRV) {
2161   // Check for a return of the pointer value.
2162   const Value *Ptr = GetObjCArg(AutoreleaseRV);
2163   SmallVector<const Value *, 2> Users;
2164   Users.push_back(Ptr);
2165   do {
2166     Ptr = Users.pop_back_val();
2167     for (Value::const_use_iterator UI = Ptr->use_begin(), UE = Ptr->use_end();
2168          UI != UE; ++UI) {
2169       const User *I = *UI;
2170       if (isa<ReturnInst>(I) || GetBasicInstructionClass(I) == IC_RetainRV)
2171         return;
2172       if (isa<BitCastInst>(I))
2173         Users.push_back(I);
2174     }
2175   } while (!Users.empty());
2176
2177   Changed = true;
2178   ++NumPeeps;
2179   cast<CallInst>(AutoreleaseRV)->
2180     setCalledFunction(getAutoreleaseCallee(F.getParent()));
2181 }
2182
2183 /// OptimizeIndividualCalls - Visit each call, one at a time, and make
2184 /// simplifications without doing any additional analysis.
2185 void ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls(Function &F) {
2186   // Reset all the flags in preparation for recomputing them.
2187   UsedInThisFunction = 0;
2188
2189   // Visit all objc_* calls in F.
2190   for (inst_iterator I = inst_begin(&F), E = inst_end(&F); I != E; ) {
2191     Instruction *Inst = &*I++;
2192     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
2193
2194     switch (Class) {
2195     default: break;
2196
2197     // Delete no-op casts. These function calls have special semantics, but
2198     // the semantics are entirely implemented via lowering in the front-end,
2199     // so by the time they reach the optimizer, they are just no-op calls
2200     // which return their argument.
2201     //
2202     // There are gray areas here, as the ability to cast reference-counted
2203     // pointers to raw void* and back allows code to break ARC assumptions,
2204     // however these are currently considered to be unimportant.
2205     case IC_NoopCast:
2206       Changed = true;
2207       ++NumNoops;
2208       EraseInstruction(Inst);
2209       continue;
2210
2211     // If the pointer-to-weak-pointer is null, it's undefined behavior.
2212     case IC_StoreWeak:
2213     case IC_LoadWeak:
2214     case IC_LoadWeakRetained:
2215     case IC_InitWeak:
2216     case IC_DestroyWeak: {
2217       CallInst *CI = cast<CallInst>(Inst);
2218       if (isNullOrUndef(CI->getArgOperand(0))) {
2219         Type *Ty = CI->getArgOperand(0)->getType();
2220         new StoreInst(UndefValue::get(cast<PointerType>(Ty)->getElementType()),
2221                       Constant::getNullValue(Ty),
2222                       CI);
2223         CI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CI->getType()));
2224         CI->eraseFromParent();
2225         continue;
2226       }
2227       break;
2228     }
2229     case IC_CopyWeak:
2230     case IC_MoveWeak: {
2231       CallInst *CI = cast<CallInst>(Inst);
2232       if (isNullOrUndef(CI->getArgOperand(0)) ||
2233           isNullOrUndef(CI->getArgOperand(1))) {
2234         Type *Ty = CI->getArgOperand(0)->getType();
2235         new StoreInst(UndefValue::get(cast<PointerType>(Ty)->getElementType()),
2236                       Constant::getNullValue(Ty),
2237                       CI);
2238         CI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CI->getType()));
2239         CI->eraseFromParent();
2240         continue;
2241       }
2242       break;
2243     }
2244     case IC_Retain:
2245       OptimizeRetainCall(F, Inst);
2246       break;
2247     case IC_RetainRV:
2248       if (OptimizeRetainRVCall(F, Inst))
2249         continue;
2250       break;
2251     case IC_AutoreleaseRV:
2252       OptimizeAutoreleaseRVCall(F, Inst);
2253       break;
2254     }
2255
2256     // objc_autorelease(x) -> objc_release(x) if x is otherwise unused.
2257     if (IsAutorelease(Class) && Inst->use_empty()) {
2258       CallInst *Call = cast<CallInst>(Inst);
2259       const Value *Arg = Call->getArgOperand(0);
2260       Arg = FindSingleUseIdentifiedObject(Arg);
2261       if (Arg) {
2262         Changed = true;
2263         ++NumAutoreleases;
2264
2265         // Create the declaration lazily.
2266         LLVMContext &C = Inst->getContext();
2267         CallInst *NewCall =
2268           CallInst::Create(getReleaseCallee(F.getParent()),
2269                            Call->getArgOperand(0), "", Call);
2270         NewCall->setMetadata(ImpreciseReleaseMDKind,
2271                              MDNode::get(C, ArrayRef<Value *>()));
2272         EraseInstruction(Call);
2273         Inst = NewCall;
2274         Class = IC_Release;
2275       }
2276     }
2277
2278     // For functions which can never be passed stack arguments, add
2279     // a tail keyword.
2280     if (IsAlwaysTail(Class)) {
2281       Changed = true;
2282       cast<CallInst>(Inst)->setTailCall();
2283     }
2284
2285     // Set nounwind as needed.
2286     if (IsNoThrow(Class)) {
2287       Changed = true;
2288       cast<CallInst>(Inst)->setDoesNotThrow();
2289     }
2290
2291     if (!IsNoopOnNull(Class)) {
2292       UsedInThisFunction |= 1 << Class;
2293       continue;
2294     }
2295
2296     const Value *Arg = GetObjCArg(Inst);
2297
2298     // ARC calls with null are no-ops. Delete them.
2299     if (isNullOrUndef(Arg)) {
2300       Changed = true;
2301       ++NumNoops;
2302       EraseInstruction(Inst);
2303       continue;
2304     }
2305
2306     // Keep track of which of retain, release, autorelease, and retain_block
2307     // are actually present in this function.
2308     UsedInThisFunction |= 1 << Class;
2309
2310     // If Arg is a PHI, and one or more incoming values to the
2311     // PHI are null, and the call is control-equivalent to the PHI, and there
2312     // are no relevant side effects between the PHI and the call, the call
2313     // could be pushed up to just those paths with non-null incoming values.
2314     // For now, don't bother splitting critical edges for this.
2315     SmallVector<std::pair<Instruction *, const Value *>, 4> Worklist;
2316     Worklist.push_back(std::make_pair(Inst, Arg));
2317     do {
2318       std::pair<Instruction *, const Value *> Pair = Worklist.pop_back_val();
2319       Inst = Pair.first;
2320       Arg = Pair.second;
2321
2322       const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Arg);
2323       if (!PN) continue;
2324
2325       // Determine if the PHI has any null operands, or any incoming
2326       // critical edges.
2327       bool HasNull = false;
2328       bool HasCriticalEdges = false;
2329       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
2330         Value *Incoming =
2331           StripPointerCastsAndObjCCalls(PN->getIncomingValue(i));
2332         if (isNullOrUndef(Incoming))
2333           HasNull = true;
2334         else if (cast<TerminatorInst>(PN->getIncomingBlock(i)->back())
2335                    .getNumSuccessors() != 1) {
2336           HasCriticalEdges = true;
2337           break;
2338         }
2339       }
2340       // If we have null operands and no critical edges, optimize.
2341       if (!HasCriticalEdges && HasNull) {
2342         SmallPtrSet<Instruction *, 4> DependingInstructions;
2343         SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4> Visited;
2344
2345         // Check that there is nothing that cares about the reference
2346         // count between the call and the phi.
2347         FindDependencies(NeedsPositiveRetainCount, Arg,
2348                          Inst->getParent(), Inst,
2349                          DependingInstructions, Visited, PA);
2350         if (DependingInstructions.size() == 1 &&
2351             *DependingInstructions.begin() == PN) {
2352           Changed = true;
2353           ++NumPartialNoops;
2354           // Clone the call into each predecessor that has a non-null value.
2355           CallInst *CInst = cast<CallInst>(Inst);
2356           Type *ParamTy = CInst->getArgOperand(0)->getType();
2357           for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
2358             Value *Incoming =
2359               StripPointerCastsAndObjCCalls(PN->getIncomingValue(i));
2360             if (!isNullOrUndef(Incoming)) {
2361               CallInst *Clone = cast<CallInst>(CInst->clone());
2362               Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
2363               Instruction *InsertPos = &PN->getIncomingBlock(i)->back();
2364               if (Op->getType() != ParamTy)
2365                 Op = new BitCastInst(Op, ParamTy, "", InsertPos);
2366               Clone->setArgOperand(0, Op);
2367               Clone->insertBefore(InsertPos);
2368               Worklist.push_back(std::make_pair(Clone, Incoming));
2369             }
2370           }
2371           // Erase the original call.
2372           EraseInstruction(CInst);
2373           continue;
2374         }
2375       }
2376     } while (!Worklist.empty());
2377   }
2378 }
2379
2380 /// CheckForCFGHazards - Check for critical edges, loop boundaries, irreducible
2381 /// control flow, or other CFG structures where moving code across the edge
2382 /// would result in it being executed more.
2383 void
2384 ObjCARCOpt::CheckForCFGHazards(const BasicBlock *BB,
2385                                DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
2386                                BBState &MyStates) const {
2387   // If any top-down local-use or possible-dec has a succ which is earlier in
2388   // the sequence, forget it.
2389   for (BBState::ptr_const_iterator I = MyStates.top_down_ptr_begin(),
2390        E = MyStates.top_down_ptr_end(); I != E; ++I)
2391     switch (I->second.GetSeq()) {
2392     default: break;
2393     case S_Use: {
2394       const Value *Arg = I->first;
2395       const TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&BB->back());
2396       bool SomeSuccHasSame = false;
2397       bool AllSuccsHaveSame = true;
2398       PtrState &S = MyStates.getPtrTopDownState(Arg);
2399       for (succ_const_iterator SI(TI), SE(TI, false); SI != SE; ++SI) {
2400         PtrState &SuccS = BBStates[*SI].getPtrBottomUpState(Arg);
2401         switch (SuccS.GetSeq()) {
2402         case S_None:
2403         case S_CanRelease: {
2404           if (!S.RRI.KnownSafe && !SuccS.RRI.KnownSafe)
2405             S.ClearSequenceProgress();
2406           continue;
2407         }
2408         case S_Use:
2409           SomeSuccHasSame = true;
2410           break;
2411         case S_Stop:
2412         case S_Release:
2413         case S_MovableRelease:
2414           if (!S.RRI.KnownSafe && !SuccS.RRI.KnownSafe)
2415             AllSuccsHaveSame = false;
2416           break;
2417         case S_Retain:
2418           llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
2419         }
2420       }
2421       // If the state at the other end of any of the successor edges
2422       // matches the current state, require all edges to match. This
2423       // guards against loops in the middle of a sequence.
2424       if (SomeSuccHasSame && !AllSuccsHaveSame)
2425         S.ClearSequenceProgress();
2426       break;
2427     }
2428     case S_CanRelease: {
2429       const Value *Arg = I->first;
2430       const TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&BB->back());
2431       bool SomeSuccHasSame = false;
2432       bool AllSuccsHaveSame = true;
2433       PtrState &S = MyStates.getPtrTopDownState(Arg);
2434       for (succ_const_iterator SI(TI), SE(TI, false); SI != SE; ++SI) {
2435         PtrState &SuccS = BBStates[*SI].getPtrBottomUpState(Arg);
2436         switch (SuccS.GetSeq()) {
2437         case S_None: {
2438           if (!S.RRI.KnownSafe && !SuccS.RRI.KnownSafe)
2439             S.ClearSequenceProgress();
2440           continue;
2441         }
2442         case S_CanRelease:
2443           SomeSuccHasSame = true;
2444           break;
2445         case S_Stop:
2446         case S_Release:
2447         case S_MovableRelease:
2448         case S_Use:
2449           if (!S.RRI.KnownSafe && !SuccS.RRI.KnownSafe)
2450             AllSuccsHaveSame = false;
2451           break;
2452         case S_Retain:
2453           llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
2454         }
2455       }
2456       // If the state at the other end of any of the successor edges
2457       // matches the current state, require all edges to match. This
2458       // guards against loops in the middle of a sequence.
2459       if (SomeSuccHasSame && !AllSuccsHaveSame)
2460         S.ClearSequenceProgress();
2461       break;
2462     }
2463     }
2464 }
2465
2466 bool
2467 ObjCARCOpt::VisitBottomUp(BasicBlock *BB,
2468                           DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
2469                           MapVector<Value *, RRInfo> &Retains) {
2470   bool NestingDetected = false;
2471   BBState &MyStates = BBStates[BB];
2472
2473   // Merge the states from each successor to compute the initial state
2474   // for the current block.
2475   const TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&BB->back());
2476   succ_const_iterator SI(TI), SE(TI, false);
2477   if (SI == SE)
2478     MyStates.SetAsExit();
2479   else
2480     do {
2481       const BasicBlock *Succ = *SI++;
2482       if (Succ == BB)
2483         continue;
2484       DenseMap<const BasicBlock *, BBState>::iterator I = BBStates.find(Succ);
2485       // If we haven't seen this node yet, then we've found a CFG cycle.
2486       // Be optimistic here; it's CheckForCFGHazards' job detect trouble.
2487       if (I == BBStates.end())
2488         continue;
2489       MyStates.InitFromSucc(I->second);
2490       while (SI != SE) {
2491         Succ = *SI++;
2492         if (Succ != BB) {
2493           I = BBStates.find(Succ);
2494           if (I != BBStates.end())
2495             MyStates.MergeSucc(I->second);
2496         }
2497       }
2498       break;
2499     } while (SI != SE);
2500
2501   // Visit all the instructions, bottom-up.
2502   for (BasicBlock::iterator I = BB->end(), E = BB->begin(); I != E; --I) {
2503     Instruction *Inst = llvm::prior(I);
2504     InstructionClass Class = GetInstructionClass(Inst);
2505     const Value *Arg = 0;
2506
2507     switch (Class) {
2508     case IC_Release: {
2509       Arg = GetObjCArg(Inst);
2510
2511       PtrState &S = MyStates.getPtrBottomUpState(Arg);
2512
2513       // If we see two releases in a row on the same pointer. If so, make
2514       // a note, and we'll cicle back to revisit it after we've
2515       // hopefully eliminated the second release, which may allow us to
2516       // eliminate the first release too.
2517       // Theoretically we could implement removal of nested retain+release
2518       // pairs by making PtrState hold a stack of states, but this is
2519       // simple and avoids adding overhead for the non-nested case.
2520       if (S.GetSeq() == S_Release || S.GetSeq() == S_MovableRelease)
2521         NestingDetected = true;
2522
2523       S.RRI.clear();
2524
2525       MDNode *ReleaseMetadata = Inst->getMetadata(ImpreciseReleaseMDKind);
2526       S.SetSeq(ReleaseMetadata ? S_MovableRelease : S_Release);
2527       S.RRI.ReleaseMetadata = ReleaseMetadata;
2528       S.RRI.KnownSafe = S.IsKnownNested() || S.IsKnownIncremented();
2529       S.RRI.IsTailCallRelease = cast<CallInst>(Inst)->isTailCall();
2530       S.RRI.Calls.insert(Inst);
2531
2532       S.IncrementRefCount();
2533       S.IncrementNestCount();
2534       break;
2535     }
2536     case IC_RetainBlock:
2537       // An objc_retainBlock call with just a use may need to be kept,
2538       // because it may be copying a block from the stack to the heap.
2539       if (!IsRetainBlockOptimizable(Inst))
2540         break;
2541       // FALLTHROUGH
2542     case IC_Retain:
2543     case IC_RetainRV: {
2544       Arg = GetObjCArg(Inst);
2545
2546       PtrState &S = MyStates.getPtrBottomUpState(Arg);
2547       S.DecrementRefCount();
2548       S.SetAtLeastOneRefCount();
2549       S.DecrementNestCount();
2550
2551       switch (S.GetSeq()) {
2552       case S_Stop:
2553       case S_Release:
2554       case S_MovableRelease:
2555       case S_Use:
2556         S.RRI.ReverseInsertPts.clear();
2557         // FALL THROUGH
2558       case S_CanRelease:
2559         // Don't do retain+release tracking for IC_RetainRV, because it's
2560         // better to let it remain as the first instruction after a call.
2561         if (Class != IC_RetainRV) {
2562           S.RRI.IsRetainBlock = Class == IC_RetainBlock;
2563           Retains[Inst] = S.RRI;
2564         }
2565         S.ClearSequenceProgress();
2566         break;
2567       case S_None:
2568         break;
2569       case S_Retain:
2570         llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
2571       }
2572       continue;
2573     }
2574     case IC_AutoreleasepoolPop:
2575       // Conservatively, clear MyStates for all known pointers.
2576       MyStates.clearBottomUpPointers();
2577       continue;
2578     case IC_AutoreleasepoolPush:
2579     case IC_None:
2580       // These are irrelevant.
2581       continue;
2582     default:
2583       break;
2584     }
2585
2586     // Consider any other possible effects of this instruction on each
2587     // pointer being tracked.
2588     for (BBState::ptr_iterator MI = MyStates.bottom_up_ptr_begin(),
2589          ME = MyStates.bottom_up_ptr_end(); MI != ME; ++MI) {
2590       const Value *Ptr = MI->first;
2591       if (Ptr == Arg)
2592         continue; // Handled above.
2593       PtrState &S = MI->second;
2594       Sequence Seq = S.GetSeq();
2595
2596       // Check for possible releases.
2597       if (CanAlterRefCount(Inst, Ptr, PA, Class)) {
2598         S.DecrementRefCount();
2599         switch (Seq) {
2600         case S_Use:
2601           S.SetSeq(S_CanRelease);
2602           continue;
2603         case S_CanRelease:
2604         case S_Release:
2605         case S_MovableRelease:
2606         case S_Stop:
2607         case S_None:
2608           break;
2609         case S_Retain:
2610           llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
2611         }
2612       }
2613
2614       // Check for possible direct uses.
2615       switch (Seq) {
2616       case S_Release:
2617       case S_MovableRelease:
2618         if (CanUse(Inst, Ptr, PA, Class)) {
2619           assert(S.RRI.ReverseInsertPts.empty());
2620           S.RRI.ReverseInsertPts.insert(Inst);
2621           S.SetSeq(S_Use);
2622         } else if (Seq == S_Release &&
2623                    (Class == IC_User || Class == IC_CallOrUser)) {
2624           // Non-movable releases depend on any possible objc pointer use.
2625           S.SetSeq(S_Stop);
2626           assert(S.RRI.ReverseInsertPts.empty());
2627           S.RRI.ReverseInsertPts.insert(Inst);
2628         }
2629         break;
2630       case S_Stop:
2631         if (CanUse(Inst, Ptr, PA, Class))
2632           S.SetSeq(S_Use);
2633         break;
2634       case S_CanRelease:
2635       case S_Use:
2636       case S_None:
2637         break;
2638       case S_Retain:
2639         llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
2640       }
2641     }
2642   }
2643
2644   return NestingDetected;
2645 }
2646
2647 bool
2648 ObjCARCOpt::VisitTopDown(BasicBlock *BB,
2649                          DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
2650                          DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases) {
2651   bool NestingDetected = false;
2652   BBState &MyStates = BBStates[BB];
2653
2654   // Merge the states from each predecessor to compute the initial state
2655   // for the current block.
2656   const_pred_iterator PI(BB), PE(BB, false);
2657   if (PI == PE)
2658     MyStates.SetAsEntry();
2659   else
2660     do {
2661       const BasicBlock *Pred = *PI++;
2662       if (Pred == BB)
2663         continue;
2664       DenseMap<const BasicBlock *, BBState>::iterator I = BBStates.find(Pred);
2665       // If we haven't seen this node yet, then we've found a CFG cycle.
2666       // Be optimistic here; it's CheckForCFGHazards' job detect trouble.
2667       if (I == BBStates.end() || !I->second.isVisitedTopDown())
2668         continue;
2669       MyStates.InitFromPred(I->second);
2670       while (PI != PE) {
2671         Pred = *PI++;
2672         if (Pred != BB) {
2673           I = BBStates.find(Pred);
2674           if (I != BBStates.end() && I->second.isVisitedTopDown())
2675             MyStates.MergePred(I->second);
2676         }
2677       }
2678       break;
2679     } while (PI != PE);
2680
2681   // Visit all the instructions, top-down.
2682   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
2683     Instruction *Inst = I;
2684     InstructionClass Class = GetInstructionClass(Inst);
2685     const Value *Arg = 0;
2686
2687     switch (Class) {
2688     case IC_RetainBlock:
2689       // An objc_retainBlock call with just a use may need to be kept,
2690       // because it may be copying a block from the stack to the heap.
2691       if (!IsRetainBlockOptimizable(Inst))
2692         break;
2693       // FALLTHROUGH
2694     case IC_Retain:
2695     case IC_RetainRV: {
2696       Arg = GetObjCArg(Inst);
2697
2698       PtrState &S = MyStates.getPtrTopDownState(Arg);
2699
2700       // Don't do retain+release tracking for IC_RetainRV, because it's
2701       // better to let it remain as the first instruction after a call.
2702       if (Class != IC_RetainRV) {
2703         // If we see two retains in a row on the same pointer. If so, make
2704         // a note, and we'll cicle back to revisit it after we've
2705         // hopefully eliminated the second retain, which may allow us to
2706         // eliminate the first retain too.
2707         // Theoretically we could implement removal of nested retain+release
2708         // pairs by making PtrState hold a stack of states, but this is
2709         // simple and avoids adding overhead for the non-nested case.
2710         if (S.GetSeq() == S_Retain)
2711           NestingDetected = true;
2712
2713         S.SetSeq(S_Retain);
2714         S.RRI.clear();
2715         S.RRI.IsRetainBlock = Class == IC_RetainBlock;
2716         // Don't check S.IsKnownIncremented() here because it's not
2717         // sufficient.
2718         S.RRI.KnownSafe = S.IsKnownNested();
2719         S.RRI.Calls.insert(Inst);
2720       }
2721
2722       S.SetAtLeastOneRefCount();
2723       S.IncrementRefCount();
2724       S.IncrementNestCount();
2725       continue;
2726     }
2727     case IC_Release: {
2728       Arg = GetObjCArg(Inst);
2729
2730       PtrState &S = MyStates.getPtrTopDownState(Arg);
2731       S.DecrementRefCount();
2732       S.DecrementNestCount();
2733
2734       switch (S.GetSeq()) {
2735       case S_Retain:
2736       case S_CanRelease:
2737         S.RRI.ReverseInsertPts.clear();
2738         // FALL THROUGH
2739       case S_Use:
2740         S.RRI.ReleaseMetadata = Inst->getMetadata(ImpreciseReleaseMDKind);
2741         S.RRI.IsTailCallRelease = cast<CallInst>(Inst)->isTailCall();
2742         Releases[Inst] = S.RRI;
2743         S.ClearSequenceProgress();
2744         break;
2745       case S_None:
2746         break;
2747       case S_Stop:
2748       case S_Release:
2749       case S_MovableRelease:
2750         llvm_unreachable("top-down pointer in release state!");
2751       }
2752       break;
2753     }
2754     case IC_AutoreleasepoolPop:
2755       // Conservatively, clear MyStates for all known pointers.
2756       MyStates.clearTopDownPointers();
2757       continue;
2758     case IC_AutoreleasepoolPush:
2759     case IC_None:
2760       // These are irrelevant.
2761       continue;
2762     default:
2763       break;
2764     }
2765
2766     // Consider any other possible effects of this instruction on each
2767     // pointer being tracked.
2768     for (BBState::ptr_iterator MI = MyStates.top_down_ptr_begin(),
2769          ME = MyStates.top_down_ptr_end(); MI != ME; ++MI) {
2770       const Value *Ptr = MI->first;
2771       if (Ptr == Arg)
2772         continue; // Handled above.
2773       PtrState &S = MI->second;
2774       Sequence Seq = S.GetSeq();
2775
2776       // Check for possible releases.
2777       if (CanAlterRefCount(Inst, Ptr, PA, Class)) {
2778         S.DecrementRefCount();
2779         switch (Seq) {
2780         case S_Retain:
2781           S.SetSeq(S_CanRelease);
2782           assert(S.RRI.ReverseInsertPts.empty());
2783           S.RRI.ReverseInsertPts.insert(Inst);
2784
2785           // One call can't cause a transition from S_Retain to S_CanRelease
2786           // and S_CanRelease to S_Use. If we've made the first transition,
2787           // we're done.
2788           continue;
2789         case S_Use:
2790         case S_CanRelease:
2791         case S_None:
2792           break;
2793         case S_Stop:
2794         case S_Release:
2795         case S_MovableRelease:
2796           llvm_unreachable("top-down pointer in release state!");
2797         }
2798       }
2799
2800       // Check for possible direct uses.
2801       switch (Seq) {
2802       case S_CanRelease:
2803         if (CanUse(Inst, Ptr, PA, Class))
2804           S.SetSeq(S_Use);
2805         break;
2806       case S_Retain:
2807       case S_Use:
2808       case S_None:
2809         break;
2810       case S_Stop:
2811       case S_Release:
2812       case S_MovableRelease:
2813         llvm_unreachable("top-down pointer in release state!");
2814       }
2815     }
2816   }
2817
2818   CheckForCFGHazards(BB, BBStates, MyStates);
2819   return NestingDetected;
2820 }
2821
2822 static void
2823 ComputePostOrders(Function &F,
2824                   SmallVectorImpl<BasicBlock *> &PostOrder,
2825                   SmallVectorImpl<BasicBlock *> &ReverseCFGPostOrder) {
2826   /// Backedges - Backedges detected in the DFS. These edges will be
2827   /// ignored in the reverse-CFG DFS, so that loops with multiple exits will be
2828   /// traversed in the desired order.
2829   DenseSet<std::pair<BasicBlock *, BasicBlock *> > Backedges;
2830
2831   /// Visited - The visited set, for doing DFS walks.
2832   SmallPtrSet<BasicBlock *, 16> Visited;
2833
2834   // Do DFS, computing the PostOrder.
2835   SmallPtrSet<BasicBlock *, 16> OnStack;
2836   SmallVector<std::pair<BasicBlock *, succ_iterator>, 16> SuccStack;
2837   BasicBlock *EntryBB = &F.getEntryBlock();
2838   SuccStack.push_back(std::make_pair(EntryBB, succ_begin(EntryBB)));
2839   Visited.insert(EntryBB);
2840   OnStack.insert(EntryBB);
2841   do {
2842   dfs_next_succ:
2843     succ_iterator End = succ_end(SuccStack.back().first);
2844     while (SuccStack.back().second != End) {
2845       BasicBlock *BB = *SuccStack.back().second++;
2846       if (Visited.insert(BB)) {
2847         SuccStack.push_back(std::make_pair(BB, succ_begin(BB)));
2848         OnStack.insert(BB);
2849         goto dfs_next_succ;
2850       }
2851       if (OnStack.count(BB))
2852         Backedges.insert(std::make_pair(SuccStack.back().first, BB));
2853     }
2854     OnStack.erase(SuccStack.back().first);
2855     PostOrder.push_back(SuccStack.pop_back_val().first);
2856   } while (!SuccStack.empty());
2857
2858   Visited.clear();
2859
2860   // Compute the exits, which are the starting points for reverse-CFG DFS.
2861   SmallVector<BasicBlock *, 4> Exits;
2862   for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E; ++I) {
2863     BasicBlock *BB = I;
2864     if (BB->getTerminator()->getNumSuccessors() == 0)
2865       Exits.push_back(BB);
2866   }
2867
2868   // Do reverse-CFG DFS, computing the reverse-CFG PostOrder.
2869   SmallVector<std::pair<BasicBlock *, pred_iterator>, 16> PredStack;
2870   for (SmallVectorImpl<BasicBlock *>::iterator I = Exits.begin(), E = Exits.end();
2871        I != E; ++I) {
2872     BasicBlock *ExitBB = *I;
2873     PredStack.push_back(std::make_pair(ExitBB, pred_begin(ExitBB)));
2874     Visited.insert(ExitBB);
2875     while (!PredStack.empty()) {
2876     reverse_dfs_next_succ:
2877       pred_iterator End = pred_end(PredStack.back().first);
2878       while (PredStack.back().second != End) {
2879         BasicBlock *BB = *PredStack.back().second++;
2880         // Skip backedges detected in the forward-CFG DFS.
2881         if (Backedges.count(std::make_pair(BB, PredStack.back().first)))
2882           continue;
2883         if (Visited.insert(BB)) {
2884           PredStack.push_back(std::make_pair(BB, pred_begin(BB)));
2885           goto reverse_dfs_next_succ;
2886         }
2887       }
2888       ReverseCFGPostOrder.push_back(PredStack.pop_back_val().first);
2889     }
2890   }
2891 }
2892
2893 // Visit - Visit the function both top-down and bottom-up.
2894 bool
2895 ObjCARCOpt::Visit(Function &F,
2896                   DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
2897                   MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
2898                   DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases) {
2899
2900   // Use reverse-postorder traversals, because we magically know that loops
2901   // will be well behaved, i.e. they won't repeatedly call retain on a single
2902   // pointer without doing a release. We can't use the ReversePostOrderTraversal
2903   // class here because we want the reverse-CFG postorder to consider each
2904   // function exit point, and we want to ignore selected cycle edges.
2905   SmallVector<BasicBlock *, 16> PostOrder;
2906   SmallVector<BasicBlock *, 16> ReverseCFGPostOrder;
2907   ComputePostOrders(F, PostOrder, ReverseCFGPostOrder);
2908
2909   // Use reverse-postorder on the reverse CFG for bottom-up.
2910   bool BottomUpNestingDetected = false;
2911   for (SmallVectorImpl<BasicBlock *>::const_reverse_iterator I =
2912        ReverseCFGPostOrder.rbegin(), E = ReverseCFGPostOrder.rend();
2913        I != E; ++I)
2914     BottomUpNestingDetected |= VisitBottomUp(*I, BBStates, Retains);
2915
2916   // Use reverse-postorder for top-down.
2917   bool TopDownNestingDetected = false;
2918   for (SmallVectorImpl<BasicBlock *>::const_reverse_iterator I =
2919        PostOrder.rbegin(), E = PostOrder.rend();
2920        I != E; ++I)
2921     TopDownNestingDetected |= VisitTopDown(*I, BBStates, Releases);
2922
2923   return TopDownNestingDetected && BottomUpNestingDetected;
2924 }
2925
2926 /// MoveCalls - Move the calls in RetainsToMove and ReleasesToMove.
2927 void ObjCARCOpt::MoveCalls(Value *Arg,
2928                            RRInfo &RetainsToMove,
2929                            RRInfo &ReleasesToMove,
2930                            MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
2931                            DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
2932                            SmallVectorImpl<Instruction *> &DeadInsts,
2933                            Module *M) {
2934   Type *ArgTy = Arg->getType();
2935   Type *ParamTy = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(ArgTy->getContext()));
2936
2937   // Insert the new retain and release calls.
2938   for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
2939        PI = ReleasesToMove.ReverseInsertPts.begin(),
2940        PE = ReleasesToMove.ReverseInsertPts.end(); PI != PE; ++PI) {
2941     Instruction *InsertPt = *PI;
2942     Value *MyArg = ArgTy == ParamTy ? Arg :
2943                    new BitCastInst(Arg, ParamTy, "", InsertPt);
2944     CallInst *Call =
2945       CallInst::Create(RetainsToMove.IsRetainBlock ?
2946                          getRetainBlockCallee(M) : getRetainCallee(M),
2947                        MyArg, "", InsertPt);
2948     Call->setDoesNotThrow();
2949     if (RetainsToMove.IsRetainBlock)
2950       Call->setMetadata(CopyOnEscapeMDKind,
2951                         MDNode::get(M->getContext(), ArrayRef<Value *>()));
2952     else
2953       Call->setTailCall();
2954   }
2955   for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
2956        PI = RetainsToMove.ReverseInsertPts.begin(),
2957        PE = RetainsToMove.ReverseInsertPts.end(); PI != PE; ++PI) {
2958     Instruction *LastUse = *PI;
2959     Instruction *InsertPts[] = { 0, 0, 0 };
2960     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(LastUse)) {
2961       // We can't insert code immediately after an invoke instruction, so
2962       // insert code at the beginning of both successor blocks instead.
2963       // The invoke's return value isn't available in the unwind block,
2964       // but our releases will never depend on it, because they must be
2965       // paired with retains from before the invoke.
2966       InsertPts[0] = II->getNormalDest()->getFirstInsertionPt();
2967       InsertPts[1] = II->getUnwindDest()->getFirstInsertionPt();
2968     } else {
2969       // Insert code immediately after the last use.
2970       InsertPts[0] = llvm::next(BasicBlock::iterator(LastUse));
2971     }
2972
2973     for (Instruction **I = InsertPts; *I; ++I) {
2974       Instruction *InsertPt = *I;
2975       Value *MyArg = ArgTy == ParamTy ? Arg :
2976                      new BitCastInst(Arg, ParamTy, "", InsertPt);
2977       CallInst *Call = CallInst::Create(getReleaseCallee(M), MyArg,
2978                                         "", InsertPt);
2979       // Attach a clang.imprecise_release metadata tag, if appropriate.
2980       if (MDNode *M = ReleasesToMove.ReleaseMetadata)
2981         Call->setMetadata(ImpreciseReleaseMDKind, M);
2982       Call->setDoesNotThrow();
2983       if (ReleasesToMove.IsTailCallRelease)
2984         Call->setTailCall();
2985     }
2986   }
2987
2988   // Delete the original retain and release calls.
2989   for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
2990        AI = RetainsToMove.Calls.begin(),
2991        AE = RetainsToMove.Calls.end(); AI != AE; ++AI) {
2992     Instruction *OrigRetain = *AI;
2993     Retains.blot(OrigRetain);
2994     DeadInsts.push_back(OrigRetain);
2995   }
2996   for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
2997        AI = ReleasesToMove.Calls.begin(),
2998        AE = ReleasesToMove.Calls.end(); AI != AE; ++AI) {
2999     Instruction *OrigRelease = *AI;
3000     Releases.erase(OrigRelease);
3001     DeadInsts.push_back(OrigRelease);
3002   }
3003 }
3004
3005 bool
3006 ObjCARCOpt::PerformCodePlacement(DenseMap<const BasicBlock *, BBState>
3007                                    &BBStates,
3008                                  MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
3009                                  DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
3010                                  Module *M) {
3011   bool AnyPairsCompletelyEliminated = false;
3012   RRInfo RetainsToMove;
3013   RRInfo ReleasesToMove;
3014   SmallVector<Instruction *, 4> NewRetains;
3015   SmallVector<Instruction *, 4> NewReleases;
3016   SmallVector<Instruction *, 8> DeadInsts;
3017
3018   for (MapVector<Value *, RRInfo>::const_iterator I = Retains.begin(),
3019        E = Retains.end(); I != E; ++I) {
3020     Value *V = I->first;
3021     if (!V) continue; // blotted
3022
3023     Instruction *Retain = cast<Instruction>(V);
3024     Value *Arg = GetObjCArg(Retain);
3025
3026     // If the object being released is in static or stack storage, we know it's
3027     // not being managed by ObjC reference counting, so we can delete pairs
3028     // regardless of what possible decrements or uses lie between them.
3029     bool KnownSafe = isa<Constant>(Arg) || isa<AllocaInst>(Arg);
3030    
3031     // A constant pointer can't be pointing to an object on the heap. It may
3032     // be reference-counted, but it won't be deleted.
3033     if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Arg))
3034       if (const GlobalVariable *GV =
3035             dyn_cast<GlobalVariable>(
3036               StripPointerCastsAndObjCCalls(LI->getPointerOperand())))
3037         if (GV->isConstant())
3038           KnownSafe = true;
3039
3040     // If a pair happens in a region where it is known that the reference count
3041     // is already incremented, we can similarly ignore possible decrements.
3042     bool KnownSafeTD = true, KnownSafeBU = true;
3043
3044     // Connect the dots between the top-down-collected RetainsToMove and
3045     // bottom-up-collected ReleasesToMove to form sets of related calls.
3046     // This is an iterative process so that we connect multiple releases
3047     // to multiple retains if needed.
3048     unsigned OldDelta = 0;
3049     unsigned NewDelta = 0;
3050     unsigned OldCount = 0;
3051     unsigned NewCount = 0;
3052     bool FirstRelease = true;
3053     bool FirstRetain = true;
3054     NewRetains.push_back(Retain);
3055     for (;;) {
3056       for (SmallVectorImpl<Instruction *>::const_iterator
3057            NI = NewRetains.begin(), NE = NewRetains.end(); NI != NE; ++NI) {
3058         Instruction *NewRetain = *NI;
3059         MapVector<Value *, RRInfo>::const_iterator It = Retains.find(NewRetain);
3060         assert(It != Retains.end());
3061         const RRInfo &NewRetainRRI = It->second;
3062         KnownSafeTD &= NewRetainRRI.KnownSafe;
3063         for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
3064              LI = NewRetainRRI.Calls.begin(),
3065              LE = NewRetainRRI.Calls.end(); LI != LE; ++LI) {
3066           Instruction *NewRetainRelease = *LI;
3067           DenseMap<Value *, RRInfo>::const_iterator Jt =
3068             Releases.find(NewRetainRelease);
3069           if (Jt == Releases.end())
3070             goto next_retain;
3071           const RRInfo &NewRetainReleaseRRI = Jt->second;
3072           assert(NewRetainReleaseRRI.Calls.count(NewRetain));
3073           if (ReleasesToMove.Calls.insert(NewRetainRelease)) {
3074             OldDelta -=
3075               BBStates[NewRetainRelease->getParent()].GetAllPathCount();
3076
3077             // Merge the ReleaseMetadata and IsTailCallRelease values.
3078             if (FirstRelease) {
3079               ReleasesToMove.ReleaseMetadata =
3080                 NewRetainReleaseRRI.ReleaseMetadata;
3081               ReleasesToMove.IsTailCallRelease =
3082                 NewRetainReleaseRRI.IsTailCallRelease;
3083               FirstRelease = false;
3084             } else {
3085               if (ReleasesToMove.ReleaseMetadata !=
3086                     NewRetainReleaseRRI.ReleaseMetadata)
3087                 ReleasesToMove.ReleaseMetadata = 0;
3088               if (ReleasesToMove.IsTailCallRelease !=
3089                     NewRetainReleaseRRI.IsTailCallRelease)
3090                 ReleasesToMove.IsTailCallRelease = false;
3091             }
3092
3093             // Collect the optimal insertion points.
3094             if (!KnownSafe)
3095               for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
3096                    RI = NewRetainReleaseRRI.ReverseInsertPts.begin(),
3097                    RE = NewRetainReleaseRRI.ReverseInsertPts.end();
3098                    RI != RE; ++RI) {
3099                 Instruction *RIP = *RI;
3100                 if (ReleasesToMove.ReverseInsertPts.insert(RIP))
3101                   NewDelta -= BBStates[RIP->getParent()].GetAllPathCount();
3102               }
3103             NewReleases.push_back(NewRetainRelease);
3104           }
3105         }
3106       }
3107       NewRetains.clear();
3108       if (NewReleases.empty()) break;
3109
3110       // Back the other way.
3111       for (SmallVectorImpl<Instruction *>::const_iterator
3112            NI = NewReleases.begin(), NE = NewReleases.end(); NI != NE; ++NI) {
3113         Instruction *NewRelease = *NI;
3114         DenseMap<Value *, RRInfo>::const_iterator It =
3115           Releases.find(NewRelease);
3116         assert(It != Releases.end());
3117         const RRInfo &NewReleaseRRI = It->second;
3118         KnownSafeBU &= NewReleaseRRI.KnownSafe;
3119         for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
3120              LI = NewReleaseRRI.Calls.begin(),
3121              LE = NewReleaseRRI.Calls.end(); LI != LE; ++LI) {
3122           Instruction *NewReleaseRetain = *LI;
3123           MapVector<Value *, RRInfo>::const_iterator Jt =
3124             Retains.find(NewReleaseRetain);
3125           if (Jt == Retains.end())
3126             goto next_retain;
3127           const RRInfo &NewReleaseRetainRRI = Jt->second;
3128           assert(NewReleaseRetainRRI.Calls.count(NewRelease));
3129           if (RetainsToMove.Calls.insert(NewReleaseRetain)) {
3130             unsigned PathCount =
3131               BBStates[NewReleaseRetain->getParent()].GetAllPathCount();
3132             OldDelta += PathCount;
3133             OldCount += PathCount;
3134
3135             // Merge the IsRetainBlock values.
3136             if (FirstRetain) {
3137               RetainsToMove.IsRetainBlock = NewReleaseRetainRRI.IsRetainBlock;
3138               FirstRetain = false;
3139             } else if (ReleasesToMove.IsRetainBlock !=
3140                        NewReleaseRetainRRI.IsRetainBlock)
3141               // It's not possible to merge the sequences if one uses
3142               // objc_retain and the other uses objc_retainBlock.
3143               goto next_retain;
3144
3145             // Collect the optimal insertion points.
3146             if (!KnownSafe)
3147               for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
3148                    RI = NewReleaseRetainRRI.ReverseInsertPts.begin(),
3149                    RE = NewReleaseRetainRRI.ReverseInsertPts.end();
3150                    RI != RE; ++RI) {
3151                 Instruction *RIP = *RI;
3152                 if (RetainsToMove.ReverseInsertPts.insert(RIP)) {
3153                   PathCount = BBStates[RIP->getParent()].GetAllPathCount();
3154                   NewDelta += PathCount;
3155                   NewCount += PathCount;
3156                 }
3157               }
3158             NewRetains.push_back(NewReleaseRetain);
3159           }
3160         }
3161       }
3162       NewReleases.clear();
3163       if (NewRetains.empty()) break;
3164     }
3165
3166     // If the pointer is known incremented or nested, we can safely delete the
3167     // pair regardless of what's between them.
3168     if (KnownSafeTD || KnownSafeBU) {
3169       RetainsToMove.ReverseInsertPts.clear();
3170       ReleasesToMove.ReverseInsertPts.clear();
3171       NewCount = 0;
3172     } else {
3173       // Determine whether the new insertion points we computed preserve the
3174       // balance of retain and release calls through the program.
3175       // TODO: If the fully aggressive solution isn't valid, try to find a
3176       // less aggressive solution which is.
3177       if (NewDelta != 0)
3178         goto next_retain;
3179     }
3180
3181     // Determine whether the original call points are balanced in the retain and
3182     // release calls through the program. If not, conservatively don't touch
3183     // them.
3184     // TODO: It's theoretically possible to do code motion in this case, as
3185     // long as the existing imbalances are maintained.
3186     if (OldDelta != 0)
3187       goto next_retain;
3188
3189     // Ok, everything checks out and we're all set. Let's move some code!
3190     Changed = true;
3191     AnyPairsCompletelyEliminated = NewCount == 0;
3192     NumRRs += OldCount - NewCount;
3193     MoveCalls(Arg, RetainsToMove, ReleasesToMove,
3194               Retains, Releases, DeadInsts, M);
3195
3196   next_retain:
3197     NewReleases.clear();
3198     NewRetains.clear();
3199     RetainsToMove.clear();
3200     ReleasesToMove.clear();
3201   }
3202
3203   // Now that we're done moving everything, we can delete the newly dead
3204   // instructions, as we no longer need them as insert points.
3205   while (!DeadInsts.empty())
3206     EraseInstruction(DeadInsts.pop_back_val());
3207
3208   return AnyPairsCompletelyEliminated;
3209 }
3210
3211 /// OptimizeWeakCalls - Weak pointer optimizations.
3212 void ObjCARCOpt::OptimizeWeakCalls(Function &F) {
3213   // First, do memdep-style RLE and S2L optimizations. We can't use memdep
3214   // itself because it uses AliasAnalysis and we need to do provenance
3215   // queries instead.
3216   for (inst_iterator I = inst_begin(&F), E = inst_end(&F); I != E; ) {
3217     Instruction *Inst = &*I++;
3218     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
3219     if (Class != IC_LoadWeak && Class != IC_LoadWeakRetained)
3220       continue;
3221
3222     // Delete objc_loadWeak calls with no users.
3223     if (Class == IC_LoadWeak && Inst->use_empty()) {
3224       Inst->eraseFromParent();
3225       continue;
3226     }
3227
3228     // TODO: For now, just look for an earlier available version of this value
3229     // within the same block. Theoretically, we could do memdep-style non-local
3230     // analysis too, but that would want caching. A better approach would be to
3231     // use the technique that EarlyCSE uses.
3232     inst_iterator Current = llvm::prior(I);
3233     BasicBlock *CurrentBB = Current.getBasicBlockIterator();
3234     for (BasicBlock::iterator B = CurrentBB->begin(),
3235                               J = Current.getInstructionIterator();
3236          J != B; --J) {
3237       Instruction *EarlierInst = &*llvm::prior(J);
3238       InstructionClass EarlierClass = GetInstructionClass(EarlierInst);
3239       switch (EarlierClass) {
3240       case IC_LoadWeak:
3241       case IC_LoadWeakRetained: {
3242         // If this is loading from the same pointer, replace this load's value
3243         // with that one.
3244         CallInst *Call = cast<CallInst>(Inst);
3245         CallInst *EarlierCall = cast<CallInst>(EarlierInst);
3246         Value *Arg = Call->getArgOperand(0);
3247         Value *EarlierArg = EarlierCall->getArgOperand(0);
3248         switch (PA.getAA()->alias(Arg, EarlierArg)) {
3249         case AliasAnalysis::MustAlias:
3250           Changed = true;
3251           // If the load has a builtin retain, insert a plain retain for it.
3252           if (Class == IC_LoadWeakRetained) {
3253             CallInst *CI =
3254               CallInst::Create(getRetainCallee(F.getParent()), EarlierCall,
3255                                "", Call);
3256             CI->setTailCall();
3257           }
3258           // Zap the fully redundant load.
3259           Call->replaceAllUsesWith(EarlierCall);
3260           Call->eraseFromParent();
3261           goto clobbered;
3262         case AliasAnalysis::MayAlias:
3263         case AliasAnalysis::PartialAlias:
3264           goto clobbered;
3265         case AliasAnalysis::NoAlias:
3266           break;
3267         }
3268         break;
3269       }
3270       case IC_StoreWeak:
3271       case IC_InitWeak: {
3272         // If this is storing to the same pointer and has the same size etc.
3273         // replace this load's value with the stored value.
3274         CallInst *Call = cast<CallInst>(Inst);
3275         CallInst *EarlierCall = cast<CallInst>(EarlierInst);
3276         Value *Arg = Call->getArgOperand(0);
3277         Value *EarlierArg = EarlierCall->getArgOperand(0);
3278         switch (PA.getAA()->alias(Arg, EarlierArg)) {
3279         case AliasAnalysis::MustAlias:
3280           Changed = true;
3281           // If the load has a builtin retain, insert a plain retain for it.
3282           if (Class == IC_LoadWeakRetained) {
3283             CallInst *CI =
3284               CallInst::Create(getRetainCallee(F.getParent()), EarlierCall,
3285                                "", Call);
3286             CI->setTailCall();
3287           }
3288           // Zap the fully redundant load.
3289           Call->replaceAllUsesWith(EarlierCall->getArgOperand(1));
3290           Call->eraseFromParent();
3291           goto clobbered;
3292         case AliasAnalysis::MayAlias:
3293         case AliasAnalysis::PartialAlias:
3294           goto clobbered;
3295         case AliasAnalysis::NoAlias:
3296           break;
3297         }
3298         break;
3299       }
3300       case IC_MoveWeak:
3301       case IC_CopyWeak:
3302         // TOOD: Grab the copied value.
3303         goto clobbered;
3304       case IC_AutoreleasepoolPush:
3305       case IC_None:
3306       case IC_User:
3307         // Weak pointers are only modified through the weak entry points
3308         // (and arbitrary calls, which could call the weak entry points).
3309         break;
3310       default:
3311         // Anything else could modify the weak pointer.
3312         goto clobbered;
3313       }
3314     }
3315   clobbered:;
3316   }
3317
3318   // Then, for each destroyWeak with an alloca operand, check to see if
3319   // the alloca and all its users can be zapped.
3320   for (inst_iterator I = inst_begin(&F), E = inst_end(&F); I != E; ) {
3321     Instruction *Inst = &*I++;
3322     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
3323     if (Class != IC_DestroyWeak)
3324       continue;
3325
3326     CallInst *Call = cast<CallInst>(Inst);
3327     Value *Arg = Call->getArgOperand(0);
3328     if (AllocaInst *Alloca = dyn_cast<AllocaInst>(Arg)) {
3329       for (Value::use_iterator UI = Alloca->use_begin(),
3330            UE = Alloca->use_end(); UI != UE; ++UI) {
3331         Instruction *UserInst = cast<Instruction>(*UI);
3332         switch (GetBasicInstructionClass(UserInst)) {
3333         case IC_InitWeak:
3334         case IC_StoreWeak:
3335         case IC_DestroyWeak:
3336           continue;
3337         default:
3338           goto done;
3339         }
3340       }
3341       Changed = true;
3342       for (Value::use_iterator UI = Alloca->use_begin(),
3343            UE = Alloca->use_end(); UI != UE; ) {
3344         CallInst *UserInst = cast<CallInst>(*UI++);
3345         if (!UserInst->use_empty())
3346           UserInst->replaceAllUsesWith(UserInst->getArgOperand(0));
3347         UserInst->eraseFromParent();
3348       }
3349       Alloca->eraseFromParent();
3350     done:;
3351     }
3352   }
3353 }
3354
3355 /// OptimizeSequences - Identify program paths which execute sequences of
3356 /// retains and releases which can be eliminated.
3357 bool ObjCARCOpt::OptimizeSequences(Function &F) {
3358   /// Releases, Retains - These are used to store the results of the main flow
3359   /// analysis. These use Value* as the key instead of Instruction* so that the
3360   /// map stays valid when we get around to rewriting code and calls get
3361   /// replaced by arguments.
3362   DenseMap<Value *, RRInfo> Releases;
3363   MapVector<Value *, RRInfo> Retains;
3364
3365   /// BBStates, This is used during the traversal of the function to track the
3366   /// states for each identified object at each block.
3367   DenseMap<const BasicBlock *, BBState> BBStates;
3368
3369   // Analyze the CFG of the function, and all instructions.
3370   bool NestingDetected = Visit(F, BBStates, Retains, Releases);
3371
3372   // Transform.
3373   return PerformCodePlacement(BBStates, Retains, Releases, F.getParent()) &&
3374          NestingDetected;
3375 }
3376
3377 /// OptimizeReturns - Look for this pattern:
3378 ///
3379 ///    %call = call i8* @something(...)
3380 ///    %2 = call i8* @objc_retain(i8* %call)
3381 ///    %3 = call i8* @objc_autorelease(i8* %2)
3382 ///    ret i8* %3
3383 ///
3384 /// And delete the retain and autorelease.
3385 ///
3386 /// Otherwise if it's just this:
3387 ///
3388 ///    %3 = call i8* @objc_autorelease(i8* %2)
3389 ///    ret i8* %3
3390 ///
3391 /// convert the autorelease to autoreleaseRV.
3392 void ObjCARCOpt::OptimizeReturns(Function &F) {
3393   if (!F.getReturnType()->isPointerTy())
3394     return;
3395
3396   SmallPtrSet<Instruction *, 4> DependingInstructions;
3397   SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4> Visited;
3398   for (Function::iterator FI = F.begin(), FE = F.end(); FI != FE; ++FI) {
3399     BasicBlock *BB = FI;
3400     ReturnInst *Ret = dyn_cast<ReturnInst>(&BB->back());
3401     if (!Ret) continue;
3402
3403     const Value *Arg = StripPointerCastsAndObjCCalls(Ret->getOperand(0));
3404     FindDependencies(NeedsPositiveRetainCount, Arg,
3405                      BB, Ret, DependingInstructions, Visited, PA);
3406     if (DependingInstructions.size() != 1)
3407       goto next_block;
3408
3409     {
3410       CallInst *Autorelease =
3411         dyn_cast_or_null<CallInst>(*DependingInstructions.begin());
3412       if (!Autorelease)
3413         goto next_block;
3414       InstructionClass AutoreleaseClass =
3415         GetBasicInstructionClass(Autorelease);
3416       if (!IsAutorelease(AutoreleaseClass))
3417         goto next_block;
3418       if (GetObjCArg(Autorelease) != Arg)
3419         goto next_block;
3420
3421       DependingInstructions.clear();
3422       Visited.clear();
3423
3424       // Check that there is nothing that can affect the reference
3425       // count between the autorelease and the retain.
3426       FindDependencies(CanChangeRetainCount, Arg,
3427                        BB, Autorelease, DependingInstructions, Visited, PA);
3428       if (DependingInstructions.size() != 1)
3429         goto next_block;
3430
3431       {
3432         CallInst *Retain =
3433           dyn_cast_or_null<CallInst>(*DependingInstructions.begin());
3434
3435         // Check that we found a retain with the same argument.
3436         if (!Retain ||
3437             !IsRetain(GetBasicInstructionClass(Retain)) ||
3438             GetObjCArg(Retain) != Arg)
3439           goto next_block;
3440
3441         DependingInstructions.clear();
3442         Visited.clear();
3443
3444         // Convert the autorelease to an autoreleaseRV, since it's
3445         // returning the value.
3446         if (AutoreleaseClass == IC_Autorelease) {
3447           Autorelease->setCalledFunction(getAutoreleaseRVCallee(F.getParent()));
3448           AutoreleaseClass = IC_AutoreleaseRV;
3449         }
3450
3451         // Check that there is nothing that can affect the reference
3452         // count between the retain and the call.
3453         // Note that Retain need not be in BB.
3454         FindDependencies(CanChangeRetainCount, Arg, Retain->getParent(), Retain,
3455                          DependingInstructions, Visited, PA);
3456         if (DependingInstructions.size() != 1)
3457           goto next_block;
3458
3459         {
3460           CallInst *Call =
3461             dyn_cast_or_null<CallInst>(*DependingInstructions.begin());
3462
3463           // Check that the pointer is the return value of the call.
3464           if (!Call || Arg != Call)
3465             goto next_block;
3466
3467           // Check that the call is a regular call.
3468           InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Call);
3469           if (Class != IC_CallOrUser && Class != IC_Call)
3470             goto next_block;
3471
3472           // If so, we can zap the retain and autorelease.
3473           Changed = true;
3474           ++NumRets;
3475           EraseInstruction(Retain);
3476           EraseInstruction(Autorelease);
3477         }
3478       }
3479     }
3480
3481   next_block:
3482     DependingInstructions.clear();
3483     Visited.clear();
3484   }
3485 }
3486
3487 bool ObjCARCOpt::doInitialization(Module &M) {
3488   if (!EnableARCOpts)
3489     return false;
3490
3491   Run = ModuleHasARC(M);
3492   if (!Run)
3493     return false;
3494
3495   // Identify the imprecise release metadata kind.
3496   ImpreciseReleaseMDKind =
3497     M.getContext().getMDKindID("clang.imprecise_release");
3498   CopyOnEscapeMDKind =
3499     M.getContext().getMDKindID("clang.arc.copy_on_escape");
3500
3501   // Intuitively, objc_retain and others are nocapture, however in practice
3502   // they are not, because they return their argument value. And objc_release
3503   // calls finalizers.
3504
3505   // These are initialized lazily.
3506   RetainRVCallee = 0;
3507   AutoreleaseRVCallee = 0;
3508   ReleaseCallee = 0;
3509   RetainCallee = 0;
3510   RetainBlockCallee = 0;
3511   AutoreleaseCallee = 0;
3512
3513   return false;
3514 }
3515
3516 bool ObjCARCOpt::runOnFunction(Function &F) {
3517   if (!EnableARCOpts)
3518     return false;
3519
3520   // If nothing in the Module uses ARC, don't do anything.
3521   if (!Run)
3522     return false;
3523
3524   Changed = false;
3525
3526   PA.setAA(&getAnalysis<AliasAnalysis>());
3527
3528   // This pass performs several distinct transformations. As a compile-time aid
3529   // when compiling code that isn't ObjC, skip these if the relevant ObjC
3530   // library functions aren't declared.
3531
3532   // Preliminary optimizations. This also computs UsedInThisFunction.
3533   OptimizeIndividualCalls(F);
3534
3535   // Optimizations for weak pointers.
3536   if (UsedInThisFunction & ((1 << IC_LoadWeak) |
3537                             (1 << IC_LoadWeakRetained) |
3538                             (1 << IC_StoreWeak) |
3539                             (1 << IC_InitWeak) |
3540                             (1 << IC_CopyWeak) |
3541                             (1 << IC_MoveWeak) |
3542                             (1 << IC_DestroyWeak)))
3543     OptimizeWeakCalls(F);
3544
3545   // Optimizations for retain+release pairs.
3546   if (UsedInThisFunction & ((1 << IC_Retain) |
3547                             (1 << IC_RetainRV) |
3548                             (1 << IC_RetainBlock)))
3549     if (UsedInThisFunction & (1 << IC_Release))
3550       // Run OptimizeSequences until it either stops making changes or
3551       // no retain+release pair nesting is detected.
3552       while (OptimizeSequences(F)) {}
3553
3554   // Optimizations if objc_autorelease is used.
3555   if (UsedInThisFunction &
3556       ((1 << IC_Autorelease) | (1 << IC_AutoreleaseRV)))
3557     OptimizeReturns(F);
3558
3559   return Changed;
3560 }
3561
3562 void ObjCARCOpt::releaseMemory() {
3563   PA.clear();
3564 }
3565
3566 //===----------------------------------------------------------------------===//
3567 // ARC contraction.
3568 //===----------------------------------------------------------------------===//
3569
3570 // TODO: ObjCARCContract could insert PHI nodes when uses aren't
3571 // dominated by single calls.
3572
3573 #include "llvm/Operator.h"
3574 #include "llvm/InlineAsm.h"
3575 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
3576
3577 STATISTIC(NumStoreStrongs, "Number objc_storeStrong calls formed");
3578
3579 namespace {
3580   /// ObjCARCContract - Late ARC optimizations.  These change the IR in a way
3581   /// that makes it difficult to be analyzed by ObjCARCOpt, so it's run late.
3582   class ObjCARCContract : public FunctionPass {
3583     bool Changed;
3584     AliasAnalysis *AA;
3585     DominatorTree *DT;
3586     ProvenanceAnalysis PA;
3587
3588     /// Run - A flag indicating whether this optimization pass should run.
3589     bool Run;
3590
3591     /// StoreStrongCallee, etc. - Declarations for ObjC runtime
3592     /// functions, for use in creating calls to them. These are initialized
3593     /// lazily to avoid cluttering up the Module with unused declarations.
3594     Constant *StoreStrongCallee,
3595              *RetainAutoreleaseCallee, *RetainAutoreleaseRVCallee;
3596
3597     /// RetainRVMarker - The inline asm string to insert between calls and
3598     /// RetainRV calls to make the optimization work on targets which need it.
3599     const MDString *RetainRVMarker;
3600
3601     /// StoreStrongCalls - The set of inserted objc_storeStrong calls. If
3602     /// at the end of walking the function we have found no alloca
3603     /// instructions, these calls can be marked "tail".
3604     DenseSet<CallInst *> StoreStrongCalls;
3605
3606     Constant *getStoreStrongCallee(Module *M);
3607     Constant *getRetainAutoreleaseCallee(Module *M);
3608     Constant *getRetainAutoreleaseRVCallee(Module *M);
3609
3610     bool ContractAutorelease(Function &F, Instruction *Autorelease,
3611                              InstructionClass Class,
3612                              SmallPtrSet<Instruction *, 4>
3613                                &DependingInstructions,
3614                              SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4>
3615                                &Visited);
3616
3617     void ContractRelease(Instruction *Release,
3618                          inst_iterator &Iter);
3619
3620     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
3621     virtual bool doInitialization(Module &M);
3622     virtual bool runOnFunction(Function &F);
3623
3624   public:
3625     static char ID;
3626     ObjCARCContract() : FunctionPass(ID) {
3627       initializeObjCARCContractPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
3628     }
3629   };
3630 }
3631
3632 char ObjCARCContract::ID = 0;
3633 INITIALIZE_PASS_BEGIN(ObjCARCContract,
3634                       "objc-arc-contract", "ObjC ARC contraction", false, false)
3635 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
3636 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTree)
3637 INITIALIZE_PASS_END(ObjCARCContract,
3638                     "objc-arc-contract", "ObjC ARC contraction", false, false)
3639
3640 Pass *llvm::createObjCARCContractPass() {
3641   return new ObjCARCContract();
3642 }
3643
3644 void ObjCARCContract::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
3645   AU.addRequired<AliasAnalysis>();
3646   AU.addRequired<DominatorTree>();
3647   AU.setPreservesCFG();
3648 }
3649
3650 Constant *ObjCARCContract::getStoreStrongCallee(Module *M) {
3651   if (!StoreStrongCallee) {
3652     LLVMContext &C = M->getContext();
3653     Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
3654     Type *I8XX = PointerType::getUnqual(I8X);
3655     std::vector<Type *> Params;
3656     Params.push_back(I8XX);
3657     Params.push_back(I8X);
3658
3659     AttrListPtr Attributes;
3660     Attributes.addAttr(~0u, Attribute::NoUnwind);
3661     Attributes.addAttr(1, Attribute::NoCapture);
3662
3663     StoreStrongCallee =
3664       M->getOrInsertFunction(
3665         "objc_storeStrong",
3666         FunctionType::get(Type::getVoidTy(C), Params, /*isVarArg=*/false),
3667         Attributes);
3668   }
3669   return StoreStrongCallee;
3670 }
3671
3672 Constant *ObjCARCContract::getRetainAutoreleaseCallee(Module *M) {
3673   if (!RetainAutoreleaseCallee) {
3674     LLVMContext &C = M->getContext();
3675     Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
3676     std::vector<Type *> Params;
3677     Params.push_back(I8X);
3678     FunctionType *FTy =
3679       FunctionType::get(I8X, Params, /*isVarArg=*/false);
3680     AttrListPtr Attributes;
3681     Attributes.addAttr(~0u, Attribute::NoUnwind);
3682     RetainAutoreleaseCallee =
3683       M->getOrInsertFunction("objc_retainAutorelease", FTy, Attributes);
3684   }
3685   return RetainAutoreleaseCallee;
3686 }
3687
3688 Constant *ObjCARCContract::getRetainAutoreleaseRVCallee(Module *M) {
3689   if (!RetainAutoreleaseRVCallee) {
3690     LLVMContext &C = M->getContext();
3691     Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
3692     std::vector<Type *> Params;
3693     Params.push_back(I8X);
3694     FunctionType *FTy =
3695       FunctionType::get(I8X, Params, /*isVarArg=*/false);
3696     AttrListPtr Attributes;
3697     Attributes.addAttr(~0u, Attribute::NoUnwind);
3698     RetainAutoreleaseRVCallee =
3699       M->getOrInsertFunction("objc_retainAutoreleaseReturnValue", FTy,
3700                              Attributes);
3701   }
3702   return RetainAutoreleaseRVCallee;
3703 }
3704
3705 /// ContractAutorelease - Merge an autorelease with a retain into a fused
3706 /// call.
3707 bool
3708 ObjCARCContract::ContractAutorelease(Function &F, Instruction *Autorelease,
3709                                      InstructionClass Class,
3710                                      SmallPtrSet<Instruction *, 4>
3711                                        &DependingInstructions,
3712                                      SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4>
3713                                        &Visited) {
3714   const Value *Arg = GetObjCArg(Autorelease);
3715
3716   // Check that there are no instructions between the retain and the autorelease
3717   // (such as an autorelease_pop) which may change the count.
3718   CallInst *Retain = 0;
3719   if (Class == IC_AutoreleaseRV)
3720     FindDependencies(RetainAutoreleaseRVDep, Arg,
3721                      Autorelease->getParent(), Autorelease,
3722                      DependingInstructions, Visited, PA);
3723   else
3724     FindDependencies(RetainAutoreleaseDep, Arg,
3725                      Autorelease->getParent(), Autorelease,
3726                      DependingInstructions, Visited, PA);
3727
3728   Visited.clear();
3729   if (DependingInstructions.size() != 1) {
3730     DependingInstructions.clear();
3731     return false;
3732   }
3733
3734   Retain = dyn_cast_or_null<CallInst>(*DependingInstructions.begin());
3735   DependingInstructions.clear();
3736
3737   if (!Retain ||
3738       GetBasicInstructionClass(Retain) != IC_Retain ||
3739       GetObjCArg(Retain) != Arg)
3740     return false;
3741
3742   Changed = true;
3743   ++NumPeeps;
3744
3745   if (Class == IC_AutoreleaseRV)
3746     Retain->setCalledFunction(getRetainAutoreleaseRVCallee(F.getParent()));
3747   else
3748     Retain->setCalledFunction(getRetainAutoreleaseCallee(F.getParent()));
3749
3750   EraseInstruction(Autorelease);
3751   return true;
3752 }
3753
3754 /// ContractRelease - Attempt to merge an objc_release with a store, load, and
3755 /// objc_retain to form an objc_storeStrong. This can be a little tricky because
3756 /// the instructions don't always appear in order, and there may be unrelated
3757 /// intervening instructions.
3758 void ObjCARCContract::ContractRelease(Instruction *Release,
3759                                       inst_iterator &Iter) {
3760   LoadInst *Load = dyn_cast<LoadInst>(GetObjCArg(Release));
3761   if (!Load || !Load->isSimple()) return;
3762
3763   // For now, require everything to be in one basic block.
3764   BasicBlock *BB = Release->getParent();
3765   if (Load->getParent() != BB) return;
3766
3767   // Walk down to find the store.
3768   BasicBlock::iterator I = Load, End = BB->end();
3769   ++I;
3770   AliasAnalysis::Location Loc = AA->getLocation(Load);
3771   while (I != End &&
3772          (&*I == Release ||
3773           IsRetain(GetBasicInstructionClass(I)) ||
3774           !(AA->getModRefInfo(I, Loc) & AliasAnalysis::Mod)))
3775     ++I;
3776   StoreInst *Store = dyn_cast<StoreInst>(I);
3777   if (!Store || !Store->isSimple()) return;
3778   if (Store->getPointerOperand() != Loc.Ptr) return;
3779
3780   Value *New = StripPointerCastsAndObjCCalls(Store->getValueOperand());
3781
3782   // Walk up to find the retain.
3783   I = Store;
3784   BasicBlock::iterator Begin = BB->begin();
3785   while (I != Begin && GetBasicInstructionClass(I) != IC_Retain)
3786     --I;
3787   Instruction *Retain = I;
3788   if (GetBasicInstructionClass(Retain) != IC_Retain) return;
3789   if (GetObjCArg(Retain) != New) return;
3790
3791   Changed = true;
3792   ++NumStoreStrongs;
3793
3794   LLVMContext &C = Release->getContext();
3795   Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
3796   Type *I8XX = PointerType::getUnqual(I8X);
3797
3798   Value *Args[] = { Load->getPointerOperand(), New };
3799   if (Args[0]->getType() != I8XX)
3800     Args[0] = new BitCastInst(Args[0], I8XX, "", Store);
3801   if (Args[1]->getType() != I8X)
3802     Args[1] = new BitCastInst(Args[1], I8X, "", Store);
3803   CallInst *StoreStrong =
3804     CallInst::Create(getStoreStrongCallee(BB->getParent()->getParent()),
3805                      Args, "", Store);
3806   StoreStrong->setDoesNotThrow();
3807   StoreStrong->setDebugLoc(Store->getDebugLoc());
3808
3809   // We can't set the tail flag yet, because we haven't yet determined
3810   // whether there are any escaping allocas. Remember this call, so that
3811   // we can set the tail flag once we know it's safe.
3812   StoreStrongCalls.insert(StoreStrong);
3813
3814   if (&*Iter == Store) ++Iter;
3815   Store->eraseFromParent();
3816   Release->eraseFromParent();
3817   EraseInstruction(Retain);
3818   if (Load->use_empty())
3819     Load->eraseFromParent();
3820 }
3821
3822 bool ObjCARCContract::doInitialization(Module &M) {
3823   Run = ModuleHasARC(M);
3824   if (!Run)
3825     return false;
3826
3827   // These are initialized lazily.
3828   StoreStrongCallee = 0;
3829   RetainAutoreleaseCallee = 0;
3830   RetainAutoreleaseRVCallee = 0;
3831
3832   // Initialize RetainRVMarker.
3833   RetainRVMarker = 0;
3834   if (NamedMDNode *NMD =
3835         M.getNamedMetadata("clang.arc.retainAutoreleasedReturnValueMarker"))
3836     if (NMD->getNumOperands() == 1) {
3837       const MDNode *N = NMD->getOperand(0);
3838       if (N->getNumOperands() == 1)
3839         if (const MDString *S = dyn_cast<MDString>(N->getOperand(0)))
3840           RetainRVMarker = S;
3841     }
3842
3843   return false;
3844 }
3845
3846 bool ObjCARCContract::runOnFunction(Function &F) {
3847   if (!EnableARCOpts)
3848     return false;
3849
3850   // If nothing in the Module uses ARC, don't do anything.
3851   if (!Run)
3852     return false;
3853
3854   Changed = false;
3855   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
3856   DT = &getAnalysis<DominatorTree>();
3857
3858   PA.setAA(&getAnalysis<AliasAnalysis>());
3859
3860   // Track whether it's ok to mark objc_storeStrong calls with the "tail"
3861   // keyword. Be conservative if the function has variadic arguments.
3862   // It seems that functions which "return twice" are also unsafe for the
3863   // "tail" argument, because they are setjmp, which could need to
3864   // return to an earlier stack state.
3865   bool TailOkForStoreStrongs = !F.isVarArg() && !F.callsFunctionThatReturnsTwice();
3866
3867   // For ObjC library calls which return their argument, replace uses of the
3868   // argument with uses of the call return value, if it dominates the use. This
3869   // reduces register pressure.
3870   SmallPtrSet<Instruction *, 4> DependingInstructions;
3871   SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4> Visited;
3872   for (inst_iterator I = inst_begin(&F), E = inst_end(&F); I != E; ) {
3873     Instruction *Inst = &*I++;
3874
3875     // Only these library routines return their argument. In particular,
3876     // objc_retainBlock does not necessarily return its argument.
3877     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
3878     switch (Class) {
3879     case IC_Retain:
3880     case IC_FusedRetainAutorelease:
3881     case IC_FusedRetainAutoreleaseRV:
3882       break;
3883     case IC_Autorelease:
3884     case IC_AutoreleaseRV:
3885       if (ContractAutorelease(F, Inst, Class, DependingInstructions, Visited))
3886         continue;
3887       break;
3888     case IC_RetainRV: {
3889       // If we're compiling for a target which needs a special inline-asm
3890       // marker to do the retainAutoreleasedReturnValue optimization,
3891       // insert it now.
3892       if (!RetainRVMarker)
3893         break;
3894       BasicBlock::iterator BBI = Inst;
3895       --BBI;
3896       while (isNoopInstruction(BBI)) --BBI;
3897       if (&*BBI == GetObjCArg(Inst)) {
3898         InlineAsm *IA =
3899           InlineAsm::get(FunctionType::get(Type::getVoidTy(Inst->getContext()),
3900                                            /*isVarArg=*/false),
3901                          RetainRVMarker->getString(),
3902                          /*Constraints=*/"", /*hasSideEffects=*/true);
3903         CallInst::Create(IA, "", Inst);
3904       }
3905       break;
3906     }
3907     case IC_InitWeak: {
3908       // objc_initWeak(p, null) => *p = null
3909       CallInst *CI = cast<CallInst>(Inst);
3910       if (isNullOrUndef(CI->getArgOperand(1))) {
3911         Value *Null =
3912           ConstantPointerNull::get(cast<PointerType>(CI->getType()));
3913         Changed = true;
3914         new StoreInst(Null, CI->getArgOperand(0), CI);
3915         CI->replaceAllUsesWith(Null);
3916         CI->eraseFromParent();
3917       }
3918       continue;
3919     }
3920     case IC_Release:
3921       ContractRelease(Inst, I);
3922       continue;
3923     case IC_User:
3924       // Be conservative if the function has any alloca instructions.
3925       // Technically we only care about escaping alloca instructions,
3926       // but this is sufficient to handle some interesting cases.
3927       if (isa<AllocaInst>(Inst))
3928         TailOkForStoreStrongs = false;
3929       continue;
3930     default:
3931       continue;
3932     }
3933
3934     // Don't use GetObjCArg because we don't want to look through bitcasts
3935     // and such; to do the replacement, the argument must have type i8*.
3936     const Value *Arg = cast<CallInst>(Inst)->getArgOperand(0);
3937     for (;;) {
3938       // If we're compiling bugpointed code, don't get in trouble.
3939       if (!isa<Instruction>(Arg) && !isa<Argument>(Arg))
3940         break;
3941       // Look through the uses of the pointer.
3942       for (Value::const_use_iterator UI = Arg->use_begin(), UE = Arg->use_end();
3943            UI != UE; ) {
3944         Use &U = UI.getUse();
3945         unsigned OperandNo = UI.getOperandNo();
3946         ++UI; // Increment UI now, because we may unlink its element.
3947         if (Instruction *UserInst = dyn_cast<Instruction>(U.getUser()))
3948           if (Inst != UserInst && DT->dominates(Inst, UserInst)) {
3949             Changed = true;
3950             Instruction *Replacement = Inst;
3951             Type *UseTy = U.get()->getType();
3952             if (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(UserInst)) {
3953               // For PHI nodes, insert the bitcast in the predecessor block.
3954               unsigned ValNo =
3955                 PHINode::getIncomingValueNumForOperand(OperandNo);
3956               BasicBlock *BB =
3957                 PHI->getIncomingBlock(ValNo);
3958               if (Replacement->getType() != UseTy)
3959                 Replacement = new BitCastInst(Replacement, UseTy, "",
3960                                               &BB->back());
3961               for (unsigned i = 0, e = PHI->getNumIncomingValues();
3962                    i != e; ++i)
3963                 if (PHI->getIncomingBlock(i) == BB) {
3964                   // Keep the UI iterator valid.
3965                   if (&PHI->getOperandUse(
3966                         PHINode::getOperandNumForIncomingValue(i)) ==
3967                         &UI.getUse())
3968                     ++UI;
3969                   PHI->setIncomingValue(i, Replacement);
3970                 }
3971             } else {
3972               if (Replacement->getType() != UseTy)
3973                 Replacement = new BitCastInst(Replacement, UseTy, "", UserInst);
3974               U.set(Replacement);
3975             }
3976           }
3977       }
3978
3979       // If Arg is a no-op casted pointer, strip one level of casts and
3980       // iterate.
3981       if (const BitCastInst *BI = dyn_cast<BitCastInst>(Arg))
3982         Arg = BI->getOperand(0);
3983       else if (isa<GEPOperator>(Arg) &&
3984                cast<GEPOperator>(Arg)->hasAllZeroIndices())
3985         Arg = cast<GEPOperator>(Arg)->getPointerOperand();
3986       else if (isa<GlobalAlias>(Arg) &&
3987                !cast<GlobalAlias>(Arg)->mayBeOverridden())
3988         Arg = cast<GlobalAlias>(Arg)->getAliasee();
3989       else
3990         break;
3991     }
3992   }
3993
3994   // If this function has no escaping allocas or suspicious vararg usage,
3995   // objc_storeStrong calls can be marked with the "tail" keyword.
3996   if (TailOkForStoreStrongs)
3997     for (DenseSet<CallInst *>::iterator I = StoreStrongCalls.begin(),
3998          E = StoreStrongCalls.end(); I != E; ++I)
3999       (*I)->setTailCall();
4000   StoreStrongCalls.clear();
4001
4002   return Changed;
4003 }