Added DEBUG messages to the top of several processing loops in ObjCARC.cpp that emit...
[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 knowledge 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/ADT/DenseMap.h"
33 #include "llvm/Support/Debug.h"
34 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
35 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
36 using namespace llvm;
37
38 // A handy option to enable/disable all optimizations in this file.
39 static cl::opt<bool> EnableARCOpts("enable-objc-arc-opts", cl::init(true));
40
41 //===----------------------------------------------------------------------===//
42 // Misc. Utilities
43 //===----------------------------------------------------------------------===//
44
45 namespace {
46   /// MapVector - An associative container with fast insertion-order
47   /// (deterministic) iteration over its elements. Plus the special
48   /// blot operation.
49   template<class KeyT, class ValueT>
50   class MapVector {
51     /// Map - Map keys to indices in Vector.
52     typedef DenseMap<KeyT, size_t> MapTy;
53     MapTy Map;
54
55     /// Vector - Keys and values.
56     typedef std::vector<std::pair<KeyT, ValueT> > VectorTy;
57     VectorTy Vector;
58
59   public:
60     typedef typename VectorTy::iterator iterator;
61     typedef typename VectorTy::const_iterator const_iterator;
62     iterator begin() { return Vector.begin(); }
63     iterator end() { return Vector.end(); }
64     const_iterator begin() const { return Vector.begin(); }
65     const_iterator end() const { return Vector.end(); }
66
67 #ifdef XDEBUG
68     ~MapVector() {
69       assert(Vector.size() >= Map.size()); // May differ due to blotting.
70       for (typename MapTy::const_iterator I = Map.begin(), E = Map.end();
71            I != E; ++I) {
72         assert(I->second < Vector.size());
73         assert(Vector[I->second].first == I->first);
74       }
75       for (typename VectorTy::const_iterator I = Vector.begin(),
76            E = Vector.end(); I != E; ++I)
77         assert(!I->first ||
78                (Map.count(I->first) &&
79                 Map[I->first] == size_t(I - Vector.begin())));
80     }
81 #endif
82
83     ValueT &operator[](const KeyT &Arg) {
84       std::pair<typename MapTy::iterator, bool> Pair =
85         Map.insert(std::make_pair(Arg, size_t(0)));
86       if (Pair.second) {
87         size_t Num = Vector.size();
88         Pair.first->second = Num;
89         Vector.push_back(std::make_pair(Arg, ValueT()));
90         return Vector[Num].second;
91       }
92       return Vector[Pair.first->second].second;
93     }
94
95     std::pair<iterator, bool>
96     insert(const std::pair<KeyT, ValueT> &InsertPair) {
97       std::pair<typename MapTy::iterator, bool> Pair =
98         Map.insert(std::make_pair(InsertPair.first, size_t(0)));
99       if (Pair.second) {
100         size_t Num = Vector.size();
101         Pair.first->second = Num;
102         Vector.push_back(InsertPair);
103         return std::make_pair(Vector.begin() + Num, true);
104       }
105       return std::make_pair(Vector.begin() + Pair.first->second, false);
106     }
107
108     const_iterator find(const KeyT &Key) const {
109       typename MapTy::const_iterator It = Map.find(Key);
110       if (It == Map.end()) return Vector.end();
111       return Vector.begin() + It->second;
112     }
113
114     /// blot - This is similar to erase, but instead of removing the element
115     /// from the vector, it just zeros out the key in the vector. This leaves
116     /// iterators intact, but clients must be prepared for zeroed-out keys when
117     /// iterating.
118     void blot(const KeyT &Key) {
119       typename MapTy::iterator It = Map.find(Key);
120       if (It == Map.end()) return;
121       Vector[It->second].first = KeyT();
122       Map.erase(It);
123     }
124
125     void clear() {
126       Map.clear();
127       Vector.clear();
128     }
129   };
130 }
131
132 //===----------------------------------------------------------------------===//
133 // ARC Utilities.
134 //===----------------------------------------------------------------------===//
135
136 #include "llvm/ADT/StringSwitch.h"
137 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
138 #include "llvm/Intrinsics.h"
139 #include "llvm/Module.h"
140 #include "llvm/Support/CallSite.h"
141 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
142
143 namespace {
144   /// InstructionClass - A simple classification for instructions.
145   enum InstructionClass {
146     IC_Retain,              ///< objc_retain
147     IC_RetainRV,            ///< objc_retainAutoreleasedReturnValue
148     IC_RetainBlock,         ///< objc_retainBlock
149     IC_Release,             ///< objc_release
150     IC_Autorelease,         ///< objc_autorelease
151     IC_AutoreleaseRV,       ///< objc_autoreleaseReturnValue
152     IC_AutoreleasepoolPush, ///< objc_autoreleasePoolPush
153     IC_AutoreleasepoolPop,  ///< objc_autoreleasePoolPop
154     IC_NoopCast,            ///< objc_retainedObject, etc.
155     IC_FusedRetainAutorelease, ///< objc_retainAutorelease
156     IC_FusedRetainAutoreleaseRV, ///< objc_retainAutoreleaseReturnValue
157     IC_LoadWeakRetained,    ///< objc_loadWeakRetained (primitive)
158     IC_StoreWeak,           ///< objc_storeWeak (primitive)
159     IC_InitWeak,            ///< objc_initWeak (derived)
160     IC_LoadWeak,            ///< objc_loadWeak (derived)
161     IC_MoveWeak,            ///< objc_moveWeak (derived)
162     IC_CopyWeak,            ///< objc_copyWeak (derived)
163     IC_DestroyWeak,         ///< objc_destroyWeak (derived)
164     IC_StoreStrong,         ///< objc_storeStrong (derived)
165     IC_CallOrUser,          ///< could call objc_release and/or "use" pointers
166     IC_Call,                ///< could call objc_release
167     IC_User,                ///< could "use" a pointer
168     IC_None                 ///< anything else
169   };
170 }
171
172 /// IsPotentialUse - Test whether the given value is possible a
173 /// reference-counted pointer.
174 static bool IsPotentialUse(const Value *Op) {
175   // Pointers to static or stack storage are not reference-counted pointers.
176   if (isa<Constant>(Op) || isa<AllocaInst>(Op))
177     return false;
178   // Special arguments are not reference-counted.
179   if (const Argument *Arg = dyn_cast<Argument>(Op))
180     if (Arg->hasByValAttr() ||
181         Arg->hasNestAttr() ||
182         Arg->hasStructRetAttr())
183       return false;
184   // Only consider values with pointer types.
185   // It seemes intuitive to exclude function pointer types as well, since
186   // functions are never reference-counted, however clang occasionally
187   // bitcasts reference-counted pointers to function-pointer type
188   // temporarily.
189   PointerType *Ty = dyn_cast<PointerType>(Op->getType());
190   if (!Ty)
191     return false;
192   // Conservatively assume anything else is a potential use.
193   return true;
194 }
195
196 /// GetCallSiteClass - Helper for GetInstructionClass. Determines what kind
197 /// of construct CS is.
198 static InstructionClass GetCallSiteClass(ImmutableCallSite CS) {
199   for (ImmutableCallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
200        I != E; ++I)
201     if (IsPotentialUse(*I))
202       return CS.onlyReadsMemory() ? IC_User : IC_CallOrUser;
203
204   return CS.onlyReadsMemory() ? IC_None : IC_Call;
205 }
206
207 /// GetFunctionClass - Determine if F is one of the special known Functions.
208 /// If it isn't, return IC_CallOrUser.
209 static InstructionClass GetFunctionClass(const Function *F) {
210   Function::const_arg_iterator AI = F->arg_begin(), AE = F->arg_end();
211
212   // No arguments.
213   if (AI == AE)
214     return StringSwitch<InstructionClass>(F->getName())
215       .Case("objc_autoreleasePoolPush",  IC_AutoreleasepoolPush)
216       .Default(IC_CallOrUser);
217
218   // One argument.
219   const Argument *A0 = AI++;
220   if (AI == AE)
221     // Argument is a pointer.
222     if (PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(A0->getType())) {
223       Type *ETy = PTy->getElementType();
224       // Argument is i8*.
225       if (ETy->isIntegerTy(8))
226         return StringSwitch<InstructionClass>(F->getName())
227           .Case("objc_retain",                IC_Retain)
228           .Case("objc_retainAutoreleasedReturnValue", IC_RetainRV)
229           .Case("objc_retainBlock",           IC_RetainBlock)
230           .Case("objc_release",               IC_Release)
231           .Case("objc_autorelease",           IC_Autorelease)
232           .Case("objc_autoreleaseReturnValue", IC_AutoreleaseRV)
233           .Case("objc_autoreleasePoolPop",    IC_AutoreleasepoolPop)
234           .Case("objc_retainedObject",        IC_NoopCast)
235           .Case("objc_unretainedObject",      IC_NoopCast)
236           .Case("objc_unretainedPointer",     IC_NoopCast)
237           .Case("objc_retain_autorelease",    IC_FusedRetainAutorelease)
238           .Case("objc_retainAutorelease",     IC_FusedRetainAutorelease)
239           .Case("objc_retainAutoreleaseReturnValue",IC_FusedRetainAutoreleaseRV)
240           .Default(IC_CallOrUser);
241
242       // Argument is i8**
243       if (PointerType *Pte = dyn_cast<PointerType>(ETy))
244         if (Pte->getElementType()->isIntegerTy(8))
245           return StringSwitch<InstructionClass>(F->getName())
246             .Case("objc_loadWeakRetained",      IC_LoadWeakRetained)
247             .Case("objc_loadWeak",              IC_LoadWeak)
248             .Case("objc_destroyWeak",           IC_DestroyWeak)
249             .Default(IC_CallOrUser);
250     }
251
252   // Two arguments, first is i8**.
253   const Argument *A1 = AI++;
254   if (AI == AE)
255     if (PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(A0->getType()))
256       if (PointerType *Pte = dyn_cast<PointerType>(PTy->getElementType()))
257         if (Pte->getElementType()->isIntegerTy(8))
258           if (PointerType *PTy1 = dyn_cast<PointerType>(A1->getType())) {
259             Type *ETy1 = PTy1->getElementType();
260             // Second argument is i8*
261             if (ETy1->isIntegerTy(8))
262               return StringSwitch<InstructionClass>(F->getName())
263                      .Case("objc_storeWeak",             IC_StoreWeak)
264                      .Case("objc_initWeak",              IC_InitWeak)
265                      .Case("objc_storeStrong",           IC_StoreStrong)
266                      .Default(IC_CallOrUser);
267             // Second argument is i8**.
268             if (PointerType *Pte1 = dyn_cast<PointerType>(ETy1))
269               if (Pte1->getElementType()->isIntegerTy(8))
270                 return StringSwitch<InstructionClass>(F->getName())
271                        .Case("objc_moveWeak",              IC_MoveWeak)
272                        .Case("objc_copyWeak",              IC_CopyWeak)
273                        .Default(IC_CallOrUser);
274           }
275
276   // Anything else.
277   return IC_CallOrUser;
278 }
279
280 /// GetInstructionClass - Determine what kind of construct V is.
281 static InstructionClass GetInstructionClass(const Value *V) {
282   if (const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
283     // Any instruction other than bitcast and gep with a pointer operand have a
284     // use of an objc pointer. Bitcasts, GEPs, Selects, PHIs transfer a pointer
285     // to a subsequent use, rather than using it themselves, in this sense.
286     // As a short cut, several other opcodes are known to have no pointer
287     // operands of interest. And ret is never followed by a release, so it's
288     // not interesting to examine.
289     switch (I->getOpcode()) {
290     case Instruction::Call: {
291       const CallInst *CI = cast<CallInst>(I);
292       // Check for calls to special functions.
293       if (const Function *F = CI->getCalledFunction()) {
294         InstructionClass Class = GetFunctionClass(F);
295         if (Class != IC_CallOrUser)
296           return Class;
297
298         // None of the intrinsic functions do objc_release. For intrinsics, the
299         // only question is whether or not they may be users.
300         switch (F->getIntrinsicID()) {
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         case Intrinsic::objectsize: case Intrinsic::prefetch:
305         case Intrinsic::stackprotector:
306         case Intrinsic::eh_return_i32: case Intrinsic::eh_return_i64:
307         case Intrinsic::eh_typeid_for: case Intrinsic::eh_dwarf_cfa:
308         case Intrinsic::eh_sjlj_lsda: case Intrinsic::eh_sjlj_functioncontext:
309         case Intrinsic::init_trampoline: case Intrinsic::adjust_trampoline:
310         case Intrinsic::lifetime_start: case Intrinsic::lifetime_end:
311         case Intrinsic::invariant_start: case Intrinsic::invariant_end:
312         // Don't let dbg info affect our results.
313         case Intrinsic::dbg_declare: case Intrinsic::dbg_value:
314           // Short cut: Some intrinsics obviously don't use ObjC pointers.
315           return IC_None;
316         default:
317           break;
318         }
319       }
320       return GetCallSiteClass(CI);
321     }
322     case Instruction::Invoke:
323       return GetCallSiteClass(cast<InvokeInst>(I));
324     case Instruction::BitCast:
325     case Instruction::GetElementPtr:
326     case Instruction::Select: case Instruction::PHI:
327     case Instruction::Ret: case Instruction::Br:
328     case Instruction::Switch: case Instruction::IndirectBr:
329     case Instruction::Alloca: case Instruction::VAArg:
330     case Instruction::Add: case Instruction::FAdd:
331     case Instruction::Sub: case Instruction::FSub:
332     case Instruction::Mul: case Instruction::FMul:
333     case Instruction::SDiv: case Instruction::UDiv: case Instruction::FDiv:
334     case Instruction::SRem: case Instruction::URem: case Instruction::FRem:
335     case Instruction::Shl: case Instruction::LShr: case Instruction::AShr:
336     case Instruction::And: case Instruction::Or: case Instruction::Xor:
337     case Instruction::SExt: case Instruction::ZExt: case Instruction::Trunc:
338     case Instruction::IntToPtr: case Instruction::FCmp:
339     case Instruction::FPTrunc: case Instruction::FPExt:
340     case Instruction::FPToUI: case Instruction::FPToSI:
341     case Instruction::UIToFP: case Instruction::SIToFP:
342     case Instruction::InsertElement: case Instruction::ExtractElement:
343     case Instruction::ShuffleVector:
344     case Instruction::ExtractValue:
345       break;
346     case Instruction::ICmp:
347       // Comparing a pointer with null, or any other constant, isn't an
348       // interesting use, because we don't care what the pointer points to, or
349       // about the values of any other dynamic reference-counted pointers.
350       if (IsPotentialUse(I->getOperand(1)))
351         return IC_User;
352       break;
353     default:
354       // For anything else, check all the operands.
355       // Note that this includes both operands of a Store: while the first
356       // operand isn't actually being dereferenced, it is being stored to
357       // memory where we can no longer track who might read it and dereference
358       // it, so we have to consider it potentially used.
359       for (User::const_op_iterator OI = I->op_begin(), OE = I->op_end();
360            OI != OE; ++OI)
361         if (IsPotentialUse(*OI))
362           return IC_User;
363     }
364   }
365
366   // Otherwise, it's totally inert for ARC purposes.
367   return IC_None;
368 }
369
370 /// GetBasicInstructionClass - Determine what kind of construct V is. This is
371 /// similar to GetInstructionClass except that it only detects objc runtine
372 /// calls. This allows it to be faster.
373 static InstructionClass GetBasicInstructionClass(const Value *V) {
374   if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(V)) {
375     if (const Function *F = CI->getCalledFunction())
376       return GetFunctionClass(F);
377     // Otherwise, be conservative.
378     return IC_CallOrUser;
379   }
380
381   // Otherwise, be conservative.
382   return isa<InvokeInst>(V) ? IC_CallOrUser : IC_User;
383 }
384
385 /// IsRetain - Test if the given class is objc_retain or
386 /// equivalent.
387 static bool IsRetain(InstructionClass Class) {
388   return Class == IC_Retain ||
389          Class == IC_RetainRV;
390 }
391
392 /// IsAutorelease - Test if the given class is objc_autorelease or
393 /// equivalent.
394 static bool IsAutorelease(InstructionClass Class) {
395   return Class == IC_Autorelease ||
396          Class == IC_AutoreleaseRV;
397 }
398
399 /// IsForwarding - Test if the given class represents instructions which return
400 /// their argument verbatim.
401 static bool IsForwarding(InstructionClass Class) {
402   // objc_retainBlock technically doesn't always return its argument
403   // verbatim, but it doesn't matter for our purposes here.
404   return Class == IC_Retain ||
405          Class == IC_RetainRV ||
406          Class == IC_Autorelease ||
407          Class == IC_AutoreleaseRV ||
408          Class == IC_RetainBlock ||
409          Class == IC_NoopCast;
410 }
411
412 /// IsNoopOnNull - Test if the given class represents instructions which do
413 /// nothing if passed a null pointer.
414 static bool IsNoopOnNull(InstructionClass Class) {
415   return Class == IC_Retain ||
416          Class == IC_RetainRV ||
417          Class == IC_Release ||
418          Class == IC_Autorelease ||
419          Class == IC_AutoreleaseRV ||
420          Class == IC_RetainBlock;
421 }
422
423 /// IsAlwaysTail - Test if the given class represents instructions which are
424 /// always safe to mark with the "tail" keyword.
425 static bool IsAlwaysTail(InstructionClass Class) {
426   // IC_RetainBlock may be given a stack argument.
427   return Class == IC_Retain ||
428          Class == IC_RetainRV ||
429          Class == IC_Autorelease ||
430          Class == IC_AutoreleaseRV;
431 }
432
433 /// IsNoThrow - Test if the given class represents instructions which are always
434 /// safe to mark with the nounwind attribute..
435 static bool IsNoThrow(InstructionClass Class) {
436   // objc_retainBlock is not nounwind because it calls user copy constructors
437   // which could theoretically throw.
438   return Class == IC_Retain ||
439          Class == IC_RetainRV ||
440          Class == IC_Release ||
441          Class == IC_Autorelease ||
442          Class == IC_AutoreleaseRV ||
443          Class == IC_AutoreleasepoolPush ||
444          Class == IC_AutoreleasepoolPop;
445 }
446
447 /// EraseInstruction - Erase the given instruction. Many ObjC calls return their
448 /// argument verbatim, so if it's such a call and the return value has users,
449 /// replace them with the argument value.
450 static void EraseInstruction(Instruction *CI) {
451   Value *OldArg = cast<CallInst>(CI)->getArgOperand(0);
452
453   bool Unused = CI->use_empty();
454
455   if (!Unused) {
456     // Replace the return value with the argument.
457     assert(IsForwarding(GetBasicInstructionClass(CI)) &&
458            "Can't delete non-forwarding instruction with users!");
459     CI->replaceAllUsesWith(OldArg);
460   }
461
462   CI->eraseFromParent();
463
464   if (Unused)
465     RecursivelyDeleteTriviallyDeadInstructions(OldArg);
466 }
467
468 /// GetUnderlyingObjCPtr - This is a wrapper around getUnderlyingObject which
469 /// also knows how to look through objc_retain and objc_autorelease calls, which
470 /// we know to return their argument verbatim.
471 static const Value *GetUnderlyingObjCPtr(const Value *V) {
472   for (;;) {
473     V = GetUnderlyingObject(V);
474     if (!IsForwarding(GetBasicInstructionClass(V)))
475       break;
476     V = cast<CallInst>(V)->getArgOperand(0);
477   }
478
479   return V;
480 }
481
482 /// StripPointerCastsAndObjCCalls - This is a wrapper around
483 /// Value::stripPointerCasts which also knows how to look through objc_retain
484 /// and objc_autorelease calls, which we know to return their argument verbatim.
485 static const Value *StripPointerCastsAndObjCCalls(const Value *V) {
486   for (;;) {
487     V = V->stripPointerCasts();
488     if (!IsForwarding(GetBasicInstructionClass(V)))
489       break;
490     V = cast<CallInst>(V)->getArgOperand(0);
491   }
492   return V;
493 }
494
495 /// StripPointerCastsAndObjCCalls - This is a wrapper around
496 /// Value::stripPointerCasts which also knows how to look through objc_retain
497 /// and objc_autorelease calls, which we know to return their argument verbatim.
498 static Value *StripPointerCastsAndObjCCalls(Value *V) {
499   for (;;) {
500     V = V->stripPointerCasts();
501     if (!IsForwarding(GetBasicInstructionClass(V)))
502       break;
503     V = cast<CallInst>(V)->getArgOperand(0);
504   }
505   return V;
506 }
507
508 /// GetObjCArg - Assuming the given instruction is one of the special calls such
509 /// as objc_retain or objc_release, return the argument value, stripped of no-op
510 /// casts and forwarding calls.
511 static Value *GetObjCArg(Value *Inst) {
512   return StripPointerCastsAndObjCCalls(cast<CallInst>(Inst)->getArgOperand(0));
513 }
514
515 /// IsObjCIdentifiedObject - This is similar to AliasAnalysis'
516 /// isObjCIdentifiedObject, except that it uses special knowledge of
517 /// ObjC conventions...
518 static bool IsObjCIdentifiedObject(const Value *V) {
519   // Assume that call results and arguments have their own "provenance".
520   // Constants (including GlobalVariables) and Allocas are never
521   // reference-counted.
522   if (isa<CallInst>(V) || isa<InvokeInst>(V) ||
523       isa<Argument>(V) || isa<Constant>(V) ||
524       isa<AllocaInst>(V))
525     return true;
526
527   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(V)) {
528     const Value *Pointer =
529       StripPointerCastsAndObjCCalls(LI->getPointerOperand());
530     if (const GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Pointer)) {
531       // A constant pointer can't be pointing to an object on the heap. It may
532       // be reference-counted, but it won't be deleted.
533       if (GV->isConstant())
534         return true;
535       StringRef Name = GV->getName();
536       // These special variables are known to hold values which are not
537       // reference-counted pointers.
538       if (Name.startswith("\01L_OBJC_SELECTOR_REFERENCES_") ||
539           Name.startswith("\01L_OBJC_CLASSLIST_REFERENCES_") ||
540           Name.startswith("\01L_OBJC_CLASSLIST_SUP_REFS_$_") ||
541           Name.startswith("\01L_OBJC_METH_VAR_NAME_") ||
542           Name.startswith("\01l_objc_msgSend_fixup_"))
543         return true;
544     }
545   }
546
547   return false;
548 }
549
550 /// FindSingleUseIdentifiedObject - This is similar to
551 /// StripPointerCastsAndObjCCalls but it stops as soon as it finds a value
552 /// with multiple uses.
553 static const Value *FindSingleUseIdentifiedObject(const Value *Arg) {
554   if (Arg->hasOneUse()) {
555     if (const BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Arg))
556       return FindSingleUseIdentifiedObject(BC->getOperand(0));
557     if (const GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Arg))
558       if (GEP->hasAllZeroIndices())
559         return FindSingleUseIdentifiedObject(GEP->getPointerOperand());
560     if (IsForwarding(GetBasicInstructionClass(Arg)))
561       return FindSingleUseIdentifiedObject(
562                cast<CallInst>(Arg)->getArgOperand(0));
563     if (!IsObjCIdentifiedObject(Arg))
564       return 0;
565     return Arg;
566   }
567
568   // If we found an identifiable object but it has multiple uses, but they are
569   // trivial uses, we can still consider this to be a single-use value.
570   if (IsObjCIdentifiedObject(Arg)) {
571     for (Value::const_use_iterator UI = Arg->use_begin(), UE = Arg->use_end();
572          UI != UE; ++UI) {
573       const User *U = *UI;
574       if (!U->use_empty() || StripPointerCastsAndObjCCalls(U) != Arg)
575          return 0;
576     }
577
578     return Arg;
579   }
580
581   return 0;
582 }
583
584 /// ModuleHasARC - Test if the given module looks interesting to run ARC
585 /// optimization on.
586 static bool ModuleHasARC(const Module &M) {
587   return
588     M.getNamedValue("objc_retain") ||
589     M.getNamedValue("objc_release") ||
590     M.getNamedValue("objc_autorelease") ||
591     M.getNamedValue("objc_retainAutoreleasedReturnValue") ||
592     M.getNamedValue("objc_retainBlock") ||
593     M.getNamedValue("objc_autoreleaseReturnValue") ||
594     M.getNamedValue("objc_autoreleasePoolPush") ||
595     M.getNamedValue("objc_loadWeakRetained") ||
596     M.getNamedValue("objc_loadWeak") ||
597     M.getNamedValue("objc_destroyWeak") ||
598     M.getNamedValue("objc_storeWeak") ||
599     M.getNamedValue("objc_initWeak") ||
600     M.getNamedValue("objc_moveWeak") ||
601     M.getNamedValue("objc_copyWeak") ||
602     M.getNamedValue("objc_retainedObject") ||
603     M.getNamedValue("objc_unretainedObject") ||
604     M.getNamedValue("objc_unretainedPointer");
605 }
606
607 /// DoesObjCBlockEscape - Test whether the given pointer, which is an
608 /// Objective C block pointer, does not "escape". This differs from regular
609 /// escape analysis in that a use as an argument to a call is not considered
610 /// an escape.
611 static bool DoesObjCBlockEscape(const Value *BlockPtr) {
612   // Walk the def-use chains.
613   SmallVector<const Value *, 4> Worklist;
614   Worklist.push_back(BlockPtr);
615   do {
616     const Value *V = Worklist.pop_back_val();
617     for (Value::const_use_iterator UI = V->use_begin(), UE = V->use_end();
618          UI != UE; ++UI) {
619       const User *UUser = *UI;
620       // Special - Use by a call (callee or argument) is not considered
621       // to be an escape.
622       switch (GetBasicInstructionClass(UUser)) {
623       case IC_StoreWeak:
624       case IC_InitWeak:
625       case IC_StoreStrong:
626       case IC_Autorelease:
627       case IC_AutoreleaseRV:
628         // These special functions make copies of their pointer arguments.
629         return true;
630       case IC_User:
631       case IC_None:
632         // Use by an instruction which copies the value is an escape if the
633         // result is an escape.
634         if (isa<BitCastInst>(UUser) || isa<GetElementPtrInst>(UUser) ||
635             isa<PHINode>(UUser) || isa<SelectInst>(UUser)) {
636           Worklist.push_back(UUser);
637           continue;
638         }
639         // Use by a load is not an escape.
640         if (isa<LoadInst>(UUser))
641           continue;
642         // Use by a store is not an escape if the use is the address.
643         if (const StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(UUser))
644           if (V != SI->getValueOperand())
645             continue;
646         break;
647       default:
648         // Regular calls and other stuff are not considered escapes.
649         continue;
650       }
651       // Otherwise, conservatively assume an escape.
652       return true;
653     }
654   } while (!Worklist.empty());
655
656   // No escapes found.
657   return false;
658 }
659
660 //===----------------------------------------------------------------------===//
661 // ARC AliasAnalysis.
662 //===----------------------------------------------------------------------===//
663
664 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
665 #include "llvm/Analysis/Passes.h"
666 #include "llvm/Pass.h"
667
668 namespace {
669   /// ObjCARCAliasAnalysis - This is a simple alias analysis
670   /// implementation that uses knowledge of ARC constructs to answer queries.
671   ///
672   /// TODO: This class could be generalized to know about other ObjC-specific
673   /// tricks. Such as knowing that ivars in the non-fragile ABI are non-aliasing
674   /// even though their offsets are dynamic.
675   class ObjCARCAliasAnalysis : public ImmutablePass,
676                                public AliasAnalysis {
677   public:
678     static char ID; // Class identification, replacement for typeinfo
679     ObjCARCAliasAnalysis() : ImmutablePass(ID) {
680       initializeObjCARCAliasAnalysisPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
681     }
682
683   private:
684     virtual void initializePass() {
685       InitializeAliasAnalysis(this);
686     }
687
688     /// getAdjustedAnalysisPointer - This method is used when a pass implements
689     /// an analysis interface through multiple inheritance.  If needed, it
690     /// should override this to adjust the this pointer as needed for the
691     /// specified pass info.
692     virtual void *getAdjustedAnalysisPointer(const void *PI) {
693       if (PI == &AliasAnalysis::ID)
694         return static_cast<AliasAnalysis *>(this);
695       return this;
696     }
697
698     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
699     virtual AliasResult alias(const Location &LocA, const Location &LocB);
700     virtual bool pointsToConstantMemory(const Location &Loc, bool OrLocal);
701     virtual ModRefBehavior getModRefBehavior(ImmutableCallSite CS);
702     virtual ModRefBehavior getModRefBehavior(const Function *F);
703     virtual ModRefResult getModRefInfo(ImmutableCallSite CS,
704                                        const Location &Loc);
705     virtual ModRefResult getModRefInfo(ImmutableCallSite CS1,
706                                        ImmutableCallSite CS2);
707   };
708 }  // End of anonymous namespace
709
710 // Register this pass...
711 char ObjCARCAliasAnalysis::ID = 0;
712 INITIALIZE_AG_PASS(ObjCARCAliasAnalysis, AliasAnalysis, "objc-arc-aa",
713                    "ObjC-ARC-Based Alias Analysis", false, true, false)
714
715 ImmutablePass *llvm::createObjCARCAliasAnalysisPass() {
716   return new ObjCARCAliasAnalysis();
717 }
718
719 void
720 ObjCARCAliasAnalysis::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
721   AU.setPreservesAll();
722   AliasAnalysis::getAnalysisUsage(AU);
723 }
724
725 AliasAnalysis::AliasResult
726 ObjCARCAliasAnalysis::alias(const Location &LocA, const Location &LocB) {
727   if (!EnableARCOpts)
728     return AliasAnalysis::alias(LocA, LocB);
729
730   // First, strip off no-ops, including ObjC-specific no-ops, and try making a
731   // precise alias query.
732   const Value *SA = StripPointerCastsAndObjCCalls(LocA.Ptr);
733   const Value *SB = StripPointerCastsAndObjCCalls(LocB.Ptr);
734   AliasResult Result =
735     AliasAnalysis::alias(Location(SA, LocA.Size, LocA.TBAATag),
736                          Location(SB, LocB.Size, LocB.TBAATag));
737   if (Result != MayAlias)
738     return Result;
739
740   // If that failed, climb to the underlying object, including climbing through
741   // ObjC-specific no-ops, and try making an imprecise alias query.
742   const Value *UA = GetUnderlyingObjCPtr(SA);
743   const Value *UB = GetUnderlyingObjCPtr(SB);
744   if (UA != SA || UB != SB) {
745     Result = AliasAnalysis::alias(Location(UA), Location(UB));
746     // We can't use MustAlias or PartialAlias results here because
747     // GetUnderlyingObjCPtr may return an offsetted pointer value.
748     if (Result == NoAlias)
749       return NoAlias;
750   }
751
752   // If that failed, fail. We don't need to chain here, since that's covered
753   // by the earlier precise query.
754   return MayAlias;
755 }
756
757 bool
758 ObjCARCAliasAnalysis::pointsToConstantMemory(const Location &Loc,
759                                              bool OrLocal) {
760   if (!EnableARCOpts)
761     return AliasAnalysis::pointsToConstantMemory(Loc, OrLocal);
762
763   // First, strip off no-ops, including ObjC-specific no-ops, and try making
764   // a precise alias query.
765   const Value *S = StripPointerCastsAndObjCCalls(Loc.Ptr);
766   if (AliasAnalysis::pointsToConstantMemory(Location(S, Loc.Size, Loc.TBAATag),
767                                             OrLocal))
768     return true;
769
770   // If that failed, climb to the underlying object, including climbing through
771   // ObjC-specific no-ops, and try making an imprecise alias query.
772   const Value *U = GetUnderlyingObjCPtr(S);
773   if (U != S)
774     return AliasAnalysis::pointsToConstantMemory(Location(U), OrLocal);
775
776   // If that failed, fail. We don't need to chain here, since that's covered
777   // by the earlier precise query.
778   return false;
779 }
780
781 AliasAnalysis::ModRefBehavior
782 ObjCARCAliasAnalysis::getModRefBehavior(ImmutableCallSite CS) {
783   // We have nothing to do. Just chain to the next AliasAnalysis.
784   return AliasAnalysis::getModRefBehavior(CS);
785 }
786
787 AliasAnalysis::ModRefBehavior
788 ObjCARCAliasAnalysis::getModRefBehavior(const Function *F) {
789   if (!EnableARCOpts)
790     return AliasAnalysis::getModRefBehavior(F);
791
792   switch (GetFunctionClass(F)) {
793   case IC_NoopCast:
794     return DoesNotAccessMemory;
795   default:
796     break;
797   }
798
799   return AliasAnalysis::getModRefBehavior(F);
800 }
801
802 AliasAnalysis::ModRefResult
803 ObjCARCAliasAnalysis::getModRefInfo(ImmutableCallSite CS, const Location &Loc) {
804   if (!EnableARCOpts)
805     return AliasAnalysis::getModRefInfo(CS, Loc);
806
807   switch (GetBasicInstructionClass(CS.getInstruction())) {
808   case IC_Retain:
809   case IC_RetainRV:
810   case IC_Autorelease:
811   case IC_AutoreleaseRV:
812   case IC_NoopCast:
813   case IC_AutoreleasepoolPush:
814   case IC_FusedRetainAutorelease:
815   case IC_FusedRetainAutoreleaseRV:
816     // These functions don't access any memory visible to the compiler.
817     // Note that this doesn't include objc_retainBlock, because it updates
818     // pointers when it copies block data.
819     return NoModRef;
820   default:
821     break;
822   }
823
824   return AliasAnalysis::getModRefInfo(CS, Loc);
825 }
826
827 AliasAnalysis::ModRefResult
828 ObjCARCAliasAnalysis::getModRefInfo(ImmutableCallSite CS1,
829                                     ImmutableCallSite CS2) {
830   // TODO: Theoretically we could check for dependencies between objc_* calls
831   // and OnlyAccessesArgumentPointees calls or other well-behaved calls.
832   return AliasAnalysis::getModRefInfo(CS1, CS2);
833 }
834
835 //===----------------------------------------------------------------------===//
836 // ARC expansion.
837 //===----------------------------------------------------------------------===//
838
839 #include "llvm/Support/InstIterator.h"
840 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
841
842 namespace {
843   /// ObjCARCExpand - Early ARC transformations.
844   class ObjCARCExpand : public FunctionPass {
845     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
846     virtual bool doInitialization(Module &M);
847     virtual bool runOnFunction(Function &F);
848
849     /// Run - A flag indicating whether this optimization pass should run.
850     bool Run;
851
852   public:
853     static char ID;
854     ObjCARCExpand() : FunctionPass(ID) {
855       initializeObjCARCExpandPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
856     }
857   };
858 }
859
860 char ObjCARCExpand::ID = 0;
861 INITIALIZE_PASS(ObjCARCExpand,
862                 "objc-arc-expand", "ObjC ARC expansion", false, false)
863
864 Pass *llvm::createObjCARCExpandPass() {
865   return new ObjCARCExpand();
866 }
867
868 void ObjCARCExpand::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
869   AU.setPreservesCFG();
870 }
871
872 bool ObjCARCExpand::doInitialization(Module &M) {
873   Run = ModuleHasARC(M);
874   return false;
875 }
876
877 bool ObjCARCExpand::runOnFunction(Function &F) {
878   if (!EnableARCOpts)
879     return false;
880
881   // If nothing in the Module uses ARC, don't do anything.
882   if (!Run)
883     return false;
884
885   bool Changed = false;
886
887   for (inst_iterator I = inst_begin(&F), E = inst_end(&F); I != E; ++I) {
888     Instruction *Inst = &*I;
889     
890     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCExpand: Visiting: " << *Inst << "\n");
891     
892     switch (GetBasicInstructionClass(Inst)) {
893     case IC_Retain:
894     case IC_RetainRV:
895     case IC_Autorelease:
896     case IC_AutoreleaseRV:
897     case IC_FusedRetainAutorelease:
898     case IC_FusedRetainAutoreleaseRV:
899       // These calls return their argument verbatim, as a low-level
900       // optimization. However, this makes high-level optimizations
901       // harder. Undo any uses of this optimization that the front-end
902       // emitted here. We'll redo them in the contract pass.
903       Changed = true;
904       Inst->replaceAllUsesWith(cast<CallInst>(Inst)->getArgOperand(0));
905       break;
906     default:
907       break;
908     }
909   }
910   
911   DEBUG(dbgs() << "ObjCARCExpand: Finished Queue.\n\n");
912   
913   return Changed;
914 }
915
916 //===----------------------------------------------------------------------===//
917 // ARC autorelease pool elimination.
918 //===----------------------------------------------------------------------===//
919
920 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
921 #include "llvm/Constants.h"
922
923 namespace {
924   /// ObjCARCAPElim - Autorelease pool elimination.
925   class ObjCARCAPElim : public ModulePass {
926     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
927     virtual bool runOnModule(Module &M);
928
929     static bool MayAutorelease(ImmutableCallSite CS, unsigned Depth = 0);
930     static bool OptimizeBB(BasicBlock *BB);
931
932   public:
933     static char ID;
934     ObjCARCAPElim() : ModulePass(ID) {
935       initializeObjCARCAPElimPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
936     }
937   };
938 }
939
940 char ObjCARCAPElim::ID = 0;
941 INITIALIZE_PASS(ObjCARCAPElim,
942                 "objc-arc-apelim",
943                 "ObjC ARC autorelease pool elimination",
944                 false, false)
945
946 Pass *llvm::createObjCARCAPElimPass() {
947   return new ObjCARCAPElim();
948 }
949
950 void ObjCARCAPElim::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
951   AU.setPreservesCFG();
952 }
953
954 /// MayAutorelease - Interprocedurally determine if calls made by the
955 /// given call site can possibly produce autoreleases.
956 bool ObjCARCAPElim::MayAutorelease(ImmutableCallSite CS, unsigned Depth) {
957   if (const Function *Callee = CS.getCalledFunction()) {
958     if (Callee->isDeclaration() || Callee->mayBeOverridden())
959       return true;
960     for (Function::const_iterator I = Callee->begin(), E = Callee->end();
961          I != E; ++I) {
962       const BasicBlock *BB = I;
963       for (BasicBlock::const_iterator J = BB->begin(), F = BB->end();
964            J != F; ++J)
965         if (ImmutableCallSite JCS = ImmutableCallSite(J))
966           // This recursion depth limit is arbitrary. It's just great
967           // enough to cover known interesting testcases.
968           if (Depth < 3 &&
969               !JCS.onlyReadsMemory() &&
970               MayAutorelease(JCS, Depth + 1))
971             return true;
972     }
973     return false;
974   }
975
976   return true;
977 }
978
979 bool ObjCARCAPElim::OptimizeBB(BasicBlock *BB) {
980   bool Changed = false;
981
982   Instruction *Push = 0;
983   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ) {
984     Instruction *Inst = I++;
985     switch (GetBasicInstructionClass(Inst)) {
986     case IC_AutoreleasepoolPush:
987       Push = Inst;
988       break;
989     case IC_AutoreleasepoolPop:
990       // If this pop matches a push and nothing in between can autorelease,
991       // zap the pair.
992       if (Push && cast<CallInst>(Inst)->getArgOperand(0) == Push) {
993         Changed = true;
994         Inst->eraseFromParent();
995         Push->eraseFromParent();
996       }
997       Push = 0;
998       break;
999     case IC_CallOrUser:
1000       if (MayAutorelease(ImmutableCallSite(Inst)))
1001         Push = 0;
1002       break;
1003     default:
1004       break;
1005     }
1006   }
1007
1008   return Changed;
1009 }
1010
1011 bool ObjCARCAPElim::runOnModule(Module &M) {
1012   if (!EnableARCOpts)
1013     return false;
1014
1015   // If nothing in the Module uses ARC, don't do anything.
1016   if (!ModuleHasARC(M))
1017     return false;
1018
1019   // Find the llvm.global_ctors variable, as the first step in
1020   // identifying the global constructors. In theory, unnecessary autorelease
1021   // pools could occur anywhere, but in practice it's pretty rare. Global
1022   // ctors are a place where autorelease pools get inserted automatically,
1023   // so it's pretty common for them to be unnecessary, and it's pretty
1024   // profitable to eliminate them.
1025   GlobalVariable *GV = M.getGlobalVariable("llvm.global_ctors");
1026   if (!GV)
1027     return false;
1028
1029   assert(GV->hasDefinitiveInitializer() &&
1030          "llvm.global_ctors is uncooperative!");
1031
1032   bool Changed = false;
1033
1034   // Dig the constructor functions out of GV's initializer.
1035   ConstantArray *Init = cast<ConstantArray>(GV->getInitializer());
1036   for (User::op_iterator OI = Init->op_begin(), OE = Init->op_end();
1037        OI != OE; ++OI) {
1038     Value *Op = *OI;
1039     // llvm.global_ctors is an array of pairs where the second members
1040     // are constructor functions.
1041     Function *F = dyn_cast<Function>(cast<ConstantStruct>(Op)->getOperand(1));
1042     // If the user used a constructor function with the wrong signature and
1043     // it got bitcasted or whatever, look the other way.
1044     if (!F)
1045       continue;
1046     // Only look at function definitions.
1047     if (F->isDeclaration())
1048       continue;
1049     // Only look at functions with one basic block.
1050     if (llvm::next(F->begin()) != F->end())
1051       continue;
1052     // Ok, a single-block constructor function definition. Try to optimize it.
1053     Changed |= OptimizeBB(F->begin());
1054   }
1055
1056   return Changed;
1057 }
1058
1059 //===----------------------------------------------------------------------===//
1060 // ARC optimization.
1061 //===----------------------------------------------------------------------===//
1062
1063 // TODO: On code like this:
1064 //
1065 // objc_retain(%x)
1066 // stuff_that_cannot_release()
1067 // objc_autorelease(%x)
1068 // stuff_that_cannot_release()
1069 // objc_retain(%x)
1070 // stuff_that_cannot_release()
1071 // objc_autorelease(%x)
1072 //
1073 // The second retain and autorelease can be deleted.
1074
1075 // TODO: It should be possible to delete
1076 // objc_autoreleasePoolPush and objc_autoreleasePoolPop
1077 // pairs if nothing is actually autoreleased between them. Also, autorelease
1078 // calls followed by objc_autoreleasePoolPop calls (perhaps in ObjC++ code
1079 // after inlining) can be turned into plain release calls.
1080
1081 // TODO: Critical-edge splitting. If the optimial insertion point is
1082 // a critical edge, the current algorithm has to fail, because it doesn't
1083 // know how to split edges. It should be possible to make the optimizer
1084 // think in terms of edges, rather than blocks, and then split critical
1085 // edges on demand.
1086
1087 // TODO: OptimizeSequences could generalized to be Interprocedural.
1088
1089 // TODO: Recognize that a bunch of other objc runtime calls have
1090 // non-escaping arguments and non-releasing arguments, and may be
1091 // non-autoreleasing.
1092
1093 // TODO: Sink autorelease calls as far as possible. Unfortunately we
1094 // usually can't sink them past other calls, which would be the main
1095 // case where it would be useful.
1096
1097 // TODO: The pointer returned from objc_loadWeakRetained is retained.
1098
1099 // TODO: Delete release+retain pairs (rare).
1100
1101 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
1102 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
1103 #include "llvm/LLVMContext.h"
1104 #include "llvm/Support/CFG.h"
1105
1106 STATISTIC(NumNoops,       "Number of no-op objc calls eliminated");
1107 STATISTIC(NumPartialNoops, "Number of partially no-op objc calls eliminated");
1108 STATISTIC(NumAutoreleases,"Number of autoreleases converted to releases");
1109 STATISTIC(NumRets,        "Number of return value forwarding "
1110                           "retain+autoreleaes eliminated");
1111 STATISTIC(NumRRs,         "Number of retain+release paths eliminated");
1112 STATISTIC(NumPeeps,       "Number of calls peephole-optimized");
1113
1114 namespace {
1115   /// ProvenanceAnalysis - This is similar to BasicAliasAnalysis, and it
1116   /// uses many of the same techniques, except it uses special ObjC-specific
1117   /// reasoning about pointer relationships.
1118   class ProvenanceAnalysis {
1119     AliasAnalysis *AA;
1120
1121     typedef std::pair<const Value *, const Value *> ValuePairTy;
1122     typedef DenseMap<ValuePairTy, bool> CachedResultsTy;
1123     CachedResultsTy CachedResults;
1124
1125     bool relatedCheck(const Value *A, const Value *B);
1126     bool relatedSelect(const SelectInst *A, const Value *B);
1127     bool relatedPHI(const PHINode *A, const Value *B);
1128
1129     void operator=(const ProvenanceAnalysis &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
1130     ProvenanceAnalysis(const ProvenanceAnalysis &) LLVM_DELETED_FUNCTION;
1131
1132   public:
1133     ProvenanceAnalysis() {}
1134
1135     void setAA(AliasAnalysis *aa) { AA = aa; }
1136
1137     AliasAnalysis *getAA() const { return AA; }
1138
1139     bool related(const Value *A, const Value *B);
1140
1141     void clear() {
1142       CachedResults.clear();
1143     }
1144   };
1145 }
1146
1147 bool ProvenanceAnalysis::relatedSelect(const SelectInst *A, const Value *B) {
1148   // If the values are Selects with the same condition, we can do a more precise
1149   // check: just check for relations between the values on corresponding arms.
1150   if (const SelectInst *SB = dyn_cast<SelectInst>(B))
1151     if (A->getCondition() == SB->getCondition())
1152       return related(A->getTrueValue(), SB->getTrueValue()) ||
1153              related(A->getFalseValue(), SB->getFalseValue());
1154
1155   // Check both arms of the Select node individually.
1156   return related(A->getTrueValue(), B) ||
1157          related(A->getFalseValue(), B);
1158 }
1159
1160 bool ProvenanceAnalysis::relatedPHI(const PHINode *A, const Value *B) {
1161   // If the values are PHIs in the same block, we can do a more precise as well
1162   // as efficient check: just check for relations between the values on
1163   // corresponding edges.
1164   if (const PHINode *PNB = dyn_cast<PHINode>(B))
1165     if (PNB->getParent() == A->getParent()) {
1166       for (unsigned i = 0, e = A->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
1167         if (related(A->getIncomingValue(i),
1168                     PNB->getIncomingValueForBlock(A->getIncomingBlock(i))))
1169           return true;
1170       return false;
1171     }
1172
1173   // Check each unique source of the PHI node against B.
1174   SmallPtrSet<const Value *, 4> UniqueSrc;
1175   for (unsigned i = 0, e = A->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1176     const Value *PV1 = A->getIncomingValue(i);
1177     if (UniqueSrc.insert(PV1) && related(PV1, B))
1178       return true;
1179   }
1180
1181   // All of the arms checked out.
1182   return false;
1183 }
1184
1185 /// isStoredObjCPointer - Test if the value of P, or any value covered by its
1186 /// provenance, is ever stored within the function (not counting callees).
1187 static bool isStoredObjCPointer(const Value *P) {
1188   SmallPtrSet<const Value *, 8> Visited;
1189   SmallVector<const Value *, 8> Worklist;
1190   Worklist.push_back(P);
1191   Visited.insert(P);
1192   do {
1193     P = Worklist.pop_back_val();
1194     for (Value::const_use_iterator UI = P->use_begin(), UE = P->use_end();
1195          UI != UE; ++UI) {
1196       const User *Ur = *UI;
1197       if (isa<StoreInst>(Ur)) {
1198         if (UI.getOperandNo() == 0)
1199           // The pointer is stored.
1200           return true;
1201         // The pointed is stored through.
1202         continue;
1203       }
1204       if (isa<CallInst>(Ur))
1205         // The pointer is passed as an argument, ignore this.
1206         continue;
1207       if (isa<PtrToIntInst>(P))
1208         // Assume the worst.
1209         return true;
1210       if (Visited.insert(Ur))
1211         Worklist.push_back(Ur);
1212     }
1213   } while (!Worklist.empty());
1214
1215   // Everything checked out.
1216   return false;
1217 }
1218
1219 bool ProvenanceAnalysis::relatedCheck(const Value *A, const Value *B) {
1220   // Skip past provenance pass-throughs.
1221   A = GetUnderlyingObjCPtr(A);
1222   B = GetUnderlyingObjCPtr(B);
1223
1224   // Quick check.
1225   if (A == B)
1226     return true;
1227
1228   // Ask regular AliasAnalysis, for a first approximation.
1229   switch (AA->alias(A, B)) {
1230   case AliasAnalysis::NoAlias:
1231     return false;
1232   case AliasAnalysis::MustAlias:
1233   case AliasAnalysis::PartialAlias:
1234     return true;
1235   case AliasAnalysis::MayAlias:
1236     break;
1237   }
1238
1239   bool AIsIdentified = IsObjCIdentifiedObject(A);
1240   bool BIsIdentified = IsObjCIdentifiedObject(B);
1241
1242   // An ObjC-Identified object can't alias a load if it is never locally stored.
1243   if (AIsIdentified) {
1244     // Check for an obvious escape.
1245     if (isa<LoadInst>(B))
1246       return isStoredObjCPointer(A);
1247     if (BIsIdentified) {
1248       // Check for an obvious escape.
1249       if (isa<LoadInst>(A))
1250         return isStoredObjCPointer(B);
1251       // Both pointers are identified and escapes aren't an evident problem.
1252       return false;
1253     }
1254   } else if (BIsIdentified) {
1255     // Check for an obvious escape.
1256     if (isa<LoadInst>(A))
1257       return isStoredObjCPointer(B);
1258   }
1259
1260    // Special handling for PHI and Select.
1261   if (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(A))
1262     return relatedPHI(PN, B);
1263   if (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(B))
1264     return relatedPHI(PN, A);
1265   if (const SelectInst *S = dyn_cast<SelectInst>(A))
1266     return relatedSelect(S, B);
1267   if (const SelectInst *S = dyn_cast<SelectInst>(B))
1268     return relatedSelect(S, A);
1269
1270   // Conservative.
1271   return true;
1272 }
1273
1274 bool ProvenanceAnalysis::related(const Value *A, const Value *B) {
1275   // Begin by inserting a conservative value into the map. If the insertion
1276   // fails, we have the answer already. If it succeeds, leave it there until we
1277   // compute the real answer to guard against recursive queries.
1278   if (A > B) std::swap(A, B);
1279   std::pair<CachedResultsTy::iterator, bool> Pair =
1280     CachedResults.insert(std::make_pair(ValuePairTy(A, B), true));
1281   if (!Pair.second)
1282     return Pair.first->second;
1283
1284   bool Result = relatedCheck(A, B);
1285   CachedResults[ValuePairTy(A, B)] = Result;
1286   return Result;
1287 }
1288
1289 namespace {
1290   // Sequence - A sequence of states that a pointer may go through in which an
1291   // objc_retain and objc_release are actually needed.
1292   enum Sequence {
1293     S_None,
1294     S_Retain,         ///< objc_retain(x)
1295     S_CanRelease,     ///< foo(x) -- x could possibly see a ref count decrement
1296     S_Use,            ///< any use of x
1297     S_Stop,           ///< like S_Release, but code motion is stopped
1298     S_Release,        ///< objc_release(x)
1299     S_MovableRelease  ///< objc_release(x), !clang.imprecise_release
1300   };
1301 }
1302
1303 static Sequence MergeSeqs(Sequence A, Sequence B, bool TopDown) {
1304   // The easy cases.
1305   if (A == B)
1306     return A;
1307   if (A == S_None || B == S_None)
1308     return S_None;
1309
1310   if (A > B) std::swap(A, B);
1311   if (TopDown) {
1312     // Choose the side which is further along in the sequence.
1313     if ((A == S_Retain || A == S_CanRelease) &&
1314         (B == S_CanRelease || B == S_Use))
1315       return B;
1316   } else {
1317     // Choose the side which is further along in the sequence.
1318     if ((A == S_Use || A == S_CanRelease) &&
1319         (B == S_Use || B == S_Release || B == S_Stop || B == S_MovableRelease))
1320       return A;
1321     // If both sides are releases, choose the more conservative one.
1322     if (A == S_Stop && (B == S_Release || B == S_MovableRelease))
1323       return A;
1324     if (A == S_Release && B == S_MovableRelease)
1325       return A;
1326   }
1327
1328   return S_None;
1329 }
1330
1331 namespace {
1332   /// RRInfo - Unidirectional information about either a
1333   /// retain-decrement-use-release sequence or release-use-decrement-retain
1334   /// reverese sequence.
1335   struct RRInfo {
1336     /// KnownSafe - After an objc_retain, the reference count of the referenced
1337     /// object is known to be positive. Similarly, before an objc_release, the
1338     /// reference count of the referenced object is known to be positive. If
1339     /// there are retain-release pairs in code regions where the retain count
1340     /// is known to be positive, they can be eliminated, regardless of any side
1341     /// effects between them.
1342     ///
1343     /// Also, a retain+release pair nested within another retain+release
1344     /// pair all on the known same pointer value can be eliminated, regardless
1345     /// of any intervening side effects.
1346     ///
1347     /// KnownSafe is true when either of these conditions is satisfied.
1348     bool KnownSafe;
1349
1350     /// IsRetainBlock - True if the Calls are objc_retainBlock calls (as
1351     /// opposed to objc_retain calls).
1352     bool IsRetainBlock;
1353
1354     /// IsTailCallRelease - True of the objc_release calls are all marked
1355     /// with the "tail" keyword.
1356     bool IsTailCallRelease;
1357
1358     /// ReleaseMetadata - If the Calls are objc_release calls and they all have
1359     /// a clang.imprecise_release tag, this is the metadata tag.
1360     MDNode *ReleaseMetadata;
1361
1362     /// Calls - For a top-down sequence, the set of objc_retains or
1363     /// objc_retainBlocks. For bottom-up, the set of objc_releases.
1364     SmallPtrSet<Instruction *, 2> Calls;
1365
1366     /// ReverseInsertPts - The set of optimal insert positions for
1367     /// moving calls in the opposite sequence.
1368     SmallPtrSet<Instruction *, 2> ReverseInsertPts;
1369
1370     RRInfo() :
1371       KnownSafe(false), IsRetainBlock(false),
1372       IsTailCallRelease(false),
1373       ReleaseMetadata(0) {}
1374
1375     void clear();
1376   };
1377 }
1378
1379 void RRInfo::clear() {
1380   KnownSafe = false;
1381   IsRetainBlock = false;
1382   IsTailCallRelease = false;
1383   ReleaseMetadata = 0;
1384   Calls.clear();
1385   ReverseInsertPts.clear();
1386 }
1387
1388 namespace {
1389   /// PtrState - This class summarizes several per-pointer runtime properties
1390   /// which are propogated through the flow graph.
1391   class PtrState {
1392     /// KnownPositiveRefCount - True if the reference count is known to
1393     /// be incremented.
1394     bool KnownPositiveRefCount;
1395
1396     /// Partial - True of we've seen an opportunity for partial RR elimination,
1397     /// such as pushing calls into a CFG triangle or into one side of a
1398     /// CFG diamond.
1399     bool Partial;
1400
1401     /// Seq - The current position in the sequence.
1402     Sequence Seq : 8;
1403
1404   public:
1405     /// RRI - Unidirectional information about the current sequence.
1406     /// TODO: Encapsulate this better.
1407     RRInfo RRI;
1408
1409     PtrState() : KnownPositiveRefCount(false), Partial(false),
1410                  Seq(S_None) {}
1411
1412     void SetKnownPositiveRefCount() {
1413       KnownPositiveRefCount = true;
1414     }
1415
1416     void ClearRefCount() {
1417       KnownPositiveRefCount = false;
1418     }
1419
1420     bool IsKnownIncremented() const {
1421       return KnownPositiveRefCount;
1422     }
1423
1424     void SetSeq(Sequence NewSeq) {
1425       Seq = NewSeq;
1426     }
1427
1428     Sequence GetSeq() const {
1429       return Seq;
1430     }
1431
1432     void ClearSequenceProgress() {
1433       ResetSequenceProgress(S_None);
1434     }
1435
1436     void ResetSequenceProgress(Sequence NewSeq) {
1437       Seq = NewSeq;
1438       Partial = false;
1439       RRI.clear();
1440     }
1441
1442     void Merge(const PtrState &Other, bool TopDown);
1443   };
1444 }
1445
1446 void
1447 PtrState::Merge(const PtrState &Other, bool TopDown) {
1448   Seq = MergeSeqs(Seq, Other.Seq, TopDown);
1449   KnownPositiveRefCount = KnownPositiveRefCount && Other.KnownPositiveRefCount;
1450
1451   // We can't merge a plain objc_retain with an objc_retainBlock.
1452   if (RRI.IsRetainBlock != Other.RRI.IsRetainBlock)
1453     Seq = S_None;
1454
1455   // If we're not in a sequence (anymore), drop all associated state.
1456   if (Seq == S_None) {
1457     Partial = false;
1458     RRI.clear();
1459   } else if (Partial || Other.Partial) {
1460     // If we're doing a merge on a path that's previously seen a partial
1461     // merge, conservatively drop the sequence, to avoid doing partial
1462     // RR elimination. If the branch predicates for the two merge differ,
1463     // mixing them is unsafe.
1464     ClearSequenceProgress();
1465   } else {
1466     // Conservatively merge the ReleaseMetadata information.
1467     if (RRI.ReleaseMetadata != Other.RRI.ReleaseMetadata)
1468       RRI.ReleaseMetadata = 0;
1469
1470     RRI.KnownSafe = RRI.KnownSafe && Other.RRI.KnownSafe;
1471     RRI.IsTailCallRelease = RRI.IsTailCallRelease &&
1472                             Other.RRI.IsTailCallRelease;
1473     RRI.Calls.insert(Other.RRI.Calls.begin(), Other.RRI.Calls.end());
1474
1475     // Merge the insert point sets. If there are any differences,
1476     // that makes this a partial merge.
1477     Partial = RRI.ReverseInsertPts.size() != Other.RRI.ReverseInsertPts.size();
1478     for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
1479          I = Other.RRI.ReverseInsertPts.begin(),
1480          E = Other.RRI.ReverseInsertPts.end(); I != E; ++I)
1481       Partial |= RRI.ReverseInsertPts.insert(*I);
1482   }
1483 }
1484
1485 namespace {
1486   /// BBState - Per-BasicBlock state.
1487   class BBState {
1488     /// TopDownPathCount - The number of unique control paths from the entry
1489     /// which can reach this block.
1490     unsigned TopDownPathCount;
1491
1492     /// BottomUpPathCount - The number of unique control paths to exits
1493     /// from this block.
1494     unsigned BottomUpPathCount;
1495
1496     /// MapTy - A type for PerPtrTopDown and PerPtrBottomUp.
1497     typedef MapVector<const Value *, PtrState> MapTy;
1498
1499     /// PerPtrTopDown - The top-down traversal uses this to record information
1500     /// known about a pointer at the bottom of each block.
1501     MapTy PerPtrTopDown;
1502
1503     /// PerPtrBottomUp - The bottom-up traversal uses this to record information
1504     /// known about a pointer at the top of each block.
1505     MapTy PerPtrBottomUp;
1506
1507     /// Preds, Succs - Effective successors and predecessors of the current
1508     /// block (this ignores ignorable edges and ignored backedges).
1509     SmallVector<BasicBlock *, 2> Preds;
1510     SmallVector<BasicBlock *, 2> Succs;
1511
1512   public:
1513     BBState() : TopDownPathCount(0), BottomUpPathCount(0) {}
1514
1515     typedef MapTy::iterator ptr_iterator;
1516     typedef MapTy::const_iterator ptr_const_iterator;
1517
1518     ptr_iterator top_down_ptr_begin() { return PerPtrTopDown.begin(); }
1519     ptr_iterator top_down_ptr_end() { return PerPtrTopDown.end(); }
1520     ptr_const_iterator top_down_ptr_begin() const {
1521       return PerPtrTopDown.begin();
1522     }
1523     ptr_const_iterator top_down_ptr_end() const {
1524       return PerPtrTopDown.end();
1525     }
1526
1527     ptr_iterator bottom_up_ptr_begin() { return PerPtrBottomUp.begin(); }
1528     ptr_iterator bottom_up_ptr_end() { return PerPtrBottomUp.end(); }
1529     ptr_const_iterator bottom_up_ptr_begin() const {
1530       return PerPtrBottomUp.begin();
1531     }
1532     ptr_const_iterator bottom_up_ptr_end() const {
1533       return PerPtrBottomUp.end();
1534     }
1535
1536     /// SetAsEntry - Mark this block as being an entry block, which has one
1537     /// path from the entry by definition.
1538     void SetAsEntry() { TopDownPathCount = 1; }
1539
1540     /// SetAsExit - Mark this block as being an exit block, which has one
1541     /// path to an exit by definition.
1542     void SetAsExit()  { BottomUpPathCount = 1; }
1543
1544     PtrState &getPtrTopDownState(const Value *Arg) {
1545       return PerPtrTopDown[Arg];
1546     }
1547
1548     PtrState &getPtrBottomUpState(const Value *Arg) {
1549       return PerPtrBottomUp[Arg];
1550     }
1551
1552     void clearBottomUpPointers() {
1553       PerPtrBottomUp.clear();
1554     }
1555
1556     void clearTopDownPointers() {
1557       PerPtrTopDown.clear();
1558     }
1559
1560     void InitFromPred(const BBState &Other);
1561     void InitFromSucc(const BBState &Other);
1562     void MergePred(const BBState &Other);
1563     void MergeSucc(const BBState &Other);
1564
1565     /// GetAllPathCount - Return the number of possible unique paths from an
1566     /// entry to an exit which pass through this block. This is only valid
1567     /// after both the top-down and bottom-up traversals are complete.
1568     unsigned GetAllPathCount() const {
1569       assert(TopDownPathCount != 0);
1570       assert(BottomUpPathCount != 0);
1571       return TopDownPathCount * BottomUpPathCount;
1572     }
1573
1574     // Specialized CFG utilities.
1575     typedef SmallVectorImpl<BasicBlock *>::const_iterator edge_iterator;
1576     edge_iterator pred_begin() { return Preds.begin(); }
1577     edge_iterator pred_end() { return Preds.end(); }
1578     edge_iterator succ_begin() { return Succs.begin(); }
1579     edge_iterator succ_end() { return Succs.end(); }
1580
1581     void addSucc(BasicBlock *Succ) { Succs.push_back(Succ); }
1582     void addPred(BasicBlock *Pred) { Preds.push_back(Pred); }
1583
1584     bool isExit() const { return Succs.empty(); }
1585   };
1586 }
1587
1588 void BBState::InitFromPred(const BBState &Other) {
1589   PerPtrTopDown = Other.PerPtrTopDown;
1590   TopDownPathCount = Other.TopDownPathCount;
1591 }
1592
1593 void BBState::InitFromSucc(const BBState &Other) {
1594   PerPtrBottomUp = Other.PerPtrBottomUp;
1595   BottomUpPathCount = Other.BottomUpPathCount;
1596 }
1597
1598 /// MergePred - The top-down traversal uses this to merge information about
1599 /// predecessors to form the initial state for a new block.
1600 void BBState::MergePred(const BBState &Other) {
1601   // Other.TopDownPathCount can be 0, in which case it is either dead or a
1602   // loop backedge. Loop backedges are special.
1603   TopDownPathCount += Other.TopDownPathCount;
1604
1605   // Check for overflow. If we have overflow, fall back to conservative behavior.
1606   if (TopDownPathCount < Other.TopDownPathCount) {
1607     clearTopDownPointers();
1608     return;
1609   }
1610
1611   // For each entry in the other set, if our set has an entry with the same key,
1612   // merge the entries. Otherwise, copy the entry and merge it with an empty
1613   // entry.
1614   for (ptr_const_iterator MI = Other.top_down_ptr_begin(),
1615        ME = Other.top_down_ptr_end(); MI != ME; ++MI) {
1616     std::pair<ptr_iterator, bool> Pair = PerPtrTopDown.insert(*MI);
1617     Pair.first->second.Merge(Pair.second ? PtrState() : MI->second,
1618                              /*TopDown=*/true);
1619   }
1620
1621   // For each entry in our set, if the other set doesn't have an entry with the
1622   // same key, force it to merge with an empty entry.
1623   for (ptr_iterator MI = top_down_ptr_begin(),
1624        ME = top_down_ptr_end(); MI != ME; ++MI)
1625     if (Other.PerPtrTopDown.find(MI->first) == Other.PerPtrTopDown.end())
1626       MI->second.Merge(PtrState(), /*TopDown=*/true);
1627 }
1628
1629 /// MergeSucc - The bottom-up traversal uses this to merge information about
1630 /// successors to form the initial state for a new block.
1631 void BBState::MergeSucc(const BBState &Other) {
1632   // Other.BottomUpPathCount can be 0, in which case it is either dead or a
1633   // loop backedge. Loop backedges are special.
1634   BottomUpPathCount += Other.BottomUpPathCount;
1635
1636   // Check for overflow. If we have overflow, fall back to conservative behavior.
1637   if (BottomUpPathCount < Other.BottomUpPathCount) {
1638     clearBottomUpPointers();
1639     return;
1640   }
1641
1642   // For each entry in the other set, if our set has an entry with the
1643   // same key, merge the entries. Otherwise, copy the entry and merge
1644   // it with an empty entry.
1645   for (ptr_const_iterator MI = Other.bottom_up_ptr_begin(),
1646        ME = Other.bottom_up_ptr_end(); MI != ME; ++MI) {
1647     std::pair<ptr_iterator, bool> Pair = PerPtrBottomUp.insert(*MI);
1648     Pair.first->second.Merge(Pair.second ? PtrState() : MI->second,
1649                              /*TopDown=*/false);
1650   }
1651
1652   // For each entry in our set, if the other set doesn't have an entry
1653   // with the same key, force it to merge with an empty entry.
1654   for (ptr_iterator MI = bottom_up_ptr_begin(),
1655        ME = bottom_up_ptr_end(); MI != ME; ++MI)
1656     if (Other.PerPtrBottomUp.find(MI->first) == Other.PerPtrBottomUp.end())
1657       MI->second.Merge(PtrState(), /*TopDown=*/false);
1658 }
1659
1660 namespace {
1661   /// ObjCARCOpt - The main ARC optimization pass.
1662   class ObjCARCOpt : public FunctionPass {
1663     bool Changed;
1664     ProvenanceAnalysis PA;
1665
1666     /// Run - A flag indicating whether this optimization pass should run.
1667     bool Run;
1668
1669     /// RetainRVCallee, etc. - Declarations for ObjC runtime
1670     /// functions, for use in creating calls to them. These are initialized
1671     /// lazily to avoid cluttering up the Module with unused declarations.
1672     Constant *RetainRVCallee, *AutoreleaseRVCallee, *ReleaseCallee,
1673              *RetainCallee, *RetainBlockCallee, *AutoreleaseCallee;
1674
1675     /// UsedInThisFunciton - Flags which determine whether each of the
1676     /// interesting runtine functions is in fact used in the current function.
1677     unsigned UsedInThisFunction;
1678
1679     /// ImpreciseReleaseMDKind - The Metadata Kind for clang.imprecise_release
1680     /// metadata.
1681     unsigned ImpreciseReleaseMDKind;
1682
1683     /// CopyOnEscapeMDKind - The Metadata Kind for clang.arc.copy_on_escape
1684     /// metadata.
1685     unsigned CopyOnEscapeMDKind;
1686
1687     /// NoObjCARCExceptionsMDKind - The Metadata Kind for
1688     /// clang.arc.no_objc_arc_exceptions metadata.
1689     unsigned NoObjCARCExceptionsMDKind;
1690
1691     Constant *getRetainRVCallee(Module *M);
1692     Constant *getAutoreleaseRVCallee(Module *M);
1693     Constant *getReleaseCallee(Module *M);
1694     Constant *getRetainCallee(Module *M);
1695     Constant *getRetainBlockCallee(Module *M);
1696     Constant *getAutoreleaseCallee(Module *M);
1697
1698     bool IsRetainBlockOptimizable(const Instruction *Inst);
1699
1700     void OptimizeRetainCall(Function &F, Instruction *Retain);
1701     bool OptimizeRetainRVCall(Function &F, Instruction *RetainRV);
1702     void OptimizeAutoreleaseRVCall(Function &F, Instruction *AutoreleaseRV);
1703     void OptimizeIndividualCalls(Function &F);
1704
1705     void CheckForCFGHazards(const BasicBlock *BB,
1706                             DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1707                             BBState &MyStates) const;
1708     bool VisitInstructionBottomUp(Instruction *Inst,
1709                                   BasicBlock *BB,
1710                                   MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1711                                   BBState &MyStates);
1712     bool VisitBottomUp(BasicBlock *BB,
1713                        DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1714                        MapVector<Value *, RRInfo> &Retains);
1715     bool VisitInstructionTopDown(Instruction *Inst,
1716                                  DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
1717                                  BBState &MyStates);
1718     bool VisitTopDown(BasicBlock *BB,
1719                       DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1720                       DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases);
1721     bool Visit(Function &F,
1722                DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1723                MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1724                DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases);
1725
1726     void MoveCalls(Value *Arg, RRInfo &RetainsToMove, RRInfo &ReleasesToMove,
1727                    MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1728                    DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
1729                    SmallVectorImpl<Instruction *> &DeadInsts,
1730                    Module *M);
1731
1732     bool PerformCodePlacement(DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
1733                               MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
1734                               DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
1735                               Module *M);
1736
1737     void OptimizeWeakCalls(Function &F);
1738
1739     bool OptimizeSequences(Function &F);
1740
1741     void OptimizeReturns(Function &F);
1742
1743     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
1744     virtual bool doInitialization(Module &M);
1745     virtual bool runOnFunction(Function &F);
1746     virtual void releaseMemory();
1747
1748   public:
1749     static char ID;
1750     ObjCARCOpt() : FunctionPass(ID) {
1751       initializeObjCARCOptPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
1752     }
1753   };
1754 }
1755
1756 char ObjCARCOpt::ID = 0;
1757 INITIALIZE_PASS_BEGIN(ObjCARCOpt,
1758                       "objc-arc", "ObjC ARC optimization", false, false)
1759 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(ObjCARCAliasAnalysis)
1760 INITIALIZE_PASS_END(ObjCARCOpt,
1761                     "objc-arc", "ObjC ARC optimization", false, false)
1762
1763 Pass *llvm::createObjCARCOptPass() {
1764   return new ObjCARCOpt();
1765 }
1766
1767 void ObjCARCOpt::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
1768   AU.addRequired<ObjCARCAliasAnalysis>();
1769   AU.addRequired<AliasAnalysis>();
1770   // ARC optimization doesn't currently split critical edges.
1771   AU.setPreservesCFG();
1772 }
1773
1774 bool ObjCARCOpt::IsRetainBlockOptimizable(const Instruction *Inst) {
1775   // Without the magic metadata tag, we have to assume this might be an
1776   // objc_retainBlock call inserted to convert a block pointer to an id,
1777   // in which case it really is needed.
1778   if (!Inst->getMetadata(CopyOnEscapeMDKind))
1779     return false;
1780
1781   // If the pointer "escapes" (not including being used in a call),
1782   // the copy may be needed.
1783   if (DoesObjCBlockEscape(Inst))
1784     return false;
1785
1786   // Otherwise, it's not needed.
1787   return true;
1788 }
1789
1790 Constant *ObjCARCOpt::getRetainRVCallee(Module *M) {
1791   if (!RetainRVCallee) {
1792     LLVMContext &C = M->getContext();
1793     Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
1794     Type *Params[] = { I8X };
1795     FunctionType *FTy = FunctionType::get(I8X, Params, /*isVarArg=*/false);
1796     AttributeSet Attribute =
1797       AttributeSet().addAttr(M->getContext(), AttributeSet::FunctionIndex,
1798                             Attribute::get(C, Attribute::NoUnwind));
1799     RetainRVCallee =
1800       M->getOrInsertFunction("objc_retainAutoreleasedReturnValue", FTy,
1801                              Attribute);
1802   }
1803   return RetainRVCallee;
1804 }
1805
1806 Constant *ObjCARCOpt::getAutoreleaseRVCallee(Module *M) {
1807   if (!AutoreleaseRVCallee) {
1808     LLVMContext &C = M->getContext();
1809     Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
1810     Type *Params[] = { I8X };
1811     FunctionType *FTy = FunctionType::get(I8X, Params, /*isVarArg=*/false);
1812     AttributeSet Attribute =
1813       AttributeSet().addAttr(M->getContext(), AttributeSet::FunctionIndex,
1814                             Attribute::get(C, Attribute::NoUnwind));
1815     AutoreleaseRVCallee =
1816       M->getOrInsertFunction("objc_autoreleaseReturnValue", FTy,
1817                              Attribute);
1818   }
1819   return AutoreleaseRVCallee;
1820 }
1821
1822 Constant *ObjCARCOpt::getReleaseCallee(Module *M) {
1823   if (!ReleaseCallee) {
1824     LLVMContext &C = M->getContext();
1825     Type *Params[] = { PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C)) };
1826     AttributeSet Attribute =
1827       AttributeSet().addAttr(M->getContext(), AttributeSet::FunctionIndex,
1828                             Attribute::get(C, Attribute::NoUnwind));
1829     ReleaseCallee =
1830       M->getOrInsertFunction(
1831         "objc_release",
1832         FunctionType::get(Type::getVoidTy(C), Params, /*isVarArg=*/false),
1833         Attribute);
1834   }
1835   return ReleaseCallee;
1836 }
1837
1838 Constant *ObjCARCOpt::getRetainCallee(Module *M) {
1839   if (!RetainCallee) {
1840     LLVMContext &C = M->getContext();
1841     Type *Params[] = { PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C)) };
1842     AttributeSet Attribute =
1843       AttributeSet().addAttr(M->getContext(), AttributeSet::FunctionIndex,
1844                             Attribute::get(C, Attribute::NoUnwind));
1845     RetainCallee =
1846       M->getOrInsertFunction(
1847         "objc_retain",
1848         FunctionType::get(Params[0], Params, /*isVarArg=*/false),
1849         Attribute);
1850   }
1851   return RetainCallee;
1852 }
1853
1854 Constant *ObjCARCOpt::getRetainBlockCallee(Module *M) {
1855   if (!RetainBlockCallee) {
1856     LLVMContext &C = M->getContext();
1857     Type *Params[] = { PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C)) };
1858     // objc_retainBlock is not nounwind because it calls user copy constructors
1859     // which could theoretically throw.
1860     RetainBlockCallee =
1861       M->getOrInsertFunction(
1862         "objc_retainBlock",
1863         FunctionType::get(Params[0], Params, /*isVarArg=*/false),
1864         AttributeSet());
1865   }
1866   return RetainBlockCallee;
1867 }
1868
1869 Constant *ObjCARCOpt::getAutoreleaseCallee(Module *M) {
1870   if (!AutoreleaseCallee) {
1871     LLVMContext &C = M->getContext();
1872     Type *Params[] = { PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C)) };
1873     AttributeSet Attribute =
1874       AttributeSet().addAttr(M->getContext(), AttributeSet::FunctionIndex,
1875                             Attribute::get(C, Attribute::NoUnwind));
1876     AutoreleaseCallee =
1877       M->getOrInsertFunction(
1878         "objc_autorelease",
1879         FunctionType::get(Params[0], Params, /*isVarArg=*/false),
1880         Attribute);
1881   }
1882   return AutoreleaseCallee;
1883 }
1884
1885 /// IsPotentialUse - Test whether the given value is possible a
1886 /// reference-counted pointer, including tests which utilize AliasAnalysis.
1887 static bool IsPotentialUse(const Value *Op, AliasAnalysis &AA) {
1888   // First make the rudimentary check.
1889   if (!IsPotentialUse(Op))
1890     return false;
1891
1892   // Objects in constant memory are not reference-counted.
1893   if (AA.pointsToConstantMemory(Op))
1894     return false;
1895
1896   // Pointers in constant memory are not pointing to reference-counted objects.
1897   if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Op))
1898     if (AA.pointsToConstantMemory(LI->getPointerOperand()))
1899       return false;
1900
1901   // Otherwise assume the worst.
1902   return true;
1903 }
1904
1905 /// CanAlterRefCount - Test whether the given instruction can result in a
1906 /// reference count modification (positive or negative) for the pointer's
1907 /// object.
1908 static bool
1909 CanAlterRefCount(const Instruction *Inst, const Value *Ptr,
1910                  ProvenanceAnalysis &PA, InstructionClass Class) {
1911   switch (Class) {
1912   case IC_Autorelease:
1913   case IC_AutoreleaseRV:
1914   case IC_User:
1915     // These operations never directly modify a reference count.
1916     return false;
1917   default: break;
1918   }
1919
1920   ImmutableCallSite CS = static_cast<const Value *>(Inst);
1921   assert(CS && "Only calls can alter reference counts!");
1922
1923   // See if AliasAnalysis can help us with the call.
1924   AliasAnalysis::ModRefBehavior MRB = PA.getAA()->getModRefBehavior(CS);
1925   if (AliasAnalysis::onlyReadsMemory(MRB))
1926     return false;
1927   if (AliasAnalysis::onlyAccessesArgPointees(MRB)) {
1928     for (ImmutableCallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
1929          I != E; ++I) {
1930       const Value *Op = *I;
1931       if (IsPotentialUse(Op, *PA.getAA()) && PA.related(Ptr, Op))
1932         return true;
1933     }
1934     return false;
1935   }
1936
1937   // Assume the worst.
1938   return true;
1939 }
1940
1941 /// CanUse - Test whether the given instruction can "use" the given pointer's
1942 /// object in a way that requires the reference count to be positive.
1943 static bool
1944 CanUse(const Instruction *Inst, const Value *Ptr, ProvenanceAnalysis &PA,
1945        InstructionClass Class) {
1946   // IC_Call operations (as opposed to IC_CallOrUser) never "use" objc pointers.
1947   if (Class == IC_Call)
1948     return false;
1949
1950   // Consider various instructions which may have pointer arguments which are
1951   // not "uses".
1952   if (const ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Inst)) {
1953     // Comparing a pointer with null, or any other constant, isn't really a use,
1954     // because we don't care what the pointer points to, or about the values
1955     // of any other dynamic reference-counted pointers.
1956     if (!IsPotentialUse(ICI->getOperand(1), *PA.getAA()))
1957       return false;
1958   } else if (ImmutableCallSite CS = static_cast<const Value *>(Inst)) {
1959     // For calls, just check the arguments (and not the callee operand).
1960     for (ImmutableCallSite::arg_iterator OI = CS.arg_begin(),
1961          OE = CS.arg_end(); OI != OE; ++OI) {
1962       const Value *Op = *OI;
1963       if (IsPotentialUse(Op, *PA.getAA()) && PA.related(Ptr, Op))
1964         return true;
1965     }
1966     return false;
1967   } else if (const StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
1968     // Special-case stores, because we don't care about the stored value, just
1969     // the store address.
1970     const Value *Op = GetUnderlyingObjCPtr(SI->getPointerOperand());
1971     // If we can't tell what the underlying object was, assume there is a
1972     // dependence.
1973     return IsPotentialUse(Op, *PA.getAA()) && PA.related(Op, Ptr);
1974   }
1975
1976   // Check each operand for a match.
1977   for (User::const_op_iterator OI = Inst->op_begin(), OE = Inst->op_end();
1978        OI != OE; ++OI) {
1979     const Value *Op = *OI;
1980     if (IsPotentialUse(Op, *PA.getAA()) && PA.related(Ptr, Op))
1981       return true;
1982   }
1983   return false;
1984 }
1985
1986 /// CanInterruptRV - Test whether the given instruction can autorelease
1987 /// any pointer or cause an autoreleasepool pop.
1988 static bool
1989 CanInterruptRV(InstructionClass Class) {
1990   switch (Class) {
1991   case IC_AutoreleasepoolPop:
1992   case IC_CallOrUser:
1993   case IC_Call:
1994   case IC_Autorelease:
1995   case IC_AutoreleaseRV:
1996   case IC_FusedRetainAutorelease:
1997   case IC_FusedRetainAutoreleaseRV:
1998     return true;
1999   default:
2000     return false;
2001   }
2002 }
2003
2004 namespace {
2005   /// DependenceKind - There are several kinds of dependence-like concepts in
2006   /// use here.
2007   enum DependenceKind {
2008     NeedsPositiveRetainCount,
2009     AutoreleasePoolBoundary,
2010     CanChangeRetainCount,
2011     RetainAutoreleaseDep,       ///< Blocks objc_retainAutorelease.
2012     RetainAutoreleaseRVDep,     ///< Blocks objc_retainAutoreleaseReturnValue.
2013     RetainRVDep                 ///< Blocks objc_retainAutoreleasedReturnValue.
2014   };
2015 }
2016
2017 /// Depends - Test if there can be dependencies on Inst through Arg. This
2018 /// function only tests dependencies relevant for removing pairs of calls.
2019 static bool
2020 Depends(DependenceKind Flavor, Instruction *Inst, const Value *Arg,
2021         ProvenanceAnalysis &PA) {
2022   // If we've reached the definition of Arg, stop.
2023   if (Inst == Arg)
2024     return true;
2025
2026   switch (Flavor) {
2027   case NeedsPositiveRetainCount: {
2028     InstructionClass Class = GetInstructionClass(Inst);
2029     switch (Class) {
2030     case IC_AutoreleasepoolPop:
2031     case IC_AutoreleasepoolPush:
2032     case IC_None:
2033       return false;
2034     default:
2035       return CanUse(Inst, Arg, PA, Class);
2036     }
2037   }
2038
2039   case AutoreleasePoolBoundary: {
2040     InstructionClass Class = GetInstructionClass(Inst);
2041     switch (Class) {
2042     case IC_AutoreleasepoolPop:
2043     case IC_AutoreleasepoolPush:
2044       // These mark the end and begin of an autorelease pool scope.
2045       return true;
2046     default:
2047       // Nothing else does this.
2048       return false;
2049     }
2050   }
2051
2052   case CanChangeRetainCount: {
2053     InstructionClass Class = GetInstructionClass(Inst);
2054     switch (Class) {
2055     case IC_AutoreleasepoolPop:
2056       // Conservatively assume this can decrement any count.
2057       return true;
2058     case IC_AutoreleasepoolPush:
2059     case IC_None:
2060       return false;
2061     default:
2062       return CanAlterRefCount(Inst, Arg, PA, Class);
2063     }
2064   }
2065
2066   case RetainAutoreleaseDep:
2067     switch (GetBasicInstructionClass(Inst)) {
2068     case IC_AutoreleasepoolPop:
2069     case IC_AutoreleasepoolPush:
2070       // Don't merge an objc_autorelease with an objc_retain inside a different
2071       // autoreleasepool scope.
2072       return true;
2073     case IC_Retain:
2074     case IC_RetainRV:
2075       // Check for a retain of the same pointer for merging.
2076       return GetObjCArg(Inst) == Arg;
2077     default:
2078       // Nothing else matters for objc_retainAutorelease formation.
2079       return false;
2080     }
2081
2082   case RetainAutoreleaseRVDep: {
2083     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
2084     switch (Class) {
2085     case IC_Retain:
2086     case IC_RetainRV:
2087       // Check for a retain of the same pointer for merging.
2088       return GetObjCArg(Inst) == Arg;
2089     default:
2090       // Anything that can autorelease interrupts
2091       // retainAutoreleaseReturnValue formation.
2092       return CanInterruptRV(Class);
2093     }
2094   }
2095
2096   case RetainRVDep:
2097     return CanInterruptRV(GetBasicInstructionClass(Inst));
2098   }
2099
2100   llvm_unreachable("Invalid dependence flavor");
2101 }
2102
2103 /// FindDependencies - Walk up the CFG from StartPos (which is in StartBB) and
2104 /// find local and non-local dependencies on Arg.
2105 /// TODO: Cache results?
2106 static void
2107 FindDependencies(DependenceKind Flavor,
2108                  const Value *Arg,
2109                  BasicBlock *StartBB, Instruction *StartInst,
2110                  SmallPtrSet<Instruction *, 4> &DependingInstructions,
2111                  SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4> &Visited,
2112                  ProvenanceAnalysis &PA) {
2113   BasicBlock::iterator StartPos = StartInst;
2114
2115   SmallVector<std::pair<BasicBlock *, BasicBlock::iterator>, 4> Worklist;
2116   Worklist.push_back(std::make_pair(StartBB, StartPos));
2117   do {
2118     std::pair<BasicBlock *, BasicBlock::iterator> Pair =
2119       Worklist.pop_back_val();
2120     BasicBlock *LocalStartBB = Pair.first;
2121     BasicBlock::iterator LocalStartPos = Pair.second;
2122     BasicBlock::iterator StartBBBegin = LocalStartBB->begin();
2123     for (;;) {
2124       if (LocalStartPos == StartBBBegin) {
2125         pred_iterator PI(LocalStartBB), PE(LocalStartBB, false);
2126         if (PI == PE)
2127           // If we've reached the function entry, produce a null dependence.
2128           DependingInstructions.insert(0);
2129         else
2130           // Add the predecessors to the worklist.
2131           do {
2132             BasicBlock *PredBB = *PI;
2133             if (Visited.insert(PredBB))
2134               Worklist.push_back(std::make_pair(PredBB, PredBB->end()));
2135           } while (++PI != PE);
2136         break;
2137       }
2138
2139       Instruction *Inst = --LocalStartPos;
2140       if (Depends(Flavor, Inst, Arg, PA)) {
2141         DependingInstructions.insert(Inst);
2142         break;
2143       }
2144     }
2145   } while (!Worklist.empty());
2146
2147   // Determine whether the original StartBB post-dominates all of the blocks we
2148   // visited. If not, insert a sentinal indicating that most optimizations are
2149   // not safe.
2150   for (SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4>::const_iterator I = Visited.begin(),
2151        E = Visited.end(); I != E; ++I) {
2152     const BasicBlock *BB = *I;
2153     if (BB == StartBB)
2154       continue;
2155     const TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&BB->back());
2156     for (succ_const_iterator SI(TI), SE(TI, false); SI != SE; ++SI) {
2157       const BasicBlock *Succ = *SI;
2158       if (Succ != StartBB && !Visited.count(Succ)) {
2159         DependingInstructions.insert(reinterpret_cast<Instruction *>(-1));
2160         return;
2161       }
2162     }
2163   }
2164 }
2165
2166 static bool isNullOrUndef(const Value *V) {
2167   return isa<ConstantPointerNull>(V) || isa<UndefValue>(V);
2168 }
2169
2170 static bool isNoopInstruction(const Instruction *I) {
2171   return isa<BitCastInst>(I) ||
2172          (isa<GetElementPtrInst>(I) &&
2173           cast<GetElementPtrInst>(I)->hasAllZeroIndices());
2174 }
2175
2176 /// OptimizeRetainCall - Turn objc_retain into
2177 /// objc_retainAutoreleasedReturnValue if the operand is a return value.
2178 void
2179 ObjCARCOpt::OptimizeRetainCall(Function &F, Instruction *Retain) {
2180   ImmutableCallSite CS(GetObjCArg(Retain));
2181   const Instruction *Call = CS.getInstruction();
2182   if (!Call) return;
2183   if (Call->getParent() != Retain->getParent()) return;
2184
2185   // Check that the call is next to the retain.
2186   BasicBlock::const_iterator I = Call;
2187   ++I;
2188   while (isNoopInstruction(I)) ++I;
2189   if (&*I != Retain)
2190     return;
2191
2192   // Turn it to an objc_retainAutoreleasedReturnValue..
2193   Changed = true;
2194   ++NumPeeps;
2195   cast<CallInst>(Retain)->setCalledFunction(getRetainRVCallee(F.getParent()));
2196 }
2197
2198 /// OptimizeRetainRVCall - Turn objc_retainAutoreleasedReturnValue into
2199 /// objc_retain if the operand is not a return value.  Or, if it can be paired
2200 /// with an objc_autoreleaseReturnValue, delete the pair and return true.
2201 bool
2202 ObjCARCOpt::OptimizeRetainRVCall(Function &F, Instruction *RetainRV) {
2203   // Check for the argument being from an immediately preceding call or invoke.
2204   const Value *Arg = GetObjCArg(RetainRV);
2205   ImmutableCallSite CS(Arg);
2206   if (const Instruction *Call = CS.getInstruction()) {
2207     if (Call->getParent() == RetainRV->getParent()) {
2208       BasicBlock::const_iterator I = Call;
2209       ++I;
2210       while (isNoopInstruction(I)) ++I;
2211       if (&*I == RetainRV)
2212         return false;
2213     } else if (const InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Call)) {
2214       BasicBlock *RetainRVParent = RetainRV->getParent();
2215       if (II->getNormalDest() == RetainRVParent) {
2216         BasicBlock::const_iterator I = RetainRVParent->begin();
2217         while (isNoopInstruction(I)) ++I;
2218         if (&*I == RetainRV)
2219           return false;
2220       }
2221     }
2222   }
2223
2224   // Check for being preceded by an objc_autoreleaseReturnValue on the same
2225   // pointer. In this case, we can delete the pair.
2226   BasicBlock::iterator I = RetainRV, Begin = RetainRV->getParent()->begin();
2227   if (I != Begin) {
2228     do --I; while (I != Begin && isNoopInstruction(I));
2229     if (GetBasicInstructionClass(I) == IC_AutoreleaseRV &&
2230         GetObjCArg(I) == Arg) {
2231       Changed = true;
2232       ++NumPeeps;
2233       EraseInstruction(I);
2234       EraseInstruction(RetainRV);
2235       return true;
2236     }
2237   }
2238
2239   // Turn it to a plain objc_retain.
2240   Changed = true;
2241   ++NumPeeps;
2242   cast<CallInst>(RetainRV)->setCalledFunction(getRetainCallee(F.getParent()));
2243   return false;
2244 }
2245
2246 /// OptimizeAutoreleaseRVCall - Turn objc_autoreleaseReturnValue into
2247 /// objc_autorelease if the result is not used as a return value.
2248 void
2249 ObjCARCOpt::OptimizeAutoreleaseRVCall(Function &F, Instruction *AutoreleaseRV) {
2250   // Check for a return of the pointer value.
2251   const Value *Ptr = GetObjCArg(AutoreleaseRV);
2252   SmallVector<const Value *, 2> Users;
2253   Users.push_back(Ptr);
2254   do {
2255     Ptr = Users.pop_back_val();
2256     for (Value::const_use_iterator UI = Ptr->use_begin(), UE = Ptr->use_end();
2257          UI != UE; ++UI) {
2258       const User *I = *UI;
2259       if (isa<ReturnInst>(I) || GetBasicInstructionClass(I) == IC_RetainRV)
2260         return;
2261       if (isa<BitCastInst>(I))
2262         Users.push_back(I);
2263     }
2264   } while (!Users.empty());
2265
2266   Changed = true;
2267   ++NumPeeps;
2268   cast<CallInst>(AutoreleaseRV)->
2269     setCalledFunction(getAutoreleaseCallee(F.getParent()));
2270 }
2271
2272 /// OptimizeIndividualCalls - Visit each call, one at a time, and make
2273 /// simplifications without doing any additional analysis.
2274 void ObjCARCOpt::OptimizeIndividualCalls(Function &F) {
2275   // Reset all the flags in preparation for recomputing them.
2276   UsedInThisFunction = 0;
2277
2278   // Visit all objc_* calls in F.
2279   for (inst_iterator I = inst_begin(&F), E = inst_end(&F); I != E; ) {
2280     Instruction *Inst = &*I++;
2281
2282     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt: OptimizeIndividualCalls: Visiting: " <<
2283           *Inst << "\n");
2284
2285     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
2286
2287     switch (Class) {
2288     default: break;
2289
2290     // Delete no-op casts. These function calls have special semantics, but
2291     // the semantics are entirely implemented via lowering in the front-end,
2292     // so by the time they reach the optimizer, they are just no-op calls
2293     // which return their argument.
2294     //
2295     // There are gray areas here, as the ability to cast reference-counted
2296     // pointers to raw void* and back allows code to break ARC assumptions,
2297     // however these are currently considered to be unimportant.
2298     case IC_NoopCast:
2299       Changed = true;
2300       ++NumNoops;
2301       EraseInstruction(Inst);
2302       continue;
2303
2304     // If the pointer-to-weak-pointer is null, it's undefined behavior.
2305     case IC_StoreWeak:
2306     case IC_LoadWeak:
2307     case IC_LoadWeakRetained:
2308     case IC_InitWeak:
2309     case IC_DestroyWeak: {
2310       CallInst *CI = cast<CallInst>(Inst);
2311       if (isNullOrUndef(CI->getArgOperand(0))) {
2312         Changed = true;
2313         Type *Ty = CI->getArgOperand(0)->getType();
2314         new StoreInst(UndefValue::get(cast<PointerType>(Ty)->getElementType()),
2315                       Constant::getNullValue(Ty),
2316                       CI);
2317         CI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CI->getType()));
2318         CI->eraseFromParent();
2319         continue;
2320       }
2321       break;
2322     }
2323     case IC_CopyWeak:
2324     case IC_MoveWeak: {
2325       CallInst *CI = cast<CallInst>(Inst);
2326       if (isNullOrUndef(CI->getArgOperand(0)) ||
2327           isNullOrUndef(CI->getArgOperand(1))) {
2328         Changed = true;
2329         Type *Ty = CI->getArgOperand(0)->getType();
2330         new StoreInst(UndefValue::get(cast<PointerType>(Ty)->getElementType()),
2331                       Constant::getNullValue(Ty),
2332                       CI);
2333         CI->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CI->getType()));
2334         CI->eraseFromParent();
2335         continue;
2336       }
2337       break;
2338     }
2339     case IC_Retain:
2340       OptimizeRetainCall(F, Inst);
2341       break;
2342     case IC_RetainRV:
2343       if (OptimizeRetainRVCall(F, Inst))
2344         continue;
2345       break;
2346     case IC_AutoreleaseRV:
2347       OptimizeAutoreleaseRVCall(F, Inst);
2348       break;
2349     }
2350
2351     // objc_autorelease(x) -> objc_release(x) if x is otherwise unused.
2352     if (IsAutorelease(Class) && Inst->use_empty()) {
2353       CallInst *Call = cast<CallInst>(Inst);
2354       const Value *Arg = Call->getArgOperand(0);
2355       Arg = FindSingleUseIdentifiedObject(Arg);
2356       if (Arg) {
2357         Changed = true;
2358         ++NumAutoreleases;
2359
2360         // Create the declaration lazily.
2361         LLVMContext &C = Inst->getContext();
2362         CallInst *NewCall =
2363           CallInst::Create(getReleaseCallee(F.getParent()),
2364                            Call->getArgOperand(0), "", Call);
2365         NewCall->setMetadata(ImpreciseReleaseMDKind,
2366                              MDNode::get(C, ArrayRef<Value *>()));
2367         EraseInstruction(Call);
2368         Inst = NewCall;
2369         Class = IC_Release;
2370       }
2371     }
2372
2373     // For functions which can never be passed stack arguments, add
2374     // a tail keyword.
2375     if (IsAlwaysTail(Class)) {
2376       Changed = true;
2377       cast<CallInst>(Inst)->setTailCall();
2378     }
2379
2380     // Set nounwind as needed.
2381     if (IsNoThrow(Class)) {
2382       Changed = true;
2383       cast<CallInst>(Inst)->setDoesNotThrow();
2384     }
2385
2386     if (!IsNoopOnNull(Class)) {
2387       UsedInThisFunction |= 1 << Class;
2388       continue;
2389     }
2390
2391     const Value *Arg = GetObjCArg(Inst);
2392
2393     // ARC calls with null are no-ops. Delete them.
2394     if (isNullOrUndef(Arg)) {
2395       Changed = true;
2396       ++NumNoops;
2397       EraseInstruction(Inst);
2398       continue;
2399     }
2400
2401     // Keep track of which of retain, release, autorelease, and retain_block
2402     // are actually present in this function.
2403     UsedInThisFunction |= 1 << Class;
2404
2405     // If Arg is a PHI, and one or more incoming values to the
2406     // PHI are null, and the call is control-equivalent to the PHI, and there
2407     // are no relevant side effects between the PHI and the call, the call
2408     // could be pushed up to just those paths with non-null incoming values.
2409     // For now, don't bother splitting critical edges for this.
2410     SmallVector<std::pair<Instruction *, const Value *>, 4> Worklist;
2411     Worklist.push_back(std::make_pair(Inst, Arg));
2412     do {
2413       std::pair<Instruction *, const Value *> Pair = Worklist.pop_back_val();
2414       Inst = Pair.first;
2415       Arg = Pair.second;
2416
2417       const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Arg);
2418       if (!PN) continue;
2419
2420       // Determine if the PHI has any null operands, or any incoming
2421       // critical edges.
2422       bool HasNull = false;
2423       bool HasCriticalEdges = false;
2424       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
2425         Value *Incoming =
2426           StripPointerCastsAndObjCCalls(PN->getIncomingValue(i));
2427         if (isNullOrUndef(Incoming))
2428           HasNull = true;
2429         else if (cast<TerminatorInst>(PN->getIncomingBlock(i)->back())
2430                    .getNumSuccessors() != 1) {
2431           HasCriticalEdges = true;
2432           break;
2433         }
2434       }
2435       // If we have null operands and no critical edges, optimize.
2436       if (!HasCriticalEdges && HasNull) {
2437         SmallPtrSet<Instruction *, 4> DependingInstructions;
2438         SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4> Visited;
2439
2440         // Check that there is nothing that cares about the reference
2441         // count between the call and the phi.
2442         switch (Class) {
2443         case IC_Retain:
2444         case IC_RetainBlock:
2445           // These can always be moved up.
2446           break;
2447         case IC_Release:
2448           // These can't be moved across things that care about the retain
2449           // count.
2450           FindDependencies(NeedsPositiveRetainCount, Arg,
2451                            Inst->getParent(), Inst,
2452                            DependingInstructions, Visited, PA);
2453           break;
2454         case IC_Autorelease:
2455           // These can't be moved across autorelease pool scope boundaries.
2456           FindDependencies(AutoreleasePoolBoundary, Arg,
2457                            Inst->getParent(), Inst,
2458                            DependingInstructions, Visited, PA);
2459           break;
2460         case IC_RetainRV:
2461         case IC_AutoreleaseRV:
2462           // Don't move these; the RV optimization depends on the autoreleaseRV
2463           // being tail called, and the retainRV being immediately after a call
2464           // (which might still happen if we get lucky with codegen layout, but
2465           // it's not worth taking the chance).
2466           continue;
2467         default:
2468           llvm_unreachable("Invalid dependence flavor");
2469         }
2470
2471         if (DependingInstructions.size() == 1 &&
2472             *DependingInstructions.begin() == PN) {
2473           Changed = true;
2474           ++NumPartialNoops;
2475           // Clone the call into each predecessor that has a non-null value.
2476           CallInst *CInst = cast<CallInst>(Inst);
2477           Type *ParamTy = CInst->getArgOperand(0)->getType();
2478           for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
2479             Value *Incoming =
2480               StripPointerCastsAndObjCCalls(PN->getIncomingValue(i));
2481             if (!isNullOrUndef(Incoming)) {
2482               CallInst *Clone = cast<CallInst>(CInst->clone());
2483               Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
2484               Instruction *InsertPos = &PN->getIncomingBlock(i)->back();
2485               if (Op->getType() != ParamTy)
2486                 Op = new BitCastInst(Op, ParamTy, "", InsertPos);
2487               Clone->setArgOperand(0, Op);
2488               Clone->insertBefore(InsertPos);
2489               Worklist.push_back(std::make_pair(Clone, Incoming));
2490             }
2491           }
2492           // Erase the original call.
2493           EraseInstruction(CInst);
2494           continue;
2495         }
2496       }
2497     } while (!Worklist.empty());
2498
2499     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt: Finished Individual Call Queue.\n\n");
2500
2501   }
2502 }
2503
2504 /// CheckForCFGHazards - Check for critical edges, loop boundaries, irreducible
2505 /// control flow, or other CFG structures where moving code across the edge
2506 /// would result in it being executed more.
2507 void
2508 ObjCARCOpt::CheckForCFGHazards(const BasicBlock *BB,
2509                                DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
2510                                BBState &MyStates) const {
2511   // If any top-down local-use or possible-dec has a succ which is earlier in
2512   // the sequence, forget it.
2513   for (BBState::ptr_iterator I = MyStates.top_down_ptr_begin(),
2514        E = MyStates.top_down_ptr_end(); I != E; ++I)
2515     switch (I->second.GetSeq()) {
2516     default: break;
2517     case S_Use: {
2518       const Value *Arg = I->first;
2519       const TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&BB->back());
2520       bool SomeSuccHasSame = false;
2521       bool AllSuccsHaveSame = true;
2522       PtrState &S = I->second;
2523       succ_const_iterator SI(TI), SE(TI, false);
2524
2525       // If the terminator is an invoke marked with the
2526       // clang.arc.no_objc_arc_exceptions metadata, the unwind edge can be
2527       // ignored, for ARC purposes.
2528       if (isa<InvokeInst>(TI) && TI->getMetadata(NoObjCARCExceptionsMDKind))
2529         --SE;
2530
2531       for (; SI != SE; ++SI) {
2532         Sequence SuccSSeq = S_None;
2533         bool SuccSRRIKnownSafe = false;
2534         // If VisitBottomUp has pointer information for this successor, take
2535         // what we know about it.
2536         DenseMap<const BasicBlock *, BBState>::iterator BBI =
2537           BBStates.find(*SI);
2538         assert(BBI != BBStates.end());
2539         const PtrState &SuccS = BBI->second.getPtrBottomUpState(Arg);
2540         SuccSSeq = SuccS.GetSeq();
2541         SuccSRRIKnownSafe = SuccS.RRI.KnownSafe;
2542         switch (SuccSSeq) {
2543         case S_None:
2544         case S_CanRelease: {
2545           if (!S.RRI.KnownSafe && !SuccSRRIKnownSafe) {
2546             S.ClearSequenceProgress();
2547             break;
2548           }
2549           continue;
2550         }
2551         case S_Use:
2552           SomeSuccHasSame = true;
2553           break;
2554         case S_Stop:
2555         case S_Release:
2556         case S_MovableRelease:
2557           if (!S.RRI.KnownSafe && !SuccSRRIKnownSafe)
2558             AllSuccsHaveSame = false;
2559           break;
2560         case S_Retain:
2561           llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
2562         }
2563       }
2564       // If the state at the other end of any of the successor edges
2565       // matches the current state, require all edges to match. This
2566       // guards against loops in the middle of a sequence.
2567       if (SomeSuccHasSame && !AllSuccsHaveSame)
2568         S.ClearSequenceProgress();
2569       break;
2570     }
2571     case S_CanRelease: {
2572       const Value *Arg = I->first;
2573       const TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&BB->back());
2574       bool SomeSuccHasSame = false;
2575       bool AllSuccsHaveSame = true;
2576       PtrState &S = I->second;
2577       succ_const_iterator SI(TI), SE(TI, false);
2578
2579       // If the terminator is an invoke marked with the
2580       // clang.arc.no_objc_arc_exceptions metadata, the unwind edge can be
2581       // ignored, for ARC purposes.
2582       if (isa<InvokeInst>(TI) && TI->getMetadata(NoObjCARCExceptionsMDKind))
2583         --SE;
2584
2585       for (; SI != SE; ++SI) {
2586         Sequence SuccSSeq = S_None;
2587         bool SuccSRRIKnownSafe = false;
2588         // If VisitBottomUp has pointer information for this successor, take
2589         // what we know about it.
2590         DenseMap<const BasicBlock *, BBState>::iterator BBI =
2591           BBStates.find(*SI);
2592         assert(BBI != BBStates.end());
2593         const PtrState &SuccS = BBI->second.getPtrBottomUpState(Arg);
2594         SuccSSeq = SuccS.GetSeq();
2595         SuccSRRIKnownSafe = SuccS.RRI.KnownSafe;
2596         switch (SuccSSeq) {
2597         case S_None: {
2598           if (!S.RRI.KnownSafe && !SuccSRRIKnownSafe) {
2599             S.ClearSequenceProgress();
2600             break;
2601           }
2602           continue;
2603         }
2604         case S_CanRelease:
2605           SomeSuccHasSame = true;
2606           break;
2607         case S_Stop:
2608         case S_Release:
2609         case S_MovableRelease:
2610         case S_Use:
2611           if (!S.RRI.KnownSafe && !SuccSRRIKnownSafe)
2612             AllSuccsHaveSame = false;
2613           break;
2614         case S_Retain:
2615           llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
2616         }
2617       }
2618       // If the state at the other end of any of the successor edges
2619       // matches the current state, require all edges to match. This
2620       // guards against loops in the middle of a sequence.
2621       if (SomeSuccHasSame && !AllSuccsHaveSame)
2622         S.ClearSequenceProgress();
2623       break;
2624     }
2625     }
2626 }
2627
2628 bool
2629 ObjCARCOpt::VisitInstructionBottomUp(Instruction *Inst,
2630                                      BasicBlock *BB,
2631                                      MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
2632                                      BBState &MyStates) {
2633   bool NestingDetected = false;
2634   InstructionClass Class = GetInstructionClass(Inst);
2635   const Value *Arg = 0;
2636
2637   switch (Class) {
2638   case IC_Release: {
2639     Arg = GetObjCArg(Inst);
2640
2641     PtrState &S = MyStates.getPtrBottomUpState(Arg);
2642
2643     // If we see two releases in a row on the same pointer. If so, make
2644     // a note, and we'll cicle back to revisit it after we've
2645     // hopefully eliminated the second release, which may allow us to
2646     // eliminate the first release too.
2647     // Theoretically we could implement removal of nested retain+release
2648     // pairs by making PtrState hold a stack of states, but this is
2649     // simple and avoids adding overhead for the non-nested case.
2650     if (S.GetSeq() == S_Release || S.GetSeq() == S_MovableRelease)
2651       NestingDetected = true;
2652
2653     MDNode *ReleaseMetadata = Inst->getMetadata(ImpreciseReleaseMDKind);
2654     S.ResetSequenceProgress(ReleaseMetadata ? S_MovableRelease : S_Release);
2655     S.RRI.ReleaseMetadata = ReleaseMetadata;
2656     S.RRI.KnownSafe = S.IsKnownIncremented();
2657     S.RRI.IsTailCallRelease = cast<CallInst>(Inst)->isTailCall();
2658     S.RRI.Calls.insert(Inst);
2659
2660     S.SetKnownPositiveRefCount();
2661     break;
2662   }
2663   case IC_RetainBlock:
2664     // An objc_retainBlock call with just a use may need to be kept,
2665     // because it may be copying a block from the stack to the heap.
2666     if (!IsRetainBlockOptimizable(Inst))
2667       break;
2668     // FALLTHROUGH
2669   case IC_Retain:
2670   case IC_RetainRV: {
2671     Arg = GetObjCArg(Inst);
2672
2673     PtrState &S = MyStates.getPtrBottomUpState(Arg);
2674     S.SetKnownPositiveRefCount();
2675
2676     switch (S.GetSeq()) {
2677     case S_Stop:
2678     case S_Release:
2679     case S_MovableRelease:
2680     case S_Use:
2681       S.RRI.ReverseInsertPts.clear();
2682       // FALL THROUGH
2683     case S_CanRelease:
2684       // Don't do retain+release tracking for IC_RetainRV, because it's
2685       // better to let it remain as the first instruction after a call.
2686       if (Class != IC_RetainRV) {
2687         S.RRI.IsRetainBlock = Class == IC_RetainBlock;
2688         Retains[Inst] = S.RRI;
2689       }
2690       S.ClearSequenceProgress();
2691       break;
2692     case S_None:
2693       break;
2694     case S_Retain:
2695       llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
2696     }
2697     return NestingDetected;
2698   }
2699   case IC_AutoreleasepoolPop:
2700     // Conservatively, clear MyStates for all known pointers.
2701     MyStates.clearBottomUpPointers();
2702     return NestingDetected;
2703   case IC_AutoreleasepoolPush:
2704   case IC_None:
2705     // These are irrelevant.
2706     return NestingDetected;
2707   default:
2708     break;
2709   }
2710
2711   // Consider any other possible effects of this instruction on each
2712   // pointer being tracked.
2713   for (BBState::ptr_iterator MI = MyStates.bottom_up_ptr_begin(),
2714        ME = MyStates.bottom_up_ptr_end(); MI != ME; ++MI) {
2715     const Value *Ptr = MI->first;
2716     if (Ptr == Arg)
2717       continue; // Handled above.
2718     PtrState &S = MI->second;
2719     Sequence Seq = S.GetSeq();
2720
2721     // Check for possible releases.
2722     if (CanAlterRefCount(Inst, Ptr, PA, Class)) {
2723       S.ClearRefCount();
2724       switch (Seq) {
2725       case S_Use:
2726         S.SetSeq(S_CanRelease);
2727         continue;
2728       case S_CanRelease:
2729       case S_Release:
2730       case S_MovableRelease:
2731       case S_Stop:
2732       case S_None:
2733         break;
2734       case S_Retain:
2735         llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
2736       }
2737     }
2738
2739     // Check for possible direct uses.
2740     switch (Seq) {
2741     case S_Release:
2742     case S_MovableRelease:
2743       if (CanUse(Inst, Ptr, PA, Class)) {
2744         assert(S.RRI.ReverseInsertPts.empty());
2745         // If this is an invoke instruction, we're scanning it as part of
2746         // one of its successor blocks, since we can't insert code after it
2747         // in its own block, and we don't want to split critical edges.
2748         if (isa<InvokeInst>(Inst))
2749           S.RRI.ReverseInsertPts.insert(BB->getFirstInsertionPt());
2750         else
2751           S.RRI.ReverseInsertPts.insert(llvm::next(BasicBlock::iterator(Inst)));
2752         S.SetSeq(S_Use);
2753       } else if (Seq == S_Release &&
2754                  (Class == IC_User || Class == IC_CallOrUser)) {
2755         // Non-movable releases depend on any possible objc pointer use.
2756         S.SetSeq(S_Stop);
2757         assert(S.RRI.ReverseInsertPts.empty());
2758         // As above; handle invoke specially.
2759         if (isa<InvokeInst>(Inst))
2760           S.RRI.ReverseInsertPts.insert(BB->getFirstInsertionPt());
2761         else
2762           S.RRI.ReverseInsertPts.insert(llvm::next(BasicBlock::iterator(Inst)));
2763       }
2764       break;
2765     case S_Stop:
2766       if (CanUse(Inst, Ptr, PA, Class))
2767         S.SetSeq(S_Use);
2768       break;
2769     case S_CanRelease:
2770     case S_Use:
2771     case S_None:
2772       break;
2773     case S_Retain:
2774       llvm_unreachable("bottom-up pointer in retain state!");
2775     }
2776   }
2777
2778   return NestingDetected;
2779 }
2780
2781 bool
2782 ObjCARCOpt::VisitBottomUp(BasicBlock *BB,
2783                           DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
2784                           MapVector<Value *, RRInfo> &Retains) {
2785   bool NestingDetected = false;
2786   BBState &MyStates = BBStates[BB];
2787
2788   // Merge the states from each successor to compute the initial state
2789   // for the current block.
2790   BBState::edge_iterator SI(MyStates.succ_begin()),
2791                          SE(MyStates.succ_end());
2792   if (SI != SE) {
2793     const BasicBlock *Succ = *SI;
2794     DenseMap<const BasicBlock *, BBState>::iterator I = BBStates.find(Succ);
2795     assert(I != BBStates.end());
2796     MyStates.InitFromSucc(I->second);
2797     ++SI;
2798     for (; SI != SE; ++SI) {
2799       Succ = *SI;
2800       I = BBStates.find(Succ);
2801       assert(I != BBStates.end());
2802       MyStates.MergeSucc(I->second);
2803     }
2804   }
2805
2806   // Visit all the instructions, bottom-up.
2807   for (BasicBlock::iterator I = BB->end(), E = BB->begin(); I != E; --I) {
2808     Instruction *Inst = llvm::prior(I);
2809
2810     // Invoke instructions are visited as part of their successors (below).
2811     if (isa<InvokeInst>(Inst))
2812       continue;
2813
2814     NestingDetected |= VisitInstructionBottomUp(Inst, BB, Retains, MyStates);
2815   }
2816
2817   // If there's a predecessor with an invoke, visit the invoke as if it were
2818   // part of this block, since we can't insert code after an invoke in its own
2819   // block, and we don't want to split critical edges.
2820   for (BBState::edge_iterator PI(MyStates.pred_begin()),
2821        PE(MyStates.pred_end()); PI != PE; ++PI) {
2822     BasicBlock *Pred = *PI;
2823     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(&Pred->back()))
2824       NestingDetected |= VisitInstructionBottomUp(II, BB, Retains, MyStates);
2825   }
2826
2827   return NestingDetected;
2828 }
2829
2830 bool
2831 ObjCARCOpt::VisitInstructionTopDown(Instruction *Inst,
2832                                     DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
2833                                     BBState &MyStates) {
2834   bool NestingDetected = false;
2835   InstructionClass Class = GetInstructionClass(Inst);
2836   const Value *Arg = 0;
2837
2838   switch (Class) {
2839   case IC_RetainBlock:
2840     // An objc_retainBlock call with just a use may need to be kept,
2841     // because it may be copying a block from the stack to the heap.
2842     if (!IsRetainBlockOptimizable(Inst))
2843       break;
2844     // FALLTHROUGH
2845   case IC_Retain:
2846   case IC_RetainRV: {
2847     Arg = GetObjCArg(Inst);
2848
2849     PtrState &S = MyStates.getPtrTopDownState(Arg);
2850
2851     // Don't do retain+release tracking for IC_RetainRV, because it's
2852     // better to let it remain as the first instruction after a call.
2853     if (Class != IC_RetainRV) {
2854       // If we see two retains in a row on the same pointer. If so, make
2855       // a note, and we'll cicle back to revisit it after we've
2856       // hopefully eliminated the second retain, which may allow us to
2857       // eliminate the first retain too.
2858       // Theoretically we could implement removal of nested retain+release
2859       // pairs by making PtrState hold a stack of states, but this is
2860       // simple and avoids adding overhead for the non-nested case.
2861       if (S.GetSeq() == S_Retain)
2862         NestingDetected = true;
2863
2864       S.ResetSequenceProgress(S_Retain);
2865       S.RRI.IsRetainBlock = Class == IC_RetainBlock;
2866       S.RRI.KnownSafe = S.IsKnownIncremented();
2867       S.RRI.Calls.insert(Inst);
2868     }
2869
2870     S.SetKnownPositiveRefCount();
2871
2872     // A retain can be a potential use; procede to the generic checking
2873     // code below.
2874     break;
2875   }
2876   case IC_Release: {
2877     Arg = GetObjCArg(Inst);
2878
2879     PtrState &S = MyStates.getPtrTopDownState(Arg);
2880     S.ClearRefCount();
2881
2882     switch (S.GetSeq()) {
2883     case S_Retain:
2884     case S_CanRelease:
2885       S.RRI.ReverseInsertPts.clear();
2886       // FALL THROUGH
2887     case S_Use:
2888       S.RRI.ReleaseMetadata = Inst->getMetadata(ImpreciseReleaseMDKind);
2889       S.RRI.IsTailCallRelease = cast<CallInst>(Inst)->isTailCall();
2890       Releases[Inst] = S.RRI;
2891       S.ClearSequenceProgress();
2892       break;
2893     case S_None:
2894       break;
2895     case S_Stop:
2896     case S_Release:
2897     case S_MovableRelease:
2898       llvm_unreachable("top-down pointer in release state!");
2899     }
2900     break;
2901   }
2902   case IC_AutoreleasepoolPop:
2903     // Conservatively, clear MyStates for all known pointers.
2904     MyStates.clearTopDownPointers();
2905     return NestingDetected;
2906   case IC_AutoreleasepoolPush:
2907   case IC_None:
2908     // These are irrelevant.
2909     return NestingDetected;
2910   default:
2911     break;
2912   }
2913
2914   // Consider any other possible effects of this instruction on each
2915   // pointer being tracked.
2916   for (BBState::ptr_iterator MI = MyStates.top_down_ptr_begin(),
2917        ME = MyStates.top_down_ptr_end(); MI != ME; ++MI) {
2918     const Value *Ptr = MI->first;
2919     if (Ptr == Arg)
2920       continue; // Handled above.
2921     PtrState &S = MI->second;
2922     Sequence Seq = S.GetSeq();
2923
2924     // Check for possible releases.
2925     if (CanAlterRefCount(Inst, Ptr, PA, Class)) {
2926       S.ClearRefCount();
2927       switch (Seq) {
2928       case S_Retain:
2929         S.SetSeq(S_CanRelease);
2930         assert(S.RRI.ReverseInsertPts.empty());
2931         S.RRI.ReverseInsertPts.insert(Inst);
2932
2933         // One call can't cause a transition from S_Retain to S_CanRelease
2934         // and S_CanRelease to S_Use. If we've made the first transition,
2935         // we're done.
2936         continue;
2937       case S_Use:
2938       case S_CanRelease:
2939       case S_None:
2940         break;
2941       case S_Stop:
2942       case S_Release:
2943       case S_MovableRelease:
2944         llvm_unreachable("top-down pointer in release state!");
2945       }
2946     }
2947
2948     // Check for possible direct uses.
2949     switch (Seq) {
2950     case S_CanRelease:
2951       if (CanUse(Inst, Ptr, PA, Class))
2952         S.SetSeq(S_Use);
2953       break;
2954     case S_Retain:
2955     case S_Use:
2956     case S_None:
2957       break;
2958     case S_Stop:
2959     case S_Release:
2960     case S_MovableRelease:
2961       llvm_unreachable("top-down pointer in release state!");
2962     }
2963   }
2964
2965   return NestingDetected;
2966 }
2967
2968 bool
2969 ObjCARCOpt::VisitTopDown(BasicBlock *BB,
2970                          DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
2971                          DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases) {
2972   bool NestingDetected = false;
2973   BBState &MyStates = BBStates[BB];
2974
2975   // Merge the states from each predecessor to compute the initial state
2976   // for the current block.
2977   BBState::edge_iterator PI(MyStates.pred_begin()),
2978                          PE(MyStates.pred_end());
2979   if (PI != PE) {
2980     const BasicBlock *Pred = *PI;
2981     DenseMap<const BasicBlock *, BBState>::iterator I = BBStates.find(Pred);
2982     assert(I != BBStates.end());
2983     MyStates.InitFromPred(I->second);
2984     ++PI;
2985     for (; PI != PE; ++PI) {
2986       Pred = *PI;
2987       I = BBStates.find(Pred);
2988       assert(I != BBStates.end());
2989       MyStates.MergePred(I->second);
2990     }
2991   }
2992
2993   // Visit all the instructions, top-down.
2994   for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I) {
2995     Instruction *Inst = I;
2996     NestingDetected |= VisitInstructionTopDown(Inst, Releases, MyStates);
2997   }
2998
2999   CheckForCFGHazards(BB, BBStates, MyStates);
3000   return NestingDetected;
3001 }
3002
3003 static void
3004 ComputePostOrders(Function &F,
3005                   SmallVectorImpl<BasicBlock *> &PostOrder,
3006                   SmallVectorImpl<BasicBlock *> &ReverseCFGPostOrder,
3007                   unsigned NoObjCARCExceptionsMDKind,
3008                   DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates) {
3009   /// Visited - The visited set, for doing DFS walks.
3010   SmallPtrSet<BasicBlock *, 16> Visited;
3011
3012   // Do DFS, computing the PostOrder.
3013   SmallPtrSet<BasicBlock *, 16> OnStack;
3014   SmallVector<std::pair<BasicBlock *, succ_iterator>, 16> SuccStack;
3015
3016   // Functions always have exactly one entry block, and we don't have
3017   // any other block that we treat like an entry block.
3018   BasicBlock *EntryBB = &F.getEntryBlock();
3019   BBState &MyStates = BBStates[EntryBB];
3020   MyStates.SetAsEntry();
3021   TerminatorInst *EntryTI = cast<TerminatorInst>(&EntryBB->back());
3022   SuccStack.push_back(std::make_pair(EntryBB, succ_iterator(EntryTI)));
3023   Visited.insert(EntryBB);
3024   OnStack.insert(EntryBB);
3025   do {
3026   dfs_next_succ:
3027     BasicBlock *CurrBB = SuccStack.back().first;
3028     TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&CurrBB->back());
3029     succ_iterator SE(TI, false);
3030
3031     // If the terminator is an invoke marked with the
3032     // clang.arc.no_objc_arc_exceptions metadata, the unwind edge can be
3033     // ignored, for ARC purposes.
3034     if (isa<InvokeInst>(TI) && TI->getMetadata(NoObjCARCExceptionsMDKind))
3035       --SE;
3036
3037     while (SuccStack.back().second != SE) {
3038       BasicBlock *SuccBB = *SuccStack.back().second++;
3039       if (Visited.insert(SuccBB)) {
3040         TerminatorInst *TI = cast<TerminatorInst>(&SuccBB->back());
3041         SuccStack.push_back(std::make_pair(SuccBB, succ_iterator(TI)));
3042         BBStates[CurrBB].addSucc(SuccBB);
3043         BBState &SuccStates = BBStates[SuccBB];
3044         SuccStates.addPred(CurrBB);
3045         OnStack.insert(SuccBB);
3046         goto dfs_next_succ;
3047       }
3048
3049       if (!OnStack.count(SuccBB)) {
3050         BBStates[CurrBB].addSucc(SuccBB);
3051         BBStates[SuccBB].addPred(CurrBB);
3052       }
3053     }
3054     OnStack.erase(CurrBB);
3055     PostOrder.push_back(CurrBB);
3056     SuccStack.pop_back();
3057   } while (!SuccStack.empty());
3058
3059   Visited.clear();
3060
3061   // Do reverse-CFG DFS, computing the reverse-CFG PostOrder.
3062   // Functions may have many exits, and there also blocks which we treat
3063   // as exits due to ignored edges.
3064   SmallVector<std::pair<BasicBlock *, BBState::edge_iterator>, 16> PredStack;
3065   for (Function::iterator I = F.begin(), E = F.end(); I != E; ++I) {
3066     BasicBlock *ExitBB = I;
3067     BBState &MyStates = BBStates[ExitBB];
3068     if (!MyStates.isExit())
3069       continue;
3070
3071     MyStates.SetAsExit();
3072
3073     PredStack.push_back(std::make_pair(ExitBB, MyStates.pred_begin()));
3074     Visited.insert(ExitBB);
3075     while (!PredStack.empty()) {
3076     reverse_dfs_next_succ:
3077       BBState::edge_iterator PE = BBStates[PredStack.back().first].pred_end();
3078       while (PredStack.back().second != PE) {
3079         BasicBlock *BB = *PredStack.back().second++;
3080         if (Visited.insert(BB)) {
3081           PredStack.push_back(std::make_pair(BB, BBStates[BB].pred_begin()));
3082           goto reverse_dfs_next_succ;
3083         }
3084       }
3085       ReverseCFGPostOrder.push_back(PredStack.pop_back_val().first);
3086     }
3087   }
3088 }
3089
3090 // Visit - Visit the function both top-down and bottom-up.
3091 bool
3092 ObjCARCOpt::Visit(Function &F,
3093                   DenseMap<const BasicBlock *, BBState> &BBStates,
3094                   MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
3095                   DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases) {
3096
3097   // Use reverse-postorder traversals, because we magically know that loops
3098   // will be well behaved, i.e. they won't repeatedly call retain on a single
3099   // pointer without doing a release. We can't use the ReversePostOrderTraversal
3100   // class here because we want the reverse-CFG postorder to consider each
3101   // function exit point, and we want to ignore selected cycle edges.
3102   SmallVector<BasicBlock *, 16> PostOrder;
3103   SmallVector<BasicBlock *, 16> ReverseCFGPostOrder;
3104   ComputePostOrders(F, PostOrder, ReverseCFGPostOrder,
3105                     NoObjCARCExceptionsMDKind,
3106                     BBStates);
3107
3108   // Use reverse-postorder on the reverse CFG for bottom-up.
3109   bool BottomUpNestingDetected = false;
3110   for (SmallVectorImpl<BasicBlock *>::const_reverse_iterator I =
3111        ReverseCFGPostOrder.rbegin(), E = ReverseCFGPostOrder.rend();
3112        I != E; ++I)
3113     BottomUpNestingDetected |= VisitBottomUp(*I, BBStates, Retains);
3114
3115   // Use reverse-postorder for top-down.
3116   bool TopDownNestingDetected = false;
3117   for (SmallVectorImpl<BasicBlock *>::const_reverse_iterator I =
3118        PostOrder.rbegin(), E = PostOrder.rend();
3119        I != E; ++I)
3120     TopDownNestingDetected |= VisitTopDown(*I, BBStates, Releases);
3121
3122   return TopDownNestingDetected && BottomUpNestingDetected;
3123 }
3124
3125 /// MoveCalls - Move the calls in RetainsToMove and ReleasesToMove.
3126 void ObjCARCOpt::MoveCalls(Value *Arg,
3127                            RRInfo &RetainsToMove,
3128                            RRInfo &ReleasesToMove,
3129                            MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
3130                            DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
3131                            SmallVectorImpl<Instruction *> &DeadInsts,
3132                            Module *M) {
3133   Type *ArgTy = Arg->getType();
3134   Type *ParamTy = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(ArgTy->getContext()));
3135
3136   // Insert the new retain and release calls.
3137   for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
3138        PI = ReleasesToMove.ReverseInsertPts.begin(),
3139        PE = ReleasesToMove.ReverseInsertPts.end(); PI != PE; ++PI) {
3140     Instruction *InsertPt = *PI;
3141     Value *MyArg = ArgTy == ParamTy ? Arg :
3142                    new BitCastInst(Arg, ParamTy, "", InsertPt);
3143     CallInst *Call =
3144       CallInst::Create(RetainsToMove.IsRetainBlock ?
3145                          getRetainBlockCallee(M) : getRetainCallee(M),
3146                        MyArg, "", InsertPt);
3147     Call->setDoesNotThrow();
3148     if (RetainsToMove.IsRetainBlock)
3149       Call->setMetadata(CopyOnEscapeMDKind,
3150                         MDNode::get(M->getContext(), ArrayRef<Value *>()));
3151     else
3152       Call->setTailCall();
3153   }
3154   for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
3155        PI = RetainsToMove.ReverseInsertPts.begin(),
3156        PE = RetainsToMove.ReverseInsertPts.end(); PI != PE; ++PI) {
3157     Instruction *InsertPt = *PI;
3158     Value *MyArg = ArgTy == ParamTy ? Arg :
3159                    new BitCastInst(Arg, ParamTy, "", InsertPt);
3160     CallInst *Call = CallInst::Create(getReleaseCallee(M), MyArg,
3161                                       "", InsertPt);
3162     // Attach a clang.imprecise_release metadata tag, if appropriate.
3163     if (MDNode *M = ReleasesToMove.ReleaseMetadata)
3164       Call->setMetadata(ImpreciseReleaseMDKind, M);
3165     Call->setDoesNotThrow();
3166     if (ReleasesToMove.IsTailCallRelease)
3167       Call->setTailCall();
3168   }
3169
3170   // Delete the original retain and release calls.
3171   for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
3172        AI = RetainsToMove.Calls.begin(),
3173        AE = RetainsToMove.Calls.end(); AI != AE; ++AI) {
3174     Instruction *OrigRetain = *AI;
3175     Retains.blot(OrigRetain);
3176     DeadInsts.push_back(OrigRetain);
3177   }
3178   for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
3179        AI = ReleasesToMove.Calls.begin(),
3180        AE = ReleasesToMove.Calls.end(); AI != AE; ++AI) {
3181     Instruction *OrigRelease = *AI;
3182     Releases.erase(OrigRelease);
3183     DeadInsts.push_back(OrigRelease);
3184   }
3185 }
3186
3187 /// PerformCodePlacement - Identify pairings between the retains and releases,
3188 /// and delete and/or move them.
3189 bool
3190 ObjCARCOpt::PerformCodePlacement(DenseMap<const BasicBlock *, BBState>
3191                                    &BBStates,
3192                                  MapVector<Value *, RRInfo> &Retains,
3193                                  DenseMap<Value *, RRInfo> &Releases,
3194                                  Module *M) {
3195   bool AnyPairsCompletelyEliminated = false;
3196   RRInfo RetainsToMove;
3197   RRInfo ReleasesToMove;
3198   SmallVector<Instruction *, 4> NewRetains;
3199   SmallVector<Instruction *, 4> NewReleases;
3200   SmallVector<Instruction *, 8> DeadInsts;
3201
3202   // Visit each retain.
3203   for (MapVector<Value *, RRInfo>::const_iterator I = Retains.begin(),
3204        E = Retains.end(); I != E; ++I) {
3205     Value *V = I->first;
3206     if (!V) continue; // blotted
3207
3208     Instruction *Retain = cast<Instruction>(V);
3209     Value *Arg = GetObjCArg(Retain);
3210
3211     // If the object being released is in static or stack storage, we know it's
3212     // not being managed by ObjC reference counting, so we can delete pairs
3213     // regardless of what possible decrements or uses lie between them.
3214     bool KnownSafe = isa<Constant>(Arg) || isa<AllocaInst>(Arg);
3215
3216     // A constant pointer can't be pointing to an object on the heap. It may
3217     // be reference-counted, but it won't be deleted.
3218     if (const LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Arg))
3219       if (const GlobalVariable *GV =
3220             dyn_cast<GlobalVariable>(
3221               StripPointerCastsAndObjCCalls(LI->getPointerOperand())))
3222         if (GV->isConstant())
3223           KnownSafe = true;
3224
3225     // If a pair happens in a region where it is known that the reference count
3226     // is already incremented, we can similarly ignore possible decrements.
3227     bool KnownSafeTD = true, KnownSafeBU = true;
3228
3229     // Connect the dots between the top-down-collected RetainsToMove and
3230     // bottom-up-collected ReleasesToMove to form sets of related calls.
3231     // This is an iterative process so that we connect multiple releases
3232     // to multiple retains if needed.
3233     unsigned OldDelta = 0;
3234     unsigned NewDelta = 0;
3235     unsigned OldCount = 0;
3236     unsigned NewCount = 0;
3237     bool FirstRelease = true;
3238     bool FirstRetain = true;
3239     NewRetains.push_back(Retain);
3240     for (;;) {
3241       for (SmallVectorImpl<Instruction *>::const_iterator
3242            NI = NewRetains.begin(), NE = NewRetains.end(); NI != NE; ++NI) {
3243         Instruction *NewRetain = *NI;
3244         MapVector<Value *, RRInfo>::const_iterator It = Retains.find(NewRetain);
3245         assert(It != Retains.end());
3246         const RRInfo &NewRetainRRI = It->second;
3247         KnownSafeTD &= NewRetainRRI.KnownSafe;
3248         for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
3249              LI = NewRetainRRI.Calls.begin(),
3250              LE = NewRetainRRI.Calls.end(); LI != LE; ++LI) {
3251           Instruction *NewRetainRelease = *LI;
3252           DenseMap<Value *, RRInfo>::const_iterator Jt =
3253             Releases.find(NewRetainRelease);
3254           if (Jt == Releases.end())
3255             goto next_retain;
3256           const RRInfo &NewRetainReleaseRRI = Jt->second;
3257           assert(NewRetainReleaseRRI.Calls.count(NewRetain));
3258           if (ReleasesToMove.Calls.insert(NewRetainRelease)) {
3259             OldDelta -=
3260               BBStates[NewRetainRelease->getParent()].GetAllPathCount();
3261
3262             // Merge the ReleaseMetadata and IsTailCallRelease values.
3263             if (FirstRelease) {
3264               ReleasesToMove.ReleaseMetadata =
3265                 NewRetainReleaseRRI.ReleaseMetadata;
3266               ReleasesToMove.IsTailCallRelease =
3267                 NewRetainReleaseRRI.IsTailCallRelease;
3268               FirstRelease = false;
3269             } else {
3270               if (ReleasesToMove.ReleaseMetadata !=
3271                     NewRetainReleaseRRI.ReleaseMetadata)
3272                 ReleasesToMove.ReleaseMetadata = 0;
3273               if (ReleasesToMove.IsTailCallRelease !=
3274                     NewRetainReleaseRRI.IsTailCallRelease)
3275                 ReleasesToMove.IsTailCallRelease = false;
3276             }
3277
3278             // Collect the optimal insertion points.
3279             if (!KnownSafe)
3280               for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
3281                    RI = NewRetainReleaseRRI.ReverseInsertPts.begin(),
3282                    RE = NewRetainReleaseRRI.ReverseInsertPts.end();
3283                    RI != RE; ++RI) {
3284                 Instruction *RIP = *RI;
3285                 if (ReleasesToMove.ReverseInsertPts.insert(RIP))
3286                   NewDelta -= BBStates[RIP->getParent()].GetAllPathCount();
3287               }
3288             NewReleases.push_back(NewRetainRelease);
3289           }
3290         }
3291       }
3292       NewRetains.clear();
3293       if (NewReleases.empty()) break;
3294
3295       // Back the other way.
3296       for (SmallVectorImpl<Instruction *>::const_iterator
3297            NI = NewReleases.begin(), NE = NewReleases.end(); NI != NE; ++NI) {
3298         Instruction *NewRelease = *NI;
3299         DenseMap<Value *, RRInfo>::const_iterator It =
3300           Releases.find(NewRelease);
3301         assert(It != Releases.end());
3302         const RRInfo &NewReleaseRRI = It->second;
3303         KnownSafeBU &= NewReleaseRRI.KnownSafe;
3304         for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
3305              LI = NewReleaseRRI.Calls.begin(),
3306              LE = NewReleaseRRI.Calls.end(); LI != LE; ++LI) {
3307           Instruction *NewReleaseRetain = *LI;
3308           MapVector<Value *, RRInfo>::const_iterator Jt =
3309             Retains.find(NewReleaseRetain);
3310           if (Jt == Retains.end())
3311             goto next_retain;
3312           const RRInfo &NewReleaseRetainRRI = Jt->second;
3313           assert(NewReleaseRetainRRI.Calls.count(NewRelease));
3314           if (RetainsToMove.Calls.insert(NewReleaseRetain)) {
3315             unsigned PathCount =
3316               BBStates[NewReleaseRetain->getParent()].GetAllPathCount();
3317             OldDelta += PathCount;
3318             OldCount += PathCount;
3319
3320             // Merge the IsRetainBlock values.
3321             if (FirstRetain) {
3322               RetainsToMove.IsRetainBlock = NewReleaseRetainRRI.IsRetainBlock;
3323               FirstRetain = false;
3324             } else if (ReleasesToMove.IsRetainBlock !=
3325                        NewReleaseRetainRRI.IsRetainBlock)
3326               // It's not possible to merge the sequences if one uses
3327               // objc_retain and the other uses objc_retainBlock.
3328               goto next_retain;
3329
3330             // Collect the optimal insertion points.
3331             if (!KnownSafe)
3332               for (SmallPtrSet<Instruction *, 2>::const_iterator
3333                    RI = NewReleaseRetainRRI.ReverseInsertPts.begin(),
3334                    RE = NewReleaseRetainRRI.ReverseInsertPts.end();
3335                    RI != RE; ++RI) {
3336                 Instruction *RIP = *RI;
3337                 if (RetainsToMove.ReverseInsertPts.insert(RIP)) {
3338                   PathCount = BBStates[RIP->getParent()].GetAllPathCount();
3339                   NewDelta += PathCount;
3340                   NewCount += PathCount;
3341                 }
3342               }
3343             NewRetains.push_back(NewReleaseRetain);
3344           }
3345         }
3346       }
3347       NewReleases.clear();
3348       if (NewRetains.empty()) break;
3349     }
3350
3351     // If the pointer is known incremented or nested, we can safely delete the
3352     // pair regardless of what's between them.
3353     if (KnownSafeTD || KnownSafeBU) {
3354       RetainsToMove.ReverseInsertPts.clear();
3355       ReleasesToMove.ReverseInsertPts.clear();
3356       NewCount = 0;
3357     } else {
3358       // Determine whether the new insertion points we computed preserve the
3359       // balance of retain and release calls through the program.
3360       // TODO: If the fully aggressive solution isn't valid, try to find a
3361       // less aggressive solution which is.
3362       if (NewDelta != 0)
3363         goto next_retain;
3364     }
3365
3366     // Determine whether the original call points are balanced in the retain and
3367     // release calls through the program. If not, conservatively don't touch
3368     // them.
3369     // TODO: It's theoretically possible to do code motion in this case, as
3370     // long as the existing imbalances are maintained.
3371     if (OldDelta != 0)
3372       goto next_retain;
3373
3374     // Ok, everything checks out and we're all set. Let's move some code!
3375     Changed = true;
3376     assert(OldCount != 0 && "Unreachable code?");
3377     AnyPairsCompletelyEliminated = NewCount == 0;
3378     NumRRs += OldCount - NewCount;
3379     MoveCalls(Arg, RetainsToMove, ReleasesToMove,
3380               Retains, Releases, DeadInsts, M);
3381
3382   next_retain:
3383     NewReleases.clear();
3384     NewRetains.clear();
3385     RetainsToMove.clear();
3386     ReleasesToMove.clear();
3387   }
3388
3389   // Now that we're done moving everything, we can delete the newly dead
3390   // instructions, as we no longer need them as insert points.
3391   while (!DeadInsts.empty())
3392     EraseInstruction(DeadInsts.pop_back_val());
3393
3394   return AnyPairsCompletelyEliminated;
3395 }
3396
3397 /// OptimizeWeakCalls - Weak pointer optimizations.
3398 void ObjCARCOpt::OptimizeWeakCalls(Function &F) {
3399   // First, do memdep-style RLE and S2L optimizations. We can't use memdep
3400   // itself because it uses AliasAnalysis and we need to do provenance
3401   // queries instead.
3402   for (inst_iterator I = inst_begin(&F), E = inst_end(&F); I != E; ) {
3403     Instruction *Inst = &*I++;
3404
3405     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt: OptimizeWeakCalls: Visiting: " << *Inst <<
3406           "\n");
3407
3408     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
3409     if (Class != IC_LoadWeak && Class != IC_LoadWeakRetained)
3410       continue;
3411
3412     // Delete objc_loadWeak calls with no users.
3413     if (Class == IC_LoadWeak && Inst->use_empty()) {
3414       Inst->eraseFromParent();
3415       continue;
3416     }
3417
3418     // TODO: For now, just look for an earlier available version of this value
3419     // within the same block. Theoretically, we could do memdep-style non-local
3420     // analysis too, but that would want caching. A better approach would be to
3421     // use the technique that EarlyCSE uses.
3422     inst_iterator Current = llvm::prior(I);
3423     BasicBlock *CurrentBB = Current.getBasicBlockIterator();
3424     for (BasicBlock::iterator B = CurrentBB->begin(),
3425                               J = Current.getInstructionIterator();
3426          J != B; --J) {
3427       Instruction *EarlierInst = &*llvm::prior(J);
3428       InstructionClass EarlierClass = GetInstructionClass(EarlierInst);
3429       switch (EarlierClass) {
3430       case IC_LoadWeak:
3431       case IC_LoadWeakRetained: {
3432         // If this is loading from the same pointer, replace this load's value
3433         // with that one.
3434         CallInst *Call = cast<CallInst>(Inst);
3435         CallInst *EarlierCall = cast<CallInst>(EarlierInst);
3436         Value *Arg = Call->getArgOperand(0);
3437         Value *EarlierArg = EarlierCall->getArgOperand(0);
3438         switch (PA.getAA()->alias(Arg, EarlierArg)) {
3439         case AliasAnalysis::MustAlias:
3440           Changed = true;
3441           // If the load has a builtin retain, insert a plain retain for it.
3442           if (Class == IC_LoadWeakRetained) {
3443             CallInst *CI =
3444               CallInst::Create(getRetainCallee(F.getParent()), EarlierCall,
3445                                "", Call);
3446             CI->setTailCall();
3447           }
3448           // Zap the fully redundant load.
3449           Call->replaceAllUsesWith(EarlierCall);
3450           Call->eraseFromParent();
3451           goto clobbered;
3452         case AliasAnalysis::MayAlias:
3453         case AliasAnalysis::PartialAlias:
3454           goto clobbered;
3455         case AliasAnalysis::NoAlias:
3456           break;
3457         }
3458         break;
3459       }
3460       case IC_StoreWeak:
3461       case IC_InitWeak: {
3462         // If this is storing to the same pointer and has the same size etc.
3463         // replace this load's value with the stored value.
3464         CallInst *Call = cast<CallInst>(Inst);
3465         CallInst *EarlierCall = cast<CallInst>(EarlierInst);
3466         Value *Arg = Call->getArgOperand(0);
3467         Value *EarlierArg = EarlierCall->getArgOperand(0);
3468         switch (PA.getAA()->alias(Arg, EarlierArg)) {
3469         case AliasAnalysis::MustAlias:
3470           Changed = true;
3471           // If the load has a builtin retain, insert a plain retain for it.
3472           if (Class == IC_LoadWeakRetained) {
3473             CallInst *CI =
3474               CallInst::Create(getRetainCallee(F.getParent()), EarlierCall,
3475                                "", Call);
3476             CI->setTailCall();
3477           }
3478           // Zap the fully redundant load.
3479           Call->replaceAllUsesWith(EarlierCall->getArgOperand(1));
3480           Call->eraseFromParent();
3481           goto clobbered;
3482         case AliasAnalysis::MayAlias:
3483         case AliasAnalysis::PartialAlias:
3484           goto clobbered;
3485         case AliasAnalysis::NoAlias:
3486           break;
3487         }
3488         break;
3489       }
3490       case IC_MoveWeak:
3491       case IC_CopyWeak:
3492         // TOOD: Grab the copied value.
3493         goto clobbered;
3494       case IC_AutoreleasepoolPush:
3495       case IC_None:
3496       case IC_User:
3497         // Weak pointers are only modified through the weak entry points
3498         // (and arbitrary calls, which could call the weak entry points).
3499         break;
3500       default:
3501         // Anything else could modify the weak pointer.
3502         goto clobbered;
3503       }
3504     }
3505   clobbered:;
3506   }
3507
3508   // Then, for each destroyWeak with an alloca operand, check to see if
3509   // the alloca and all its users can be zapped.
3510   for (inst_iterator I = inst_begin(&F), E = inst_end(&F); I != E; ) {
3511     Instruction *Inst = &*I++;
3512     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
3513     if (Class != IC_DestroyWeak)
3514       continue;
3515
3516     CallInst *Call = cast<CallInst>(Inst);
3517     Value *Arg = Call->getArgOperand(0);
3518     if (AllocaInst *Alloca = dyn_cast<AllocaInst>(Arg)) {
3519       for (Value::use_iterator UI = Alloca->use_begin(),
3520            UE = Alloca->use_end(); UI != UE; ++UI) {
3521         const Instruction *UserInst = cast<Instruction>(*UI);
3522         switch (GetBasicInstructionClass(UserInst)) {
3523         case IC_InitWeak:
3524         case IC_StoreWeak:
3525         case IC_DestroyWeak:
3526           continue;
3527         default:
3528           goto done;
3529         }
3530       }
3531       Changed = true;
3532       for (Value::use_iterator UI = Alloca->use_begin(),
3533            UE = Alloca->use_end(); UI != UE; ) {
3534         CallInst *UserInst = cast<CallInst>(*UI++);
3535         switch (GetBasicInstructionClass(UserInst)) {
3536         case IC_InitWeak:
3537         case IC_StoreWeak:
3538           // These functions return their second argument.
3539           UserInst->replaceAllUsesWith(UserInst->getArgOperand(1));
3540           break;
3541         case IC_DestroyWeak:
3542           // No return value.
3543           break;
3544         default:
3545           llvm_unreachable("alloca really is used!");
3546         }
3547         UserInst->eraseFromParent();
3548       }
3549       Alloca->eraseFromParent();
3550     done:;
3551     }
3552   }
3553   
3554   DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt: Finished visiting weak calls.\n\n");
3555   
3556 }
3557
3558 /// OptimizeSequences - Identify program paths which execute sequences of
3559 /// retains and releases which can be eliminated.
3560 bool ObjCARCOpt::OptimizeSequences(Function &F) {
3561   /// Releases, Retains - These are used to store the results of the main flow
3562   /// analysis. These use Value* as the key instead of Instruction* so that the
3563   /// map stays valid when we get around to rewriting code and calls get
3564   /// replaced by arguments.
3565   DenseMap<Value *, RRInfo> Releases;
3566   MapVector<Value *, RRInfo> Retains;
3567
3568   /// BBStates, This is used during the traversal of the function to track the
3569   /// states for each identified object at each block.
3570   DenseMap<const BasicBlock *, BBState> BBStates;
3571
3572   // Analyze the CFG of the function, and all instructions.
3573   bool NestingDetected = Visit(F, BBStates, Retains, Releases);
3574
3575   // Transform.
3576   return PerformCodePlacement(BBStates, Retains, Releases, F.getParent()) &&
3577          NestingDetected;
3578 }
3579
3580 /// OptimizeReturns - Look for this pattern:
3581 /// \code
3582 ///    %call = call i8* @something(...)
3583 ///    %2 = call i8* @objc_retain(i8* %call)
3584 ///    %3 = call i8* @objc_autorelease(i8* %2)
3585 ///    ret i8* %3
3586 /// \endcode
3587 /// And delete the retain and autorelease.
3588 ///
3589 /// Otherwise if it's just this:
3590 /// \code
3591 ///    %3 = call i8* @objc_autorelease(i8* %2)
3592 ///    ret i8* %3
3593 /// \endcode
3594 /// convert the autorelease to autoreleaseRV.
3595 void ObjCARCOpt::OptimizeReturns(Function &F) {
3596   if (!F.getReturnType()->isPointerTy())
3597     return;
3598
3599   SmallPtrSet<Instruction *, 4> DependingInstructions;
3600   SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4> Visited;
3601   for (Function::iterator FI = F.begin(), FE = F.end(); FI != FE; ++FI) {
3602     BasicBlock *BB = FI;
3603     ReturnInst *Ret = dyn_cast<ReturnInst>(&BB->back());
3604
3605     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt: OptimizeReturns: Visiting: " << *Ret << "\n");
3606
3607     if (!Ret) continue;
3608
3609     const Value *Arg = StripPointerCastsAndObjCCalls(Ret->getOperand(0));
3610     FindDependencies(NeedsPositiveRetainCount, Arg,
3611                      BB, Ret, DependingInstructions, Visited, PA);
3612     if (DependingInstructions.size() != 1)
3613       goto next_block;
3614
3615     {
3616       CallInst *Autorelease =
3617         dyn_cast_or_null<CallInst>(*DependingInstructions.begin());
3618       if (!Autorelease)
3619         goto next_block;
3620       InstructionClass AutoreleaseClass = GetBasicInstructionClass(Autorelease);
3621       if (!IsAutorelease(AutoreleaseClass))
3622         goto next_block;
3623       if (GetObjCArg(Autorelease) != Arg)
3624         goto next_block;
3625
3626       DependingInstructions.clear();
3627       Visited.clear();
3628
3629       // Check that there is nothing that can affect the reference
3630       // count between the autorelease and the retain.
3631       FindDependencies(CanChangeRetainCount, Arg,
3632                        BB, Autorelease, DependingInstructions, Visited, PA);
3633       if (DependingInstructions.size() != 1)
3634         goto next_block;
3635
3636       {
3637         CallInst *Retain =
3638           dyn_cast_or_null<CallInst>(*DependingInstructions.begin());
3639
3640         // Check that we found a retain with the same argument.
3641         if (!Retain ||
3642             !IsRetain(GetBasicInstructionClass(Retain)) ||
3643             GetObjCArg(Retain) != Arg)
3644           goto next_block;
3645
3646         DependingInstructions.clear();
3647         Visited.clear();
3648
3649         // Convert the autorelease to an autoreleaseRV, since it's
3650         // returning the value.
3651         if (AutoreleaseClass == IC_Autorelease) {
3652           Autorelease->setCalledFunction(getAutoreleaseRVCallee(F.getParent()));
3653           AutoreleaseClass = IC_AutoreleaseRV;
3654         }
3655
3656         // Check that there is nothing that can affect the reference
3657         // count between the retain and the call.
3658         // Note that Retain need not be in BB.
3659         FindDependencies(CanChangeRetainCount, Arg, Retain->getParent(), Retain,
3660                          DependingInstructions, Visited, PA);
3661         if (DependingInstructions.size() != 1)
3662           goto next_block;
3663
3664         {
3665           CallInst *Call =
3666             dyn_cast_or_null<CallInst>(*DependingInstructions.begin());
3667
3668           // Check that the pointer is the return value of the call.
3669           if (!Call || Arg != Call)
3670             goto next_block;
3671
3672           // Check that the call is a regular call.
3673           InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Call);
3674           if (Class != IC_CallOrUser && Class != IC_Call)
3675             goto next_block;
3676
3677           // If so, we can zap the retain and autorelease.
3678           Changed = true;
3679           ++NumRets;
3680           EraseInstruction(Retain);
3681           EraseInstruction(Autorelease);
3682         }
3683       }
3684     }
3685
3686   next_block:
3687     DependingInstructions.clear();
3688     Visited.clear();
3689   }
3690   
3691   DEBUG(dbgs() << "ObjCARCOpt: OptimizeReturns: Finished visiting returns.\n\n");
3692   
3693 }
3694
3695 bool ObjCARCOpt::doInitialization(Module &M) {
3696   if (!EnableARCOpts)
3697     return false;
3698
3699   // If nothing in the Module uses ARC, don't do anything.
3700   Run = ModuleHasARC(M);
3701   if (!Run)
3702     return false;
3703
3704   // Identify the imprecise release metadata kind.
3705   ImpreciseReleaseMDKind =
3706     M.getContext().getMDKindID("clang.imprecise_release");
3707   CopyOnEscapeMDKind =
3708     M.getContext().getMDKindID("clang.arc.copy_on_escape");
3709   NoObjCARCExceptionsMDKind =
3710     M.getContext().getMDKindID("clang.arc.no_objc_arc_exceptions");
3711
3712   // Intuitively, objc_retain and others are nocapture, however in practice
3713   // they are not, because they return their argument value. And objc_release
3714   // calls finalizers which can have arbitrary side effects.
3715
3716   // These are initialized lazily.
3717   RetainRVCallee = 0;
3718   AutoreleaseRVCallee = 0;
3719   ReleaseCallee = 0;
3720   RetainCallee = 0;
3721   RetainBlockCallee = 0;
3722   AutoreleaseCallee = 0;
3723
3724   return false;
3725 }
3726
3727 bool ObjCARCOpt::runOnFunction(Function &F) {
3728   if (!EnableARCOpts)
3729     return false;
3730
3731   // If nothing in the Module uses ARC, don't do anything.
3732   if (!Run)
3733     return false;
3734
3735   Changed = false;
3736
3737   PA.setAA(&getAnalysis<AliasAnalysis>());
3738
3739   // This pass performs several distinct transformations. As a compile-time aid
3740   // when compiling code that isn't ObjC, skip these if the relevant ObjC
3741   // library functions aren't declared.
3742
3743   // Preliminary optimizations. This also computs UsedInThisFunction.
3744   OptimizeIndividualCalls(F);
3745
3746   // Optimizations for weak pointers.
3747   if (UsedInThisFunction & ((1 << IC_LoadWeak) |
3748                             (1 << IC_LoadWeakRetained) |
3749                             (1 << IC_StoreWeak) |
3750                             (1 << IC_InitWeak) |
3751                             (1 << IC_CopyWeak) |
3752                             (1 << IC_MoveWeak) |
3753                             (1 << IC_DestroyWeak)))
3754     OptimizeWeakCalls(F);
3755
3756   // Optimizations for retain+release pairs.
3757   if (UsedInThisFunction & ((1 << IC_Retain) |
3758                             (1 << IC_RetainRV) |
3759                             (1 << IC_RetainBlock)))
3760     if (UsedInThisFunction & (1 << IC_Release))
3761       // Run OptimizeSequences until it either stops making changes or
3762       // no retain+release pair nesting is detected.
3763       while (OptimizeSequences(F)) {}
3764
3765   // Optimizations if objc_autorelease is used.
3766   if (UsedInThisFunction & ((1 << IC_Autorelease) |
3767                             (1 << IC_AutoreleaseRV)))
3768     OptimizeReturns(F);
3769
3770   return Changed;
3771 }
3772
3773 void ObjCARCOpt::releaseMemory() {
3774   PA.clear();
3775 }
3776
3777 //===----------------------------------------------------------------------===//
3778 // ARC contraction.
3779 //===----------------------------------------------------------------------===//
3780
3781 // TODO: ObjCARCContract could insert PHI nodes when uses aren't
3782 // dominated by single calls.
3783
3784 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
3785 #include "llvm/InlineAsm.h"
3786 #include "llvm/Operator.h"
3787
3788 STATISTIC(NumStoreStrongs, "Number objc_storeStrong calls formed");
3789
3790 namespace {
3791   /// ObjCARCContract - Late ARC optimizations.  These change the IR in a way
3792   /// that makes it difficult to be analyzed by ObjCARCOpt, so it's run late.
3793   class ObjCARCContract : public FunctionPass {
3794     bool Changed;
3795     AliasAnalysis *AA;
3796     DominatorTree *DT;
3797     ProvenanceAnalysis PA;
3798
3799     /// Run - A flag indicating whether this optimization pass should run.
3800     bool Run;
3801
3802     /// StoreStrongCallee, etc. - Declarations for ObjC runtime
3803     /// functions, for use in creating calls to them. These are initialized
3804     /// lazily to avoid cluttering up the Module with unused declarations.
3805     Constant *StoreStrongCallee,
3806              *RetainAutoreleaseCallee, *RetainAutoreleaseRVCallee;
3807
3808     /// RetainRVMarker - The inline asm string to insert between calls and
3809     /// RetainRV calls to make the optimization work on targets which need it.
3810     const MDString *RetainRVMarker;
3811
3812     /// StoreStrongCalls - The set of inserted objc_storeStrong calls. If
3813     /// at the end of walking the function we have found no alloca
3814     /// instructions, these calls can be marked "tail".
3815     SmallPtrSet<CallInst *, 8> StoreStrongCalls;
3816
3817     Constant *getStoreStrongCallee(Module *M);
3818     Constant *getRetainAutoreleaseCallee(Module *M);
3819     Constant *getRetainAutoreleaseRVCallee(Module *M);
3820
3821     bool ContractAutorelease(Function &F, Instruction *Autorelease,
3822                              InstructionClass Class,
3823                              SmallPtrSet<Instruction *, 4>
3824                                &DependingInstructions,
3825                              SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4>
3826                                &Visited);
3827
3828     void ContractRelease(Instruction *Release,
3829                          inst_iterator &Iter);
3830
3831     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
3832     virtual bool doInitialization(Module &M);
3833     virtual bool runOnFunction(Function &F);
3834
3835   public:
3836     static char ID;
3837     ObjCARCContract() : FunctionPass(ID) {
3838       initializeObjCARCContractPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
3839     }
3840   };
3841 }
3842
3843 char ObjCARCContract::ID = 0;
3844 INITIALIZE_PASS_BEGIN(ObjCARCContract,
3845                       "objc-arc-contract", "ObjC ARC contraction", false, false)
3846 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
3847 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTree)
3848 INITIALIZE_PASS_END(ObjCARCContract,
3849                     "objc-arc-contract", "ObjC ARC contraction", false, false)
3850
3851 Pass *llvm::createObjCARCContractPass() {
3852   return new ObjCARCContract();
3853 }
3854
3855 void ObjCARCContract::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
3856   AU.addRequired<AliasAnalysis>();
3857   AU.addRequired<DominatorTree>();
3858   AU.setPreservesCFG();
3859 }
3860
3861 Constant *ObjCARCContract::getStoreStrongCallee(Module *M) {
3862   if (!StoreStrongCallee) {
3863     LLVMContext &C = M->getContext();
3864     Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
3865     Type *I8XX = PointerType::getUnqual(I8X);
3866     Type *Params[] = { I8XX, I8X };
3867
3868     AttributeSet Attribute = AttributeSet()
3869       .addAttr(M->getContext(), AttributeSet::FunctionIndex,
3870                Attribute::get(C, Attribute::NoUnwind))
3871       .addAttr(M->getContext(), 1, Attribute::get(C, Attribute::NoCapture));
3872
3873     StoreStrongCallee =
3874       M->getOrInsertFunction(
3875         "objc_storeStrong",
3876         FunctionType::get(Type::getVoidTy(C), Params, /*isVarArg=*/false),
3877         Attribute);
3878   }
3879   return StoreStrongCallee;
3880 }
3881
3882 Constant *ObjCARCContract::getRetainAutoreleaseCallee(Module *M) {
3883   if (!RetainAutoreleaseCallee) {
3884     LLVMContext &C = M->getContext();
3885     Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
3886     Type *Params[] = { I8X };
3887     FunctionType *FTy = FunctionType::get(I8X, Params, /*isVarArg=*/false);
3888     AttributeSet Attribute =
3889       AttributeSet().addAttr(M->getContext(), AttributeSet::FunctionIndex,
3890                             Attribute::get(C, Attribute::NoUnwind));
3891     RetainAutoreleaseCallee =
3892       M->getOrInsertFunction("objc_retainAutorelease", FTy, Attribute);
3893   }
3894   return RetainAutoreleaseCallee;
3895 }
3896
3897 Constant *ObjCARCContract::getRetainAutoreleaseRVCallee(Module *M) {
3898   if (!RetainAutoreleaseRVCallee) {
3899     LLVMContext &C = M->getContext();
3900     Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
3901     Type *Params[] = { I8X };
3902     FunctionType *FTy = FunctionType::get(I8X, Params, /*isVarArg=*/false);
3903     AttributeSet Attribute =
3904       AttributeSet().addAttr(M->getContext(), AttributeSet::FunctionIndex,
3905                             Attribute::get(C, Attribute::NoUnwind));
3906     RetainAutoreleaseRVCallee =
3907       M->getOrInsertFunction("objc_retainAutoreleaseReturnValue", FTy,
3908                              Attribute);
3909   }
3910   return RetainAutoreleaseRVCallee;
3911 }
3912
3913 /// ContractAutorelease - Merge an autorelease with a retain into a fused call.
3914 bool
3915 ObjCARCContract::ContractAutorelease(Function &F, Instruction *Autorelease,
3916                                      InstructionClass Class,
3917                                      SmallPtrSet<Instruction *, 4>
3918                                        &DependingInstructions,
3919                                      SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4>
3920                                        &Visited) {
3921   const Value *Arg = GetObjCArg(Autorelease);
3922
3923   // Check that there are no instructions between the retain and the autorelease
3924   // (such as an autorelease_pop) which may change the count.
3925   CallInst *Retain = 0;
3926   if (Class == IC_AutoreleaseRV)
3927     FindDependencies(RetainAutoreleaseRVDep, Arg,
3928                      Autorelease->getParent(), Autorelease,
3929                      DependingInstructions, Visited, PA);
3930   else
3931     FindDependencies(RetainAutoreleaseDep, Arg,
3932                      Autorelease->getParent(), Autorelease,
3933                      DependingInstructions, Visited, PA);
3934
3935   Visited.clear();
3936   if (DependingInstructions.size() != 1) {
3937     DependingInstructions.clear();
3938     return false;
3939   }
3940
3941   Retain = dyn_cast_or_null<CallInst>(*DependingInstructions.begin());
3942   DependingInstructions.clear();
3943
3944   if (!Retain ||
3945       GetBasicInstructionClass(Retain) != IC_Retain ||
3946       GetObjCArg(Retain) != Arg)
3947     return false;
3948
3949   Changed = true;
3950   ++NumPeeps;
3951
3952   if (Class == IC_AutoreleaseRV)
3953     Retain->setCalledFunction(getRetainAutoreleaseRVCallee(F.getParent()));
3954   else
3955     Retain->setCalledFunction(getRetainAutoreleaseCallee(F.getParent()));
3956
3957   EraseInstruction(Autorelease);
3958   return true;
3959 }
3960
3961 /// ContractRelease - Attempt to merge an objc_release with a store, load, and
3962 /// objc_retain to form an objc_storeStrong. This can be a little tricky because
3963 /// the instructions don't always appear in order, and there may be unrelated
3964 /// intervening instructions.
3965 void ObjCARCContract::ContractRelease(Instruction *Release,
3966                                       inst_iterator &Iter) {
3967   LoadInst *Load = dyn_cast<LoadInst>(GetObjCArg(Release));
3968   if (!Load || !Load->isSimple()) return;
3969
3970   // For now, require everything to be in one basic block.
3971   BasicBlock *BB = Release->getParent();
3972   if (Load->getParent() != BB) return;
3973
3974   // Walk down to find the store and the release, which may be in either order.
3975   BasicBlock::iterator I = Load, End = BB->end();
3976   ++I;
3977   AliasAnalysis::Location Loc = AA->getLocation(Load);
3978   StoreInst *Store = 0;
3979   bool SawRelease = false;
3980   for (; !Store || !SawRelease; ++I) {
3981     if (I == End)
3982       return;
3983
3984     Instruction *Inst = I;
3985     if (Inst == Release) {
3986       SawRelease = true;
3987       continue;
3988     }
3989
3990     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
3991
3992     // Unrelated retains are harmless.
3993     if (IsRetain(Class))
3994       continue;
3995
3996     if (Store) {
3997       // The store is the point where we're going to put the objc_storeStrong,
3998       // so make sure there are no uses after it.
3999       if (CanUse(Inst, Load, PA, Class))
4000         return;
4001     } else if (AA->getModRefInfo(Inst, Loc) & AliasAnalysis::Mod) {
4002       // We are moving the load down to the store, so check for anything
4003       // else which writes to the memory between the load and the store.
4004       Store = dyn_cast<StoreInst>(Inst);
4005       if (!Store || !Store->isSimple()) return;
4006       if (Store->getPointerOperand() != Loc.Ptr) return;
4007     }
4008   }
4009
4010   Value *New = StripPointerCastsAndObjCCalls(Store->getValueOperand());
4011
4012   // Walk up to find the retain.
4013   I = Store;
4014   BasicBlock::iterator Begin = BB->begin();
4015   while (I != Begin && GetBasicInstructionClass(I) != IC_Retain)
4016     --I;
4017   Instruction *Retain = I;
4018   if (GetBasicInstructionClass(Retain) != IC_Retain) return;
4019   if (GetObjCArg(Retain) != New) return;
4020
4021   Changed = true;
4022   ++NumStoreStrongs;
4023
4024   LLVMContext &C = Release->getContext();
4025   Type *I8X = PointerType::getUnqual(Type::getInt8Ty(C));
4026   Type *I8XX = PointerType::getUnqual(I8X);
4027
4028   Value *Args[] = { Load->getPointerOperand(), New };
4029   if (Args[0]->getType() != I8XX)
4030     Args[0] = new BitCastInst(Args[0], I8XX, "", Store);
4031   if (Args[1]->getType() != I8X)
4032     Args[1] = new BitCastInst(Args[1], I8X, "", Store);
4033   CallInst *StoreStrong =
4034     CallInst::Create(getStoreStrongCallee(BB->getParent()->getParent()),
4035                      Args, "", Store);
4036   StoreStrong->setDoesNotThrow();
4037   StoreStrong->setDebugLoc(Store->getDebugLoc());
4038
4039   // We can't set the tail flag yet, because we haven't yet determined
4040   // whether there are any escaping allocas. Remember this call, so that
4041   // we can set the tail flag once we know it's safe.
4042   StoreStrongCalls.insert(StoreStrong);
4043
4044   if (&*Iter == Store) ++Iter;
4045   Store->eraseFromParent();
4046   Release->eraseFromParent();
4047   EraseInstruction(Retain);
4048   if (Load->use_empty())
4049     Load->eraseFromParent();
4050 }
4051
4052 bool ObjCARCContract::doInitialization(Module &M) {
4053   // If nothing in the Module uses ARC, don't do anything.
4054   Run = ModuleHasARC(M);
4055   if (!Run)
4056     return false;
4057
4058   // These are initialized lazily.
4059   StoreStrongCallee = 0;
4060   RetainAutoreleaseCallee = 0;
4061   RetainAutoreleaseRVCallee = 0;
4062
4063   // Initialize RetainRVMarker.
4064   RetainRVMarker = 0;
4065   if (NamedMDNode *NMD =
4066         M.getNamedMetadata("clang.arc.retainAutoreleasedReturnValueMarker"))
4067     if (NMD->getNumOperands() == 1) {
4068       const MDNode *N = NMD->getOperand(0);
4069       if (N->getNumOperands() == 1)
4070         if (const MDString *S = dyn_cast<MDString>(N->getOperand(0)))
4071           RetainRVMarker = S;
4072     }
4073
4074   return false;
4075 }
4076
4077 bool ObjCARCContract::runOnFunction(Function &F) {
4078   if (!EnableARCOpts)
4079     return false;
4080
4081   // If nothing in the Module uses ARC, don't do anything.
4082   if (!Run)
4083     return false;
4084
4085   Changed = false;
4086   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
4087   DT = &getAnalysis<DominatorTree>();
4088
4089   PA.setAA(&getAnalysis<AliasAnalysis>());
4090
4091   // Track whether it's ok to mark objc_storeStrong calls with the "tail"
4092   // keyword. Be conservative if the function has variadic arguments.
4093   // It seems that functions which "return twice" are also unsafe for the
4094   // "tail" argument, because they are setjmp, which could need to
4095   // return to an earlier stack state.
4096   bool TailOkForStoreStrongs = !F.isVarArg() &&
4097                                !F.callsFunctionThatReturnsTwice();
4098
4099   // For ObjC library calls which return their argument, replace uses of the
4100   // argument with uses of the call return value, if it dominates the use. This
4101   // reduces register pressure.
4102   SmallPtrSet<Instruction *, 4> DependingInstructions;
4103   SmallPtrSet<const BasicBlock *, 4> Visited;
4104   for (inst_iterator I = inst_begin(&F), E = inst_end(&F); I != E; ) {
4105     Instruction *Inst = &*I++;
4106     
4107     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCContract: Visiting: " << *Inst << "\n");
4108     
4109     // Only these library routines return their argument. In particular,
4110     // objc_retainBlock does not necessarily return its argument.
4111     InstructionClass Class = GetBasicInstructionClass(Inst);
4112     switch (Class) {
4113     case IC_Retain:
4114     case IC_FusedRetainAutorelease:
4115     case IC_FusedRetainAutoreleaseRV:
4116       break;
4117     case IC_Autorelease:
4118     case IC_AutoreleaseRV:
4119       if (ContractAutorelease(F, Inst, Class, DependingInstructions, Visited))
4120         continue;
4121       break;
4122     case IC_RetainRV: {
4123       // If we're compiling for a target which needs a special inline-asm
4124       // marker to do the retainAutoreleasedReturnValue optimization,
4125       // insert it now.
4126       if (!RetainRVMarker)
4127         break;
4128       BasicBlock::iterator BBI = Inst;
4129       BasicBlock *InstParent = Inst->getParent();
4130
4131       // Step up to see if the call immediately precedes the RetainRV call.
4132       // If it's an invoke, we have to cross a block boundary. And we have
4133       // to carefully dodge no-op instructions.
4134       do {
4135         if (&*BBI == InstParent->begin()) {
4136           BasicBlock *Pred = InstParent->getSinglePredecessor();
4137           if (!Pred)
4138             goto decline_rv_optimization;
4139           BBI = Pred->getTerminator();
4140           break;
4141         }
4142         --BBI;
4143       } while (isNoopInstruction(BBI));
4144
4145       if (&*BBI == GetObjCArg(Inst)) {
4146         Changed = true;
4147         InlineAsm *IA =
4148           InlineAsm::get(FunctionType::get(Type::getVoidTy(Inst->getContext()),
4149                                            /*isVarArg=*/false),
4150                          RetainRVMarker->getString(),
4151                          /*Constraints=*/"", /*hasSideEffects=*/true);
4152         CallInst::Create(IA, "", Inst);
4153       }
4154     decline_rv_optimization:
4155       break;
4156     }
4157     case IC_InitWeak: {
4158       // objc_initWeak(p, null) => *p = null
4159       CallInst *CI = cast<CallInst>(Inst);
4160       if (isNullOrUndef(CI->getArgOperand(1))) {
4161         Value *Null =
4162           ConstantPointerNull::get(cast<PointerType>(CI->getType()));
4163         Changed = true;
4164         new StoreInst(Null, CI->getArgOperand(0), CI);
4165         CI->replaceAllUsesWith(Null);
4166         CI->eraseFromParent();
4167       }
4168       continue;
4169     }
4170     case IC_Release:
4171       ContractRelease(Inst, I);
4172       continue;
4173     case IC_User:
4174       // Be conservative if the function has any alloca instructions.
4175       // Technically we only care about escaping alloca instructions,
4176       // but this is sufficient to handle some interesting cases.
4177       if (isa<AllocaInst>(Inst))
4178         TailOkForStoreStrongs = false;
4179       continue;
4180     default:
4181       continue;
4182     }
4183
4184     DEBUG(dbgs() << "ObjCARCContract: Finished Queue.\n\n");
4185
4186     // Don't use GetObjCArg because we don't want to look through bitcasts
4187     // and such; to do the replacement, the argument must have type i8*.
4188     const Value *Arg = cast<CallInst>(Inst)->getArgOperand(0);
4189     for (;;) {
4190       // If we're compiling bugpointed code, don't get in trouble.
4191       if (!isa<Instruction>(Arg) && !isa<Argument>(Arg))
4192         break;
4193       // Look through the uses of the pointer.
4194       for (Value::const_use_iterator UI = Arg->use_begin(), UE = Arg->use_end();
4195            UI != UE; ) {
4196         Use &U = UI.getUse();
4197         unsigned OperandNo = UI.getOperandNo();
4198         ++UI; // Increment UI now, because we may unlink its element.
4199
4200         // If the call's return value dominates a use of the call's argument
4201         // value, rewrite the use to use the return value. We check for
4202         // reachability here because an unreachable call is considered to
4203         // trivially dominate itself, which would lead us to rewriting its
4204         // argument in terms of its return value, which would lead to
4205         // infinite loops in GetObjCArg.
4206         if (DT->isReachableFromEntry(U) && DT->dominates(Inst, U)) {
4207           Changed = true;
4208           Instruction *Replacement = Inst;
4209           Type *UseTy = U.get()->getType();
4210           if (PHINode *PHI = dyn_cast<PHINode>(U.getUser())) {
4211             // For PHI nodes, insert the bitcast in the predecessor block.
4212             unsigned ValNo = PHINode::getIncomingValueNumForOperand(OperandNo);
4213             BasicBlock *BB = PHI->getIncomingBlock(ValNo);
4214             if (Replacement->getType() != UseTy)
4215               Replacement = new BitCastInst(Replacement, UseTy, "",
4216                                             &BB->back());
4217             // While we're here, rewrite all edges for this PHI, rather
4218             // than just one use at a time, to minimize the number of
4219             // bitcasts we emit.
4220             for (unsigned i = 0, e = PHI->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
4221               if (PHI->getIncomingBlock(i) == BB) {
4222                 // Keep the UI iterator valid.
4223                 if (&PHI->getOperandUse(
4224                       PHINode::getOperandNumForIncomingValue(i)) ==
4225                     &UI.getUse())
4226                   ++UI;
4227                 PHI->setIncomingValue(i, Replacement);
4228               }
4229           } else {
4230             if (Replacement->getType() != UseTy)
4231               Replacement = new BitCastInst(Replacement, UseTy, "",
4232                                             cast<Instruction>(U.getUser()));
4233             U.set(Replacement);
4234           }
4235         }
4236       }
4237
4238       // If Arg is a no-op casted pointer, strip one level of casts and iterate.
4239       if (const BitCastInst *BI = dyn_cast<BitCastInst>(Arg))
4240         Arg = BI->getOperand(0);
4241       else if (isa<GEPOperator>(Arg) &&
4242                cast<GEPOperator>(Arg)->hasAllZeroIndices())
4243         Arg = cast<GEPOperator>(Arg)->getPointerOperand();
4244       else if (isa<GlobalAlias>(Arg) &&
4245                !cast<GlobalAlias>(Arg)->mayBeOverridden())
4246         Arg = cast<GlobalAlias>(Arg)->getAliasee();
4247       else
4248         break;
4249     }
4250   }
4251
4252   // If this function has no escaping allocas or suspicious vararg usage,
4253   // objc_storeStrong calls can be marked with the "tail" keyword.
4254   if (TailOkForStoreStrongs)
4255     for (SmallPtrSet<CallInst *, 8>::iterator I = StoreStrongCalls.begin(),
4256          E = StoreStrongCalls.end(); I != E; ++I)
4257       (*I)->setTailCall();
4258   StoreStrongCalls.clear();
4259
4260   return Changed;
4261 }