Fix several issues with alignment. We weren't always accounting for type
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / SROA.cpp
1 //===- SROA.cpp - Scalar Replacement Of Aggregates ------------------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 /// \file
10 /// This transformation implements the well known scalar replacement of
11 /// aggregates transformation. It tries to identify promotable elements of an
12 /// aggregate alloca, and promote them to registers. It will also try to
13 /// convert uses of an element (or set of elements) of an alloca into a vector
14 /// or bitfield-style integer scalar if appropriate.
15 ///
16 /// It works to do this with minimal slicing of the alloca so that regions
17 /// which are merely transferred in and out of external memory remain unchanged
18 /// and are not decomposed to scalar code.
19 ///
20 /// Because this also performs alloca promotion, it can be thought of as also
21 /// serving the purpose of SSA formation. The algorithm iterates on the
22 /// function until all opportunities for promotion have been realized.
23 ///
24 //===----------------------------------------------------------------------===//
25
26 #define DEBUG_TYPE "sroa"
27 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
28 #include "llvm/Constants.h"
29 #include "llvm/DIBuilder.h"
30 #include "llvm/DebugInfo.h"
31 #include "llvm/DerivedTypes.h"
32 #include "llvm/Function.h"
33 #include "llvm/GlobalVariable.h"
34 #include "llvm/IRBuilder.h"
35 #include "llvm/Instructions.h"
36 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
37 #include "llvm/LLVMContext.h"
38 #include "llvm/Module.h"
39 #include "llvm/Operator.h"
40 #include "llvm/Pass.h"
41 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
42 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
43 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
44 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
45 #include "llvm/ADT/TinyPtrVector.h"
46 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
47 #include "llvm/Analysis/Loads.h"
48 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
49 #include "llvm/Support/CallSite.h"
50 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
51 #include "llvm/Support/Debug.h"
52 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
53 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
54 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
55 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
56 #include "llvm/Support/ValueHandle.h"
57 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
58 #include "llvm/Target/TargetData.h"
59 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
60 #include "llvm/Transforms/Utils/PromoteMemToReg.h"
61 #include "llvm/Transforms/Utils/SSAUpdater.h"
62 using namespace llvm;
63
64 STATISTIC(NumAllocasAnalyzed, "Number of allocas analyzed for replacement");
65 STATISTIC(NumNewAllocas,      "Number of new, smaller allocas introduced");
66 STATISTIC(NumPromoted,        "Number of allocas promoted to SSA values");
67 STATISTIC(NumLoadsSpeculated, "Number of loads speculated to allow promotion");
68 STATISTIC(NumDeleted,         "Number of instructions deleted");
69 STATISTIC(NumVectorized,      "Number of vectorized aggregates");
70
71 /// Hidden option to force the pass to not use DomTree and mem2reg, instead
72 /// forming SSA values through the SSAUpdater infrastructure.
73 static cl::opt<bool>
74 ForceSSAUpdater("force-ssa-updater", cl::init(false), cl::Hidden);
75
76 namespace {
77 /// \brief Alloca partitioning representation.
78 ///
79 /// This class represents a partitioning of an alloca into slices, and
80 /// information about the nature of uses of each slice of the alloca. The goal
81 /// is that this information is sufficient to decide if and how to split the
82 /// alloca apart and replace slices with scalars. It is also intended that this
83 /// structure can capture the relevant information needed both to decide about
84 /// and to enact these transformations.
85 class AllocaPartitioning {
86 public:
87   /// \brief A common base class for representing a half-open byte range.
88   struct ByteRange {
89     /// \brief The beginning offset of the range.
90     uint64_t BeginOffset;
91
92     /// \brief The ending offset, not included in the range.
93     uint64_t EndOffset;
94
95     ByteRange() : BeginOffset(), EndOffset() {}
96     ByteRange(uint64_t BeginOffset, uint64_t EndOffset)
97         : BeginOffset(BeginOffset), EndOffset(EndOffset) {}
98
99     /// \brief Support for ordering ranges.
100     ///
101     /// This provides an ordering over ranges such that start offsets are
102     /// always increasing, and within equal start offsets, the end offsets are
103     /// decreasing. Thus the spanning range comes first in a cluster with the
104     /// same start position.
105     bool operator<(const ByteRange &RHS) const {
106       if (BeginOffset < RHS.BeginOffset) return true;
107       if (BeginOffset > RHS.BeginOffset) return false;
108       if (EndOffset > RHS.EndOffset) return true;
109       return false;
110     }
111
112     /// \brief Support comparison with a single offset to allow binary searches.
113     friend bool operator<(const ByteRange &LHS, uint64_t RHSOffset) {
114       return LHS.BeginOffset < RHSOffset;
115     }
116
117     friend LLVM_ATTRIBUTE_UNUSED bool operator<(uint64_t LHSOffset,
118                                                 const ByteRange &RHS) {
119       return LHSOffset < RHS.BeginOffset;
120     }
121
122     bool operator==(const ByteRange &RHS) const {
123       return BeginOffset == RHS.BeginOffset && EndOffset == RHS.EndOffset;
124     }
125     bool operator!=(const ByteRange &RHS) const { return !operator==(RHS); }
126   };
127
128   /// \brief A partition of an alloca.
129   ///
130   /// This structure represents a contiguous partition of the alloca. These are
131   /// formed by examining the uses of the alloca. During formation, they may
132   /// overlap but once an AllocaPartitioning is built, the Partitions within it
133   /// are all disjoint.
134   struct Partition : public ByteRange {
135     /// \brief Whether this partition is splittable into smaller partitions.
136     ///
137     /// We flag partitions as splittable when they are formed entirely due to
138     /// accesses by trivially splittable operations such as memset and memcpy.
139     ///
140     /// FIXME: At some point we should consider loads and stores of FCAs to be
141     /// splittable and eagerly split them into scalar values.
142     bool IsSplittable;
143
144     Partition() : ByteRange(), IsSplittable() {}
145     Partition(uint64_t BeginOffset, uint64_t EndOffset, bool IsSplittable)
146         : ByteRange(BeginOffset, EndOffset), IsSplittable(IsSplittable) {}
147   };
148
149   /// \brief A particular use of a partition of the alloca.
150   ///
151   /// This structure is used to associate uses of a partition with it. They
152   /// mark the range of bytes which are referenced by a particular instruction,
153   /// and includes a handle to the user itself and the pointer value in use.
154   /// The bounds of these uses are determined by intersecting the bounds of the
155   /// memory use itself with a particular partition. As a consequence there is
156   /// intentionally overlap between various uses of the same partition.
157   struct PartitionUse : public ByteRange {
158     /// \brief The use in question. Provides access to both user and used value.
159     Use* U;
160
161     PartitionUse() : ByteRange(), U() {}
162     PartitionUse(uint64_t BeginOffset, uint64_t EndOffset, Use *U)
163         : ByteRange(BeginOffset, EndOffset), U(U) {}
164   };
165
166   /// \brief Construct a partitioning of a particular alloca.
167   ///
168   /// Construction does most of the work for partitioning the alloca. This
169   /// performs the necessary walks of users and builds a partitioning from it.
170   AllocaPartitioning(const TargetData &TD, AllocaInst &AI);
171
172   /// \brief Test whether a pointer to the allocation escapes our analysis.
173   ///
174   /// If this is true, the partitioning is never fully built and should be
175   /// ignored.
176   bool isEscaped() const { return PointerEscapingInstr; }
177
178   /// \brief Support for iterating over the partitions.
179   /// @{
180   typedef SmallVectorImpl<Partition>::iterator iterator;
181   iterator begin() { return Partitions.begin(); }
182   iterator end() { return Partitions.end(); }
183
184   typedef SmallVectorImpl<Partition>::const_iterator const_iterator;
185   const_iterator begin() const { return Partitions.begin(); }
186   const_iterator end() const { return Partitions.end(); }
187   /// @}
188
189   /// \brief Support for iterating over and manipulating a particular
190   /// partition's uses.
191   ///
192   /// The iteration support provided for uses is more limited, but also
193   /// includes some manipulation routines to support rewriting the uses of
194   /// partitions during SROA.
195   /// @{
196   typedef SmallVectorImpl<PartitionUse>::iterator use_iterator;
197   use_iterator use_begin(unsigned Idx) { return Uses[Idx].begin(); }
198   use_iterator use_begin(const_iterator I) { return Uses[I - begin()].begin(); }
199   use_iterator use_end(unsigned Idx) { return Uses[Idx].end(); }
200   use_iterator use_end(const_iterator I) { return Uses[I - begin()].end(); }
201   void use_push_back(unsigned Idx, const PartitionUse &PU) {
202     Uses[Idx].push_back(PU);
203   }
204   void use_push_back(const_iterator I, const PartitionUse &PU) {
205     Uses[I - begin()].push_back(PU);
206   }
207   void use_erase(unsigned Idx, use_iterator UI) { Uses[Idx].erase(UI); }
208   void use_erase(const_iterator I, use_iterator UI) {
209     Uses[I - begin()].erase(UI);
210   }
211
212   typedef SmallVectorImpl<PartitionUse>::const_iterator const_use_iterator;
213   const_use_iterator use_begin(unsigned Idx) const { return Uses[Idx].begin(); }
214   const_use_iterator use_begin(const_iterator I) const {
215     return Uses[I - begin()].begin();
216   }
217   const_use_iterator use_end(unsigned Idx) const { return Uses[Idx].end(); }
218   const_use_iterator use_end(const_iterator I) const {
219     return Uses[I - begin()].end();
220   }
221   /// @}
222
223   /// \brief Allow iterating the dead users for this alloca.
224   ///
225   /// These are instructions which will never actually use the alloca as they
226   /// are outside the allocated range. They are safe to replace with undef and
227   /// delete.
228   /// @{
229   typedef SmallVectorImpl<Instruction *>::const_iterator dead_user_iterator;
230   dead_user_iterator dead_user_begin() const { return DeadUsers.begin(); }
231   dead_user_iterator dead_user_end() const { return DeadUsers.end(); }
232   /// @}
233
234   /// \brief Allow iterating the dead expressions referring to this alloca.
235   ///
236   /// These are operands which have cannot actually be used to refer to the
237   /// alloca as they are outside its range and the user doesn't correct for
238   /// that. These mostly consist of PHI node inputs and the like which we just
239   /// need to replace with undef.
240   /// @{
241   typedef SmallVectorImpl<Use *>::const_iterator dead_op_iterator;
242   dead_op_iterator dead_op_begin() const { return DeadOperands.begin(); }
243   dead_op_iterator dead_op_end() const { return DeadOperands.end(); }
244   /// @}
245
246   /// \brief MemTransferInst auxiliary data.
247   /// This struct provides some auxiliary data about memory transfer
248   /// intrinsics such as memcpy and memmove. These intrinsics can use two
249   /// different ranges within the same alloca, and provide other challenges to
250   /// correctly represent. We stash extra data to help us untangle this
251   /// after the partitioning is complete.
252   struct MemTransferOffsets {
253     uint64_t DestBegin, DestEnd;
254     uint64_t SourceBegin, SourceEnd;
255     bool IsSplittable;
256   };
257   MemTransferOffsets getMemTransferOffsets(MemTransferInst &II) const {
258     return MemTransferInstData.lookup(&II);
259   }
260
261   /// \brief Map from a PHI or select operand back to a partition.
262   ///
263   /// When manipulating PHI nodes or selects, they can use more than one
264   /// partition of an alloca. We store a special mapping to allow finding the
265   /// partition referenced by each of these operands, if any.
266   iterator findPartitionForPHIOrSelectOperand(Use *U) {
267     SmallDenseMap<Use *, std::pair<unsigned, unsigned> >::const_iterator MapIt
268       = PHIOrSelectOpMap.find(U);
269     if (MapIt == PHIOrSelectOpMap.end())
270       return end();
271
272     return begin() + MapIt->second.first;
273   }
274
275   /// \brief Map from a PHI or select operand back to the specific use of
276   /// a partition.
277   ///
278   /// Similar to mapping these operands back to the partitions, this maps
279   /// directly to the use structure of that partition.
280   use_iterator findPartitionUseForPHIOrSelectOperand(Use *U) {
281     SmallDenseMap<Use *, std::pair<unsigned, unsigned> >::const_iterator MapIt
282       = PHIOrSelectOpMap.find(U);
283     assert(MapIt != PHIOrSelectOpMap.end());
284     return Uses[MapIt->second.first].begin() + MapIt->second.second;
285   }
286
287   /// \brief Compute a common type among the uses of a particular partition.
288   ///
289   /// This routines walks all of the uses of a particular partition and tries
290   /// to find a common type between them. Untyped operations such as memset and
291   /// memcpy are ignored.
292   Type *getCommonType(iterator I) const;
293
294 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
295   void print(raw_ostream &OS, const_iterator I, StringRef Indent = "  ") const;
296   void printUsers(raw_ostream &OS, const_iterator I,
297                   StringRef Indent = "  ") const;
298   void print(raw_ostream &OS) const;
299   void LLVM_ATTRIBUTE_NOINLINE LLVM_ATTRIBUTE_USED dump(const_iterator I) const;
300   void LLVM_ATTRIBUTE_NOINLINE LLVM_ATTRIBUTE_USED dump() const;
301 #endif
302
303 private:
304   template <typename DerivedT, typename RetT = void> class BuilderBase;
305   class PartitionBuilder;
306   friend class AllocaPartitioning::PartitionBuilder;
307   class UseBuilder;
308   friend class AllocaPartitioning::UseBuilder;
309
310 #ifndef NDEBUG
311   /// \brief Handle to alloca instruction to simplify method interfaces.
312   AllocaInst &AI;
313 #endif
314
315   /// \brief The instruction responsible for this alloca having no partitioning.
316   ///
317   /// When an instruction (potentially) escapes the pointer to the alloca, we
318   /// store a pointer to that here and abort trying to partition the alloca.
319   /// This will be null if the alloca is partitioned successfully.
320   Instruction *PointerEscapingInstr;
321
322   /// \brief The partitions of the alloca.
323   ///
324   /// We store a vector of the partitions over the alloca here. This vector is
325   /// sorted by increasing begin offset, and then by decreasing end offset. See
326   /// the Partition inner class for more details. Initially (during
327   /// construction) there are overlaps, but we form a disjoint sequence of
328   /// partitions while finishing construction and a fully constructed object is
329   /// expected to always have this as a disjoint space.
330   SmallVector<Partition, 8> Partitions;
331
332   /// \brief The uses of the partitions.
333   ///
334   /// This is essentially a mapping from each partition to a list of uses of
335   /// that partition. The mapping is done with a Uses vector that has the exact
336   /// same number of entries as the partition vector. Each entry is itself
337   /// a vector of the uses.
338   SmallVector<SmallVector<PartitionUse, 2>, 8> Uses;
339
340   /// \brief Instructions which will become dead if we rewrite the alloca.
341   ///
342   /// Note that these are not separated by partition. This is because we expect
343   /// a partitioned alloca to be completely rewritten or not rewritten at all.
344   /// If rewritten, all these instructions can simply be removed and replaced
345   /// with undef as they come from outside of the allocated space.
346   SmallVector<Instruction *, 8> DeadUsers;
347
348   /// \brief Operands which will become dead if we rewrite the alloca.
349   ///
350   /// These are operands that in their particular use can be replaced with
351   /// undef when we rewrite the alloca. These show up in out-of-bounds inputs
352   /// to PHI nodes and the like. They aren't entirely dead (there might be
353   /// a GEP back into the bounds using it elsewhere) and nor is the PHI, but we
354   /// want to swap this particular input for undef to simplify the use lists of
355   /// the alloca.
356   SmallVector<Use *, 8> DeadOperands;
357
358   /// \brief The underlying storage for auxiliary memcpy and memset info.
359   SmallDenseMap<MemTransferInst *, MemTransferOffsets, 4> MemTransferInstData;
360
361   /// \brief A side datastructure used when building up the partitions and uses.
362   ///
363   /// This mapping is only really used during the initial building of the
364   /// partitioning so that we can retain information about PHI and select nodes
365   /// processed.
366   SmallDenseMap<Instruction *, std::pair<uint64_t, bool> > PHIOrSelectSizes;
367
368   /// \brief Auxiliary information for particular PHI or select operands.
369   SmallDenseMap<Use *, std::pair<unsigned, unsigned>, 4> PHIOrSelectOpMap;
370
371   /// \brief A utility routine called from the constructor.
372   ///
373   /// This does what it says on the tin. It is the key of the alloca partition
374   /// splitting and merging. After it is called we have the desired disjoint
375   /// collection of partitions.
376   void splitAndMergePartitions();
377 };
378 }
379
380 template <typename DerivedT, typename RetT>
381 class AllocaPartitioning::BuilderBase
382     : public InstVisitor<DerivedT, RetT> {
383 public:
384   BuilderBase(const TargetData &TD, AllocaInst &AI, AllocaPartitioning &P)
385       : TD(TD),
386         AllocSize(TD.getTypeAllocSize(AI.getAllocatedType())),
387         P(P) {
388     enqueueUsers(AI, 0);
389   }
390
391 protected:
392   const TargetData &TD;
393   const uint64_t AllocSize;
394   AllocaPartitioning &P;
395
396   SmallPtrSet<Use *, 8> VisitedUses;
397
398   struct OffsetUse {
399     Use *U;
400     int64_t Offset;
401   };
402   SmallVector<OffsetUse, 8> Queue;
403
404   // The active offset and use while visiting.
405   Use *U;
406   int64_t Offset;
407
408   void enqueueUsers(Instruction &I, int64_t UserOffset) {
409     for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
410          UI != UE; ++UI) {
411       if (VisitedUses.insert(&UI.getUse())) {
412         OffsetUse OU = { &UI.getUse(), UserOffset };
413         Queue.push_back(OU);
414       }
415     }
416   }
417
418   bool computeConstantGEPOffset(GetElementPtrInst &GEPI, int64_t &GEPOffset) {
419     GEPOffset = Offset;
420     for (gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEPI), GTE = gep_type_end(GEPI);
421          GTI != GTE; ++GTI) {
422       ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(GTI.getOperand());
423       if (!OpC)
424         return false;
425       if (OpC->isZero())
426         continue;
427
428       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
429       if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
430         unsigned ElementIdx = OpC->getZExtValue();
431         const StructLayout *SL = TD.getStructLayout(STy);
432         uint64_t ElementOffset = SL->getElementOffset(ElementIdx);
433         // Check that we can continue to model this GEP in a signed 64-bit offset.
434         if (ElementOffset > INT64_MAX ||
435             (GEPOffset >= 0 &&
436              ((uint64_t)GEPOffset + ElementOffset) > INT64_MAX)) {
437           DEBUG(dbgs() << "WARNING: Encountered a cumulative offset exceeding "
438                        << "what can be represented in an int64_t!\n"
439                        << "  alloca: " << P.AI << "\n");
440           return false;
441         }
442         if (GEPOffset < 0)
443           GEPOffset = ElementOffset + (uint64_t)-GEPOffset;
444         else
445           GEPOffset += ElementOffset;
446         continue;
447       }
448
449       APInt Index = OpC->getValue().sextOrTrunc(TD.getPointerSizeInBits());
450       Index *= APInt(Index.getBitWidth(),
451                      TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType()));
452       Index += APInt(Index.getBitWidth(), (uint64_t)GEPOffset,
453                      /*isSigned*/true);
454       // Check if the result can be stored in our int64_t offset.
455       if (!Index.isSignedIntN(sizeof(GEPOffset) * 8)) {
456         DEBUG(dbgs() << "WARNING: Encountered a cumulative offset exceeding "
457                      << "what can be represented in an int64_t!\n"
458                      << "  alloca: " << P.AI << "\n");
459         return false;
460       }
461
462       GEPOffset = Index.getSExtValue();
463     }
464     return true;
465   }
466
467   Value *foldSelectInst(SelectInst &SI) {
468     // If the condition being selected on is a constant or the same value is
469     // being selected between, fold the select. Yes this does (rarely) happen
470     // early on.
471     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(SI.getCondition()))
472       return SI.getOperand(1+CI->isZero());
473     if (SI.getOperand(1) == SI.getOperand(2)) {
474       assert(*U == SI.getOperand(1));
475       return SI.getOperand(1);
476     }
477     return 0;
478   }
479 };
480
481 /// \brief Builder for the alloca partitioning.
482 ///
483 /// This class builds an alloca partitioning by recursively visiting the uses
484 /// of an alloca and splitting the partitions for each load and store at each
485 /// offset.
486 class AllocaPartitioning::PartitionBuilder
487     : public BuilderBase<PartitionBuilder, bool> {
488   friend class InstVisitor<PartitionBuilder, bool>;
489
490   SmallDenseMap<Instruction *, unsigned> MemTransferPartitionMap;
491
492 public:
493   PartitionBuilder(const TargetData &TD, AllocaInst &AI, AllocaPartitioning &P)
494       : BuilderBase<PartitionBuilder, bool>(TD, AI, P) {}
495
496   /// \brief Run the builder over the allocation.
497   bool operator()() {
498     // Note that we have to re-evaluate size on each trip through the loop as
499     // the queue grows at the tail.
500     for (unsigned Idx = 0; Idx < Queue.size(); ++Idx) {
501       U = Queue[Idx].U;
502       Offset = Queue[Idx].Offset;
503       if (!visit(cast<Instruction>(U->getUser())))
504         return false;
505     }
506     return true;
507   }
508
509 private:
510   bool markAsEscaping(Instruction &I) {
511     P.PointerEscapingInstr = &I;
512     return false;
513   }
514
515   void insertUse(Instruction &I, int64_t Offset, uint64_t Size,
516                  bool IsSplittable = false) {
517     // Completely skip uses which have a zero size or don't overlap the
518     // allocation.
519     if (Size == 0 ||
520         (Offset >= 0 && (uint64_t)Offset >= AllocSize) ||
521         (Offset < 0 && (uint64_t)-Offset >= Size)) {
522       DEBUG(dbgs() << "WARNING: Ignoring " << Size << " byte use @" << Offset
523                    << " which starts past the end of the " << AllocSize
524                    << " byte alloca:\n"
525                    << "    alloca: " << P.AI << "\n"
526                    << "       use: " << I << "\n");
527       return;
528     }
529
530     // Clamp the start to the beginning of the allocation.
531     if (Offset < 0) {
532       DEBUG(dbgs() << "WARNING: Clamping a " << Size << " byte use @" << Offset
533                    << " to start at the beginning of the alloca:\n"
534                    << "    alloca: " << P.AI << "\n"
535                    << "       use: " << I << "\n");
536       Size -= (uint64_t)-Offset;
537       Offset = 0;
538     }
539
540     uint64_t BeginOffset = Offset, EndOffset = BeginOffset + Size;
541
542     // Clamp the end offset to the end of the allocation. Note that this is
543     // formulated to handle even the case where "BeginOffset + Size" overflows.
544     assert(AllocSize >= BeginOffset); // Established above.
545     if (Size > AllocSize - BeginOffset) {
546       DEBUG(dbgs() << "WARNING: Clamping a " << Size << " byte use @" << Offset
547                    << " to remain within the " << AllocSize << " byte alloca:\n"
548                    << "    alloca: " << P.AI << "\n"
549                    << "       use: " << I << "\n");
550       EndOffset = AllocSize;
551     }
552
553     // See if we can just add a user onto the last slot currently occupied.
554     if (!P.Partitions.empty() &&
555         P.Partitions.back().BeginOffset == BeginOffset &&
556         P.Partitions.back().EndOffset == EndOffset) {
557       P.Partitions.back().IsSplittable &= IsSplittable;
558       return;
559     }
560
561     Partition New(BeginOffset, EndOffset, IsSplittable);
562     P.Partitions.push_back(New);
563   }
564
565   bool handleLoadOrStore(Type *Ty, Instruction &I, int64_t Offset) {
566     uint64_t Size = TD.getTypeStoreSize(Ty);
567
568     // If this memory access can be shown to *statically* extend outside the
569     // bounds of of the allocation, it's behavior is undefined, so simply
570     // ignore it. Note that this is more strict than the generic clamping
571     // behavior of insertUse. We also try to handle cases which might run the
572     // risk of overflow.
573     // FIXME: We should instead consider the pointer to have escaped if this
574     // function is being instrumented for addressing bugs or race conditions.
575     if (Offset < 0 || (uint64_t)Offset >= AllocSize ||
576         Size > (AllocSize - (uint64_t)Offset)) {
577       DEBUG(dbgs() << "WARNING: Ignoring " << Size << " byte "
578                    << (isa<LoadInst>(I) ? "load" : "store") << " @" << Offset
579                    << " which extends past the end of the " << AllocSize
580                    << " byte alloca:\n"
581                    << "    alloca: " << P.AI << "\n"
582                    << "       use: " << I << "\n");
583       return true;
584     }
585
586     insertUse(I, Offset, Size);
587     return true;
588   }
589
590   bool visitBitCastInst(BitCastInst &BC) {
591     enqueueUsers(BC, Offset);
592     return true;
593   }
594
595   bool visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEPI) {
596     int64_t GEPOffset;
597     if (!computeConstantGEPOffset(GEPI, GEPOffset))
598       return markAsEscaping(GEPI);
599
600     enqueueUsers(GEPI, GEPOffset);
601     return true;
602   }
603
604   bool visitLoadInst(LoadInst &LI) {
605     assert((!LI.isSimple() || LI.getType()->isSingleValueType()) &&
606            "All simple FCA loads should have been pre-split");
607     return handleLoadOrStore(LI.getType(), LI, Offset);
608   }
609
610   bool visitStoreInst(StoreInst &SI) {
611     Value *ValOp = SI.getValueOperand();
612     if (ValOp == *U)
613       return markAsEscaping(SI);
614
615     assert((!SI.isSimple() || ValOp->getType()->isSingleValueType()) &&
616            "All simple FCA stores should have been pre-split");
617     return handleLoadOrStore(ValOp->getType(), SI, Offset);
618   }
619
620
621   bool visitMemSetInst(MemSetInst &II) {
622     assert(II.getRawDest() == *U && "Pointer use is not the destination?");
623     ConstantInt *Length = dyn_cast<ConstantInt>(II.getLength());
624     uint64_t Size = Length ? Length->getZExtValue() : AllocSize - Offset;
625     insertUse(II, Offset, Size, Length);
626     return true;
627   }
628
629   bool visitMemTransferInst(MemTransferInst &II) {
630     ConstantInt *Length = dyn_cast<ConstantInt>(II.getLength());
631     uint64_t Size = Length ? Length->getZExtValue() : AllocSize - Offset;
632     if (!Size)
633       // Zero-length mem transfer intrinsics can be ignored entirely.
634       return true;
635
636     MemTransferOffsets &Offsets = P.MemTransferInstData[&II];
637
638     // Only intrinsics with a constant length can be split.
639     Offsets.IsSplittable = Length;
640
641     if (*U != II.getRawDest()) {
642       assert(*U == II.getRawSource());
643       Offsets.SourceBegin = Offset;
644       Offsets.SourceEnd = Offset + Size;
645     } else {
646       Offsets.DestBegin = Offset;
647       Offsets.DestEnd = Offset + Size;
648     }
649
650     insertUse(II, Offset, Size, Offsets.IsSplittable);
651     unsigned NewIdx = P.Partitions.size() - 1;
652
653     SmallDenseMap<Instruction *, unsigned>::const_iterator PMI;
654     bool Inserted = false;
655     llvm::tie(PMI, Inserted)
656       = MemTransferPartitionMap.insert(std::make_pair(&II, NewIdx));
657     if (Offsets.IsSplittable &&
658         (!Inserted || II.getRawSource() == II.getRawDest())) {
659       // We've found a memory transfer intrinsic which refers to the alloca as
660       // both a source and dest. This is detected either by direct equality of
661       // the operand values, or when we visit the intrinsic twice due to two
662       // different chains of values leading to it. We refuse to split these to
663       // simplify splitting logic. If possible, SROA will still split them into
664       // separate allocas and then re-analyze.
665       Offsets.IsSplittable = false;
666       P.Partitions[PMI->second].IsSplittable = false;
667       P.Partitions[NewIdx].IsSplittable = false;
668     }
669
670     return true;
671   }
672
673   // Disable SRoA for any intrinsics except for lifetime invariants.
674   // FIXME: What about debug instrinsics? This matches old behavior, but
675   // doesn't make sense.
676   bool visitIntrinsicInst(IntrinsicInst &II) {
677     if (II.getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start ||
678         II.getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_end) {
679       ConstantInt *Length = cast<ConstantInt>(II.getArgOperand(0));
680       uint64_t Size = std::min(AllocSize - Offset, Length->getLimitedValue());
681       insertUse(II, Offset, Size, true);
682       return true;
683     }
684
685     return markAsEscaping(II);
686   }
687
688   Instruction *hasUnsafePHIOrSelectUse(Instruction *Root, uint64_t &Size) {
689     // We consider any PHI or select that results in a direct load or store of
690     // the same offset to be a viable use for partitioning purposes. These uses
691     // are considered unsplittable and the size is the maximum loaded or stored
692     // size.
693     SmallPtrSet<Instruction *, 4> Visited;
694     SmallVector<std::pair<Instruction *, Instruction *>, 4> Uses;
695     Visited.insert(Root);
696     Uses.push_back(std::make_pair(cast<Instruction>(*U), Root));
697     // If there are no loads or stores, the access is dead. We mark that as
698     // a size zero access.
699     Size = 0;
700     do {
701       Instruction *I, *UsedI;
702       llvm::tie(UsedI, I) = Uses.pop_back_val();
703
704       if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
705         Size = std::max(Size, TD.getTypeStoreSize(LI->getType()));
706         continue;
707       }
708       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
709         Value *Op = SI->getOperand(0);
710         if (Op == UsedI)
711           return SI;
712         Size = std::max(Size, TD.getTypeStoreSize(Op->getType()));
713         continue;
714       }
715
716       if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I)) {
717         if (!GEP->hasAllZeroIndices())
718           return GEP;
719       } else if (!isa<BitCastInst>(I) && !isa<PHINode>(I) &&
720                  !isa<SelectInst>(I)) {
721         return I;
722       }
723
724       for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), UE = I->use_end(); UI != UE;
725            ++UI)
726         if (Visited.insert(cast<Instruction>(*UI)))
727           Uses.push_back(std::make_pair(I, cast<Instruction>(*UI)));
728     } while (!Uses.empty());
729
730     return 0;
731   }
732
733   bool visitPHINode(PHINode &PN) {
734     // See if we already have computed info on this node.
735     std::pair<uint64_t, bool> &PHIInfo = P.PHIOrSelectSizes[&PN];
736     if (PHIInfo.first) {
737       PHIInfo.second = true;
738       insertUse(PN, Offset, PHIInfo.first);
739       return true;
740     }
741
742     // Check for an unsafe use of the PHI node.
743     if (Instruction *EscapingI = hasUnsafePHIOrSelectUse(&PN, PHIInfo.first))
744       return markAsEscaping(*EscapingI);
745
746     insertUse(PN, Offset, PHIInfo.first);
747     return true;
748   }
749
750   bool visitSelectInst(SelectInst &SI) {
751     if (Value *Result = foldSelectInst(SI)) {
752       if (Result == *U)
753         // If the result of the constant fold will be the pointer, recurse
754         // through the select as if we had RAUW'ed it.
755         enqueueUsers(SI, Offset);
756
757       return true;
758     }
759
760     // See if we already have computed info on this node.
761     std::pair<uint64_t, bool> &SelectInfo = P.PHIOrSelectSizes[&SI];
762     if (SelectInfo.first) {
763       SelectInfo.second = true;
764       insertUse(SI, Offset, SelectInfo.first);
765       return true;
766     }
767
768     // Check for an unsafe use of the PHI node.
769     if (Instruction *EscapingI = hasUnsafePHIOrSelectUse(&SI, SelectInfo.first))
770       return markAsEscaping(*EscapingI);
771
772     insertUse(SI, Offset, SelectInfo.first);
773     return true;
774   }
775
776   /// \brief Disable SROA entirely if there are unhandled users of the alloca.
777   bool visitInstruction(Instruction &I) { return markAsEscaping(I); }
778 };
779
780
781 /// \brief Use adder for the alloca partitioning.
782 ///
783 /// This class adds the uses of an alloca to all of the partitions which they
784 /// use. For splittable partitions, this can end up doing essentially a linear
785 /// walk of the partitions, but the number of steps remains bounded by the
786 /// total result instruction size:
787 /// - The number of partitions is a result of the number unsplittable
788 ///   instructions using the alloca.
789 /// - The number of users of each partition is at worst the total number of
790 ///   splittable instructions using the alloca.
791 /// Thus we will produce N * M instructions in the end, where N are the number
792 /// of unsplittable uses and M are the number of splittable. This visitor does
793 /// the exact same number of updates to the partitioning.
794 ///
795 /// In the more common case, this visitor will leverage the fact that the
796 /// partition space is pre-sorted, and do a logarithmic search for the
797 /// partition needed, making the total visit a classical ((N + M) * log(N))
798 /// complexity operation.
799 class AllocaPartitioning::UseBuilder : public BuilderBase<UseBuilder> {
800   friend class InstVisitor<UseBuilder>;
801
802   /// \brief Set to de-duplicate dead instructions found in the use walk.
803   SmallPtrSet<Instruction *, 4> VisitedDeadInsts;
804
805 public:
806   UseBuilder(const TargetData &TD, AllocaInst &AI, AllocaPartitioning &P)
807       : BuilderBase<UseBuilder>(TD, AI, P) {}
808
809   /// \brief Run the builder over the allocation.
810   void operator()() {
811     // Note that we have to re-evaluate size on each trip through the loop as
812     // the queue grows at the tail.
813     for (unsigned Idx = 0; Idx < Queue.size(); ++Idx) {
814       U = Queue[Idx].U;
815       Offset = Queue[Idx].Offset;
816       this->visit(cast<Instruction>(U->getUser()));
817     }
818   }
819
820 private:
821   void markAsDead(Instruction &I) {
822     if (VisitedDeadInsts.insert(&I))
823       P.DeadUsers.push_back(&I);
824   }
825
826   void insertUse(Instruction &User, int64_t Offset, uint64_t Size) {
827     // If the use has a zero size or extends outside of the allocation, record
828     // it as a dead use for elimination later.
829     if (Size == 0 || (uint64_t)Offset >= AllocSize ||
830         (Offset < 0 && (uint64_t)-Offset >= Size))
831       return markAsDead(User);
832
833     // Clamp the start to the beginning of the allocation.
834     if (Offset < 0) {
835       Size -= (uint64_t)-Offset;
836       Offset = 0;
837     }
838
839     uint64_t BeginOffset = Offset, EndOffset = BeginOffset + Size;
840
841     // Clamp the end offset to the end of the allocation. Note that this is
842     // formulated to handle even the case where "BeginOffset + Size" overflows.
843     assert(AllocSize >= BeginOffset); // Established above.
844     if (Size > AllocSize - BeginOffset)
845       EndOffset = AllocSize;
846
847     // NB: This only works if we have zero overlapping partitions.
848     iterator B = std::lower_bound(P.begin(), P.end(), BeginOffset);
849     if (B != P.begin() && llvm::prior(B)->EndOffset > BeginOffset)
850       B = llvm::prior(B);
851     for (iterator I = B, E = P.end(); I != E && I->BeginOffset < EndOffset;
852          ++I) {
853       PartitionUse NewPU(std::max(I->BeginOffset, BeginOffset),
854                          std::min(I->EndOffset, EndOffset), U);
855       P.use_push_back(I, NewPU);
856       if (isa<PHINode>(U->getUser()) || isa<SelectInst>(U->getUser()))
857         P.PHIOrSelectOpMap[U]
858           = std::make_pair(I - P.begin(), P.Uses[I - P.begin()].size() - 1);
859     }
860   }
861
862   void handleLoadOrStore(Type *Ty, Instruction &I, int64_t Offset) {
863     uint64_t Size = TD.getTypeStoreSize(Ty);
864
865     // If this memory access can be shown to *statically* extend outside the
866     // bounds of of the allocation, it's behavior is undefined, so simply
867     // ignore it. Note that this is more strict than the generic clamping
868     // behavior of insertUse.
869     if (Offset < 0 || (uint64_t)Offset >= AllocSize ||
870         Size > (AllocSize - (uint64_t)Offset))
871       return markAsDead(I);
872
873     insertUse(I, Offset, Size);
874   }
875
876   void visitBitCastInst(BitCastInst &BC) {
877     if (BC.use_empty())
878       return markAsDead(BC);
879
880     enqueueUsers(BC, Offset);
881   }
882
883   void visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEPI) {
884     if (GEPI.use_empty())
885       return markAsDead(GEPI);
886
887     int64_t GEPOffset;
888     if (!computeConstantGEPOffset(GEPI, GEPOffset))
889       llvm_unreachable("Unable to compute constant offset for use");
890
891     enqueueUsers(GEPI, GEPOffset);
892   }
893
894   void visitLoadInst(LoadInst &LI) {
895     handleLoadOrStore(LI.getType(), LI, Offset);
896   }
897
898   void visitStoreInst(StoreInst &SI) {
899     handleLoadOrStore(SI.getOperand(0)->getType(), SI, Offset);
900   }
901
902   void visitMemSetInst(MemSetInst &II) {
903     ConstantInt *Length = dyn_cast<ConstantInt>(II.getLength());
904     uint64_t Size = Length ? Length->getZExtValue() : AllocSize - Offset;
905     insertUse(II, Offset, Size);
906   }
907
908   void visitMemTransferInst(MemTransferInst &II) {
909     ConstantInt *Length = dyn_cast<ConstantInt>(II.getLength());
910     uint64_t Size = Length ? Length->getZExtValue() : AllocSize - Offset;
911     insertUse(II, Offset, Size);
912   }
913
914   void visitIntrinsicInst(IntrinsicInst &II) {
915     assert(II.getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start ||
916            II.getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_end);
917
918     ConstantInt *Length = cast<ConstantInt>(II.getArgOperand(0));
919     insertUse(II, Offset,
920               std::min(AllocSize - Offset, Length->getLimitedValue()));
921   }
922
923   void insertPHIOrSelect(Instruction &User, uint64_t Offset) {
924     uint64_t Size = P.PHIOrSelectSizes.lookup(&User).first;
925
926     // For PHI and select operands outside the alloca, we can't nuke the entire
927     // phi or select -- the other side might still be relevant, so we special
928     // case them here and use a separate structure to track the operands
929     // themselves which should be replaced with undef.
930     if (Offset >= AllocSize) {
931       P.DeadOperands.push_back(U);
932       return;
933     }
934
935     insertUse(User, Offset, Size);
936   }
937   void visitPHINode(PHINode &PN) {
938     if (PN.use_empty())
939       return markAsDead(PN);
940
941     insertPHIOrSelect(PN, Offset);
942   }
943   void visitSelectInst(SelectInst &SI) {
944     if (SI.use_empty())
945       return markAsDead(SI);
946
947     if (Value *Result = foldSelectInst(SI)) {
948       if (Result == *U)
949         // If the result of the constant fold will be the pointer, recurse
950         // through the select as if we had RAUW'ed it.
951         enqueueUsers(SI, Offset);
952       else
953         // Otherwise the operand to the select is dead, and we can replace it
954         // with undef.
955         P.DeadOperands.push_back(U);
956
957       return;
958     }
959
960     insertPHIOrSelect(SI, Offset);
961   }
962
963   /// \brief Unreachable, we've already visited the alloca once.
964   void visitInstruction(Instruction &I) {
965     llvm_unreachable("Unhandled instruction in use builder.");
966   }
967 };
968
969 void AllocaPartitioning::splitAndMergePartitions() {
970   size_t NumDeadPartitions = 0;
971
972   // Track the range of splittable partitions that we pass when accumulating
973   // overlapping unsplittable partitions.
974   uint64_t SplitEndOffset = 0ull;
975
976   Partition New(0ull, 0ull, false);
977
978   for (unsigned i = 0, j = i, e = Partitions.size(); i != e; i = j) {
979     ++j;
980
981     if (!Partitions[i].IsSplittable || New.BeginOffset == New.EndOffset) {
982       assert(New.BeginOffset == New.EndOffset);
983       New = Partitions[i];
984     } else {
985       assert(New.IsSplittable);
986       New.EndOffset = std::max(New.EndOffset, Partitions[i].EndOffset);
987     }
988     assert(New.BeginOffset != New.EndOffset);
989
990     // Scan the overlapping partitions.
991     while (j != e && New.EndOffset > Partitions[j].BeginOffset) {
992       // If the new partition we are forming is splittable, stop at the first
993       // unsplittable partition.
994       if (New.IsSplittable && !Partitions[j].IsSplittable)
995         break;
996
997       // Grow the new partition to include any equally splittable range. 'j' is
998       // always equally splittable when New is splittable, but when New is not
999       // splittable, we may subsume some (or part of some) splitable partition
1000       // without growing the new one.
1001       if (New.IsSplittable == Partitions[j].IsSplittable) {
1002         New.EndOffset = std::max(New.EndOffset, Partitions[j].EndOffset);
1003       } else {
1004         assert(!New.IsSplittable);
1005         assert(Partitions[j].IsSplittable);
1006         SplitEndOffset = std::max(SplitEndOffset, Partitions[j].EndOffset);
1007       }
1008
1009       Partitions[j].BeginOffset = Partitions[j].EndOffset = UINT64_MAX;
1010       ++NumDeadPartitions;
1011       ++j;
1012     }
1013
1014     // If the new partition is splittable, chop off the end as soon as the
1015     // unsplittable subsequent partition starts and ensure we eventually cover
1016     // the splittable area.
1017     if (j != e && New.IsSplittable) {
1018       SplitEndOffset = std::max(SplitEndOffset, New.EndOffset);
1019       New.EndOffset = std::min(New.EndOffset, Partitions[j].BeginOffset);
1020     }
1021
1022     // Add the new partition if it differs from the original one and is
1023     // non-empty. We can end up with an empty partition here if it was
1024     // splittable but there is an unsplittable one that starts at the same
1025     // offset.
1026     if (New != Partitions[i]) {
1027       if (New.BeginOffset != New.EndOffset)
1028         Partitions.push_back(New);
1029       // Mark the old one for removal.
1030       Partitions[i].BeginOffset = Partitions[i].EndOffset = UINT64_MAX;
1031       ++NumDeadPartitions;
1032     }
1033
1034     New.BeginOffset = New.EndOffset;
1035     if (!New.IsSplittable) {
1036       New.EndOffset = std::max(New.EndOffset, SplitEndOffset);
1037       if (j != e && !Partitions[j].IsSplittable)
1038         New.EndOffset = std::min(New.EndOffset, Partitions[j].BeginOffset);
1039       New.IsSplittable = true;
1040       // If there is a trailing splittable partition which won't be fused into
1041       // the next splittable partition go ahead and add it onto the partitions
1042       // list.
1043       if (New.BeginOffset < New.EndOffset &&
1044           (j == e || !Partitions[j].IsSplittable ||
1045            New.EndOffset < Partitions[j].BeginOffset)) {
1046         Partitions.push_back(New);
1047         New.BeginOffset = New.EndOffset = 0ull;
1048       }
1049     }
1050   }
1051
1052   // Re-sort the partitions now that they have been split and merged into
1053   // disjoint set of partitions. Also remove any of the dead partitions we've
1054   // replaced in the process.
1055   std::sort(Partitions.begin(), Partitions.end());
1056   if (NumDeadPartitions) {
1057     assert(Partitions.back().BeginOffset == UINT64_MAX);
1058     assert(Partitions.back().EndOffset == UINT64_MAX);
1059     assert((ptrdiff_t)NumDeadPartitions ==
1060            std::count(Partitions.begin(), Partitions.end(), Partitions.back()));
1061   }
1062   Partitions.erase(Partitions.end() - NumDeadPartitions, Partitions.end());
1063 }
1064
1065 AllocaPartitioning::AllocaPartitioning(const TargetData &TD, AllocaInst &AI)
1066     :
1067 #ifndef NDEBUG
1068       AI(AI),
1069 #endif
1070       PointerEscapingInstr(0) {
1071   PartitionBuilder PB(TD, AI, *this);
1072   if (!PB())
1073     return;
1074
1075   if (Partitions.size() > 1) {
1076     // Sort the uses. This arranges for the offsets to be in ascending order,
1077     // and the sizes to be in descending order.
1078     std::sort(Partitions.begin(), Partitions.end());
1079
1080     // Intersect splittability for all partitions with equal offsets and sizes.
1081     // Then remove all but the first so that we have a sequence of non-equal but
1082     // potentially overlapping partitions.
1083     for (iterator I = Partitions.begin(), J = I, E = Partitions.end(); I != E;
1084          I = J) {
1085       ++J;
1086       while (J != E && *I == *J) {
1087         I->IsSplittable &= J->IsSplittable;
1088         ++J;
1089       }
1090     }
1091     Partitions.erase(std::unique(Partitions.begin(), Partitions.end()),
1092                      Partitions.end());
1093
1094     // Split splittable and merge unsplittable partitions into a disjoint set
1095     // of partitions over the used space of the allocation.
1096     splitAndMergePartitions();
1097   }
1098
1099   // Now build up the user lists for each of these disjoint partitions by
1100   // re-walking the recursive users of the alloca.
1101   Uses.resize(Partitions.size());
1102   UseBuilder UB(TD, AI, *this);
1103   UB();
1104 }
1105
1106 Type *AllocaPartitioning::getCommonType(iterator I) const {
1107   Type *Ty = 0;
1108   for (const_use_iterator UI = use_begin(I), UE = use_end(I); UI != UE; ++UI) {
1109     if (isa<IntrinsicInst>(*UI->U->getUser()))
1110       continue;
1111     if (UI->BeginOffset != I->BeginOffset || UI->EndOffset != I->EndOffset)
1112       continue;
1113
1114     Type *UserTy = 0;
1115     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(UI->U->getUser())) {
1116       UserTy = LI->getType();
1117     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(UI->U->getUser())) {
1118       UserTy = SI->getValueOperand()->getType();
1119     }
1120
1121     if (Ty && Ty != UserTy)
1122       return 0;
1123
1124     Ty = UserTy;
1125   }
1126   return Ty;
1127 }
1128
1129 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
1130
1131 void AllocaPartitioning::print(raw_ostream &OS, const_iterator I,
1132                                StringRef Indent) const {
1133   OS << Indent << "partition #" << (I - begin())
1134      << " [" << I->BeginOffset << "," << I->EndOffset << ")"
1135      << (I->IsSplittable ? " (splittable)" : "")
1136      << (Uses[I - begin()].empty() ? " (zero uses)" : "")
1137      << "\n";
1138 }
1139
1140 void AllocaPartitioning::printUsers(raw_ostream &OS, const_iterator I,
1141                                     StringRef Indent) const {
1142   for (const_use_iterator UI = use_begin(I), UE = use_end(I);
1143        UI != UE; ++UI) {
1144     OS << Indent << "  [" << UI->BeginOffset << "," << UI->EndOffset << ") "
1145        << "used by: " << *UI->U->getUser() << "\n";
1146     if (MemTransferInst *II = dyn_cast<MemTransferInst>(UI->U->getUser())) {
1147       const MemTransferOffsets &MTO = MemTransferInstData.lookup(II);
1148       bool IsDest;
1149       if (!MTO.IsSplittable)
1150         IsDest = UI->BeginOffset == MTO.DestBegin;
1151       else
1152         IsDest = MTO.DestBegin != 0u;
1153       OS << Indent << "    (original " << (IsDest ? "dest" : "source") << ": "
1154          << "[" << (IsDest ? MTO.DestBegin : MTO.SourceBegin)
1155          << "," << (IsDest ? MTO.DestEnd : MTO.SourceEnd) << ")\n";
1156     }
1157   }
1158 }
1159
1160 void AllocaPartitioning::print(raw_ostream &OS) const {
1161   if (PointerEscapingInstr) {
1162     OS << "No partitioning for alloca: " << AI << "\n"
1163        << "  A pointer to this alloca escaped by:\n"
1164        << "  " << *PointerEscapingInstr << "\n";
1165     return;
1166   }
1167
1168   OS << "Partitioning of alloca: " << AI << "\n";
1169   unsigned Num = 0;
1170   for (const_iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I, ++Num) {
1171     print(OS, I);
1172     printUsers(OS, I);
1173   }
1174 }
1175
1176 void AllocaPartitioning::dump(const_iterator I) const { print(dbgs(), I); }
1177 void AllocaPartitioning::dump() const { print(dbgs()); }
1178
1179 #endif // !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
1180
1181
1182 namespace {
1183 /// \brief Implementation of LoadAndStorePromoter for promoting allocas.
1184 ///
1185 /// This subclass of LoadAndStorePromoter adds overrides to handle promoting
1186 /// the loads and stores of an alloca instruction, as well as updating its
1187 /// debug information. This is used when a domtree is unavailable and thus
1188 /// mem2reg in its full form can't be used to handle promotion of allocas to
1189 /// scalar values.
1190 class AllocaPromoter : public LoadAndStorePromoter {
1191   AllocaInst &AI;
1192   DIBuilder &DIB;
1193
1194   SmallVector<DbgDeclareInst *, 4> DDIs;
1195   SmallVector<DbgValueInst *, 4> DVIs;
1196
1197 public:
1198   AllocaPromoter(const SmallVectorImpl<Instruction*> &Insts, SSAUpdater &S,
1199                  AllocaInst &AI, DIBuilder &DIB)
1200     : LoadAndStorePromoter(Insts, S), AI(AI), DIB(DIB) {}
1201
1202   void run(const SmallVectorImpl<Instruction*> &Insts) {
1203     // Remember which alloca we're promoting (for isInstInList).
1204     if (MDNode *DebugNode = MDNode::getIfExists(AI.getContext(), &AI)) {
1205       for (Value::use_iterator UI = DebugNode->use_begin(),
1206                                UE = DebugNode->use_end();
1207            UI != UE; ++UI)
1208         if (DbgDeclareInst *DDI = dyn_cast<DbgDeclareInst>(*UI))
1209           DDIs.push_back(DDI);
1210         else if (DbgValueInst *DVI = dyn_cast<DbgValueInst>(*UI))
1211           DVIs.push_back(DVI);
1212     }
1213
1214     LoadAndStorePromoter::run(Insts);
1215     AI.eraseFromParent();
1216     while (!DDIs.empty())
1217       DDIs.pop_back_val()->eraseFromParent();
1218     while (!DVIs.empty())
1219       DVIs.pop_back_val()->eraseFromParent();
1220   }
1221
1222   virtual bool isInstInList(Instruction *I,
1223                             const SmallVectorImpl<Instruction*> &Insts) const {
1224     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I))
1225       return LI->getOperand(0) == &AI;
1226     return cast<StoreInst>(I)->getPointerOperand() == &AI;
1227   }
1228
1229   virtual void updateDebugInfo(Instruction *Inst) const {
1230     for (SmallVector<DbgDeclareInst *, 4>::const_iterator I = DDIs.begin(),
1231            E = DDIs.end(); I != E; ++I) {
1232       DbgDeclareInst *DDI = *I;
1233       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst))
1234         ConvertDebugDeclareToDebugValue(DDI, SI, DIB);
1235       else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Inst))
1236         ConvertDebugDeclareToDebugValue(DDI, LI, DIB);
1237     }
1238     for (SmallVector<DbgValueInst *, 4>::const_iterator I = DVIs.begin(),
1239            E = DVIs.end(); I != E; ++I) {
1240       DbgValueInst *DVI = *I;
1241       Value *Arg = NULL;
1242       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
1243         // If an argument is zero extended then use argument directly. The ZExt
1244         // may be zapped by an optimization pass in future.
1245         if (ZExtInst *ZExt = dyn_cast<ZExtInst>(SI->getOperand(0)))
1246           Arg = dyn_cast<Argument>(ZExt->getOperand(0));
1247         if (SExtInst *SExt = dyn_cast<SExtInst>(SI->getOperand(0)))
1248           Arg = dyn_cast<Argument>(SExt->getOperand(0));
1249         if (!Arg)
1250           Arg = SI->getOperand(0);
1251       } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Inst)) {
1252         Arg = LI->getOperand(0);
1253       } else {
1254         continue;
1255       }
1256       Instruction *DbgVal =
1257         DIB.insertDbgValueIntrinsic(Arg, 0, DIVariable(DVI->getVariable()),
1258                                      Inst);
1259       DbgVal->setDebugLoc(DVI->getDebugLoc());
1260     }
1261   }
1262 };
1263 } // end anon namespace
1264
1265
1266 namespace {
1267 /// \brief An optimization pass providing Scalar Replacement of Aggregates.
1268 ///
1269 /// This pass takes allocations which can be completely analyzed (that is, they
1270 /// don't escape) and tries to turn them into scalar SSA values. There are
1271 /// a few steps to this process.
1272 ///
1273 /// 1) It takes allocations of aggregates and analyzes the ways in which they
1274 ///    are used to try to split them into smaller allocations, ideally of
1275 ///    a single scalar data type. It will split up memcpy and memset accesses
1276 ///    as necessary and try to isolate invidual scalar accesses.
1277 /// 2) It will transform accesses into forms which are suitable for SSA value
1278 ///    promotion. This can be replacing a memset with a scalar store of an
1279 ///    integer value, or it can involve speculating operations on a PHI or
1280 ///    select to be a PHI or select of the results.
1281 /// 3) Finally, this will try to detect a pattern of accesses which map cleanly
1282 ///    onto insert and extract operations on a vector value, and convert them to
1283 ///    this form. By doing so, it will enable promotion of vector aggregates to
1284 ///    SSA vector values.
1285 class SROA : public FunctionPass {
1286   const bool RequiresDomTree;
1287
1288   LLVMContext *C;
1289   const TargetData *TD;
1290   DominatorTree *DT;
1291
1292   /// \brief Worklist of alloca instructions to simplify.
1293   ///
1294   /// Each alloca in the function is added to this. Each new alloca formed gets
1295   /// added to it as well to recursively simplify unless that alloca can be
1296   /// directly promoted. Finally, each time we rewrite a use of an alloca other
1297   /// the one being actively rewritten, we add it back onto the list if not
1298   /// already present to ensure it is re-visited.
1299   SetVector<AllocaInst *, SmallVector<AllocaInst *, 16> > Worklist;
1300
1301   /// \brief A collection of instructions to delete.
1302   /// We try to batch deletions to simplify code and make things a bit more
1303   /// efficient.
1304   SmallVector<Instruction *, 8> DeadInsts;
1305
1306   /// \brief A set to prevent repeatedly marking an instruction split into many
1307   /// uses as dead. Only used to guard insertion into DeadInsts.
1308   SmallPtrSet<Instruction *, 4> DeadSplitInsts;
1309
1310   /// \brief A collection of alloca instructions we can directly promote.
1311   std::vector<AllocaInst *> PromotableAllocas;
1312
1313 public:
1314   SROA(bool RequiresDomTree = true)
1315       : FunctionPass(ID), RequiresDomTree(RequiresDomTree),
1316         C(0), TD(0), DT(0) {
1317     initializeSROAPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
1318   }
1319   bool runOnFunction(Function &F);
1320   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
1321
1322   const char *getPassName() const { return "SROA"; }
1323   static char ID;
1324
1325 private:
1326   friend class PHIOrSelectSpeculator;
1327   friend class AllocaPartitionRewriter;
1328   friend class AllocaPartitionVectorRewriter;
1329
1330   bool rewriteAllocaPartition(AllocaInst &AI,
1331                               AllocaPartitioning &P,
1332                               AllocaPartitioning::iterator PI);
1333   bool splitAlloca(AllocaInst &AI, AllocaPartitioning &P);
1334   bool runOnAlloca(AllocaInst &AI);
1335   void deleteDeadInstructions(SmallPtrSet<AllocaInst *, 4> &DeletedAllocas);
1336   bool promoteAllocas(Function &F);
1337 };
1338 }
1339
1340 char SROA::ID = 0;
1341
1342 FunctionPass *llvm::createSROAPass(bool RequiresDomTree) {
1343   return new SROA(RequiresDomTree);
1344 }
1345
1346 INITIALIZE_PASS_BEGIN(SROA, "sroa", "Scalar Replacement Of Aggregates",
1347                       false, false)
1348 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTree)
1349 INITIALIZE_PASS_END(SROA, "sroa", "Scalar Replacement Of Aggregates",
1350                     false, false)
1351
1352 /// \brief Accumulate the constant offsets in a GEP into a single APInt offset.
1353 ///
1354 /// If the provided GEP is all-constant, the total byte offset formed by the
1355 /// GEP is computed and Offset is set to it. If the GEP has any non-constant
1356 /// operands, the function returns false and the value of Offset is unmodified.
1357 static bool accumulateGEPOffsets(const TargetData &TD, GEPOperator &GEP,
1358                                  APInt &Offset) {
1359   APInt GEPOffset(Offset.getBitWidth(), 0);
1360   for (gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP), GTE = gep_type_end(GEP);
1361        GTI != GTE; ++GTI) {
1362     ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(GTI.getOperand());
1363     if (!OpC)
1364       return false;
1365     if (OpC->isZero()) continue;
1366
1367     // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
1368     if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
1369       unsigned ElementIdx = OpC->getZExtValue();
1370       const StructLayout *SL = TD.getStructLayout(STy);
1371       GEPOffset += APInt(Offset.getBitWidth(),
1372                          SL->getElementOffset(ElementIdx));
1373       continue;
1374     }
1375
1376     APInt TypeSize(Offset.getBitWidth(),
1377                    TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType()));
1378     if (VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(*GTI)) {
1379       assert((VTy->getScalarSizeInBits() % 8) == 0 &&
1380              "vector element size is not a multiple of 8, cannot GEP over it");
1381       TypeSize = VTy->getScalarSizeInBits() / 8;
1382     }
1383
1384     GEPOffset += OpC->getValue().sextOrTrunc(Offset.getBitWidth()) * TypeSize;
1385   }
1386   Offset = GEPOffset;
1387   return true;
1388 }
1389
1390 /// \brief Build a GEP out of a base pointer and indices.
1391 ///
1392 /// This will return the BasePtr if that is valid, or build a new GEP
1393 /// instruction using the IRBuilder if GEP-ing is needed.
1394 static Value *buildGEP(IRBuilder<> &IRB, Value *BasePtr,
1395                        SmallVectorImpl<Value *> &Indices,
1396                        const Twine &Prefix) {
1397   if (Indices.empty())
1398     return BasePtr;
1399
1400   // A single zero index is a no-op, so check for this and avoid building a GEP
1401   // in that case.
1402   if (Indices.size() == 1 && cast<ConstantInt>(Indices.back())->isZero())
1403     return BasePtr;
1404
1405   return IRB.CreateInBoundsGEP(BasePtr, Indices, Prefix + ".idx");
1406 }
1407
1408 /// \brief Get a natural GEP off of the BasePtr walking through Ty toward
1409 /// TargetTy without changing the offset of the pointer.
1410 ///
1411 /// This routine assumes we've already established a properly offset GEP with
1412 /// Indices, and arrived at the Ty type. The goal is to continue to GEP with
1413 /// zero-indices down through type layers until we find one the same as
1414 /// TargetTy. If we can't find one with the same type, we at least try to use
1415 /// one with the same size. If none of that works, we just produce the GEP as
1416 /// indicated by Indices to have the correct offset.
1417 static Value *getNaturalGEPWithType(IRBuilder<> &IRB, const TargetData &TD,
1418                                     Value *BasePtr, Type *Ty, Type *TargetTy,
1419                                     SmallVectorImpl<Value *> &Indices,
1420                                     const Twine &Prefix) {
1421   if (Ty == TargetTy)
1422     return buildGEP(IRB, BasePtr, Indices, Prefix);
1423
1424   // See if we can descend into a struct and locate a field with the correct
1425   // type.
1426   unsigned NumLayers = 0;
1427   Type *ElementTy = Ty;
1428   do {
1429     if (ElementTy->isPointerTy())
1430       break;
1431     if (SequentialType *SeqTy = dyn_cast<SequentialType>(ElementTy)) {
1432       ElementTy = SeqTy->getElementType();
1433       Indices.push_back(IRB.getInt(APInt(TD.getPointerSizeInBits(), 0)));
1434     } else if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(ElementTy)) {
1435       ElementTy = *STy->element_begin();
1436       Indices.push_back(IRB.getInt32(0));
1437     } else {
1438       break;
1439     }
1440     ++NumLayers;
1441   } while (ElementTy != TargetTy);
1442   if (ElementTy != TargetTy)
1443     Indices.erase(Indices.end() - NumLayers, Indices.end());
1444
1445   return buildGEP(IRB, BasePtr, Indices, Prefix);
1446 }
1447
1448 /// \brief Recursively compute indices for a natural GEP.
1449 ///
1450 /// This is the recursive step for getNaturalGEPWithOffset that walks down the
1451 /// element types adding appropriate indices for the GEP.
1452 static Value *getNaturalGEPRecursively(IRBuilder<> &IRB, const TargetData &TD,
1453                                        Value *Ptr, Type *Ty, APInt &Offset,
1454                                        Type *TargetTy,
1455                                        SmallVectorImpl<Value *> &Indices,
1456                                        const Twine &Prefix) {
1457   if (Offset == 0)
1458     return getNaturalGEPWithType(IRB, TD, Ptr, Ty, TargetTy, Indices, Prefix);
1459
1460   // We can't recurse through pointer types.
1461   if (Ty->isPointerTy())
1462     return 0;
1463
1464   // We try to analyze GEPs over vectors here, but note that these GEPs are
1465   // extremely poorly defined currently. The long-term goal is to remove GEPing
1466   // over a vector from the IR completely.
1467   if (VectorType *VecTy = dyn_cast<VectorType>(Ty)) {
1468     unsigned ElementSizeInBits = VecTy->getScalarSizeInBits();
1469     if (ElementSizeInBits % 8)
1470       return 0; // GEPs over non-multiple of 8 size vector elements are invalid.
1471     APInt ElementSize(Offset.getBitWidth(), ElementSizeInBits / 8);
1472     APInt NumSkippedElements = Offset.udiv(ElementSize);
1473     if (NumSkippedElements.ugt(VecTy->getNumElements()))
1474       return 0;
1475     Offset -= NumSkippedElements * ElementSize;
1476     Indices.push_back(IRB.getInt(NumSkippedElements));
1477     return getNaturalGEPRecursively(IRB, TD, Ptr, VecTy->getElementType(),
1478                                     Offset, TargetTy, Indices, Prefix);
1479   }
1480
1481   if (ArrayType *ArrTy = dyn_cast<ArrayType>(Ty)) {
1482     Type *ElementTy = ArrTy->getElementType();
1483     APInt ElementSize(Offset.getBitWidth(), TD.getTypeAllocSize(ElementTy));
1484     APInt NumSkippedElements = Offset.udiv(ElementSize);
1485     if (NumSkippedElements.ugt(ArrTy->getNumElements()))
1486       return 0;
1487
1488     Offset -= NumSkippedElements * ElementSize;
1489     Indices.push_back(IRB.getInt(NumSkippedElements));
1490     return getNaturalGEPRecursively(IRB, TD, Ptr, ElementTy, Offset, TargetTy,
1491                                     Indices, Prefix);
1492   }
1493
1494   StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty);
1495   if (!STy)
1496     return 0;
1497
1498   const StructLayout *SL = TD.getStructLayout(STy);
1499   uint64_t StructOffset = Offset.getZExtValue();
1500   if (StructOffset >= SL->getSizeInBytes())
1501     return 0;
1502   unsigned Index = SL->getElementContainingOffset(StructOffset);
1503   Offset -= APInt(Offset.getBitWidth(), SL->getElementOffset(Index));
1504   Type *ElementTy = STy->getElementType(Index);
1505   if (Offset.uge(TD.getTypeAllocSize(ElementTy)))
1506     return 0; // The offset points into alignment padding.
1507
1508   Indices.push_back(IRB.getInt32(Index));
1509   return getNaturalGEPRecursively(IRB, TD, Ptr, ElementTy, Offset, TargetTy,
1510                                   Indices, Prefix);
1511 }
1512
1513 /// \brief Get a natural GEP from a base pointer to a particular offset and
1514 /// resulting in a particular type.
1515 ///
1516 /// The goal is to produce a "natural" looking GEP that works with the existing
1517 /// composite types to arrive at the appropriate offset and element type for
1518 /// a pointer. TargetTy is the element type the returned GEP should point-to if
1519 /// possible. We recurse by decreasing Offset, adding the appropriate index to
1520 /// Indices, and setting Ty to the result subtype.
1521 ///
1522 /// If no natural GEP can be constructed, this function returns null.
1523 static Value *getNaturalGEPWithOffset(IRBuilder<> &IRB, const TargetData &TD,
1524                                       Value *Ptr, APInt Offset, Type *TargetTy,
1525                                       SmallVectorImpl<Value *> &Indices,
1526                                       const Twine &Prefix) {
1527   PointerType *Ty = cast<PointerType>(Ptr->getType());
1528
1529   // Don't consider any GEPs through an i8* as natural unless the TargetTy is
1530   // an i8.
1531   if (Ty == IRB.getInt8PtrTy() && TargetTy->isIntegerTy(8))
1532     return 0;
1533
1534   Type *ElementTy = Ty->getElementType();
1535   if (!ElementTy->isSized())
1536     return 0; // We can't GEP through an unsized element.
1537   APInt ElementSize(Offset.getBitWidth(), TD.getTypeAllocSize(ElementTy));
1538   if (ElementSize == 0)
1539     return 0; // Zero-length arrays can't help us build a natural GEP.
1540   APInt NumSkippedElements = Offset.udiv(ElementSize);
1541
1542   Offset -= NumSkippedElements * ElementSize;
1543   Indices.push_back(IRB.getInt(NumSkippedElements));
1544   return getNaturalGEPRecursively(IRB, TD, Ptr, ElementTy, Offset, TargetTy,
1545                                   Indices, Prefix);
1546 }
1547
1548 /// \brief Compute an adjusted pointer from Ptr by Offset bytes where the
1549 /// resulting pointer has PointerTy.
1550 ///
1551 /// This tries very hard to compute a "natural" GEP which arrives at the offset
1552 /// and produces the pointer type desired. Where it cannot, it will try to use
1553 /// the natural GEP to arrive at the offset and bitcast to the type. Where that
1554 /// fails, it will try to use an existing i8* and GEP to the byte offset and
1555 /// bitcast to the type.
1556 ///
1557 /// The strategy for finding the more natural GEPs is to peel off layers of the
1558 /// pointer, walking back through bit casts and GEPs, searching for a base
1559 /// pointer from which we can compute a natural GEP with the desired
1560 /// properities. The algorithm tries to fold as many constant indices into
1561 /// a single GEP as possible, thus making each GEP more independent of the
1562 /// surrounding code.
1563 static Value *getAdjustedPtr(IRBuilder<> &IRB, const TargetData &TD,
1564                              Value *Ptr, APInt Offset, Type *PointerTy,
1565                              const Twine &Prefix) {
1566   // Even though we don't look through PHI nodes, we could be called on an
1567   // instruction in an unreachable block, which may be on a cycle.
1568   SmallPtrSet<Value *, 4> Visited;
1569   Visited.insert(Ptr);
1570   SmallVector<Value *, 4> Indices;
1571
1572   // We may end up computing an offset pointer that has the wrong type. If we
1573   // never are able to compute one directly that has the correct type, we'll
1574   // fall back to it, so keep it around here.
1575   Value *OffsetPtr = 0;
1576
1577   // Remember any i8 pointer we come across to re-use if we need to do a raw
1578   // byte offset.
1579   Value *Int8Ptr = 0;
1580   APInt Int8PtrOffset(Offset.getBitWidth(), 0);
1581
1582   Type *TargetTy = PointerTy->getPointerElementType();
1583
1584   do {
1585     // First fold any existing GEPs into the offset.
1586     while (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(Ptr)) {
1587       APInt GEPOffset(Offset.getBitWidth(), 0);
1588       if (!accumulateGEPOffsets(TD, *GEP, GEPOffset))
1589         break;
1590       Offset += GEPOffset;
1591       Ptr = GEP->getPointerOperand();
1592       if (!Visited.insert(Ptr))
1593         break;
1594     }
1595
1596     // See if we can perform a natural GEP here.
1597     Indices.clear();
1598     if (Value *P = getNaturalGEPWithOffset(IRB, TD, Ptr, Offset, TargetTy,
1599                                            Indices, Prefix)) {
1600       if (P->getType() == PointerTy) {
1601         // Zap any offset pointer that we ended up computing in previous rounds.
1602         if (OffsetPtr && OffsetPtr->use_empty())
1603           if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(OffsetPtr))
1604             I->eraseFromParent();
1605         return P;
1606       }
1607       if (!OffsetPtr) {
1608         OffsetPtr = P;
1609       }
1610     }
1611
1612     // Stash this pointer if we've found an i8*.
1613     if (Ptr->getType()->isIntegerTy(8)) {
1614       Int8Ptr = Ptr;
1615       Int8PtrOffset = Offset;
1616     }
1617
1618     // Peel off a layer of the pointer and update the offset appropriately.
1619     if (Operator::getOpcode(Ptr) == Instruction::BitCast) {
1620       Ptr = cast<Operator>(Ptr)->getOperand(0);
1621     } else if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(Ptr)) {
1622       if (GA->mayBeOverridden())
1623         break;
1624       Ptr = GA->getAliasee();
1625     } else {
1626       break;
1627     }
1628     assert(Ptr->getType()->isPointerTy() && "Unexpected operand type!");
1629   } while (Visited.insert(Ptr));
1630
1631   if (!OffsetPtr) {
1632     if (!Int8Ptr) {
1633       Int8Ptr = IRB.CreateBitCast(Ptr, IRB.getInt8PtrTy(),
1634                                   Prefix + ".raw_cast");
1635       Int8PtrOffset = Offset;
1636     }
1637
1638     OffsetPtr = Int8PtrOffset == 0 ? Int8Ptr :
1639       IRB.CreateInBoundsGEP(Int8Ptr, IRB.getInt(Int8PtrOffset),
1640                             Prefix + ".raw_idx");
1641   }
1642   Ptr = OffsetPtr;
1643
1644   // On the off chance we were targeting i8*, guard the bitcast here.
1645   if (Ptr->getType() != PointerTy)
1646     Ptr = IRB.CreateBitCast(Ptr, PointerTy, Prefix + ".cast");
1647
1648   return Ptr;
1649 }
1650
1651 /// \brief Test whether the given alloca partition can be promoted to a vector.
1652 ///
1653 /// This is a quick test to check whether we can rewrite a particular alloca
1654 /// partition (and its newly formed alloca) into a vector alloca with only
1655 /// whole-vector loads and stores such that it could be promoted to a vector
1656 /// SSA value. We only can ensure this for a limited set of operations, and we
1657 /// don't want to do the rewrites unless we are confident that the result will
1658 /// be promotable, so we have an early test here.
1659 static bool isVectorPromotionViable(const TargetData &TD,
1660                                     Type *AllocaTy,
1661                                     AllocaPartitioning &P,
1662                                     uint64_t PartitionBeginOffset,
1663                                     uint64_t PartitionEndOffset,
1664                                     AllocaPartitioning::const_use_iterator I,
1665                                     AllocaPartitioning::const_use_iterator E) {
1666   VectorType *Ty = dyn_cast<VectorType>(AllocaTy);
1667   if (!Ty)
1668     return false;
1669
1670   uint64_t VecSize = TD.getTypeSizeInBits(Ty);
1671   uint64_t ElementSize = Ty->getScalarSizeInBits();
1672
1673   // While the definition of LLVM vectors is bitpacked, we don't support sizes
1674   // that aren't byte sized.
1675   if (ElementSize % 8)
1676     return false;
1677   assert((VecSize % 8) == 0 && "vector size not a multiple of element size?");
1678   VecSize /= 8;
1679   ElementSize /= 8;
1680
1681   for (; I != E; ++I) {
1682     uint64_t BeginOffset = I->BeginOffset - PartitionBeginOffset;
1683     uint64_t BeginIndex = BeginOffset / ElementSize;
1684     if (BeginIndex * ElementSize != BeginOffset ||
1685         BeginIndex >= Ty->getNumElements())
1686       return false;
1687     uint64_t EndOffset = I->EndOffset - PartitionBeginOffset;
1688     uint64_t EndIndex = EndOffset / ElementSize;
1689     if (EndIndex * ElementSize != EndOffset ||
1690         EndIndex > Ty->getNumElements())
1691       return false;
1692
1693     // FIXME: We should build shuffle vector instructions to handle
1694     // non-element-sized accesses.
1695     if ((EndOffset - BeginOffset) != ElementSize &&
1696         (EndOffset - BeginOffset) != VecSize)
1697       return false;
1698
1699     if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(I->U->getUser())) {
1700       if (MI->isVolatile())
1701         return false;
1702       if (MemTransferInst *MTI = dyn_cast<MemTransferInst>(I->U->getUser())) {
1703         const AllocaPartitioning::MemTransferOffsets &MTO
1704           = P.getMemTransferOffsets(*MTI);
1705         if (!MTO.IsSplittable)
1706           return false;
1707       }
1708     } else if (I->U->get()->getType()->getPointerElementType()->isStructTy()) {
1709       // Disable vector promotion when there are loads or stores of an FCA.
1710       return false;
1711     } else if (!isa<LoadInst>(I->U->getUser()) &&
1712                !isa<StoreInst>(I->U->getUser())) {
1713       return false;
1714     }
1715   }
1716   return true;
1717 }
1718
1719 /// \brief Test whether the given alloca partition can be promoted to an int.
1720 ///
1721 /// This is a quick test to check whether we can rewrite a particular alloca
1722 /// partition (and its newly formed alloca) into an integer alloca suitable for
1723 /// promotion to an SSA value. We only can ensure this for a limited set of
1724 /// operations, and we don't want to do the rewrites unless we are confident
1725 /// that the result will be promotable, so we have an early test here.
1726 static bool isIntegerPromotionViable(const TargetData &TD,
1727                                      Type *AllocaTy,
1728                                      AllocaPartitioning &P,
1729                                      AllocaPartitioning::const_use_iterator I,
1730                                      AllocaPartitioning::const_use_iterator E) {
1731   IntegerType *Ty = dyn_cast<IntegerType>(AllocaTy);
1732   if (!Ty)
1733     return false;
1734
1735   // Check the uses to ensure the uses are (likely) promoteable integer uses.
1736   // Also ensure that the alloca has a covering load or store. We don't want
1737   // promote because of some other unsplittable entry (which we may make
1738   // splittable later) and lose the ability to promote each element access.
1739   bool WholeAllocaOp = false;
1740   for (; I != E; ++I) {
1741     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I->U->getUser())) {
1742       if (LI->isVolatile() || !LI->getType()->isIntegerTy())
1743         return false;
1744       if (LI->getType() == Ty)
1745         WholeAllocaOp = true;
1746     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I->U->getUser())) {
1747       if (SI->isVolatile() || !SI->getValueOperand()->getType()->isIntegerTy())
1748         return false;
1749       if (SI->getValueOperand()->getType() == Ty)
1750         WholeAllocaOp = true;
1751     } else if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(I->U->getUser())) {
1752       if (MI->isVolatile())
1753         return false;
1754       if (MemTransferInst *MTI = dyn_cast<MemTransferInst>(I->U->getUser())) {
1755         const AllocaPartitioning::MemTransferOffsets &MTO
1756           = P.getMemTransferOffsets(*MTI);
1757         if (!MTO.IsSplittable)
1758           return false;
1759       }
1760     } else {
1761       return false;
1762     }
1763   }
1764   return WholeAllocaOp;
1765 }
1766
1767 namespace {
1768 /// \brief Visitor to speculate PHIs and Selects where possible.
1769 class PHIOrSelectSpeculator : public InstVisitor<PHIOrSelectSpeculator> {
1770   // Befriend the base class so it can delegate to private visit methods.
1771   friend class llvm::InstVisitor<PHIOrSelectSpeculator>;
1772
1773   const TargetData &TD;
1774   AllocaPartitioning &P;
1775   SROA &Pass;
1776
1777 public:
1778   PHIOrSelectSpeculator(const TargetData &TD, AllocaPartitioning &P, SROA &Pass)
1779     : TD(TD), P(P), Pass(Pass) {}
1780
1781   /// \brief Visit the users of the alloca partition and rewrite them.
1782   void visitUsers(AllocaPartitioning::const_use_iterator I,
1783                   AllocaPartitioning::const_use_iterator E) {
1784     for (; I != E; ++I)
1785       visit(cast<Instruction>(I->U->getUser()));
1786   }
1787
1788 private:
1789   // By default, skip this instruction.
1790   void visitInstruction(Instruction &I) {}
1791
1792   /// PHI instructions that use an alloca and are subsequently loaded can be
1793   /// rewritten to load both input pointers in the pred blocks and then PHI the
1794   /// results, allowing the load of the alloca to be promoted.
1795   /// From this:
1796   ///   %P2 = phi [i32* %Alloca, i32* %Other]
1797   ///   %V = load i32* %P2
1798   /// to:
1799   ///   %V1 = load i32* %Alloca      -> will be mem2reg'd
1800   ///   ...
1801   ///   %V2 = load i32* %Other
1802   ///   ...
1803   ///   %V = phi [i32 %V1, i32 %V2]
1804   ///
1805   /// We can do this to a select if its only uses are loads and if the operand
1806   /// to the select can be loaded unconditionally.
1807   ///
1808   /// FIXME: This should be hoisted into a generic utility, likely in
1809   /// Transforms/Util/Local.h
1810   bool isSafePHIToSpeculate(PHINode &PN, SmallVectorImpl<LoadInst *> &Loads) {
1811     // For now, we can only do this promotion if the load is in the same block
1812     // as the PHI, and if there are no stores between the phi and load.
1813     // TODO: Allow recursive phi users.
1814     // TODO: Allow stores.
1815     BasicBlock *BB = PN.getParent();
1816     unsigned MaxAlign = 0;
1817     for (Value::use_iterator UI = PN.use_begin(), UE = PN.use_end();
1818          UI != UE; ++UI) {
1819       LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*UI);
1820       if (LI == 0 || !LI->isSimple()) return false;
1821
1822       // For now we only allow loads in the same block as the PHI.  This is
1823       // a common case that happens when instcombine merges two loads through
1824       // a PHI.
1825       if (LI->getParent() != BB) return false;
1826
1827       // Ensure that there are no instructions between the PHI and the load that
1828       // could store.
1829       for (BasicBlock::iterator BBI = &PN; &*BBI != LI; ++BBI)
1830         if (BBI->mayWriteToMemory())
1831           return false;
1832
1833       MaxAlign = std::max(MaxAlign, LI->getAlignment());
1834       Loads.push_back(LI);
1835     }
1836
1837     // We can only transform this if it is safe to push the loads into the
1838     // predecessor blocks. The only thing to watch out for is that we can't put
1839     // a possibly trapping load in the predecessor if it is a critical edge.
1840     for (unsigned Idx = 0, Num = PN.getNumIncomingValues(); Idx != Num;
1841          ++Idx) {
1842       TerminatorInst *TI = PN.getIncomingBlock(Idx)->getTerminator();
1843       Value *InVal = PN.getIncomingValue(Idx);
1844
1845       // If the value is produced by the terminator of the predecessor (an
1846       // invoke) or it has side-effects, there is no valid place to put a load
1847       // in the predecessor.
1848       if (TI == InVal || TI->mayHaveSideEffects())
1849         return false;
1850
1851       // If the predecessor has a single successor, then the edge isn't
1852       // critical.
1853       if (TI->getNumSuccessors() == 1)
1854         continue;
1855
1856       // If this pointer is always safe to load, or if we can prove that there
1857       // is already a load in the block, then we can move the load to the pred
1858       // block.
1859       if (InVal->isDereferenceablePointer() ||
1860           isSafeToLoadUnconditionally(InVal, TI, MaxAlign, &TD))
1861         continue;
1862
1863       return false;
1864     }
1865
1866     return true;
1867   }
1868
1869   void visitPHINode(PHINode &PN) {
1870     DEBUG(dbgs() << "    original: " << PN << "\n");
1871
1872     SmallVector<LoadInst *, 4> Loads;
1873     if (!isSafePHIToSpeculate(PN, Loads))
1874       return;
1875
1876     assert(!Loads.empty());
1877
1878     Type *LoadTy = cast<PointerType>(PN.getType())->getElementType();
1879     IRBuilder<> PHIBuilder(&PN);
1880     PHINode *NewPN = PHIBuilder.CreatePHI(LoadTy, PN.getNumIncomingValues(),
1881                                           PN.getName() + ".sroa.speculated");
1882
1883     // Get the TBAA tag and alignment to use from one of the loads.  It doesn't
1884     // matter which one we get and if any differ, it doesn't matter.
1885     LoadInst *SomeLoad = cast<LoadInst>(Loads.back());
1886     MDNode *TBAATag = SomeLoad->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa);
1887     unsigned Align = SomeLoad->getAlignment();
1888
1889     // Rewrite all loads of the PN to use the new PHI.
1890     do {
1891       LoadInst *LI = Loads.pop_back_val();
1892       LI->replaceAllUsesWith(NewPN);
1893       Pass.DeadInsts.push_back(LI);
1894     } while (!Loads.empty());
1895
1896     // Inject loads into all of the pred blocks.
1897     for (unsigned Idx = 0, Num = PN.getNumIncomingValues(); Idx != Num; ++Idx) {
1898       BasicBlock *Pred = PN.getIncomingBlock(Idx);
1899       TerminatorInst *TI = Pred->getTerminator();
1900       Use *InUse = &PN.getOperandUse(PN.getOperandNumForIncomingValue(Idx));
1901       Value *InVal = PN.getIncomingValue(Idx);
1902       IRBuilder<> PredBuilder(TI);
1903
1904       LoadInst *Load
1905         = PredBuilder.CreateLoad(InVal, (PN.getName() + ".sroa.speculate.load." +
1906                                          Pred->getName()));
1907       ++NumLoadsSpeculated;
1908       Load->setAlignment(Align);
1909       if (TBAATag)
1910         Load->setMetadata(LLVMContext::MD_tbaa, TBAATag);
1911       NewPN->addIncoming(Load, Pred);
1912
1913       Instruction *Ptr = dyn_cast<Instruction>(InVal);
1914       if (!Ptr)
1915         // No uses to rewrite.
1916         continue;
1917
1918       // Try to lookup and rewrite any partition uses corresponding to this phi
1919       // input.
1920       AllocaPartitioning::iterator PI
1921         = P.findPartitionForPHIOrSelectOperand(InUse);
1922       if (PI == P.end())
1923         continue;
1924
1925       // Replace the Use in the PartitionUse for this operand with the Use
1926       // inside the load.
1927       AllocaPartitioning::use_iterator UI
1928         = P.findPartitionUseForPHIOrSelectOperand(InUse);
1929       assert(isa<PHINode>(*UI->U->getUser()));
1930       UI->U = &Load->getOperandUse(Load->getPointerOperandIndex());
1931     }
1932     DEBUG(dbgs() << "          speculated to: " << *NewPN << "\n");
1933   }
1934
1935   /// Select instructions that use an alloca and are subsequently loaded can be
1936   /// rewritten to load both input pointers and then select between the result,
1937   /// allowing the load of the alloca to be promoted.
1938   /// From this:
1939   ///   %P2 = select i1 %cond, i32* %Alloca, i32* %Other
1940   ///   %V = load i32* %P2
1941   /// to:
1942   ///   %V1 = load i32* %Alloca      -> will be mem2reg'd
1943   ///   %V2 = load i32* %Other
1944   ///   %V = select i1 %cond, i32 %V1, i32 %V2
1945   ///
1946   /// We can do this to a select if its only uses are loads and if the operand
1947   /// to the select can be loaded unconditionally.
1948   bool isSafeSelectToSpeculate(SelectInst &SI,
1949                                SmallVectorImpl<LoadInst *> &Loads) {
1950     Value *TValue = SI.getTrueValue();
1951     Value *FValue = SI.getFalseValue();
1952     bool TDerefable = TValue->isDereferenceablePointer();
1953     bool FDerefable = FValue->isDereferenceablePointer();
1954
1955     for (Value::use_iterator UI = SI.use_begin(), UE = SI.use_end();
1956          UI != UE; ++UI) {
1957       LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*UI);
1958       if (LI == 0 || !LI->isSimple()) return false;
1959
1960       // Both operands to the select need to be dereferencable, either
1961       // absolutely (e.g. allocas) or at this point because we can see other
1962       // accesses to it.
1963       if (!TDerefable && !isSafeToLoadUnconditionally(TValue, LI,
1964                                                       LI->getAlignment(), &TD))
1965         return false;
1966       if (!FDerefable && !isSafeToLoadUnconditionally(FValue, LI,
1967                                                       LI->getAlignment(), &TD))
1968         return false;
1969       Loads.push_back(LI);
1970     }
1971
1972     return true;
1973   }
1974
1975   void visitSelectInst(SelectInst &SI) {
1976     DEBUG(dbgs() << "    original: " << SI << "\n");
1977     IRBuilder<> IRB(&SI);
1978
1979     // If the select isn't safe to speculate, just use simple logic to emit it.
1980     SmallVector<LoadInst *, 4> Loads;
1981     if (!isSafeSelectToSpeculate(SI, Loads))
1982       return;
1983
1984     Use *Ops[2] = { &SI.getOperandUse(1), &SI.getOperandUse(2) };
1985     AllocaPartitioning::iterator PIs[2];
1986     AllocaPartitioning::PartitionUse PUs[2];
1987     for (unsigned i = 0, e = 2; i != e; ++i) {
1988       PIs[i] = P.findPartitionForPHIOrSelectOperand(Ops[i]);
1989       if (PIs[i] != P.end()) {
1990         // If the pointer is within the partitioning, remove the select from
1991         // its uses. We'll add in the new loads below.
1992         AllocaPartitioning::use_iterator UI
1993           = P.findPartitionUseForPHIOrSelectOperand(Ops[i]);
1994         PUs[i] = *UI;
1995         P.use_erase(PIs[i], UI);
1996       }
1997     }
1998
1999     Value *TV = SI.getTrueValue();
2000     Value *FV = SI.getFalseValue();
2001     // Replace the loads of the select with a select of two loads.
2002     while (!Loads.empty()) {
2003       LoadInst *LI = Loads.pop_back_val();
2004
2005       IRB.SetInsertPoint(LI);
2006       LoadInst *TL =
2007         IRB.CreateLoad(TV, LI->getName() + ".sroa.speculate.load.true");
2008       LoadInst *FL =
2009         IRB.CreateLoad(FV, LI->getName() + ".sroa.speculate.load.false");
2010       NumLoadsSpeculated += 2;
2011
2012       // Transfer alignment and TBAA info if present.
2013       TL->setAlignment(LI->getAlignment());
2014       FL->setAlignment(LI->getAlignment());
2015       if (MDNode *Tag = LI->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa)) {
2016         TL->setMetadata(LLVMContext::MD_tbaa, Tag);
2017         FL->setMetadata(LLVMContext::MD_tbaa, Tag);
2018       }
2019
2020       Value *V = IRB.CreateSelect(SI.getCondition(), TL, FL,
2021                                   LI->getName() + ".sroa.speculated");
2022
2023       LoadInst *Loads[2] = { TL, FL };
2024       for (unsigned i = 0, e = 2; i != e; ++i) {
2025         if (PIs[i] != P.end()) {
2026           Use *LoadUse = &Loads[i]->getOperandUse(0);
2027           assert(PUs[i].U->get() == LoadUse->get());
2028           PUs[i].U = LoadUse;
2029           P.use_push_back(PIs[i], PUs[i]);
2030         }
2031       }
2032
2033       DEBUG(dbgs() << "          speculated to: " << *V << "\n");
2034       LI->replaceAllUsesWith(V);
2035       Pass.DeadInsts.push_back(LI);
2036     }
2037   }
2038 };
2039
2040 /// \brief Visitor to rewrite instructions using a partition of an alloca to
2041 /// use a new alloca.
2042 ///
2043 /// Also implements the rewriting to vector-based accesses when the partition
2044 /// passes the isVectorPromotionViable predicate. Most of the rewriting logic
2045 /// lives here.
2046 class AllocaPartitionRewriter : public InstVisitor<AllocaPartitionRewriter,
2047                                                    bool> {
2048   // Befriend the base class so it can delegate to private visit methods.
2049   friend class llvm::InstVisitor<AllocaPartitionRewriter, bool>;
2050
2051   const TargetData &TD;
2052   AllocaPartitioning &P;
2053   SROA &Pass;
2054   AllocaInst &OldAI, &NewAI;
2055   const uint64_t NewAllocaBeginOffset, NewAllocaEndOffset;
2056
2057   // If we are rewriting an alloca partition which can be written as pure
2058   // vector operations, we stash extra information here. When VecTy is
2059   // non-null, we have some strict guarantees about the rewriten alloca:
2060   //   - The new alloca is exactly the size of the vector type here.
2061   //   - The accesses all either map to the entire vector or to a single
2062   //     element.
2063   //   - The set of accessing instructions is only one of those handled above
2064   //     in isVectorPromotionViable. Generally these are the same access kinds
2065   //     which are promotable via mem2reg.
2066   VectorType *VecTy;
2067   Type *ElementTy;
2068   uint64_t ElementSize;
2069
2070   // This is a convenience and flag variable that will be null unless the new
2071   // alloca has a promotion-targeted integer type due to passing
2072   // isIntegerPromotionViable above. If it is non-null does, the desired
2073   // integer type will be stored here for easy access during rewriting.
2074   IntegerType *IntPromotionTy;
2075
2076   // The offset of the partition user currently being rewritten.
2077   uint64_t BeginOffset, EndOffset;
2078   Use *OldUse;
2079   Instruction *OldPtr;
2080
2081   // The name prefix to use when rewriting instructions for this alloca.
2082   std::string NamePrefix;
2083
2084 public:
2085   AllocaPartitionRewriter(const TargetData &TD, AllocaPartitioning &P,
2086                           AllocaPartitioning::iterator PI,
2087                           SROA &Pass, AllocaInst &OldAI, AllocaInst &NewAI,
2088                           uint64_t NewBeginOffset, uint64_t NewEndOffset)
2089     : TD(TD), P(P), Pass(Pass),
2090       OldAI(OldAI), NewAI(NewAI),
2091       NewAllocaBeginOffset(NewBeginOffset),
2092       NewAllocaEndOffset(NewEndOffset),
2093       VecTy(), ElementTy(), ElementSize(), IntPromotionTy(),
2094       BeginOffset(), EndOffset() {
2095   }
2096
2097   /// \brief Visit the users of the alloca partition and rewrite them.
2098   bool visitUsers(AllocaPartitioning::const_use_iterator I,
2099                   AllocaPartitioning::const_use_iterator E) {
2100     if (isVectorPromotionViable(TD, NewAI.getAllocatedType(), P,
2101                                 NewAllocaBeginOffset, NewAllocaEndOffset,
2102                                 I, E)) {
2103       ++NumVectorized;
2104       VecTy = cast<VectorType>(NewAI.getAllocatedType());
2105       ElementTy = VecTy->getElementType();
2106       assert((VecTy->getScalarSizeInBits() % 8) == 0 &&
2107              "Only multiple-of-8 sized vector elements are viable");
2108       ElementSize = VecTy->getScalarSizeInBits() / 8;
2109     } else if (isIntegerPromotionViable(TD, NewAI.getAllocatedType(),
2110                                         P, I, E)) {
2111       IntPromotionTy = cast<IntegerType>(NewAI.getAllocatedType());
2112     }
2113     bool CanSROA = true;
2114     for (; I != E; ++I) {
2115       BeginOffset = I->BeginOffset;
2116       EndOffset = I->EndOffset;
2117       OldUse = I->U;
2118       OldPtr = cast<Instruction>(I->U->get());
2119       NamePrefix = (Twine(NewAI.getName()) + "." + Twine(BeginOffset)).str();
2120       CanSROA &= visit(cast<Instruction>(I->U->getUser()));
2121     }
2122     if (VecTy) {
2123       assert(CanSROA);
2124       VecTy = 0;
2125       ElementTy = 0;
2126       ElementSize = 0;
2127     }
2128     return CanSROA;
2129   }
2130
2131 private:
2132   // Every instruction which can end up as a user must have a rewrite rule.
2133   bool visitInstruction(Instruction &I) {
2134     DEBUG(dbgs() << "    !!!! Cannot rewrite: " << I << "\n");
2135     llvm_unreachable("No rewrite rule for this instruction!");
2136   }
2137
2138   Twine getName(const Twine &Suffix) {
2139     return NamePrefix + Suffix;
2140   }
2141
2142   Value *getAdjustedAllocaPtr(IRBuilder<> &IRB, Type *PointerTy) {
2143     assert(BeginOffset >= NewAllocaBeginOffset);
2144     APInt Offset(TD.getPointerSizeInBits(), BeginOffset - NewAllocaBeginOffset);
2145     return getAdjustedPtr(IRB, TD, &NewAI, Offset, PointerTy, getName(""));
2146   }
2147
2148   unsigned getAdjustedAlign(uint64_t Offset) {
2149     unsigned NewAIAlign = NewAI.getAlignment();
2150     if (!NewAIAlign)
2151       NewAIAlign = TD.getABITypeAlignment(NewAI.getAllocatedType());
2152     return MinAlign(NewAIAlign, Offset);
2153   }
2154   unsigned getAdjustedAlign() {
2155     return getAdjustedAlign(BeginOffset - NewAllocaBeginOffset);
2156   }
2157
2158   bool isTypeAlignSufficient(Type *Ty) {
2159     return TD.getABITypeAlignment(Ty) >= getAdjustedAlign();
2160   }
2161
2162   ConstantInt *getIndex(IRBuilder<> &IRB, uint64_t Offset) {
2163     assert(VecTy && "Can only call getIndex when rewriting a vector");
2164     uint64_t RelOffset = Offset - NewAllocaBeginOffset;
2165     assert(RelOffset / ElementSize < UINT32_MAX && "Index out of bounds");
2166     uint32_t Index = RelOffset / ElementSize;
2167     assert(Index * ElementSize == RelOffset);
2168     return IRB.getInt32(Index);
2169   }
2170
2171   Value *extractInteger(IRBuilder<> &IRB, IntegerType *TargetTy,
2172                         uint64_t Offset) {
2173     assert(IntPromotionTy && "Alloca is not an integer we can extract from");
2174     Value *V = IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(),
2175                                      getName(".load"));
2176     assert(Offset >= NewAllocaBeginOffset && "Out of bounds offset");
2177     uint64_t RelOffset = Offset - NewAllocaBeginOffset;
2178     if (RelOffset)
2179       V = IRB.CreateLShr(V, RelOffset*8, getName(".shift"));
2180     if (TargetTy != IntPromotionTy) {
2181       assert(TargetTy->getBitWidth() < IntPromotionTy->getBitWidth() &&
2182              "Cannot extract to a larger integer!");
2183       V = IRB.CreateTrunc(V, TargetTy, getName(".trunc"));
2184     }
2185     return V;
2186   }
2187
2188   StoreInst *insertInteger(IRBuilder<> &IRB, Value *V, uint64_t Offset) {
2189     IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(V->getType());
2190     if (Ty == IntPromotionTy)
2191       return IRB.CreateAlignedStore(V, &NewAI, NewAI.getAlignment());
2192
2193     assert(Ty->getBitWidth() < IntPromotionTy->getBitWidth() &&
2194            "Cannot insert a larger integer!");
2195     V = IRB.CreateZExt(V, IntPromotionTy, getName(".ext"));
2196     assert(Offset >= NewAllocaBeginOffset && "Out of bounds offset");
2197     uint64_t RelOffset = Offset - NewAllocaBeginOffset;
2198     if (RelOffset)
2199       V = IRB.CreateShl(V, RelOffset*8, getName(".shift"));
2200
2201     APInt Mask = ~Ty->getMask().zext(IntPromotionTy->getBitWidth())
2202                                .shl(RelOffset*8);
2203     Value *Old = IRB.CreateAnd(IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI,
2204                                                      NewAI.getAlignment(),
2205                                                      getName(".oldload")),
2206                                Mask, getName(".mask"));
2207     return IRB.CreateAlignedStore(IRB.CreateOr(Old, V, getName(".insert")),
2208                                   &NewAI, NewAI.getAlignment());
2209   }
2210
2211   void deleteIfTriviallyDead(Value *V) {
2212     Instruction *I = cast<Instruction>(V);
2213     if (isInstructionTriviallyDead(I))
2214       Pass.DeadInsts.push_back(I);
2215   }
2216
2217   Value *getValueCast(IRBuilder<> &IRB, Value *V, Type *Ty) {
2218     if (V->getType()->isIntegerTy() && Ty->isPointerTy())
2219       return IRB.CreateIntToPtr(V, Ty);
2220     if (V->getType()->isPointerTy() && Ty->isIntegerTy())
2221       return IRB.CreatePtrToInt(V, Ty);
2222
2223     return IRB.CreateBitCast(V, Ty);
2224   }
2225
2226   bool rewriteVectorizedLoadInst(IRBuilder<> &IRB, LoadInst &LI, Value *OldOp) {
2227     Value *Result;
2228     if (LI.getType() == VecTy->getElementType() ||
2229         BeginOffset > NewAllocaBeginOffset || EndOffset < NewAllocaEndOffset) {
2230       Result = IRB.CreateExtractElement(
2231         IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(), getName(".load")),
2232         getIndex(IRB, BeginOffset), getName(".extract"));
2233     } else {
2234       Result = IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(),
2235                                      getName(".load"));
2236     }
2237     if (Result->getType() != LI.getType())
2238       Result = getValueCast(IRB, Result, LI.getType());
2239     LI.replaceAllUsesWith(Result);
2240     Pass.DeadInsts.push_back(&LI);
2241
2242     DEBUG(dbgs() << "          to: " << *Result << "\n");
2243     return true;
2244   }
2245
2246   bool rewriteIntegerLoad(IRBuilder<> &IRB, LoadInst &LI) {
2247     assert(!LI.isVolatile());
2248     Value *Result = extractInteger(IRB, cast<IntegerType>(LI.getType()),
2249                                    BeginOffset);
2250     LI.replaceAllUsesWith(Result);
2251     Pass.DeadInsts.push_back(&LI);
2252     DEBUG(dbgs() << "          to: " << *Result << "\n");
2253     return true;
2254   }
2255
2256   bool visitLoadInst(LoadInst &LI) {
2257     DEBUG(dbgs() << "    original: " << LI << "\n");
2258     Value *OldOp = LI.getOperand(0);
2259     assert(OldOp == OldPtr);
2260     IRBuilder<> IRB(&LI);
2261
2262     if (VecTy)
2263       return rewriteVectorizedLoadInst(IRB, LI, OldOp);
2264     if (IntPromotionTy)
2265       return rewriteIntegerLoad(IRB, LI);
2266
2267     Value *NewPtr = getAdjustedAllocaPtr(IRB,
2268                                          LI.getPointerOperand()->getType());
2269     LI.setOperand(0, NewPtr);
2270     if (LI.getAlignment() || !isTypeAlignSufficient(LI.getType()))
2271       LI.setAlignment(getAdjustedAlign());
2272     DEBUG(dbgs() << "          to: " << LI << "\n");
2273
2274     deleteIfTriviallyDead(OldOp);
2275     return NewPtr == &NewAI && !LI.isVolatile();
2276   }
2277
2278   bool rewriteVectorizedStoreInst(IRBuilder<> &IRB, StoreInst &SI,
2279                                   Value *OldOp) {
2280     Value *V = SI.getValueOperand();
2281     if (V->getType() == ElementTy ||
2282         BeginOffset > NewAllocaBeginOffset || EndOffset < NewAllocaEndOffset) {
2283       if (V->getType() != ElementTy)
2284         V = getValueCast(IRB, V, ElementTy);
2285       LoadInst *LI = IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(),
2286                                            getName(".load"));
2287       V = IRB.CreateInsertElement(LI, V, getIndex(IRB, BeginOffset),
2288                                   getName(".insert"));
2289     } else if (V->getType() != VecTy) {
2290       V = getValueCast(IRB, V, VecTy);
2291     }
2292     StoreInst *Store = IRB.CreateAlignedStore(V, &NewAI, NewAI.getAlignment());
2293     Pass.DeadInsts.push_back(&SI);
2294
2295     (void)Store;
2296     DEBUG(dbgs() << "          to: " << *Store << "\n");
2297     return true;
2298   }
2299
2300   bool rewriteIntegerStore(IRBuilder<> &IRB, StoreInst &SI) {
2301     assert(!SI.isVolatile());
2302     StoreInst *Store = insertInteger(IRB, SI.getValueOperand(), BeginOffset);
2303     Pass.DeadInsts.push_back(&SI);
2304     (void)Store;
2305     DEBUG(dbgs() << "          to: " << *Store << "\n");
2306     return true;
2307   }
2308
2309   bool visitStoreInst(StoreInst &SI) {
2310     DEBUG(dbgs() << "    original: " << SI << "\n");
2311     Value *OldOp = SI.getOperand(1);
2312     assert(OldOp == OldPtr);
2313     IRBuilder<> IRB(&SI);
2314
2315     if (VecTy)
2316       return rewriteVectorizedStoreInst(IRB, SI, OldOp);
2317     if (IntPromotionTy)
2318       return rewriteIntegerStore(IRB, SI);
2319
2320     Value *NewPtr = getAdjustedAllocaPtr(IRB,
2321                                          SI.getPointerOperand()->getType());
2322     SI.setOperand(1, NewPtr);
2323     if (SI.getAlignment() ||
2324         !isTypeAlignSufficient(SI.getValueOperand()->getType()))
2325       SI.setAlignment(getAdjustedAlign());
2326     if (SI.getAlignment())
2327       SI.setAlignment(MinAlign(NewAI.getAlignment(),
2328                                BeginOffset - NewAllocaBeginOffset));
2329     DEBUG(dbgs() << "          to: " << SI << "\n");
2330
2331     deleteIfTriviallyDead(OldOp);
2332     return NewPtr == &NewAI && !SI.isVolatile();
2333   }
2334
2335   bool visitMemSetInst(MemSetInst &II) {
2336     DEBUG(dbgs() << "    original: " << II << "\n");
2337     IRBuilder<> IRB(&II);
2338     assert(II.getRawDest() == OldPtr);
2339
2340     // If the memset has a variable size, it cannot be split, just adjust the
2341     // pointer to the new alloca.
2342     if (!isa<Constant>(II.getLength())) {
2343       II.setDest(getAdjustedAllocaPtr(IRB, II.getRawDest()->getType()));
2344       Type *CstTy = II.getAlignmentCst()->getType();
2345       II.setAlignment(ConstantInt::get(CstTy, getAdjustedAlign()));
2346
2347       deleteIfTriviallyDead(OldPtr);
2348       return false;
2349     }
2350
2351     // Record this instruction for deletion.
2352     if (Pass.DeadSplitInsts.insert(&II))
2353       Pass.DeadInsts.push_back(&II);
2354
2355     Type *AllocaTy = NewAI.getAllocatedType();
2356     Type *ScalarTy = AllocaTy->getScalarType();
2357
2358     // If this doesn't map cleanly onto the alloca type, and that type isn't
2359     // a single value type, just emit a memset.
2360     if (!VecTy && (BeginOffset != NewAllocaBeginOffset ||
2361                    EndOffset != NewAllocaEndOffset ||
2362                    !AllocaTy->isSingleValueType() ||
2363                    !TD.isLegalInteger(TD.getTypeSizeInBits(ScalarTy)))) {
2364       Type *SizeTy = II.getLength()->getType();
2365       Constant *Size = ConstantInt::get(SizeTy, EndOffset - BeginOffset);
2366       CallInst *New
2367         = IRB.CreateMemSet(getAdjustedAllocaPtr(IRB,
2368                                                 II.getRawDest()->getType()),
2369                            II.getValue(), Size, getAdjustedAlign(),
2370                            II.isVolatile());
2371       (void)New;
2372       DEBUG(dbgs() << "          to: " << *New << "\n");
2373       return false;
2374     }
2375
2376     // If we can represent this as a simple value, we have to build the actual
2377     // value to store, which requires expanding the byte present in memset to
2378     // a sensible representation for the alloca type. This is essentially
2379     // splatting the byte to a sufficiently wide integer, bitcasting to the
2380     // desired scalar type, and splatting it across any desired vector type.
2381     Value *V = II.getValue();
2382     IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
2383     Type *IntTy = Type::getIntNTy(VTy->getContext(),
2384                                   TD.getTypeSizeInBits(ScalarTy));
2385     if (TD.getTypeSizeInBits(ScalarTy) > VTy->getBitWidth())
2386       V = IRB.CreateMul(IRB.CreateZExt(V, IntTy, getName(".zext")),
2387                         ConstantExpr::getUDiv(
2388                           Constant::getAllOnesValue(IntTy),
2389                           ConstantExpr::getZExt(
2390                             Constant::getAllOnesValue(V->getType()),
2391                             IntTy)),
2392                         getName(".isplat"));
2393     if (V->getType() != ScalarTy) {
2394       if (ScalarTy->isPointerTy())
2395         V = IRB.CreateIntToPtr(V, ScalarTy);
2396       else if (ScalarTy->isPrimitiveType() || ScalarTy->isVectorTy())
2397         V = IRB.CreateBitCast(V, ScalarTy);
2398       else if (ScalarTy->isIntegerTy())
2399         llvm_unreachable("Computed different integer types with equal widths");
2400       else
2401         llvm_unreachable("Invalid scalar type");
2402     }
2403
2404     // If this is an element-wide memset of a vectorizable alloca, insert it.
2405     if (VecTy && (BeginOffset > NewAllocaBeginOffset ||
2406                   EndOffset < NewAllocaEndOffset)) {
2407       StoreInst *Store = IRB.CreateAlignedStore(
2408         IRB.CreateInsertElement(IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI,
2409                                                       NewAI.getAlignment(),
2410                                                       getName(".load")),
2411                                 V, getIndex(IRB, BeginOffset),
2412                                 getName(".insert")),
2413         &NewAI, NewAI.getAlignment());
2414       (void)Store;
2415       DEBUG(dbgs() << "          to: " << *Store << "\n");
2416       return true;
2417     }
2418
2419     // Splat to a vector if needed.
2420     if (VectorType *VecTy = dyn_cast<VectorType>(AllocaTy)) {
2421       VectorType *SplatSourceTy = VectorType::get(V->getType(), 1);
2422       V = IRB.CreateShuffleVector(
2423         IRB.CreateInsertElement(UndefValue::get(SplatSourceTy), V,
2424                                 IRB.getInt32(0), getName(".vsplat.insert")),
2425         UndefValue::get(SplatSourceTy),
2426         ConstantVector::getSplat(VecTy->getNumElements(), IRB.getInt32(0)),
2427         getName(".vsplat.shuffle"));
2428       assert(V->getType() == VecTy);
2429     }
2430
2431     Value *New = IRB.CreateAlignedStore(V, &NewAI, NewAI.getAlignment(),
2432                                         II.isVolatile());
2433     (void)New;
2434     DEBUG(dbgs() << "          to: " << *New << "\n");
2435     return !II.isVolatile();
2436   }
2437
2438   bool visitMemTransferInst(MemTransferInst &II) {
2439     // Rewriting of memory transfer instructions can be a bit tricky. We break
2440     // them into two categories: split intrinsics and unsplit intrinsics.
2441
2442     DEBUG(dbgs() << "    original: " << II << "\n");
2443     IRBuilder<> IRB(&II);
2444
2445     assert(II.getRawSource() == OldPtr || II.getRawDest() == OldPtr);
2446     bool IsDest = II.getRawDest() == OldPtr;
2447
2448     const AllocaPartitioning::MemTransferOffsets &MTO
2449       = P.getMemTransferOffsets(II);
2450
2451     // Compute the relative offset within the transfer.
2452     unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
2453     APInt RelOffset(IntPtrWidth, BeginOffset - (IsDest ? MTO.DestBegin
2454                                                        : MTO.SourceBegin));
2455
2456     unsigned Align = II.getAlignment();
2457     if (Align > 1)
2458       Align = MinAlign(RelOffset.zextOrTrunc(64).getZExtValue(),
2459                        MinAlign(II.getAlignment(), getAdjustedAlign()));
2460
2461     // For unsplit intrinsics, we simply modify the source and destination
2462     // pointers in place. This isn't just an optimization, it is a matter of
2463     // correctness. With unsplit intrinsics we may be dealing with transfers
2464     // within a single alloca before SROA ran, or with transfers that have
2465     // a variable length. We may also be dealing with memmove instead of
2466     // memcpy, and so simply updating the pointers is the necessary for us to
2467     // update both source and dest of a single call.
2468     if (!MTO.IsSplittable) {
2469       Value *OldOp = IsDest ? II.getRawDest() : II.getRawSource();
2470       if (IsDest)
2471         II.setDest(getAdjustedAllocaPtr(IRB, II.getRawDest()->getType()));
2472       else
2473         II.setSource(getAdjustedAllocaPtr(IRB, II.getRawSource()->getType()));
2474
2475       Type *CstTy = II.getAlignmentCst()->getType();
2476       II.setAlignment(ConstantInt::get(CstTy, Align));
2477
2478       DEBUG(dbgs() << "          to: " << II << "\n");
2479       deleteIfTriviallyDead(OldOp);
2480       return false;
2481     }
2482     // For split transfer intrinsics we have an incredibly useful assurance:
2483     // the source and destination do not reside within the same alloca, and at
2484     // least one of them does not escape. This means that we can replace
2485     // memmove with memcpy, and we don't need to worry about all manner of
2486     // downsides to splitting and transforming the operations.
2487
2488     // If this doesn't map cleanly onto the alloca type, and that type isn't
2489     // a single value type, just emit a memcpy.
2490     bool EmitMemCpy
2491       = !VecTy && (BeginOffset != NewAllocaBeginOffset ||
2492                    EndOffset != NewAllocaEndOffset ||
2493                    !NewAI.getAllocatedType()->isSingleValueType());
2494
2495     // If we're just going to emit a memcpy, the alloca hasn't changed, and the
2496     // size hasn't been shrunk based on analysis of the viable range, this is
2497     // a no-op.
2498     if (EmitMemCpy && &OldAI == &NewAI) {
2499       uint64_t OrigBegin = IsDest ? MTO.DestBegin : MTO.SourceBegin;
2500       uint64_t OrigEnd = IsDest ? MTO.DestEnd : MTO.SourceEnd;
2501       // Ensure the start lines up.
2502       assert(BeginOffset == OrigBegin);
2503       (void)OrigBegin;
2504
2505       // Rewrite the size as needed.
2506       if (EndOffset != OrigEnd)
2507         II.setLength(ConstantInt::get(II.getLength()->getType(),
2508                                       EndOffset - BeginOffset));
2509       return false;
2510     }
2511     // Record this instruction for deletion.
2512     if (Pass.DeadSplitInsts.insert(&II))
2513       Pass.DeadInsts.push_back(&II);
2514
2515     bool IsVectorElement = VecTy && (BeginOffset > NewAllocaBeginOffset ||
2516                                      EndOffset < NewAllocaEndOffset);
2517
2518     Type *OtherPtrTy = IsDest ? II.getRawSource()->getType()
2519                               : II.getRawDest()->getType();
2520     if (!EmitMemCpy)
2521       OtherPtrTy = IsVectorElement ? VecTy->getElementType()->getPointerTo()
2522                                    : NewAI.getType();
2523
2524     // Compute the other pointer, folding as much as possible to produce
2525     // a single, simple GEP in most cases.
2526     Value *OtherPtr = IsDest ? II.getRawSource() : II.getRawDest();
2527     OtherPtr = getAdjustedPtr(IRB, TD, OtherPtr, RelOffset, OtherPtrTy,
2528                               getName("." + OtherPtr->getName()));
2529
2530     // Strip all inbounds GEPs and pointer casts to try to dig out any root
2531     // alloca that should be re-examined after rewriting this instruction.
2532     if (AllocaInst *AI
2533           = dyn_cast<AllocaInst>(OtherPtr->stripInBoundsOffsets()))
2534       Pass.Worklist.insert(AI);
2535
2536     if (EmitMemCpy) {
2537       Value *OurPtr
2538         = getAdjustedAllocaPtr(IRB, IsDest ? II.getRawDest()->getType()
2539                                            : II.getRawSource()->getType());
2540       Type *SizeTy = II.getLength()->getType();
2541       Constant *Size = ConstantInt::get(SizeTy, EndOffset - BeginOffset);
2542
2543       CallInst *New = IRB.CreateMemCpy(IsDest ? OurPtr : OtherPtr,
2544                                        IsDest ? OtherPtr : OurPtr,
2545                                        Size, Align, II.isVolatile());
2546       (void)New;
2547       DEBUG(dbgs() << "          to: " << *New << "\n");
2548       return false;
2549     }
2550
2551     Value *SrcPtr = OtherPtr;
2552     Value *DstPtr = &NewAI;
2553     if (!IsDest)
2554       std::swap(SrcPtr, DstPtr);
2555
2556     Value *Src;
2557     if (IsVectorElement && !IsDest) {
2558       // We have to extract rather than load.
2559       Src = IRB.CreateExtractElement(
2560         IRB.CreateAlignedLoad(SrcPtr, Align, getName(".copyload")),
2561         getIndex(IRB, BeginOffset),
2562         getName(".copyextract"));
2563     } else {
2564       Src = IRB.CreateAlignedLoad(SrcPtr, Align, II.isVolatile(),
2565                                   getName(".copyload"));
2566     }
2567
2568     if (IsVectorElement && IsDest) {
2569       // We have to insert into a loaded copy before storing.
2570       Src = IRB.CreateInsertElement(
2571         IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(), getName(".load")),
2572         Src, getIndex(IRB, BeginOffset),
2573         getName(".insert"));
2574     }
2575
2576     StoreInst *Store = cast<StoreInst>(
2577       IRB.CreateAlignedStore(Src, DstPtr, Align, II.isVolatile()));
2578     (void)Store;
2579     DEBUG(dbgs() << "          to: " << *Store << "\n");
2580     return !II.isVolatile();
2581   }
2582
2583   bool visitIntrinsicInst(IntrinsicInst &II) {
2584     assert(II.getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start ||
2585            II.getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_end);
2586     DEBUG(dbgs() << "    original: " << II << "\n");
2587     IRBuilder<> IRB(&II);
2588     assert(II.getArgOperand(1) == OldPtr);
2589
2590     // Record this instruction for deletion.
2591     if (Pass.DeadSplitInsts.insert(&II))
2592       Pass.DeadInsts.push_back(&II);
2593
2594     ConstantInt *Size
2595       = ConstantInt::get(cast<IntegerType>(II.getArgOperand(0)->getType()),
2596                          EndOffset - BeginOffset);
2597     Value *Ptr = getAdjustedAllocaPtr(IRB, II.getArgOperand(1)->getType());
2598     Value *New;
2599     if (II.getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start)
2600       New = IRB.CreateLifetimeStart(Ptr, Size);
2601     else
2602       New = IRB.CreateLifetimeEnd(Ptr, Size);
2603
2604     DEBUG(dbgs() << "          to: " << *New << "\n");
2605     return true;
2606   }
2607
2608   bool visitPHINode(PHINode &PN) {
2609     DEBUG(dbgs() << "    original: " << PN << "\n");
2610
2611     // We would like to compute a new pointer in only one place, but have it be
2612     // as local as possible to the PHI. To do that, we re-use the location of
2613     // the old pointer, which necessarily must be in the right position to
2614     // dominate the PHI.
2615     IRBuilder<> PtrBuilder(cast<Instruction>(OldPtr));
2616
2617     Value *NewPtr = getAdjustedAllocaPtr(PtrBuilder, OldPtr->getType());
2618     // Replace the operands which were using the old pointer.
2619     User::op_iterator OI = PN.op_begin(), OE = PN.op_end();
2620     for (; OI != OE; ++OI)
2621       if (*OI == OldPtr)
2622         *OI = NewPtr;
2623
2624     DEBUG(dbgs() << "          to: " << PN << "\n");
2625     deleteIfTriviallyDead(OldPtr);
2626     return false;
2627   }
2628
2629   bool visitSelectInst(SelectInst &SI) {
2630     DEBUG(dbgs() << "    original: " << SI << "\n");
2631     IRBuilder<> IRB(&SI);
2632
2633     // Find the operand we need to rewrite here.
2634     bool IsTrueVal = SI.getTrueValue() == OldPtr;
2635     if (IsTrueVal)
2636       assert(SI.getFalseValue() != OldPtr && "Pointer is both operands!");
2637     else
2638       assert(SI.getFalseValue() == OldPtr && "Pointer isn't an operand!");
2639
2640     Value *NewPtr = getAdjustedAllocaPtr(IRB, OldPtr->getType());
2641     SI.setOperand(IsTrueVal ? 1 : 2, NewPtr);
2642     DEBUG(dbgs() << "          to: " << SI << "\n");
2643     deleteIfTriviallyDead(OldPtr);
2644     return false;
2645   }
2646
2647 };
2648 }
2649
2650 namespace {
2651 /// \brief Visitor to rewrite aggregate loads and stores as scalar.
2652 ///
2653 /// This pass aggressively rewrites all aggregate loads and stores on
2654 /// a particular pointer (or any pointer derived from it which we can identify)
2655 /// with scalar loads and stores.
2656 class AggLoadStoreRewriter : public InstVisitor<AggLoadStoreRewriter, bool> {
2657   // Befriend the base class so it can delegate to private visit methods.
2658   friend class llvm::InstVisitor<AggLoadStoreRewriter, bool>;
2659
2660   const TargetData &TD;
2661
2662   /// Queue of pointer uses to analyze and potentially rewrite.
2663   SmallVector<Use *, 8> Queue;
2664
2665   /// Set to prevent us from cycling with phi nodes and loops.
2666   SmallPtrSet<User *, 8> Visited;
2667
2668   /// The current pointer use being rewritten. This is used to dig up the used
2669   /// value (as opposed to the user).
2670   Use *U;
2671
2672 public:
2673   AggLoadStoreRewriter(const TargetData &TD) : TD(TD) {}
2674
2675   /// Rewrite loads and stores through a pointer and all pointers derived from
2676   /// it.
2677   bool rewrite(Instruction &I) {
2678     DEBUG(dbgs() << "  Rewriting FCA loads and stores...\n");
2679     enqueueUsers(I);
2680     bool Changed = false;
2681     while (!Queue.empty()) {
2682       U = Queue.pop_back_val();
2683       Changed |= visit(cast<Instruction>(U->getUser()));
2684     }
2685     return Changed;
2686   }
2687
2688 private:
2689   /// Enqueue all the users of the given instruction for further processing.
2690   /// This uses a set to de-duplicate users.
2691   void enqueueUsers(Instruction &I) {
2692     for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end(); UI != UE;
2693          ++UI)
2694       if (Visited.insert(*UI))
2695         Queue.push_back(&UI.getUse());
2696   }
2697
2698   // Conservative default is to not rewrite anything.
2699   bool visitInstruction(Instruction &I) { return false; }
2700
2701   /// \brief Generic recursive split emission class.
2702   template <typename Derived>
2703   class OpSplitter {
2704   protected:
2705     /// The builder used to form new instructions.
2706     IRBuilder<> IRB;
2707     /// The indices which to be used with insert- or extractvalue to select the
2708     /// appropriate value within the aggregate.
2709     SmallVector<unsigned, 4> Indices;
2710     /// The indices to a GEP instruction which will move Ptr to the correct slot
2711     /// within the aggregate.
2712     SmallVector<Value *, 4> GEPIndices;
2713     /// The base pointer of the original op, used as a base for GEPing the
2714     /// split operations.
2715     Value *Ptr;
2716
2717     /// Initialize the splitter with an insertion point, Ptr and start with a
2718     /// single zero GEP index.
2719     OpSplitter(Instruction *InsertionPoint, Value *Ptr)
2720       : IRB(InsertionPoint), GEPIndices(1, IRB.getInt32(0)), Ptr(Ptr) {}
2721
2722   public:
2723     /// \brief Generic recursive split emission routine.
2724     ///
2725     /// This method recursively splits an aggregate op (load or store) into
2726     /// scalar or vector ops. It splits recursively until it hits a single value
2727     /// and emits that single value operation via the template argument.
2728     ///
2729     /// The logic of this routine relies on GEPs and insertvalue and
2730     /// extractvalue all operating with the same fundamental index list, merely
2731     /// formatted differently (GEPs need actual values).
2732     ///
2733     /// \param Ty  The type being split recursively into smaller ops.
2734     /// \param Agg The aggregate value being built up or stored, depending on
2735     /// whether this is splitting a load or a store respectively.
2736     void emitSplitOps(Type *Ty, Value *&Agg, const Twine &Name) {
2737       if (Ty->isSingleValueType())
2738         return static_cast<Derived *>(this)->emitFunc(Ty, Agg, Name);
2739
2740       if (ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(Ty)) {
2741         unsigned OldSize = Indices.size();
2742         (void)OldSize;
2743         for (unsigned Idx = 0, Size = ATy->getNumElements(); Idx != Size;
2744              ++Idx) {
2745           assert(Indices.size() == OldSize && "Did not return to the old size");
2746           Indices.push_back(Idx);
2747           GEPIndices.push_back(IRB.getInt32(Idx));
2748           emitSplitOps(ATy->getElementType(), Agg, Name + "." + Twine(Idx));
2749           GEPIndices.pop_back();
2750           Indices.pop_back();
2751         }
2752         return;
2753       }
2754
2755       if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
2756         unsigned OldSize = Indices.size();
2757         (void)OldSize;
2758         for (unsigned Idx = 0, Size = STy->getNumElements(); Idx != Size;
2759              ++Idx) {
2760           assert(Indices.size() == OldSize && "Did not return to the old size");
2761           Indices.push_back(Idx);
2762           GEPIndices.push_back(IRB.getInt32(Idx));
2763           emitSplitOps(STy->getElementType(Idx), Agg, Name + "." + Twine(Idx));
2764           GEPIndices.pop_back();
2765           Indices.pop_back();
2766         }
2767         return;
2768       }
2769
2770       llvm_unreachable("Only arrays and structs are aggregate loadable types");
2771     }
2772   };
2773
2774   struct LoadOpSplitter : public OpSplitter<LoadOpSplitter> {
2775     LoadOpSplitter(Instruction *InsertionPoint, Value *Ptr)
2776       : OpSplitter<LoadOpSplitter>(InsertionPoint, Ptr) {}
2777
2778     /// Emit a leaf load of a single value. This is called at the leaves of the
2779     /// recursive emission to actually load values.
2780     void emitFunc(Type *Ty, Value *&Agg, const Twine &Name) {
2781       assert(Ty->isSingleValueType());
2782       // Load the single value and insert it using the indices.
2783       Value *Load = IRB.CreateLoad(IRB.CreateInBoundsGEP(Ptr, GEPIndices,
2784                                                          Name + ".gep"),
2785                                    Name + ".load");
2786       Agg = IRB.CreateInsertValue(Agg, Load, Indices, Name + ".insert");
2787       DEBUG(dbgs() << "          to: " << *Load << "\n");
2788     }
2789   };
2790
2791   bool visitLoadInst(LoadInst &LI) {
2792     assert(LI.getPointerOperand() == *U);
2793     if (!LI.isSimple() || LI.getType()->isSingleValueType())
2794       return false;
2795
2796     // We have an aggregate being loaded, split it apart.
2797     DEBUG(dbgs() << "    original: " << LI << "\n");
2798     LoadOpSplitter Splitter(&LI, *U);
2799     Value *V = UndefValue::get(LI.getType());
2800     Splitter.emitSplitOps(LI.getType(), V, LI.getName() + ".fca");
2801     LI.replaceAllUsesWith(V);
2802     LI.eraseFromParent();
2803     return true;
2804   }
2805
2806   struct StoreOpSplitter : public OpSplitter<StoreOpSplitter> {
2807     StoreOpSplitter(Instruction *InsertionPoint, Value *Ptr)
2808       : OpSplitter<StoreOpSplitter>(InsertionPoint, Ptr) {}
2809
2810     /// Emit a leaf store of a single value. This is called at the leaves of the
2811     /// recursive emission to actually produce stores.
2812     void emitFunc(Type *Ty, Value *&Agg, const Twine &Name) {
2813       assert(Ty->isSingleValueType());
2814       // Extract the single value and store it using the indices.
2815       Value *Store = IRB.CreateStore(
2816         IRB.CreateExtractValue(Agg, Indices, Name + ".extract"),
2817         IRB.CreateInBoundsGEP(Ptr, GEPIndices, Name + ".gep"));
2818       (void)Store;
2819       DEBUG(dbgs() << "          to: " << *Store << "\n");
2820     }
2821   };
2822
2823   bool visitStoreInst(StoreInst &SI) {
2824     if (!SI.isSimple() || SI.getPointerOperand() != *U)
2825       return false;
2826     Value *V = SI.getValueOperand();
2827     if (V->getType()->isSingleValueType())
2828       return false;
2829
2830     // We have an aggregate being stored, split it apart.
2831     DEBUG(dbgs() << "    original: " << SI << "\n");
2832     StoreOpSplitter Splitter(&SI, *U);
2833     Splitter.emitSplitOps(V->getType(), V, V->getName() + ".fca");
2834     SI.eraseFromParent();
2835     return true;
2836   }
2837
2838   bool visitBitCastInst(BitCastInst &BC) {
2839     enqueueUsers(BC);
2840     return false;
2841   }
2842
2843   bool visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEPI) {
2844     enqueueUsers(GEPI);
2845     return false;
2846   }
2847
2848   bool visitPHINode(PHINode &PN) {
2849     enqueueUsers(PN);
2850     return false;
2851   }
2852
2853   bool visitSelectInst(SelectInst &SI) {
2854     enqueueUsers(SI);
2855     return false;
2856   }
2857 };
2858 }
2859
2860 /// \brief Try to find a partition of the aggregate type passed in for a given
2861 /// offset and size.
2862 ///
2863 /// This recurses through the aggregate type and tries to compute a subtype
2864 /// based on the offset and size. When the offset and size span a sub-section
2865 /// of an array, it will even compute a new array type for that sub-section,
2866 /// and the same for structs.
2867 ///
2868 /// Note that this routine is very strict and tries to find a partition of the
2869 /// type which produces the *exact* right offset and size. It is not forgiving
2870 /// when the size or offset cause either end of type-based partition to be off.
2871 /// Also, this is a best-effort routine. It is reasonable to give up and not
2872 /// return a type if necessary.
2873 static Type *getTypePartition(const TargetData &TD, Type *Ty,
2874                               uint64_t Offset, uint64_t Size) {
2875   if (Offset == 0 && TD.getTypeAllocSize(Ty) == Size)
2876     return Ty;
2877
2878   if (SequentialType *SeqTy = dyn_cast<SequentialType>(Ty)) {
2879     // We can't partition pointers...
2880     if (SeqTy->isPointerTy())
2881       return 0;
2882
2883     Type *ElementTy = SeqTy->getElementType();
2884     uint64_t ElementSize = TD.getTypeAllocSize(ElementTy);
2885     uint64_t NumSkippedElements = Offset / ElementSize;
2886     if (ArrayType *ArrTy = dyn_cast<ArrayType>(SeqTy))
2887       if (NumSkippedElements >= ArrTy->getNumElements())
2888         return 0;
2889     if (VectorType *VecTy = dyn_cast<VectorType>(SeqTy))
2890       if (NumSkippedElements >= VecTy->getNumElements())
2891         return 0;
2892     Offset -= NumSkippedElements * ElementSize;
2893
2894     // First check if we need to recurse.
2895     if (Offset > 0 || Size < ElementSize) {
2896       // Bail if the partition ends in a different array element.
2897       if ((Offset + Size) > ElementSize)
2898         return 0;
2899       // Recurse through the element type trying to peel off offset bytes.
2900       return getTypePartition(TD, ElementTy, Offset, Size);
2901     }
2902     assert(Offset == 0);
2903
2904     if (Size == ElementSize)
2905       return ElementTy;
2906     assert(Size > ElementSize);
2907     uint64_t NumElements = Size / ElementSize;
2908     if (NumElements * ElementSize != Size)
2909       return 0;
2910     return ArrayType::get(ElementTy, NumElements);
2911   }
2912
2913   StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty);
2914   if (!STy)
2915     return 0;
2916
2917   const StructLayout *SL = TD.getStructLayout(STy);
2918   if (Offset >= SL->getSizeInBytes())
2919     return 0;
2920   uint64_t EndOffset = Offset + Size;
2921   if (EndOffset > SL->getSizeInBytes())
2922     return 0;
2923
2924   unsigned Index = SL->getElementContainingOffset(Offset);
2925   Offset -= SL->getElementOffset(Index);
2926
2927   Type *ElementTy = STy->getElementType(Index);
2928   uint64_t ElementSize = TD.getTypeAllocSize(ElementTy);
2929   if (Offset >= ElementSize)
2930     return 0; // The offset points into alignment padding.
2931
2932   // See if any partition must be contained by the element.
2933   if (Offset > 0 || Size < ElementSize) {
2934     if ((Offset + Size) > ElementSize)
2935       return 0;
2936     return getTypePartition(TD, ElementTy, Offset, Size);
2937   }
2938   assert(Offset == 0);
2939
2940   if (Size == ElementSize)
2941     return ElementTy;
2942
2943   StructType::element_iterator EI = STy->element_begin() + Index,
2944                                EE = STy->element_end();
2945   if (EndOffset < SL->getSizeInBytes()) {
2946     unsigned EndIndex = SL->getElementContainingOffset(EndOffset);
2947     if (Index == EndIndex)
2948       return 0; // Within a single element and its padding.
2949
2950     // Don't try to form "natural" types if the elements don't line up with the
2951     // expected size.
2952     // FIXME: We could potentially recurse down through the last element in the
2953     // sub-struct to find a natural end point.
2954     if (SL->getElementOffset(EndIndex) != EndOffset)
2955       return 0;
2956
2957     assert(Index < EndIndex);
2958     EE = STy->element_begin() + EndIndex;
2959   }
2960
2961   // Try to build up a sub-structure.
2962   SmallVector<Type *, 4> ElementTys;
2963   do {
2964     ElementTys.push_back(*EI++);
2965   } while (EI != EE);
2966   StructType *SubTy = StructType::get(STy->getContext(), ElementTys,
2967                                       STy->isPacked());
2968   const StructLayout *SubSL = TD.getStructLayout(SubTy);
2969   if (Size != SubSL->getSizeInBytes())
2970     return 0; // The sub-struct doesn't have quite the size needed.
2971
2972   return SubTy;
2973 }
2974
2975 /// \brief Rewrite an alloca partition's users.
2976 ///
2977 /// This routine drives both of the rewriting goals of the SROA pass. It tries
2978 /// to rewrite uses of an alloca partition to be conducive for SSA value
2979 /// promotion. If the partition needs a new, more refined alloca, this will
2980 /// build that new alloca, preserving as much type information as possible, and
2981 /// rewrite the uses of the old alloca to point at the new one and have the
2982 /// appropriate new offsets. It also evaluates how successful the rewrite was
2983 /// at enabling promotion and if it was successful queues the alloca to be
2984 /// promoted.
2985 bool SROA::rewriteAllocaPartition(AllocaInst &AI,
2986                                   AllocaPartitioning &P,
2987                                   AllocaPartitioning::iterator PI) {
2988   uint64_t AllocaSize = PI->EndOffset - PI->BeginOffset;
2989   if (P.use_begin(PI) == P.use_end(PI))
2990     return false; // No live uses left of this partition.
2991
2992   DEBUG(dbgs() << "Speculating PHIs and selects in partition "
2993                << "[" << PI->BeginOffset << "," << PI->EndOffset << ")\n");
2994
2995   PHIOrSelectSpeculator Speculator(*TD, P, *this);
2996   DEBUG(dbgs() << "  speculating ");
2997   DEBUG(P.print(dbgs(), PI, ""));
2998   Speculator.visitUsers(P.use_begin(PI), P.use_end(PI));
2999
3000   // Try to compute a friendly type for this partition of the alloca. This
3001   // won't always succeed, in which case we fall back to a legal integer type
3002   // or an i8 array of an appropriate size.
3003   Type *AllocaTy = 0;
3004   if (Type *PartitionTy = P.getCommonType(PI))
3005     if (TD->getTypeAllocSize(PartitionTy) >= AllocaSize)
3006       AllocaTy = PartitionTy;
3007   if (!AllocaTy)
3008     if (Type *PartitionTy = getTypePartition(*TD, AI.getAllocatedType(),
3009                                              PI->BeginOffset, AllocaSize))
3010       AllocaTy = PartitionTy;
3011   if ((!AllocaTy ||
3012        (AllocaTy->isArrayTy() &&
3013         AllocaTy->getArrayElementType()->isIntegerTy())) &&
3014       TD->isLegalInteger(AllocaSize * 8))
3015     AllocaTy = Type::getIntNTy(*C, AllocaSize * 8);
3016   if (!AllocaTy)
3017     AllocaTy = ArrayType::get(Type::getInt8Ty(*C), AllocaSize);
3018   assert(TD->getTypeAllocSize(AllocaTy) >= AllocaSize);
3019
3020   // Check for the case where we're going to rewrite to a new alloca of the
3021   // exact same type as the original, and with the same access offsets. In that
3022   // case, re-use the existing alloca, but still run through the rewriter to
3023   // performe phi and select speculation.
3024   AllocaInst *NewAI;
3025   if (AllocaTy == AI.getAllocatedType()) {
3026     assert(PI->BeginOffset == 0 &&
3027            "Non-zero begin offset but same alloca type");
3028     assert(PI == P.begin() && "Begin offset is zero on later partition");
3029     NewAI = &AI;
3030   } else {
3031     unsigned Alignment = AI.getAlignment();
3032     if (!Alignment) {
3033       // The minimum alignment which users can rely on when the explicit
3034       // alignment is omitted or zero is that required by the ABI for this
3035       // type.
3036       Alignment = TD->getABITypeAlignment(AI.getAllocatedType());
3037     }
3038     Alignment = MinAlign(Alignment, PI->BeginOffset);
3039     // If we will get at least this much alignment from the type alone, leave
3040     // the alloca's alignment unconstrained.
3041     if (Alignment <= TD->getABITypeAlignment(AllocaTy))
3042       Alignment = 0;
3043     NewAI = new AllocaInst(AllocaTy, 0, Alignment,
3044                            AI.getName() + ".sroa." + Twine(PI - P.begin()),
3045                            &AI);
3046     ++NumNewAllocas;
3047   }
3048
3049   DEBUG(dbgs() << "Rewriting alloca partition "
3050                << "[" << PI->BeginOffset << "," << PI->EndOffset << ") to: "
3051                << *NewAI << "\n");
3052
3053   AllocaPartitionRewriter Rewriter(*TD, P, PI, *this, AI, *NewAI,
3054                                    PI->BeginOffset, PI->EndOffset);
3055   DEBUG(dbgs() << "  rewriting ");
3056   DEBUG(P.print(dbgs(), PI, ""));
3057   if (Rewriter.visitUsers(P.use_begin(PI), P.use_end(PI))) {
3058     DEBUG(dbgs() << "  and queuing for promotion\n");
3059     PromotableAllocas.push_back(NewAI);
3060   } else if (NewAI != &AI) {
3061     // If we can't promote the alloca, iterate on it to check for new
3062     // refinements exposed by splitting the current alloca. Don't iterate on an
3063     // alloca which didn't actually change and didn't get promoted.
3064     Worklist.insert(NewAI);
3065   }
3066   return true;
3067 }
3068
3069 /// \brief Walks the partitioning of an alloca rewriting uses of each partition.
3070 bool SROA::splitAlloca(AllocaInst &AI, AllocaPartitioning &P) {
3071   bool Changed = false;
3072   for (AllocaPartitioning::iterator PI = P.begin(), PE = P.end(); PI != PE;
3073        ++PI)
3074     Changed |= rewriteAllocaPartition(AI, P, PI);
3075
3076   return Changed;
3077 }
3078
3079 /// \brief Analyze an alloca for SROA.
3080 ///
3081 /// This analyzes the alloca to ensure we can reason about it, builds
3082 /// a partitioning of the alloca, and then hands it off to be split and
3083 /// rewritten as needed.
3084 bool SROA::runOnAlloca(AllocaInst &AI) {
3085   DEBUG(dbgs() << "SROA alloca: " << AI << "\n");
3086   ++NumAllocasAnalyzed;
3087
3088   // Special case dead allocas, as they're trivial.
3089   if (AI.use_empty()) {
3090     AI.eraseFromParent();
3091     return true;
3092   }
3093
3094   // Skip alloca forms that this analysis can't handle.
3095   if (AI.isArrayAllocation() || !AI.getAllocatedType()->isSized() ||
3096       TD->getTypeAllocSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
3097     return false;
3098
3099   // First check if this is a non-aggregate type that we should simply promote.
3100   if (!AI.getAllocatedType()->isAggregateType() && isAllocaPromotable(&AI)) {
3101     DEBUG(dbgs() << "  Trivially scalar type, queuing for promotion...\n");
3102     PromotableAllocas.push_back(&AI);
3103     return false;
3104   }
3105
3106   bool Changed = false;
3107
3108   // First, split any FCA loads and stores touching this alloca to promote
3109   // better splitting and promotion opportunities.
3110   AggLoadStoreRewriter AggRewriter(*TD);
3111   Changed |= AggRewriter.rewrite(AI);
3112
3113   // Build the partition set using a recursive instruction-visiting builder.
3114   AllocaPartitioning P(*TD, AI);
3115   DEBUG(P.print(dbgs()));
3116   if (P.isEscaped())
3117     return Changed;
3118
3119   // No partitions to split. Leave the dead alloca for a later pass to clean up.
3120   if (P.begin() == P.end())
3121     return Changed;
3122
3123   // Delete all the dead users of this alloca before splitting and rewriting it.
3124   for (AllocaPartitioning::dead_user_iterator DI = P.dead_user_begin(),
3125                                               DE = P.dead_user_end();
3126        DI != DE; ++DI) {
3127     Changed = true;
3128     (*DI)->replaceAllUsesWith(UndefValue::get((*DI)->getType()));
3129     DeadInsts.push_back(*DI);
3130   }
3131   for (AllocaPartitioning::dead_op_iterator DO = P.dead_op_begin(),
3132                                             DE = P.dead_op_end();
3133        DO != DE; ++DO) {
3134     Value *OldV = **DO;
3135     // Clobber the use with an undef value.
3136     **DO = UndefValue::get(OldV->getType());
3137     if (Instruction *OldI = dyn_cast<Instruction>(OldV))
3138       if (isInstructionTriviallyDead(OldI)) {
3139         Changed = true;
3140         DeadInsts.push_back(OldI);
3141       }
3142   }
3143
3144   return splitAlloca(AI, P) || Changed;
3145 }
3146
3147 /// \brief Delete the dead instructions accumulated in this run.
3148 ///
3149 /// Recursively deletes the dead instructions we've accumulated. This is done
3150 /// at the very end to maximize locality of the recursive delete and to
3151 /// minimize the problems of invalidated instruction pointers as such pointers
3152 /// are used heavily in the intermediate stages of the algorithm.
3153 ///
3154 /// We also record the alloca instructions deleted here so that they aren't
3155 /// subsequently handed to mem2reg to promote.
3156 void SROA::deleteDeadInstructions(SmallPtrSet<AllocaInst*, 4> &DeletedAllocas) {
3157   DeadSplitInsts.clear();
3158   while (!DeadInsts.empty()) {
3159     Instruction *I = DeadInsts.pop_back_val();
3160     DEBUG(dbgs() << "Deleting dead instruction: " << *I << "\n");
3161
3162     for (User::op_iterator OI = I->op_begin(), E = I->op_end(); OI != E; ++OI)
3163       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(*OI)) {
3164         // Zero out the operand and see if it becomes trivially dead.
3165         *OI = 0;
3166         if (isInstructionTriviallyDead(U))
3167           DeadInsts.push_back(U);
3168       }
3169
3170     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(I))
3171       DeletedAllocas.insert(AI);
3172
3173     ++NumDeleted;
3174     I->eraseFromParent();
3175   }
3176 }
3177
3178 /// \brief Promote the allocas, using the best available technique.
3179 ///
3180 /// This attempts to promote whatever allocas have been identified as viable in
3181 /// the PromotableAllocas list. If that list is empty, there is nothing to do.
3182 /// If there is a domtree available, we attempt to promote using the full power
3183 /// of mem2reg. Otherwise, we build and use the AllocaPromoter above which is
3184 /// based on the SSAUpdater utilities. This function returns whether any
3185 /// promotion occured.
3186 bool SROA::promoteAllocas(Function &F) {
3187   if (PromotableAllocas.empty())
3188     return false;
3189
3190   NumPromoted += PromotableAllocas.size();
3191
3192   if (DT && !ForceSSAUpdater) {
3193     DEBUG(dbgs() << "Promoting allocas with mem2reg...\n");
3194     PromoteMemToReg(PromotableAllocas, *DT);
3195     PromotableAllocas.clear();
3196     return true;
3197   }
3198
3199   DEBUG(dbgs() << "Promoting allocas with SSAUpdater...\n");
3200   SSAUpdater SSA;
3201   DIBuilder DIB(*F.getParent());
3202   SmallVector<Instruction*, 64> Insts;
3203
3204   for (unsigned Idx = 0, Size = PromotableAllocas.size(); Idx != Size; ++Idx) {
3205     AllocaInst *AI = PromotableAllocas[Idx];
3206     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), UE = AI->use_end();
3207          UI != UE;) {
3208       Instruction *I = cast<Instruction>(*UI++);
3209       // FIXME: Currently the SSAUpdater infrastructure doesn't reason about
3210       // lifetime intrinsics and so we strip them (and the bitcasts+GEPs
3211       // leading to them) here. Eventually it should use them to optimize the
3212       // scalar values produced.
3213       if (isa<BitCastInst>(I) || isa<GetElementPtrInst>(I)) {
3214         assert(onlyUsedByLifetimeMarkers(I) &&
3215                "Found a bitcast used outside of a lifetime marker.");
3216         while (!I->use_empty())
3217           cast<Instruction>(*I->use_begin())->eraseFromParent();
3218         I->eraseFromParent();
3219         continue;
3220       }
3221       if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
3222         assert(II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start ||
3223                II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_end);
3224         II->eraseFromParent();
3225         continue;
3226       }
3227
3228       Insts.push_back(I);
3229     }
3230     AllocaPromoter(Insts, SSA, *AI, DIB).run(Insts);
3231     Insts.clear();
3232   }
3233
3234   PromotableAllocas.clear();
3235   return true;
3236 }
3237
3238 namespace {
3239   /// \brief A predicate to test whether an alloca belongs to a set.
3240   class IsAllocaInSet {
3241     typedef SmallPtrSet<AllocaInst *, 4> SetType;
3242     const SetType &Set;
3243
3244   public:
3245     IsAllocaInSet(const SetType &Set) : Set(Set) {}
3246     bool operator()(AllocaInst *AI) { return Set.count(AI); }
3247   };
3248 }
3249
3250 bool SROA::runOnFunction(Function &F) {
3251   DEBUG(dbgs() << "SROA function: " << F.getName() << "\n");
3252   C = &F.getContext();
3253   TD = getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
3254   if (!TD) {
3255     DEBUG(dbgs() << "  Skipping SROA -- no target data!\n");
3256     return false;
3257   }
3258   DT = getAnalysisIfAvailable<DominatorTree>();
3259
3260   BasicBlock &EntryBB = F.getEntryBlock();
3261   for (BasicBlock::iterator I = EntryBB.begin(), E = llvm::prior(EntryBB.end());
3262        I != E; ++I)
3263     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(I))
3264       Worklist.insert(AI);
3265
3266   bool Changed = false;
3267   // A set of deleted alloca instruction pointers which should be removed from
3268   // the list of promotable allocas.
3269   SmallPtrSet<AllocaInst *, 4> DeletedAllocas;
3270
3271   while (!Worklist.empty()) {
3272     Changed |= runOnAlloca(*Worklist.pop_back_val());
3273     deleteDeadInstructions(DeletedAllocas);
3274     if (!DeletedAllocas.empty()) {
3275       PromotableAllocas.erase(std::remove_if(PromotableAllocas.begin(),
3276                                              PromotableAllocas.end(),
3277                                              IsAllocaInSet(DeletedAllocas)),
3278                               PromotableAllocas.end());
3279       DeletedAllocas.clear();
3280     }
3281   }
3282
3283   Changed |= promoteAllocas(F);
3284
3285   return Changed;
3286 }
3287
3288 void SROA::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
3289   if (RequiresDomTree)
3290     AU.addRequired<DominatorTree>();
3291   AU.setPreservesCFG();
3292 }