Add explicit keywords.
[oota-llvm.git] / include / llvm / Analysis / AliasAnalysis.h
index 1fe9b21474509295b30f30c79fe3d465511ff245..42094167052a613c1b6a949ad89902123bf5e2ea 100644 (file)
 //===- llvm/Analysis/AliasAnalysis.h - Alias Analysis Interface -*- C++ -*-===//
 //
+//                     The LLVM Compiler Infrastructure
+//
+// This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
+// the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
+//
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+//
 // This file defines the generic AliasAnalysis interface, which is used as the
 // common interface used by all clients of alias analysis information, and
-// implemented by all alias analysis implementations.
+// implemented by all alias analysis implementations.  Mod/Ref information is
+// also captured by this interface.
 //
 // Implementations of this interface must implement the various virtual methods,
 // which automatically provides functionality for the entire suite of client
 // APIs.
 //
+// This API represents memory as a (Pointer, Size) pair.  The Pointer component
+// specifies the base memory address of the region, the Size specifies how large
+// of an area is being queried.  If Size is 0, two pointers only alias if they
+// are exactly equal.  If size is greater than zero, but small, the two pointers
+// alias if the areas pointed to overlap.  If the size is very large (ie, ~0U),
+// then the two pointers alias if they may be pointing to components of the same
+// memory object.  Pointers that point to two completely different objects in
+// memory never alias, regardless of the value of the Size component.
+//
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #ifndef LLVM_ANALYSIS_ALIAS_ANALYSIS_H
 #define LLVM_ANALYSIS_ALIAS_ANALYSIS_H
 
-class Value;
-class CallInst;
-class InvokeInst;
-class BasicBlock;
-class Instruction;
-
-struct AliasAnalysis {
-
-  // Alias analysis result - Either we know for sure that it does not alias, we
-  // know for sure it must alias, or we don't know anything: The two pointers
-  // _might_ alias.  This enum is designed so you can do things like:
-  //     if (AA.alias(P1, P2)) { ... }
-  // to check to see if two pointers might alias.
-  //
-  enum Result { NoAlias = 0, MayAlias = 1, MustAlias = 2 };
-
-  // alias - The main low level interface to the alias analysis implementation.
-  // Returns a Result indicating whether the two pointers are aliased to each
-  // other.  This is the interface that must be implemented by specific alias
-  // analysis implementations.
-  //
-  virtual Result alias(const Value *V1, const Value *V2) const = 0;
-
-  // canCallModify - Return a Result that indicates whether the specified
-  // function call can modify the memory location pointed to by Ptr.
-  //
-  virtual Result canCallModify(const CallInst &CI, const Value *Ptr) const = 0;
-
-  // canInvokeModify - Return a Result that indicates whether the specified
-  // function invoke can modify the memory location pointed to by Ptr.
-  //
-  virtual Result canInvokeModify(const InvokeInst &I, const Value *Ptr) const=0;
-
-  // canBasicBlockModify - Return true if it is possible for execution of the
-  // specified basic block to modify the value pointed to by Ptr.
-  //
-  bool canBasicBlockModify(const BasicBlock &BB, const Value *Ptr) const;
-
-  // canInstructionRangeModify - Return true if it is possible for the execution
-  // of the specified instructions to modify the value pointed to by Ptr.  The
-  // instructions to consider are all of the instructions in the range of
-  // [I1,I2] INCLUSIVE.  I1 and I2 must be in the same basic block.
-  //
-  bool canInstructionRangeModify(const Instruction &I1, const Instruction &I2,
-                                 const Value *Ptr) const;
+#include "llvm/Support/CallSite.h"
+#include "llvm/System/IncludeFile.h"
+#include <vector>
+
+namespace llvm {
 
+class LoadInst;
+class StoreInst;
+class VAArgInst;
+class TargetData;
+class Pass;
+class AnalysisUsage;
+
+class AliasAnalysis {
+protected:
+  const TargetData *TD;
+  AliasAnalysis *AA;       // Previous Alias Analysis to chain to.
+
+  /// InitializeAliasAnalysis - Subclasses must call this method to initialize
+  /// the AliasAnalysis interface before any other methods are called.  This is
+  /// typically called by the run* methods of these subclasses.  This may be
+  /// called multiple times.
+  ///
+  void InitializeAliasAnalysis(Pass *P);
+
+  // getAnalysisUsage - All alias analysis implementations should invoke this
+  // directly (using AliasAnalysis::getAnalysisUsage(AU)) to make sure that
+  // TargetData is required by the pass.
+  virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
+
+public:
+  static char ID; // Class identification, replacement for typeinfo
+  AliasAnalysis() : TD(0), AA(0) {}
   virtual ~AliasAnalysis();  // We want to be subclassed
+
+  /// getTargetData - Every alias analysis implementation depends on the size of
+  /// data items in the current Target.  This provides a uniform way to handle
+  /// it.
+  ///
+  const TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
+
+  //===--------------------------------------------------------------------===//
+  /// Alias Queries...
+  ///
+
+  /// Alias analysis result - Either we know for sure that it does not alias, we
+  /// know for sure it must alias, or we don't know anything: The two pointers
+  /// _might_ alias.  This enum is designed so you can do things like:
+  ///     if (AA.alias(P1, P2)) { ... }
+  /// to check to see if two pointers might alias.
+  ///
+  enum AliasResult { NoAlias = 0, MayAlias = 1, MustAlias = 2 };
+
+  /// alias - The main low level interface to the alias analysis implementation.
+  /// Returns a Result indicating whether the two pointers are aliased to each
+  /// other.  This is the interface that must be implemented by specific alias
+  /// analysis implementations.
+  ///
+  virtual AliasResult alias(const Value *V1, unsigned V1Size,
+                            const Value *V2, unsigned V2Size);
+
+  /// getMustAliases - If there are any pointers known that must alias this
+  /// pointer, return them now.  This allows alias-set based alias analyses to
+  /// perform a form a value numbering (which is exposed by load-vn).  If an
+  /// alias analysis supports this, it should ADD any must aliased pointers to
+  /// the specified vector.
+  ///
+  virtual void getMustAliases(Value *P, std::vector<Value*> &RetVals);
+
+  /// pointsToConstantMemory - If the specified pointer is known to point into
+  /// constant global memory, return true.  This allows disambiguation of store
+  /// instructions from constant pointers.
+  ///
+  virtual bool pointsToConstantMemory(const Value *P);
+
+  //===--------------------------------------------------------------------===//
+  /// Simple mod/ref information...
+  ///
+
+  /// ModRefResult - Represent the result of a mod/ref query.  Mod and Ref are
+  /// bits which may be or'd together.
+  ///
+  enum ModRefResult { NoModRef = 0, Ref = 1, Mod = 2, ModRef = 3 };
+
+
+  /// ModRefBehavior - Summary of how a function affects memory in the program.
+  /// Loads from constant globals are not considered memory accesses for this
+  /// interface.  Also, functions may freely modify stack space local to their
+  /// invocation without having to report it through these interfaces.
+  enum ModRefBehavior {
+    // DoesNotAccessMemory - This function does not perform any non-local loads
+    // or stores to memory.
+    //
+    // This property corresponds to the GCC 'const' attribute.
+    DoesNotAccessMemory,
+
+    // AccessesArguments - This function accesses function arguments in
+    // non-volatile and well known ways, but does not access any other memory.
+    //
+    // Clients may call getArgumentAccesses to get specific information about
+    // how pointer arguments are used.
+    AccessesArguments,
+
+    // AccessesArgumentsAndGlobals - This function has accesses function
+    // arguments and global variables in non-volatile and well-known ways, but
+    // does not access any other memory.
+    //
+    // Clients may call getArgumentAccesses to get specific information about
+    // how pointer arguments and globals are used.
+    AccessesArgumentsAndGlobals,
+
+    // OnlyReadsMemory - This function does not perform any non-local stores or
+    // volatile loads, but may read from any memory location.
+    //
+    // This property corresponds to the GCC 'pure' attribute.
+    OnlyReadsMemory,
+
+    // UnknownModRefBehavior - This indicates that the function could not be
+    // classified into one of the behaviors above.
+    UnknownModRefBehavior
+  };
+
+  /// PointerAccessInfo - This struct is used to return results for pointers,
+  /// globals, and the return value of a function.
+  struct PointerAccessInfo {
+    /// V - The value this record corresponds to.  This may be an Argument for
+    /// the function, a GlobalVariable, or null, corresponding to the return
+    /// value for the function.
+    Value *V;
+
+    /// ModRefInfo - Whether the pointer is loaded or stored to/from.
+    ///
+    ModRefResult ModRefInfo;
+
+    /// AccessType - Specific fine-grained access information for the argument.
+    /// If none of these classifications is general enough, the
+    /// getModRefBehavior method should not return AccessesArguments*.  If a
+    /// record is not returned for a particular argument, the argument is never
+    /// dead and never dereferenced.
+    enum AccessType {
+      /// ScalarAccess - The pointer is dereferenced.
+      ///
+      ScalarAccess,
+
+      /// ArrayAccess - The pointer is indexed through as an array of elements.
+      ///
+      ArrayAccess,
+
+      /// ElementAccess ?? P->F only?
+
+      /// CallsThrough - Indirect calls are made through the specified function
+      /// pointer.
+      CallsThrough
+    };
+  };
+
+  /// getModRefBehavior - Return the behavior of the specified function if
+  /// called from the specified call site.  The call site may be null in which
+  /// case the most generic behavior of this function should be returned.
+  virtual ModRefBehavior getModRefBehavior(Function *F, CallSite CS,
+                                     std::vector<PointerAccessInfo> *Info = 0);
+
+  /// doesNotAccessMemory - If the specified function is known to never read or
+  /// write memory, return true.  If the function only reads from known-constant
+  /// memory, it is also legal to return true.  Functions that unwind the stack
+  /// are not legal for this predicate.
+  ///
+  /// Many optimizations (such as CSE and LICM) can be performed on calls to it,
+  /// without worrying about aliasing properties, and many functions have this
+  /// property (e.g. 'sin' and 'cos').
+  ///
+  /// This property corresponds to the GCC 'const' attribute.
+  ///
+  bool doesNotAccessMemory(Function *F) {
+    return getModRefBehavior(F, CallSite()) == DoesNotAccessMemory;
+  }
+
+  /// onlyReadsMemory - If the specified function is known to only read from
+  /// non-volatile memory (or not access memory at all), return true.  Functions
+  /// that unwind the stack are not legal for this predicate.
+  ///
+  /// This property allows many common optimizations to be performed in the
+  /// absence of interfering store instructions, such as CSE of strlen calls.
+  ///
+  /// This property corresponds to the GCC 'pure' attribute.
+  ///
+  bool onlyReadsMemory(Function *F) {
+    /// FIXME: If the analysis returns more precise info, we can reduce it to
+    /// this.
+    ModRefBehavior MRB = getModRefBehavior(F, CallSite());
+    return MRB == DoesNotAccessMemory || MRB == OnlyReadsMemory;
+  }
+
+
+  /// getModRefInfo - Return information about whether or not an instruction may
+  /// read or write memory specified by the pointer operand.  An instruction
+  /// that doesn't read or write memory may be trivially LICM'd for example.
+
+  /// getModRefInfo (for call sites) - Return whether information about whether
+  /// a particular call site modifies or reads the memory specified by the
+  /// pointer.
+  ///
+  virtual ModRefResult getModRefInfo(CallSite CS, Value *P, unsigned Size);
+
+  /// getModRefInfo - Return information about whether two call sites may refer
+  /// to the same set of memory locations.  This function returns NoModRef if
+  /// the two calls refer to disjoint memory locations, Ref if CS1 reads memory
+  /// written by CS2, Mod if CS1 writes to memory read or written by CS2, or
+  /// ModRef if CS1 might read or write memory accessed by CS2.
+  ///
+  virtual ModRefResult getModRefInfo(CallSite CS1, CallSite CS2);
+
+  /// hasNoModRefInfoForCalls - Return true if the analysis has no mod/ref
+  /// information for pairs of function calls (other than "pure" and "const"
+  /// functions).  This can be used by clients to avoid many pointless queries.
+  /// Remember that if you override this and chain to another analysis, you must
+  /// make sure that it doesn't have mod/ref info either.
+  ///
+  virtual bool hasNoModRefInfoForCalls() const;
+
+  /// Convenience functions...
+  ModRefResult getModRefInfo(LoadInst *L, Value *P, unsigned Size);
+  ModRefResult getModRefInfo(StoreInst *S, Value *P, unsigned Size);
+  ModRefResult getModRefInfo(CallInst *C, Value *P, unsigned Size) {
+    return getModRefInfo(CallSite(C), P, Size);
+  }
+  ModRefResult getModRefInfo(InvokeInst *I, Value *P, unsigned Size) {
+    return getModRefInfo(CallSite(I), P, Size);
+  }
+  ModRefResult getModRefInfo(VAArgInst* I, Value* P, unsigned Size) {
+    return AliasAnalysis::ModRef;
+  }
+  ModRefResult getModRefInfo(Instruction *I, Value *P, unsigned Size) {
+    switch (I->getOpcode()) {
+    case Instruction::VAArg:  return getModRefInfo((VAArgInst*)I, P, Size);
+    case Instruction::Load:   return getModRefInfo((LoadInst*)I, P, Size);
+    case Instruction::Store:  return getModRefInfo((StoreInst*)I, P, Size);
+    case Instruction::Call:   return getModRefInfo((CallInst*)I, P, Size);
+    case Instruction::Invoke: return getModRefInfo((InvokeInst*)I, P, Size);
+    default:                  return NoModRef;
+    }
+  }
+
+  //===--------------------------------------------------------------------===//
+  /// Higher level methods for querying mod/ref information.
+  ///
+
+  /// canBasicBlockModify - Return true if it is possible for execution of the
+  /// specified basic block to modify the value pointed to by Ptr.
+  ///
+  bool canBasicBlockModify(const BasicBlock &BB, const Value *P, unsigned Size);
+
+  /// canInstructionRangeModify - Return true if it is possible for the
+  /// execution of the specified instructions to modify the value pointed to by
+  /// Ptr.  The instructions to consider are all of the instructions in the
+  /// range of [I1,I2] INCLUSIVE.  I1 and I2 must be in the same basic block.
+  ///
+  bool canInstructionRangeModify(const Instruction &I1, const Instruction &I2,
+                                 const Value *Ptr, unsigned Size);
+
+  //===--------------------------------------------------------------------===//
+  /// Methods that clients should call when they transform the program to allow
+  /// alias analyses to update their internal data structures.  Note that these
+  /// methods may be called on any instruction, regardless of whether or not
+  /// they have pointer-analysis implications.
+  ///
+
+  /// deleteValue - This method should be called whenever an LLVM Value is
+  /// deleted from the program, for example when an instruction is found to be
+  /// redundant and is eliminated.
+  ///
+  virtual void deleteValue(Value *V);
+
+  /// copyValue - This method should be used whenever a preexisting value in the
+  /// program is copied or cloned, introducing a new value.  Note that analysis
+  /// implementations should tolerate clients that use this method to introduce
+  /// the same value multiple times: if the analysis already knows about a
+  /// value, it should ignore the request.
+  ///
+  virtual void copyValue(Value *From, Value *To);
+
+  /// replaceWithNewValue - This method is the obvious combination of the two
+  /// above, and it provided as a helper to simplify client code.
+  ///
+  void replaceWithNewValue(Value *Old, Value *New) {
+    copyValue(Old, New);
+    deleteValue(Old);
+  }
 };
 
+} // End llvm namespace
+
+// Because of the way .a files work, we must force the BasicAA implementation to
+// be pulled in if the AliasAnalysis header is included.  Otherwise we run
+// the risk of AliasAnalysis being used, but the default implementation not
+// being linked into the tool that uses it.
+FORCE_DEFINING_FILE_TO_BE_LINKED(AliasAnalysis)
+FORCE_DEFINING_FILE_TO_BE_LINKED(BasicAliasAnalysis)
+
 #endif