move header
[oota-llvm.git] / include / llvm / Analysis / AliasSetTracker.h
index b7de04ce27f7d6dbcb8e334082e18796f47602c6..e7d1cb3d2ec5e0cadad3b098e77ac31563bd713f 100644 (file)
 //===- llvm/Analysis/AliasSetTracker.h - Build Alias Sets -------*- 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 two classes: AliasSetTracker and AliasSet.  These interface
 // are used to classify a collection of pointer references into a maximal number
 // of disjoint sets.  Each AliasSet object constructed by the AliasSetTracker
 // object refers to memory disjoint from the other sets.
-// 
+//
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #ifndef LLVM_ANALYSIS_ALIASSETTRACKER_H
 #define LLVM_ANALYSIS_ALIASSETTRACKER_H
 
-#include <vector>
+#include "llvm/Support/CallSite.h"
+#include "llvm/ADT/iterator"
+#include "llvm/ADT/hash_map"
+#include "llvm/ADT/ilist"
+
+namespace llvm {
+
 class AliasAnalysis;
 class LoadInst;
 class StoreInst;
-class CallInst;
-class InvokeInst;
-class Value;
+class FreeInst;
 class AliasSetTracker;
+class AliasSet;
 
 class AliasSet {
   friend class AliasSetTracker;
-  std::vector<LoadInst*> Loads;
-  std::vector<StoreInst*> Stores;
-  std::vector<CallInst*> Calls;
-  std::vector<InvokeInst*> Invokes;
-public:
+
+  class PointerRec;
+  typedef std::pair<Value* const, PointerRec> HashNodePair;
+
+  class PointerRec {
+    HashNodePair **PrevInList, *NextInList;
+    AliasSet *AS;
+    unsigned Size;
+  public:
+    PointerRec() : PrevInList(0), NextInList(0), AS(0), Size(0) {}
+
+    HashNodePair *getNext() const { return NextInList; }
+    bool hasAliasSet() const { return AS != 0; }
+
+    HashNodePair** setPrevInList(HashNodePair **PIL) {
+      PrevInList = PIL;
+      return &NextInList;
+    }
+
+    void updateSize(unsigned NewSize) {
+      if (NewSize > Size) Size = NewSize;
+    }
+
+    unsigned getSize() const { return Size; }
+
+    AliasSet *getAliasSet(AliasSetTracker &AST) {
+      assert(AS && "No AliasSet yet!");
+      if (AS->Forward) {
+        AliasSet *OldAS = AS;
+        AS = OldAS->getForwardedTarget(AST);
+        AS->addRef();
+        OldAS->dropRef(AST);
+      }
+      return AS;
+    }
+
+    void setAliasSet(AliasSet *as) {
+      assert(AS == 0 && "Already have an alias set!");
+      AS = as;
+    }
+
+    void removeFromList() {
+      if (NextInList) NextInList->second.PrevInList = PrevInList;
+      *PrevInList = NextInList;
+      if (AS->PtrListEnd == &NextInList) {
+        AS->PtrListEnd = PrevInList;
+        assert(*AS->PtrListEnd == 0 && "List not terminated right!");
+      }
+    }
+  };
+
+  HashNodePair *PtrList, **PtrListEnd;  // Doubly linked list of nodes
+  AliasSet *Forward;             // Forwarding pointer
+  AliasSet *Next, *Prev;         // Doubly linked list of AliasSets
+
+  std::vector<CallSite> CallSites; // All calls & invokes in this node
+
+  // RefCount - Number of nodes pointing to this AliasSet plus the number of
+  // AliasSets forwarding to it.
+  unsigned RefCount : 28;
+
   /// AccessType - Keep track of whether this alias set merely refers to the
   /// locations of memory, whether it modifies the memory, or whether it does
-  /// both.  The lattice goes from "None" (alias set not present) to either Refs
-  /// or Mods, then to ModRef as neccesary.
+  /// both.  The lattice goes from "NoModRef" to either Refs or Mods, then to
+  /// ModRef as necessary.
   ///
   enum AccessType {
-    Refs, Mods, ModRef
+    NoModRef = 0, Refs = 1,         // Ref = bit 1
+    Mods     = 2, ModRef = 3        // Mod = bit 2
   };
+  unsigned AccessTy : 2;
 
   /// AliasType - Keep track the relationships between the pointers in the set.
   /// Lattice goes from MustAlias to MayAlias.
   ///
   enum AliasType {
-    MustAlias, MayAlias
+    MustAlias = 0, MayAlias = 1
   };
-private:
-  enum AccessType AccessTy;
-  enum AliasType  AliasTy;
+  unsigned AliasTy : 1;
+
+  // Volatile - True if this alias set contains volatile loads or stores.
+  bool Volatile : 1;
+
+  friend struct ilist_traits<AliasSet>;
+  AliasSet *getPrev() const { return Prev; }
+  AliasSet *getNext() const { return Next; }
+  void setPrev(AliasSet *P) { Prev = P; }
+  void setNext(AliasSet *N) { Next = N; }
+
+  void addRef() { ++RefCount; }
+  void dropRef(AliasSetTracker &AST) {
+    assert(RefCount >= 1 && "Invalid reference count detected!");
+    if (--RefCount == 0)
+      removeFromTracker(AST);
+  }
+
 public:
   /// Accessors...
-  enum AccessType getAccessType() const { return AccessTy; }
-  enum AliasType  getAliasType()  const { return AliasTy; }
+  bool isRef() const { return AccessTy & Refs; }
+  bool isMod() const { return AccessTy & Mods; }
+  bool isMustAlias() const { return AliasTy == MustAlias; }
+  bool isMayAlias()  const { return AliasTy == MayAlias; }
 
-  // TODO: in the future, add a fixed size (4? 2?) cache of pointers that we
-  // know are in the alias set, to cut down time answering "pointeraliasesset"
-  // queries.
+  // isVolatile - Return true if this alias set contains volatile loads or
+  // stores.
+  bool isVolatile() const { return Volatile; }
 
-  /// pointerAliasesSet - Return true if the specified pointer "may" (or must)
-  /// alias one of the members in the set.
-  ///
-  bool pointerAliasesSet(const Value *Ptr, AliasAnalysis &AA) const;
+  /// isForwardingAliasSet - Return true if this alias set should be ignored as
+  /// part of the AliasSetTracker object.
+  bool isForwardingAliasSet() const { return Forward; }
 
   /// mergeSetIn - Merge the specified alias set into this alias set...
   ///
-  void mergeSetIn(const AliasSet &AS);
+  void mergeSetIn(AliasSet &AS, AliasSetTracker &AST);
+
+  // Alias Set iteration - Allow access to all of the pointer which are part of
+  // this alias set...
+  class iterator;
+  iterator begin() const { return iterator(PtrList); }
+  iterator end()   const { return iterator(); }
+  bool empty() const { return PtrList == 0; }
+
+  void print(std::ostream &OS) const;
+  void dump() const;
+
+  /// Define an iterator for alias sets... this is just a forward iterator.
+  class iterator : public forward_iterator<HashNodePair, ptrdiff_t> {
+    HashNodePair *CurNode;
+  public:
+    iterator(HashNodePair *CN = 0) : CurNode(CN) {}
+
+    bool operator==(const iterator& x) const {
+      return CurNode == x.CurNode;
+    }
+    bool operator!=(const iterator& x) const { return !operator==(x); }
+
+    const iterator &operator=(const iterator &I) {
+      CurNode = I.CurNode;
+      return *this;
+    }
+
+    value_type &operator*() const {
+      assert(CurNode && "Dereferencing AliasSet.end()!");
+      return *CurNode;
+    }
+    value_type *operator->() const { return &operator*(); }
 
-  const std::vector<LoadInst*>   &getLoads()   const { return Loads; }
-  const std::vector<StoreInst*>  &getStores()  const { return Stores; }
-  const std::vector<CallInst*>   &getCalls()   const { return Calls; }
-  const std::vector<InvokeInst*> &getInvokes() const { return Invokes; }
+    Value *getPointer() const { return CurNode->first; }
+    unsigned getSize() const { return CurNode->second.getSize(); }
+
+    iterator& operator++() {                // Preincrement
+      assert(CurNode && "Advancing past AliasSet.end()!");
+      CurNode = CurNode->second.getNext();
+      return *this;
+    }
+    iterator operator++(int) { // Postincrement
+      iterator tmp = *this; ++*this; return tmp;
+    }
+  };
 
 private:
-  AliasSet() : AliasTy(MustAlias) {} // Can only be created by AliasSetTracker
-  void updateAccessType();
-  Value *getSomePointer() const;
+  // Can only be created by AliasSetTracker
+  AliasSet() : PtrList(0), PtrListEnd(&PtrList), Forward(0), RefCount(0),
+               AccessTy(NoModRef), AliasTy(MustAlias), Volatile(false) {
+  }
+
+  AliasSet(const AliasSet &AS) {
+    assert(0 && "Copy ctor called!?!?!");
+    abort();
+  }
+
+  HashNodePair *getSomePointer() const {
+    return PtrList;
+  }
+
+  /// getForwardedTarget - Return the real alias set this represents.  If this
+  /// has been merged with another set and is forwarding, return the ultimate
+  /// destination set.  This also implements the union-find collapsing as well.
+  AliasSet *getForwardedTarget(AliasSetTracker &AST) {
+    if (!Forward) return this;
+
+    AliasSet *Dest = Forward->getForwardedTarget(AST);
+    if (Dest != Forward) {
+      Dest->addRef();
+      Forward->dropRef(AST);
+      Forward = Dest;
+    }
+    return Dest;
+  }
+
+  void removeFromTracker(AliasSetTracker &AST);
+
+  void addPointer(AliasSetTracker &AST, HashNodePair &Entry, unsigned Size,
+                  bool KnownMustAlias = false);
+  void addCallSite(CallSite CS, AliasAnalysis &AA);
+  void setVolatile() { Volatile = true; }
+
+  /// aliasesPointer - Return true if the specified pointer "may" (or must)
+  /// alias one of the members in the set.
+  ///
+  bool aliasesPointer(const Value *Ptr, unsigned Size, AliasAnalysis &AA) const;
+  bool aliasesCallSite(CallSite CS, AliasAnalysis &AA) const;
 };
 
+inline std::ostream& operator<<(std::ostream &OS, const AliasSet &AS) {
+  AS.print(OS);
+  return OS;
+}
+
 
 class AliasSetTracker {
   AliasAnalysis &AA;
-  std::vector<AliasSet> AliasSets;
+  ilist<AliasSet> AliasSets;
+
+  // Map from pointers to their node
+  hash_map<Value*, AliasSet::PointerRec> PointerMap;
 public:
   /// AliasSetTracker ctor - Create an empty collection of AliasSets, and use
   /// the specified alias analysis object to disambiguate load and store
   /// addresses.
   AliasSetTracker(AliasAnalysis &aa) : AA(aa) {}
 
-
   /// add methods - These methods are used to add different types of
   /// instructions to the alias sets.  Adding a new instruction can result in
   /// one of three actions happening:
@@ -93,17 +264,119 @@ public:
   ///   3. If the instruction aliases multiple sets, merge the sets, and add
   ///      the instruction to the result.
   ///
-  void add(LoadInst *LI);
-  void add(StoreInst *SI);
-  void add(CallInst *CI);
-  void add(InvokeInst *II);
+  /// These methods return true if inserting the instruction resulted in the
+  /// addition of a new alias set (i.e., the pointer did not alias anything).
+  ///
+  bool add(Value *Ptr, unsigned Size);  // Add a location
+  bool add(LoadInst *LI);
+  bool add(StoreInst *SI);
+  bool add(FreeInst *FI);
+  bool add(CallSite CS);          // Call/Invoke instructions
+  bool add(CallInst *CI)   { return add(CallSite(CI)); }
+  bool add(InvokeInst *II) { return add(CallSite(II)); }
+  bool add(Instruction *I);       // Dispatch to one of the other add methods...
+  void add(BasicBlock &BB);       // Add all instructions in basic block
+  void add(const AliasSetTracker &AST); // Add alias relations from another AST
+
+  /// remove methods - These methods are used to remove all entries that might
+  /// be aliased by the specified instruction.  These methods return true if any
+  /// alias sets were eliminated.
+  bool remove(Value *Ptr, unsigned Size);  // Remove a location
+  bool remove(LoadInst *LI);
+  bool remove(StoreInst *SI);
+  bool remove(FreeInst *FI);
+  bool remove(CallSite CS);
+  bool remove(CallInst *CI)   { return remove(CallSite(CI)); }
+  bool remove(InvokeInst *II) { return remove(CallSite(II)); }
+  bool remove(Instruction *I);
+  void remove(AliasSet &AS);
+  
+  void clear() {
+    PointerMap.clear();
+    AliasSets.clear();
+  }
 
   /// getAliasSets - Return the alias sets that are active.
-  const std::vector<AliasSet> &getAliasSets() const { return AliasSets; }
+  ///
+  const ilist<AliasSet> &getAliasSets() const { return AliasSets; }
+
+  /// getAliasSetForPointer - Return the alias set that the specified pointer
+  /// lives in.  If the New argument is non-null, this method sets the value to
+  /// true if a new alias set is created to contain the pointer (because the
+  /// pointer didn't alias anything).
+  AliasSet &getAliasSetForPointer(Value *P, unsigned Size, bool *New = 0);
+
+  /// getAliasSetForPointerIfExists - Return the alias set containing the
+  /// location specified if one exists, otherwise return null.
+  AliasSet *getAliasSetForPointerIfExists(Value *P, unsigned Size) {
+    return findAliasSetForPointer(P, Size);
+  }
+
+  /// containsPointer - Return true if the specified location is represented by
+  /// this alias set, false otherwise.  This does not modify the AST object or
+  /// alias sets.
+  bool containsPointer(Value *P, unsigned Size) const;
+
+  /// getAliasAnalysis - Return the underlying alias analysis object used by
+  /// this tracker.
+  AliasAnalysis &getAliasAnalysis() const { return AA; }
+
+  /// deleteValue method - This method is used to remove a pointer value from
+  /// the AliasSetTracker entirely.  It should be used when an instruction is
+  /// deleted from the program to update the AST.  If you don't use this, you
+  /// would have dangling pointers to deleted instructions.
+  ///
+  void deleteValue(Value *PtrVal);
+
+  /// copyValue - This method should be used whenever a preexisting value in the
+  /// program is copied or cloned, introducing a new value.  Note that it is ok
+  /// for clients that use this method to introduce the same value multiple
+  /// times: if the tracker already knows about a value, it will ignore the
+  /// request.
+  ///
+  void copyValue(Value *From, Value *To);
+
+
+  typedef ilist<AliasSet>::iterator iterator;
+  typedef ilist<AliasSet>::const_iterator const_iterator;
+
+  const_iterator begin() const { return AliasSets.begin(); }
+  const_iterator end()   const { return AliasSets.end(); }
+
+  iterator begin() { return AliasSets.begin(); }
+  iterator end()   { return AliasSets.end(); }
+
+  void print(std::ostream &OS) const;
+  void dump() const;
 
 private:
-  AliasSet *findAliasSetForPointer(const Value *Ptr);
-  void mergeAllSets();
+  friend class AliasSet;
+  void removeAliasSet(AliasSet *AS);
+
+  AliasSet::HashNodePair &getEntryFor(Value *V) {
+    // Standard operator[], except that it returns the whole pair, not just
+    // ->second.
+    return *PointerMap.insert(AliasSet::HashNodePair(V,
+                                            AliasSet::PointerRec())).first;
+  }
+
+  AliasSet &addPointer(Value *P, unsigned Size, AliasSet::AccessType E,
+                       bool &NewSet) {
+    NewSet = false;
+    AliasSet &AS = getAliasSetForPointer(P, Size, &NewSet);
+    AS.AccessTy |= E;
+    return AS;
+  }
+  AliasSet *findAliasSetForPointer(const Value *Ptr, unsigned Size);
+
+  AliasSet *findAliasSetForCallSite(CallSite CS);
 };
 
+inline std::ostream& operator<<(std::ostream &OS, const AliasSetTracker &AST) {
+  AST.print(OS);
+  return OS;
+}
+
+} // End llvm namespace
+
 #endif