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[oota-llvm.git] / lib / Analysis / AliasAnalysis.cpp
index 6c8cd54f912d864214ef8eca4922014f92fefe2e..588d68da33bfb9a207e2b5cb92e20c5851d54659 100644 (file)
@@ -1,5 +1,12 @@
 //===- AliasAnalysis.cpp - Generic Alias Analysis Interface Implementation -==//
 //
+//                     The LLVM Compiler Infrastructure
+//
+// This file is distributed under the University of Illinois Open Source
+// License. See LICENSE.TXT for details.
+//
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+//
 // This file implements the generic AliasAnalysis interface which is used as the
 // common interface used by all clients and implementations of alias analysis.
 //
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#include "llvm/Analysis/BasicAliasAnalysis.h"
-#include "llvm/BasicBlock.h"
-#include "llvm/Support/InstVisitor.h"
-#include "llvm/iMemory.h"
-#include "llvm/Constants.h"
-#include "llvm/GlobalValue.h"
+#include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
 #include "llvm/Pass.h"
+#include "llvm/BasicBlock.h"
+#include "llvm/Function.h"
+#include "llvm/IntrinsicInst.h"
+#include "llvm/Instructions.h"
+#include "llvm/LLVMContext.h"
+#include "llvm/Type.h"
+#include "llvm/Target/TargetData.h"
+using namespace llvm;
 
 // Register the AliasAnalysis interface, providing a nice name to refer to.
-static RegisterAnalysisGroup<AliasAnalysis> X("Alias Analysis");
+INITIALIZE_ANALYSIS_GROUP(AliasAnalysis, "Alias Analysis", NoAA)
+char AliasAnalysis::ID = 0;
 
-// CanModify - Define a little visitor class that is used to check to see if
-// arbitrary chunks of code can modify a specified pointer.
-//
-namespace {
-  struct CanModify : public InstVisitor<CanModify, bool> {
-    const AliasAnalysis &AA;
-    const Value *Ptr;
-
-    CanModify(const AliasAnalysis *aa, const Value *ptr)
-      : AA(*aa), Ptr(ptr) {}
-
-    bool visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
-      return AA.canInvokeModify(II, Ptr);
-    }
-    bool visitCallInst(CallInst &CI) {
-      return AA.canCallModify(CI, Ptr);
-    }
-    bool visitStoreInst(StoreInst &SI) {
-      assert(!SI.hasIndices() && "Only support stores without indexing!");
-      return AA.alias(Ptr, SI.getOperand(1));
-    }
-
-    // Other instructions do not alias anything.
-    bool visitInstruction(Instruction &I) { return false; }
-  };
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+// Default chaining methods
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+
+AliasAnalysis::AliasResult
+AliasAnalysis::alias(const Location &LocA, const Location &LocB) {
+  assert(AA && "AA didn't call InitializeAliasAnalysis in its run method!");
+  return AA->alias(LocA, LocB);
 }
 
-// AliasAnalysis destructor: DO NOT move this to the header file for
-// AliasAnalysis or else clients of the AliasAnalysis class may not depend on
-// the AliasAnalysis.o file in the current .a file, causing alias analysis
-// support to not be included in the tool correctly!
-//
-AliasAnalysis::~AliasAnalysis() {}
+bool AliasAnalysis::pointsToConstantMemory(const Location &Loc,
+                                           bool OrLocal) {
+  assert(AA && "AA didn't call InitializeAliasAnalysis in its run method!");
+  return AA->pointsToConstantMemory(Loc, OrLocal);
+}
 
-// canBasicBlockModify - Return true if it is possible for execution of the
-// specified basic block to modify the value pointed to by Ptr.
-//
-bool AliasAnalysis::canBasicBlockModify(const BasicBlock &bb,
-                                        const Value *Ptr) const {
-  CanModify CM(this, Ptr);
-  BasicBlock &BB = const_cast<BasicBlock&>(bb);
+void AliasAnalysis::deleteValue(Value *V) {
+  assert(AA && "AA didn't call InitializeAliasAnalysis in its run method!");
+  AA->deleteValue(V);
+}
 
-  for (BasicBlock::iterator I = BB.begin(), E = BB.end(); I != E; ++I)
-    if (CM.visit(I))        // Check every instruction in the basic block...
-      return true;
+void AliasAnalysis::copyValue(Value *From, Value *To) {
+  assert(AA && "AA didn't call InitializeAliasAnalysis in its run method!");
+  AA->copyValue(From, To);
+}
 
-  return false;
+AliasAnalysis::ModRefResult
+AliasAnalysis::getModRefInfo(ImmutableCallSite CS,
+                             const Location &Loc) {
+  assert(AA && "AA didn't call InitializeAliasAnalysis in its run method!");
+
+  ModRefBehavior MRB = getModRefBehavior(CS);
+  if (MRB == DoesNotAccessMemory)
+    return NoModRef;
+
+  ModRefResult Mask = ModRef;
+  if (onlyReadsMemory(MRB))
+    Mask = Ref;
+
+  if (onlyAccessesArgPointees(MRB)) {
+    bool doesAlias = false;
+    if (doesAccessArgPointees(MRB))
+      for (ImmutableCallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin(), AE = CS.arg_end();
+           AI != AE; ++AI)
+        if (!isNoAlias(Location(*AI), Loc)) {
+          doesAlias = true;
+          break;
+        }
+
+    if (!doesAlias)
+      return NoModRef;
+  }
+
+  // If Loc is a constant memory location, the call definitely could not
+  // modify the memory location.
+  if ((Mask & Mod) && pointsToConstantMemory(Loc))
+    Mask = ModRefResult(Mask & ~Mod);
+
+  // If this is the end of the chain, don't forward.
+  if (!AA) return Mask;
+
+  // Otherwise, fall back to the next AA in the chain. But we can merge
+  // in any mask we've managed to compute.
+  return ModRefResult(AA->getModRefInfo(CS, Loc) & Mask);
 }
 
-// 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 AliasAnalysis::canInstructionRangeModify(const Instruction &I1,
-                                              const Instruction &I2,
-                                              const Value *Ptr) const {
-  assert(I1.getParent() == I2.getParent() &&
-         "Instructions not in same basic block!");
-  CanModify CM(this, Ptr);
-  BasicBlock::iterator I = const_cast<Instruction*>(&I1);
-  BasicBlock::iterator E = const_cast<Instruction*>(&I2);
-  ++E;  // Convert from inclusive to exclusive range.
+AliasAnalysis::ModRefResult
+AliasAnalysis::getModRefInfo(ImmutableCallSite CS1, ImmutableCallSite CS2) {
+  assert(AA && "AA didn't call InitializeAliasAnalysis in its run method!");
 
-  for (; I != E; ++I)
-    if (CM.visit(I))        // Check every instruction in the basic block...
-      return true;
+  // If CS1 or CS2 are readnone, they don't interact.
+  ModRefBehavior CS1B = getModRefBehavior(CS1);
+  if (CS1B == DoesNotAccessMemory) return NoModRef;
 
-  return false;
+  ModRefBehavior CS2B = getModRefBehavior(CS2);
+  if (CS2B == DoesNotAccessMemory) return NoModRef;
+
+  // If they both only read from memory, there is no dependence.
+  if (onlyReadsMemory(CS1B) && onlyReadsMemory(CS2B))
+    return NoModRef;
+
+  AliasAnalysis::ModRefResult Mask = ModRef;
+
+  // If CS1 only reads memory, the only dependence on CS2 can be
+  // from CS1 reading memory written by CS2.
+  if (onlyReadsMemory(CS1B))
+    Mask = ModRefResult(Mask & Ref);
+
+  // If CS2 only access memory through arguments, accumulate the mod/ref
+  // information from CS1's references to the memory referenced by
+  // CS2's arguments.
+  if (onlyAccessesArgPointees(CS2B)) {
+    AliasAnalysis::ModRefResult R = NoModRef;
+    if (doesAccessArgPointees(CS2B))
+      for (ImmutableCallSite::arg_iterator
+           I = CS2.arg_begin(), E = CS2.arg_end(); I != E; ++I) {
+        R = ModRefResult((R | getModRefInfo(CS1, *I, UnknownSize)) & Mask);
+        if (R == Mask)
+          break;
+      }
+    return R;
+  }
+
+  // If CS1 only accesses memory through arguments, check if CS2 references
+  // any of the memory referenced by CS1's arguments. If not, return NoModRef.
+  if (onlyAccessesArgPointees(CS1B)) {
+    AliasAnalysis::ModRefResult R = NoModRef;
+    if (doesAccessArgPointees(CS1B))
+      for (ImmutableCallSite::arg_iterator
+           I = CS1.arg_begin(), E = CS1.arg_end(); I != E; ++I)
+        if (getModRefInfo(CS2, *I, UnknownSize) != NoModRef) {
+          R = Mask;
+          break;
+        }
+    if (R == NoModRef)
+      return R;
+  }
+
+  // If this is the end of the chain, don't forward.
+  if (!AA) return Mask;
+
+  // Otherwise, fall back to the next AA in the chain. But we can merge
+  // in any mask we've managed to compute.
+  return ModRefResult(AA->getModRefInfo(CS1, CS2) & Mask);
+}
+
+AliasAnalysis::ModRefBehavior
+AliasAnalysis::getModRefBehavior(ImmutableCallSite CS) {
+  assert(AA && "AA didn't call InitializeAliasAnalysis in its run method!");
+
+  ModRefBehavior Min = UnknownModRefBehavior;
+
+  // Call back into the alias analysis with the other form of getModRefBehavior
+  // to see if it can give a better response.
+  if (const Function *F = CS.getCalledFunction())
+    Min = getModRefBehavior(F);
+
+  // If this is the end of the chain, don't forward.
+  if (!AA) return Min;
+
+  // Otherwise, fall back to the next AA in the chain. But we can merge
+  // in any result we've managed to compute.
+  return ModRefBehavior(AA->getModRefBehavior(CS) & Min);
+}
+
+AliasAnalysis::ModRefBehavior
+AliasAnalysis::getModRefBehavior(const Function *F) {
+  assert(AA && "AA didn't call InitializeAliasAnalysis in its run method!");
+  return AA->getModRefBehavior(F);
 }
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
-// BasicAliasAnalysis Pass Implementation
+// AliasAnalysis non-virtual helper method implementation
 //===----------------------------------------------------------------------===//
-//
-// Because of the way .a files work, the implementation of the
-// BasicAliasAnalysis class MUST be in the AliasAnalysis file itself, or else we
-// run the risk of AliasAnalysis being used, but the default implementation not
-// being linked into the tool that uses it.  As such, we register and implement
-// the class here.
-//
-namespace {
-  // Register this pass...
-  RegisterOpt<BasicAliasAnalysis>
-  X("basicaa", "Basic Alias Analysis (default AA impl)");
 
-  // Declare that we implement the AliasAnalysis interface
-  RegisterAnalysisGroup<AliasAnalysis, BasicAliasAnalysis, true> Y;
-}  // End of anonymous namespace
+AliasAnalysis::Location AliasAnalysis::getLocation(const LoadInst *LI) {
+  return Location(LI->getPointerOperand(),
+                  getTypeStoreSize(LI->getType()),
+                  LI->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa));
+}
 
+AliasAnalysis::Location AliasAnalysis::getLocation(const StoreInst *SI) {
+  return Location(SI->getPointerOperand(),
+                  getTypeStoreSize(SI->getValueOperand()->getType()),
+                  SI->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa));
+}
 
+AliasAnalysis::Location AliasAnalysis::getLocation(const VAArgInst *VI) {
+  return Location(VI->getPointerOperand(),
+                  UnknownSize,
+                  VI->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa));
+}
+
+
+AliasAnalysis::Location 
+AliasAnalysis::getLocationForSource(const MemTransferInst *MTI) {
+  uint64_t Size = UnknownSize;
+  if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(MTI->getLength()))
+    Size = C->getValue().getZExtValue();
 
-// hasUniqueAddress - Return true if the 
-static inline bool hasUniqueAddress(const Value *V) {
-  return isa<GlobalValue>(V) || isa<MallocInst>(V) || isa<AllocaInst>(V);
+  // FIXME: Can memcpy/memmove have TBAA tags?
+  return Location(MTI->getRawSource(), Size, 0);
+}
+
+AliasAnalysis::Location 
+AliasAnalysis::getLocationForDest(const MemIntrinsic *MTI) {
+  uint64_t Size = UnknownSize;
+  if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(MTI->getLength()))
+    Size = C->getValue().getZExtValue();
+  
+  // FIXME: Can memcpy/memmove have TBAA tags?
+  return Location(MTI->getRawDest(), Size, 0);
 }
 
-AliasAnalysis::Result BasicAliasAnalysis::alias(const Value *V1,
-                                                const Value *V2) const {
-  // Strip off constant pointer refs if they exist
-  if (const ConstantPointerRef *CPR = dyn_cast<ConstantPointerRef>(V1))
-    V1 = CPR->getValue();
-  if (const ConstantPointerRef *CPR = dyn_cast<ConstantPointerRef>(V2))
-    V2 = CPR->getValue();
 
-  // Are we checking for alias of the same value?
-  if (V1 == V2) return MustAlias;
 
-  if (!isa<PointerType>(V1->getType()) || !isa<PointerType>(V2->getType()))
-    return NoAlias;  // Scalars cannot alias each other
+AliasAnalysis::ModRefResult
+AliasAnalysis::getModRefInfo(const LoadInst *L, const Location &Loc) {
+  // Be conservative in the face of volatile.
+  if (L->isVolatile())
+    return ModRef;
 
-  bool V1Unique = hasUniqueAddress(V1);
-  bool V2Unique = hasUniqueAddress(V2);
+  // If the load address doesn't alias the given address, it doesn't read
+  // or write the specified memory.
+  if (!alias(getLocation(L), Loc))
+    return NoModRef;
 
-  if (V1Unique && V2Unique)
-    return NoAlias;         // Can't alias if they are different unique values
+  // Otherwise, a load just reads.
+  return Ref;
+}
 
-  if ((V1Unique && isa<ConstantPointerNull>(V2)) ||
-      (V2Unique && isa<ConstantPointerNull>(V1)))
-    return NoAlias;         // Unique values don't alias null
+AliasAnalysis::ModRefResult
+AliasAnalysis::getModRefInfo(const StoreInst *S, const Location &Loc) {
+  // Be conservative in the face of volatile.
+  if (S->isVolatile())
+    return ModRef;
 
-  // TODO: Handle getelementptr with nonzero offset
+  // If the store address cannot alias the pointer in question, then the
+  // specified memory cannot be modified by the store.
+  if (!alias(getLocation(S), Loc))
+    return NoModRef;
 
-  return MayAlias;
+  // If the pointer is a pointer to constant memory, then it could not have been
+  // modified by this store.
+  if (pointsToConstantMemory(Loc))
+    return NoModRef;
+
+  // Otherwise, a store just writes.
+  return Mod;
+}
+
+AliasAnalysis::ModRefResult
+AliasAnalysis::getModRefInfo(const VAArgInst *V, const Location &Loc) {
+  // If the va_arg address cannot alias the pointer in question, then the
+  // specified memory cannot be accessed by the va_arg.
+  if (!alias(getLocation(V), Loc))
+    return NoModRef;
+
+  // If the pointer is a pointer to constant memory, then it could not have been
+  // modified by this va_arg.
+  if (pointsToConstantMemory(Loc))
+    return NoModRef;
+
+  // Otherwise, a va_arg reads and writes.
+  return ModRef;
+}
+
+// AliasAnalysis destructor: DO NOT move this to the header file for
+// AliasAnalysis or else clients of the AliasAnalysis class may not depend on
+// the AliasAnalysis.o file in the current .a file, causing alias analysis
+// support to not be included in the tool correctly!
+//
+AliasAnalysis::~AliasAnalysis() {}
+
+/// InitializeAliasAnalysis - Subclasses must call this method to initialize the
+/// AliasAnalysis interface before any other methods are called.
+///
+void AliasAnalysis::InitializeAliasAnalysis(Pass *P) {
+  TD = P->getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
+  AA = &P->getAnalysis<AliasAnalysis>();
+}
+
+// getAnalysisUsage - All alias analysis implementations should invoke this
+// directly (using AliasAnalysis::getAnalysisUsage(AU)).
+void AliasAnalysis::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
+  AU.addRequired<AliasAnalysis>();         // All AA's chain
+}
+
+/// getTypeStoreSize - Return the TargetData store size for the given type,
+/// if known, or a conservative value otherwise.
+///
+uint64_t AliasAnalysis::getTypeStoreSize(const Type *Ty) {
+  return TD ? TD->getTypeStoreSize(Ty) : UnknownSize;
+}
+
+/// canBasicBlockModify - Return true if it is possible for execution of the
+/// specified basic block to modify the value pointed to by Ptr.
+///
+bool AliasAnalysis::canBasicBlockModify(const BasicBlock &BB,
+                                        const Location &Loc) {
+  return canInstructionRangeModify(BB.front(), BB.back(), Loc);
+}
+
+/// 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 AliasAnalysis::canInstructionRangeModify(const Instruction &I1,
+                                              const Instruction &I2,
+                                              const Location &Loc) {
+  assert(I1.getParent() == I2.getParent() &&
+         "Instructions not in same basic block!");
+  BasicBlock::const_iterator I = &I1;
+  BasicBlock::const_iterator E = &I2;
+  ++E;  // Convert from inclusive to exclusive range.
+
+  for (; I != E; ++I) // Check every instruction in range
+    if (getModRefInfo(I, Loc) & Mod)
+      return true;
+  return false;
+}
+
+/// isNoAliasCall - Return true if this pointer is returned by a noalias
+/// function.
+bool llvm::isNoAliasCall(const Value *V) {
+  if (isa<CallInst>(V) || isa<InvokeInst>(V))
+    return ImmutableCallSite(cast<Instruction>(V))
+      .paramHasAttr(0, Attribute::NoAlias);
+  return false;
+}
+
+/// isIdentifiedObject - Return true if this pointer refers to a distinct and
+/// identifiable object.  This returns true for:
+///    Global Variables and Functions (but not Global Aliases)
+///    Allocas and Mallocs
+///    ByVal and NoAlias Arguments
+///    NoAlias returns
+///
+bool llvm::isIdentifiedObject(const Value *V) {
+  if (isa<AllocaInst>(V))
+    return true;
+  if (isa<GlobalValue>(V) && !isa<GlobalAlias>(V))
+    return true;
+  if (isNoAliasCall(V))
+    return true;
+  if (const Argument *A = dyn_cast<Argument>(V))
+    return A->hasNoAliasAttr() || A->hasByValAttr();
+  return false;
 }