add support for caching pointer dependence queries. Nothing uses this yet
[oota-llvm.git] / lib / Analysis / MemoryDependenceAnalysis.cpp
index ef4440fbe767d4395a710d27772224f3c6a5c7b0..37a3c04bec3ad54ae572a963bb4222242d94ef29 100644 (file)
 #include "llvm/Function.h"
 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
-#include "llvm/ADT/STLExtras.h"
 #include "llvm/Support/CFG.h"
-#include "llvm/Support/CommandLine.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
 #include "llvm/Target/TargetData.h"
 using namespace llvm;
 
-STATISTIC(NumCacheNonLocal, "Number of cached non-local responses");
+STATISTIC(NumCacheNonLocal, "Number of fully cached non-local responses");
+STATISTIC(NumCacheDirtyNonLocal, "Number of dirty cached non-local responses");
 STATISTIC(NumUncacheNonLocal, "Number of uncached non-local responses");
 
+STATISTIC(NumCacheNonLocalPtr,
+          "Number of fully cached non-local ptr responses");
+STATISTIC(NumCacheDirtyNonLocalPtr,
+          "Number of cached, but dirty, non-local ptr responses");
+STATISTIC(NumUncacheNonLocalPtr,
+          "Number of uncached non-local ptr responses");
+
 char MemoryDependenceAnalysis::ID = 0;
   
 // Register this pass...
@@ -45,14 +51,18 @@ void MemoryDependenceAnalysis::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
   AU.addRequiredTransitive<TargetData>();
 }
 
-/// getCallSiteDependency - Private helper for finding the local dependencies
-/// of a call site.
+bool MemoryDependenceAnalysis::runOnFunction(Function &) {
+  AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
+  TD = &getAnalysis<TargetData>();
+  return false;
+}
+
+
+/// getCallSiteDependencyFrom - Private helper for finding the local
+/// dependencies of a call site.
 MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::
-getCallSiteDependency(CallSite C, BasicBlock::iterator ScanIt,
-                      BasicBlock *BB) {
-  AliasAnalysis &AA = getAnalysis<AliasAnalysis>();
-  TargetData &TD = getAnalysis<TargetData>();
-  
+getCallSiteDependencyFrom(CallSite CS, BasicBlock::iterator ScanIt,
+                          BasicBlock *BB) {
   // Walk backwards through the block, looking for dependencies
   while (ScanIt != BB->begin()) {
     Instruction *Inst = --ScanIt;
@@ -62,38 +72,203 @@ getCallSiteDependency(CallSite C, BasicBlock::iterator ScanIt,
     uint64_t PointerSize = 0;
     if (StoreInst *S = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
       Pointer = S->getPointerOperand();
-      PointerSize = TD.getTypeStoreSize(S->getOperand(0)->getType());
-    } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Inst)) {
-      Pointer = AI;
-      if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI->getArraySize()))
-        // Use ABI size (size between elements), not store size (size of one
-        // element without padding).
-        PointerSize = C->getZExtValue() *
-                      TD.getABITypeSize(AI->getAllocatedType());
-      else
-        PointerSize = ~0UL;
+      PointerSize = TD->getTypeStoreSize(S->getOperand(0)->getType());
     } else if (VAArgInst *V = dyn_cast<VAArgInst>(Inst)) {
       Pointer = V->getOperand(0);
-      PointerSize = TD.getTypeStoreSize(V->getType());
+      PointerSize = TD->getTypeStoreSize(V->getType());
     } else if (FreeInst *F = dyn_cast<FreeInst>(Inst)) {
       Pointer = F->getPointerOperand();
       
       // FreeInsts erase the entire structure
-      PointerSize = ~0UL;
+      PointerSize = ~0ULL;
     } else if (isa<CallInst>(Inst) || isa<InvokeInst>(Inst)) {
-      if (AA.getModRefBehavior(CallSite::get(Inst)) ==
-            AliasAnalysis::DoesNotAccessMemory)
+      CallSite InstCS = CallSite::get(Inst);
+      // If these two calls do not interfere, look past it.
+      if (AA->getModRefInfo(CS, InstCS) == AliasAnalysis::NoModRef)
+        continue;
+      
+      // FIXME: If this is a ref/ref result, we should ignore it!
+      //  X = strlen(P);
+      //  Y = strlen(Q);
+      //  Z = strlen(P);  // Z = X
+      
+      // If they interfere, we generally return clobber.  However, if they are
+      // calls to the same read-only functions we return Def.
+      if (!AA->onlyReadsMemory(CS) || CS.getCalledFunction() == 0 ||
+          CS.getCalledFunction() != InstCS.getCalledFunction())
+        return MemDepResult::getClobber(Inst);
+      return MemDepResult::getDef(Inst);
+    } else {
+      // Non-memory instruction.
+      continue;
+    }
+    
+    if (AA->getModRefInfo(CS, Pointer, PointerSize) != AliasAnalysis::NoModRef)
+      return MemDepResult::getClobber(Inst);
+  }
+  
+  // No dependence found.  If this is the entry block of the function, it is a
+  // clobber, otherwise it is non-local.
+  if (BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
+    return MemDepResult::getNonLocal();
+  return MemDepResult::getClobber(ScanIt);
+}
+
+/// getPointerDependencyFrom - Return the instruction on which a memory
+/// location depends.  If isLoad is true, this routine ignore may-aliases with
+/// read-only operations.
+MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::
+getPointerDependencyFrom(Value *MemPtr, uint64_t MemSize, bool isLoad,
+                         BasicBlock::iterator ScanIt, BasicBlock *BB) {
+
+  // Walk backwards through the basic block, looking for dependencies.
+  while (ScanIt != BB->begin()) {
+    Instruction *Inst = --ScanIt;
+
+    // Values depend on loads if the pointers are must aliased.  This means that
+    // a load depends on another must aliased load from the same value.
+    if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Inst)) {
+      Value *Pointer = LI->getPointerOperand();
+      uint64_t PointerSize = TD->getTypeStoreSize(LI->getType());
+      
+      // If we found a pointer, check if it could be the same as our pointer.
+      AliasAnalysis::AliasResult R =
+        AA->alias(Pointer, PointerSize, MemPtr, MemSize);
+      if (R == AliasAnalysis::NoAlias)
         continue;
-      return MemDepResult::get(Inst);
-    } else
+      
+      // May-alias loads don't depend on each other without a dependence.
+      if (isLoad && R == AliasAnalysis::MayAlias)
+        continue;
+      // Stores depend on may and must aliased loads, loads depend on must-alias
+      // loads.
+      return MemDepResult::getDef(Inst);
+    }
+    
+    if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
+      Value *Pointer = SI->getPointerOperand();
+      uint64_t PointerSize = TD->getTypeStoreSize(SI->getOperand(0)->getType());
+
+      // If we found a pointer, check if it could be the same as our pointer.
+      AliasAnalysis::AliasResult R =
+        AA->alias(Pointer, PointerSize, MemPtr, MemSize);
+      
+      if (R == AliasAnalysis::NoAlias)
+        continue;
+      if (R == AliasAnalysis::MayAlias)
+        return MemDepResult::getClobber(Inst);
+      return MemDepResult::getDef(Inst);
+    }
+
+    // If this is an allocation, and if we know that the accessed pointer is to
+    // the allocation, return Def.  This means that there is no dependence and
+    // the access can be optimized based on that.  For example, a load could
+    // turn into undef.
+    if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Inst)) {
+      Value *AccessPtr = MemPtr->getUnderlyingObject();
+      
+      if (AccessPtr == AI ||
+          AA->alias(AI, 1, AccessPtr, 1) == AliasAnalysis::MustAlias)
+        return MemDepResult::getDef(AI);
+      continue;
+    }
+    
+    // See if this instruction (e.g. a call or vaarg) mod/ref's the pointer.
+    // FIXME: If this is a load, we should ignore readonly calls!
+    if (AA->getModRefInfo(Inst, MemPtr, MemSize) == AliasAnalysis::NoModRef)
       continue;
     
-    if (AA.getModRefInfo(C, Pointer, PointerSize) != AliasAnalysis::NoModRef)
-      return MemDepResult::get(Inst);
+    // Otherwise, there is a dependence.
+    return MemDepResult::getClobber(Inst);
+  }
+  
+  // No dependence found.  If this is the entry block of the function, it is a
+  // clobber, otherwise it is non-local.
+  if (BB != &BB->getParent()->getEntryBlock())
+    return MemDepResult::getNonLocal();
+  return MemDepResult::getClobber(ScanIt);
+}
+
+/// getDependency - Return the instruction on which a memory operation
+/// depends.
+MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::getDependency(Instruction *QueryInst) {
+  Instruction *ScanPos = QueryInst;
+  
+  // Check for a cached result
+  MemDepResult &LocalCache = LocalDeps[QueryInst];
+  
+  // If the cached entry is non-dirty, just return it.  Note that this depends
+  // on MemDepResult's default constructing to 'dirty'.
+  if (!LocalCache.isDirty())
+    return LocalCache;
+    
+  // Otherwise, if we have a dirty entry, we know we can start the scan at that
+  // instruction, which may save us some work.
+  if (Instruction *Inst = LocalCache.getInst()) {
+    ScanPos = Inst;
+   
+    SmallPtrSet<Instruction*, 4> &InstMap = ReverseLocalDeps[Inst];
+    bool Found = InstMap.erase(QueryInst);
+    assert(Found && "Invalid reverse map!"); Found=Found;
+    if (InstMap.empty())
+      // FIXME: use an iterator to avoid looking up inst again.
+      ReverseLocalDeps.erase(Inst);
+  }
+  
+  BasicBlock *QueryParent = QueryInst->getParent();
+  
+  Value *MemPtr = 0;
+  uint64_t MemSize = 0;
+  
+  // Do the scan.
+  if (BasicBlock::iterator(QueryInst) == QueryParent->begin()) {
+    // No dependence found.  If this is the entry block of the function, it is a
+    // clobber, otherwise it is non-local.
+    if (QueryParent != &QueryParent->getParent()->getEntryBlock())
+      LocalCache = MemDepResult::getNonLocal();
+    else
+      LocalCache = MemDepResult::getClobber(QueryInst);
+  } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(QueryInst)) {
+    // If this is a volatile store, don't mess around with it.  Just return the
+    // previous instruction as a clobber.
+    if (SI->isVolatile())
+      LocalCache = MemDepResult::getClobber(--BasicBlock::iterator(ScanPos));
+    else {
+      MemPtr = SI->getPointerOperand();
+      MemSize = TD->getTypeStoreSize(SI->getOperand(0)->getType());
+    }
+  } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(QueryInst)) {
+    // If this is a volatile load, don't mess around with it.  Just return the
+    // previous instruction as a clobber.
+    if (LI->isVolatile())
+      LocalCache = MemDepResult::getClobber(--BasicBlock::iterator(ScanPos));
+    else {
+      MemPtr = LI->getPointerOperand();
+      MemSize = TD->getTypeStoreSize(LI->getType());
+    }
+  } else if (isa<CallInst>(QueryInst) || isa<InvokeInst>(QueryInst)) {
+    LocalCache = getCallSiteDependencyFrom(CallSite::get(QueryInst), ScanPos,
+                                           QueryParent);
+  } else if (FreeInst *FI = dyn_cast<FreeInst>(QueryInst)) {
+    MemPtr = FI->getPointerOperand();
+    // FreeInsts erase the entire structure, not just a field.
+    MemSize = ~0UL;
+  } else {
+    // Non-memory instruction.
+    LocalCache = MemDepResult::getClobber(--BasicBlock::iterator(ScanPos));
   }
   
-  // No dependence found.
-  return MemDepResult::getNonLocal();
+  // If we need to do a pointer scan, make it happen.
+  if (MemPtr)
+    LocalCache = getPointerDependencyFrom(MemPtr, MemSize, 
+                                          isa<LoadInst>(QueryInst),
+                                          ScanPos, QueryParent);
+  
+  // Remember the result!
+  if (Instruction *I = LocalCache.getInst())
+    ReverseLocalDeps[I].insert(QueryInst);
+  
+  return LocalCache;
 }
 
 /// getNonLocalDependency - Perform a full dependency query for the
@@ -104,13 +279,15 @@ getCallSiteDependency(CallSite C, BasicBlock::iterator ScanIt,
 /// This method assumes the instruction returns a "nonlocal" dependency
 /// within its own block.
 ///
-void MemoryDependenceAnalysis::
-getNonLocalDependency(Instruction *QueryInst,
-                      SmallVectorImpl<std::pair<BasicBlock*, 
-                                                      MemDepResult> > &Result) {
+const MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo &
+MemoryDependenceAnalysis::getNonLocalDependency(Instruction *QueryInst) {
+  // FIXME: Make this only be for callsites in the future.
+  assert(isa<CallInst>(QueryInst) || isa<InvokeInst>(QueryInst) ||
+         isa<LoadInst>(QueryInst) || isa<StoreInst>(QueryInst));
   assert(getDependency(QueryInst).isNonLocal() &&
      "getNonLocalDependency should only be used on insts with non-local deps!");
-  DenseMap<BasicBlock*, DepResultTy> &Cache = NonLocalDeps[QueryInst];
+  PerInstNLInfo &CacheP = NonLocalDeps[QueryInst];
+  NonLocalDepInfo &Cache = CacheP.first;
 
   /// DirtyBlocks - This is the set of blocks that need to be recomputed.  In
   /// the cached case, this can happen due to instructions being deleted etc. In
@@ -119,17 +296,24 @@ getNonLocalDependency(Instruction *QueryInst,
   SmallVector<BasicBlock*, 32> DirtyBlocks;
   
   if (!Cache.empty()) {
+    // Okay, we have a cache entry.  If we know it is not dirty, just return it
+    // with no computation.
+    if (!CacheP.second) {
+      NumCacheNonLocal++;
+      return Cache;
+    }
+    
     // If we already have a partially computed set of results, scan them to
     // determine what is dirty, seeding our initial DirtyBlocks worklist.
-    // FIXME: In the "don't need to be updated" case, this is expensive, why not
-    // have a per-"cache" flag saying it is undirty?
-    for (DenseMap<BasicBlock*, DepResultTy>::iterator I = Cache.begin(),
-         E = Cache.end(); I != E; ++I)
-      if (I->second.getInt() == Dirty)
+    for (NonLocalDepInfo::iterator I = Cache.begin(), E = Cache.end();
+       I != E; ++I)
+      if (I->second.isDirty())
         DirtyBlocks.push_back(I->first);
     
-    NumCacheNonLocal++;
+    // Sort the cache so that we can do fast binary search lookups below.
+    std::sort(Cache.begin(), Cache.end());
     
+    ++NumCacheDirtyNonLocal;
     //cerr << "CACHED CASE: " << DirtyBlocks.size() << " dirty: "
     //     << Cache.size() << " cached: " << *QueryInst;
   } else {
@@ -139,218 +323,335 @@ getNonLocalDependency(Instruction *QueryInst,
     NumUncacheNonLocal++;
   }
   
+  // Visited checked first, vector in sorted order.
+  SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
+  
+  unsigned NumSortedEntries = Cache.size();
   
   // Iterate while we still have blocks to update.
   while (!DirtyBlocks.empty()) {
     BasicBlock *DirtyBB = DirtyBlocks.back();
     DirtyBlocks.pop_back();
     
-    // Get the entry for this block.  Note that this relies on DepResultTy
-    // default initializing to Dirty.
-    DepResultTy &DirtyBBEntry = Cache[DirtyBB];
+    // Already processed this block?
+    if (!Visited.insert(DirtyBB))
+      continue;
     
-    // If DirtyBBEntry isn't dirty, it ended up on the worklist multiple times.
-    if (DirtyBBEntry.getInt() != Dirty) continue;
-
-    // Find out if this block has a local dependency for QueryInst.
-    // FIXME: If the dirty entry has an instruction pointer, scan from it!
-    // FIXME: Don't convert back and forth for MemDepResult <-> DepResultTy.
+    // Do a binary search to see if we already have an entry for this block in
+    // the cache set.  If so, find it.
+    NonLocalDepInfo::iterator Entry = 
+      std::upper_bound(Cache.begin(), Cache.begin()+NumSortedEntries,
+                       std::make_pair(DirtyBB, MemDepResult()));
+    if (Entry != Cache.begin() && (&*Entry)[-1].first == DirtyBB)
+      --Entry;
+    
+    MemDepResult *ExistingResult = 0;
+    if (Entry != Cache.begin()+NumSortedEntries && 
+        Entry->first == DirtyBB) {
+      // If we already have an entry, and if it isn't already dirty, the block
+      // is done.
+      if (!Entry->second.isDirty())
+        continue;
+      
+      // Otherwise, remember this slot so we can update the value.
+      ExistingResult = &Entry->second;
+    }
     
     // If the dirty entry has a pointer, start scanning from it so we don't have
     // to rescan the entire block.
     BasicBlock::iterator ScanPos = DirtyBB->end();
-    if (Instruction *Inst = DirtyBBEntry.getPointer())
-      ScanPos = Inst;
+    if (ExistingResult) {
+      if (Instruction *Inst = ExistingResult->getInst()) {
+        ScanPos = Inst;
+      
+        // We're removing QueryInst's use of Inst.
+        SmallPtrSet<Instruction*, 4> &InstMap = ReverseNonLocalDeps[Inst];
+        bool Found = InstMap.erase(QueryInst);
+        assert(Found && "Invalid reverse map!"); Found=Found;
+        // FIXME: Use an iterator to avoid looking up inst again.
+        if (InstMap.empty()) ReverseNonLocalDeps.erase(Inst);
+      }
+    }
+    
+    // Find out if this block has a local dependency for QueryInst.
+    MemDepResult Dep;
+    
+    Value *MemPtr = 0;
+    uint64_t MemSize = 0;
+
+    if (ScanPos == DirtyBB->begin()) {
+      // No dependence found.  If this is the entry block of the function, it is a
+      // clobber, otherwise it is non-local.
+      if (DirtyBB != &DirtyBB->getParent()->getEntryBlock())
+        Dep = MemDepResult::getNonLocal();
+      else
+        Dep = MemDepResult::getClobber(ScanPos);
+    } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(QueryInst)) {
+      // If this is a volatile store, don't mess around with it.  Just return the
+      // previous instruction as a clobber.
+      if (SI->isVolatile())
+        Dep = MemDepResult::getClobber(--BasicBlock::iterator(ScanPos));
+      else {
+        MemPtr = SI->getPointerOperand();
+        MemSize = TD->getTypeStoreSize(SI->getOperand(0)->getType());
+      }
+    } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(QueryInst)) {
+      // If this is a volatile load, don't mess around with it.  Just return the
+      // previous instruction as a clobber.
+      if (LI->isVolatile())
+        Dep = MemDepResult::getClobber(--BasicBlock::iterator(ScanPos));
+      else {
+        MemPtr = LI->getPointerOperand();
+        MemSize = TD->getTypeStoreSize(LI->getType());
+      }
+    } else {
+      assert(isa<CallInst>(QueryInst) || isa<InvokeInst>(QueryInst));
+      Dep = getCallSiteDependencyFrom(CallSite::get(QueryInst), ScanPos,
+                                      DirtyBB);
+    }
+    
+    if (MemPtr)
+      Dep = getPointerDependencyFrom(MemPtr, MemSize, isa<LoadInst>(QueryInst),
+                                     ScanPos, DirtyBB);
+    
+    // If we had a dirty entry for the block, update it.  Otherwise, just add
+    // a new entry.
+    if (ExistingResult)
+      *ExistingResult = Dep;
+    else
+      Cache.push_back(std::make_pair(DirtyBB, Dep));
     
-    DirtyBBEntry = ConvFromResult(getDependencyFrom(QueryInst, ScanPos,
-                                                    DirtyBB));
-           
     // If the block has a dependency (i.e. it isn't completely transparent to
-    // the value), remember it!
-    if (DirtyBBEntry.getInt() != NonLocal) {
+    // the value), remember the association!
+    if (!Dep.isNonLocal()) {
       // Keep the ReverseNonLocalDeps map up to date so we can efficiently
       // update this when we remove instructions.
-      if (Instruction *Inst = DirtyBBEntry.getPointer())
+      if (Instruction *Inst = Dep.getInst())
         ReverseNonLocalDeps[Inst].insert(QueryInst);
-      continue;
-    }
+    } else {
     
-    // If the block *is* completely transparent to the load, we need to check
-    // the predecessors of this block.  Add them to our worklist.
-    DirtyBlocks.append(pred_begin(DirtyBB), pred_end(DirtyBB));
+      // If the block *is* completely transparent to the load, we need to check
+      // the predecessors of this block.  Add them to our worklist.
+      DirtyBlocks.append(pred_begin(DirtyBB), pred_end(DirtyBB));
+    }
   }
   
+  return Cache;
+}
+
+/// getNonLocalPointerDependency - Perform a full dependency query for an
+/// access to the specified (non-volatile) memory location, returning the
+/// set of instructions that either define or clobber the value.
+///
+/// This method assumes the pointer has a "NonLocal" dependency within its
+/// own block.
+///
+void MemoryDependenceAnalysis::
+getNonLocalPointerDependency(Value *Pointer, bool isLoad, BasicBlock *FromBB,
+                             SmallVectorImpl<NonLocalDepEntry> &Result) {
+  Result.clear();
+  
+  // We know that the pointer value is live into FromBB find the def/clobbers
+  // from presecessors.
+  const Type *EltTy = cast<PointerType>(Pointer->getType())->getElementType();
+  uint64_t PointeeSize = TD->getTypeStoreSize(EltTy);
   
-  // Copy the result into the output set.
-  for (DenseMap<BasicBlock*, DepResultTy>::iterator I = Cache.begin(),
-       E = Cache.end(); I != E; ++I)
-    Result.push_back(std::make_pair(I->first, ConvToResult(I->second)));
+  // While we have blocks to analyze, get their values.
+  SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
+  
+  for (pred_iterator PI = pred_begin(FromBB), E = pred_end(FromBB); PI != E;
+       ++PI) {
+    // TODO: PHI TRANSLATE.
+    getNonLocalPointerDepInternal(Pointer, PointeeSize, isLoad, *PI,
+                                  Result, Visited);
+  }
 }
 
-/// getDependency - Return the instruction on which a memory operation
-/// depends.  The local parameter indicates if the query should only
-/// evaluate dependencies within the same basic block.
-MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::
-getDependencyFrom(Instruction *QueryInst, BasicBlock::iterator ScanIt, 
-                  BasicBlock *BB) {
-  AliasAnalysis &AA = getAnalysis<AliasAnalysis>();
-  TargetData &TD = getAnalysis<TargetData>();
+void MemoryDependenceAnalysis::
+getNonLocalPointerDepInternal(Value *Pointer, uint64_t PointeeSize,
+                              bool isLoad, BasicBlock *StartBB,
+                              SmallVectorImpl<NonLocalDepEntry> &Result,
+                              SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited) {
+  SmallVector<BasicBlock*, 32> Worklist;
+  Worklist.push_back(StartBB);
   
-  // Get the pointer value for which dependence will be determined
-  Value *MemPtr = 0;
-  uint64_t MemSize = 0;
-  bool MemVolatile = false;
-  
-  if (StoreInst* S = dyn_cast<StoreInst>(QueryInst)) {
-    MemPtr = S->getPointerOperand();
-    MemSize = TD.getTypeStoreSize(S->getOperand(0)->getType());
-    MemVolatile = S->isVolatile();
-  } else if (LoadInst* L = dyn_cast<LoadInst>(QueryInst)) {
-    MemPtr = L->getPointerOperand();
-    MemSize = TD.getTypeStoreSize(L->getType());
-    MemVolatile = L->isVolatile();
-  } else if (VAArgInst* V = dyn_cast<VAArgInst>(QueryInst)) {
-    MemPtr = V->getOperand(0);
-    MemSize = TD.getTypeStoreSize(V->getType());
-  } else if (FreeInst* F = dyn_cast<FreeInst>(QueryInst)) {
-    MemPtr = F->getPointerOperand();
-    // FreeInsts erase the entire structure, not just a field.
-    MemSize = ~0UL;
-  } else if (isa<CallInst>(QueryInst) || isa<InvokeInst>(QueryInst))
-    return getCallSiteDependency(CallSite::get(QueryInst), ScanIt, BB);
-  else  // Non-memory instructions depend on nothing.
-    return MemDepResult::getNone();
+  // Look up the cached info for Pointer.
+  ValueIsLoadPair CacheKey(Pointer, isLoad);
+  NonLocalDepInfo *Cache = &NonLocalPointerDeps[CacheKey];
   
-  // Walk backwards through the basic block, looking for dependencies
-  while (ScanIt != BB->begin()) {
-    Instruction *Inst = --ScanIt;
+  // Keep track of the entries that we know are sorted.  Previously cached
+  // entries will all be sorted.  The entries we add we only sort on demand (we
+  // don't insert every element into its sorted position).  We know that we
+  // won't get any reuse from currently inserted values, because we don't
+  // revisit blocks after we insert info for them.
+  unsigned NumSortedEntries = Cache->size();
+  
+  while (!Worklist.empty()) {
+    BasicBlock *BB = Worklist.pop_back_val();
+    
+    // Analyze the dependency of *Pointer in FromBB.  See if we already have
+    // been here.
+    if (!Visited.insert(BB))
+      continue;
 
-    // If the access is volatile and this is a volatile load/store, return a
-    // dependence.
-    if (MemVolatile &&
-        ((isa<LoadInst>(Inst) && cast<LoadInst>(Inst)->isVolatile()) ||
-         (isa<StoreInst>(Inst) && cast<StoreInst>(Inst)->isVolatile())))
-      return MemDepResult::get(Inst);
+    // Get the dependency info for Pointer in BB.  If we have cached
+    // information, we will use it, otherwise we compute it.
+    
+    // Do a binary search to see if we already have an entry for this block in
+    // the cache set.  If so, find it.
+    NonLocalDepInfo::iterator Entry =
+      std::upper_bound(Cache->begin(), Cache->begin()+NumSortedEntries,
+                       std::make_pair(BB, MemDepResult()));
+    if (Entry != Cache->begin() && (&*Entry)[-1].first == BB)
+      --Entry;
+    
+    MemDepResult *ExistingResult = 0;
+    if (Entry != Cache->begin()+NumSortedEntries && Entry->first == BB)
+      ExistingResult = &Entry->second;
+    
+    // If we have a cached entry, and it is non-dirty, use it as the value for
+    // this dependency.
+    MemDepResult Dep;
+    if (ExistingResult && !ExistingResult->isDirty()) {
+      Dep = *ExistingResult;
+      ++NumCacheNonLocalPtr;
+    } else {
+      // Otherwise, we have to scan for the value.  If we have a dirty cache
+      // entry, start scanning from its position, otherwise we scan from the end
+      // of the block.
+      BasicBlock::iterator ScanPos = BB->end();
+      if (ExistingResult && ExistingResult->getInst()) {
+        assert(ExistingResult->getInst()->getParent() == BB &&
+               "Instruction invalidated?");
+        ++NumCacheDirtyNonLocalPtr;
+        ScanPos = ExistingResult->getInst();
 
-    // MemDep is broken w.r.t. loads: it says that two loads of the same pointer
-    // depend on each other.  :(
-    // FIXME: ELIMINATE THIS!
-    if (LoadInst *L = dyn_cast<LoadInst>(Inst)) {
-      Value *Pointer = L->getPointerOperand();
-      uint64_t PointerSize = TD.getTypeStoreSize(L->getType());
-      
-      // If we found a pointer, check if it could be the same as our pointer
-      AliasAnalysis::AliasResult R =
-        AA.alias(Pointer, PointerSize, MemPtr, MemSize);
+        // Eliminating the dirty entry from 'Cache', so update the reverse info.
+        SmallPtrSet<void *, 4> &InstMap = ReverseNonLocalPtrDeps[ScanPos];
+        bool Contained = InstMap.erase(CacheKey.getOpaqueValue());
+        assert(Contained && "Invalid cache entry"); Contained=Contained;
+        // FIXME: Use an iterator to avoid a repeated lookup in ".erase".
+        if (InstMap.empty()) ReverseNonLocalPtrDeps.erase(ScanPos);
+      } else {
+        ++NumUncacheNonLocalPtr;
+      }
       
-      if (R == AliasAnalysis::NoAlias)
-        continue;
+      // Scan the block for the dependency.
+      Dep = getPointerDependencyFrom(Pointer, PointeeSize, isLoad, ScanPos, BB);
       
-      // May-alias loads don't depend on each other without a dependence.
-      if (isa<LoadInst>(QueryInst) && R == AliasAnalysis::MayAlias)
-        continue;
-      return MemDepResult::get(Inst);
-    }
-    
-    // FIXME: This claims that an access depends on the allocation.  This may
-    // make sense, but is dubious at best.  It would be better to fix GVN to
-    // handle a 'None' Query.
-    if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Inst)) {
-      Value *Pointer = AI;
-      uint64_t PointerSize;
-      if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI->getArraySize()))
-        // Use ABI size (size between elements), not store size (size of one
-        // element without padding).
-        PointerSize = C->getZExtValue() * 
-          TD.getABITypeSize(AI->getAllocatedType());
+      // If we had a dirty entry for the block, update it.  Otherwise, just add
+      // a new entry.
+      if (ExistingResult)
+        *ExistingResult = Dep;
       else
-        PointerSize = ~0UL;
-      
-      AliasAnalysis::AliasResult R =
-        AA.alias(Pointer, PointerSize, MemPtr, MemSize);
+        Cache->push_back(std::make_pair(BB, Dep));
       
-      if (R == AliasAnalysis::NoAlias)
-        continue;
-      return MemDepResult::get(Inst);
+      // If the block has a dependency (i.e. it isn't completely transparent to
+      // the value), remember the reverse association because we just added it
+      // to Cache!
+      if (!Dep.isNonLocal()) {
+        // Keep the ReverseNonLocalPtrDeps map up to date so we can efficiently
+        // update MemDep when we remove instructions.
+        Instruction *Inst = Dep.getInst();
+        assert(Inst && "Didn't depend on anything?");
+        ReverseNonLocalPtrDeps[Inst].insert(CacheKey.getOpaqueValue());
+      }
     }
-      
-    
-    // See if this instruction mod/ref's the pointer.
-    AliasAnalysis::ModRefResult MRR = AA.getModRefInfo(Inst, MemPtr, MemSize);
-
-    if (MRR == AliasAnalysis::NoModRef)
-      continue;
     
-    // Loads don't depend on read-only instructions.
-    if (isa<LoadInst>(QueryInst) && MRR == AliasAnalysis::Ref)
+    // If we got a Def or Clobber, add this to the list of results.
+    if (!Dep.isNonLocal()) {
+      Result.push_back(NonLocalDepEntry(BB, Dep));
       continue;
+    }
     
-    // Otherwise, there is a dependence.
-    return MemDepResult::get(Inst);
+    // Otherwise, we have to process all the predecessors of this block to scan
+    // them as well.
+    for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), E = pred_end(BB); PI != E; ++PI) {
+      // TODO: PHI TRANSLATE.
+      Worklist.push_back(*PI);
+    }
   }
   
-  // If we found nothing, return the non-local flag.
-  return MemDepResult::getNonLocal();
+  // If we computed new values, re-sort Cache.
+  if (NumSortedEntries != Cache->size())
+    std::sort(Cache->begin(), Cache->end());
 }
 
-/// getDependency - Return the instruction on which a memory operation
-/// depends.
-MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::getDependency(Instruction *QueryInst) {
-  Instruction *ScanPos = QueryInst;
+/// RemoveCachedNonLocalPointerDependencies - If P exists in
+/// CachedNonLocalPointerInfo, remove it.
+void MemoryDependenceAnalysis::
+RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair P) {
+  CachedNonLocalPointerInfo::iterator It = 
+    NonLocalPointerDeps.find(P);
+  if (It == NonLocalPointerDeps.end()) return;
   
-  // Check for a cached result
-  DepResultTy &LocalCache = LocalDeps[QueryInst];
+  // Remove all of the entries in the BB->val map.  This involves removing
+  // instructions from the reverse map.
+  NonLocalDepInfo &PInfo = It->second;
   
-  // If the cached entry is non-dirty, just return it.  Note that this depends
-  // on DepResultTy's default constructing to 'dirty'.
-  if (LocalCache.getInt() != Dirty)
-    return ConvToResult(LocalCache);
+  for (unsigned i = 0, e = PInfo.size(); i != e; ++i) {
+    Instruction *Target = PInfo[i].second.getInst();
+    if (Target == 0) continue;  // Ignore non-local dep results.
+    assert(Target->getParent() == PInfo[i].first && Target != P.getPointer());
     
-  // Otherwise, if we have a dirty entry, we know we can start the scan at that
-  // instruction, which may save us some work.
-  if (Instruction *Inst = LocalCache.getPointer())
-    ScanPos = Inst;
-  
-  // Do the scan.
-  MemDepResult Res = 
-    getDependencyFrom(QueryInst, ScanPos, QueryInst->getParent());  
-  
-  // Remember the result!
-  // FIXME: Don't convert back and forth!  Make a shared helper function.
-  LocalCache = ConvFromResult(Res);
-  if (Instruction *I = Res.getInst())
-    ReverseLocalDeps[I].insert(QueryInst);
+    // Eliminating the dirty entry from 'Cache', so update the reverse info.
+    SmallPtrSet<void *, 4> &InstMap = ReverseNonLocalPtrDeps[Target];
+    bool Contained = InstMap.erase(P.getOpaqueValue());
+    assert(Contained && "Invalid cache entry"); Contained=Contained;
+    
+    // FIXME: Use an iterator to avoid a repeated lookup in ".erase".
+    if (InstMap.empty()) ReverseNonLocalPtrDeps.erase(Target);
+  }
   
-  return Res;
+  // Remove P from NonLocalPointerDeps (which deletes NonLocalDepInfo).
+  NonLocalPointerDeps.erase(It);
 }
 
+
 /// removeInstruction - Remove an instruction from the dependence analysis,
 /// updating the dependence of instructions that previously depended on it.
 /// This method attempts to keep the cache coherent using the reverse map.
 void MemoryDependenceAnalysis::removeInstruction(Instruction *RemInst) {
   // Walk through the Non-local dependencies, removing this one as the value
   // for any cached queries.
-  for (DenseMap<BasicBlock*, DepResultTy>::iterator DI =
-       NonLocalDeps[RemInst].begin(), DE = NonLocalDeps[RemInst].end();
-       DI != DE; ++DI)
-    if (Instruction *Inst = DI->second.getPointer())
-      ReverseNonLocalDeps[Inst].erase(RemInst);
+  NonLocalDepMapType::iterator NLDI = NonLocalDeps.find(RemInst);
+  if (NLDI != NonLocalDeps.end()) {
+    NonLocalDepInfo &BlockMap = NLDI->second.first;
+    for (NonLocalDepInfo::iterator DI = BlockMap.begin(), DE = BlockMap.end();
+         DI != DE; ++DI)
+      if (Instruction *Inst = DI->second.getInst())
+        ReverseNonLocalDeps[Inst].erase(RemInst);
+    NonLocalDeps.erase(NLDI);
+  }
 
   // If we have a cached local dependence query for this instruction, remove it.
   //
   LocalDepMapType::iterator LocalDepEntry = LocalDeps.find(RemInst);
   if (LocalDepEntry != LocalDeps.end()) {
     // Remove us from DepInst's reverse set now that the local dep info is gone.
-    if (Instruction *Inst = LocalDepEntry->second.getPointer()) {
+    if (Instruction *Inst = LocalDepEntry->second.getInst()) {
       SmallPtrSet<Instruction*, 4> &RLD = ReverseLocalDeps[Inst];
-      RLD.erase(RemInst);
+      bool Found = RLD.erase(RemInst);
+      assert(Found && "Invalid reverse map!"); Found=Found;
+      // FIXME: Use an iterator to avoid looking up Inst again.
       if (RLD.empty())
         ReverseLocalDeps.erase(Inst);
     }
 
     // Remove this local dependency info.
     LocalDeps.erase(LocalDepEntry);
-  }    
+  }
+  
+  // If we have any cached pointer dependencies on this instruction, remove
+  // them.  If the instruction has non-pointer type, then it can't be a pointer
+  // base.
+  
+  // Remove it from both the load info and the store info.  The instruction
+  // can't be in either of these maps if it is non-pointer.
+  if (isa<PointerType>(RemInst->getType())) {
+    RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair(RemInst, false));
+    RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair(RemInst, true));
+  }
   
   // Loop over all of the things that depend on the instruction we're removing.
   // 
@@ -359,7 +660,7 @@ void MemoryDependenceAnalysis::removeInstruction(Instruction *RemInst) {
   ReverseDepMapType::iterator ReverseDepIt = ReverseLocalDeps.find(RemInst);
   if (ReverseDepIt != ReverseLocalDeps.end()) {
     SmallPtrSet<Instruction*, 4> &ReverseDeps = ReverseDepIt->second;
-    // RemInst can't be the terminator if it has stuff depending on it.
+    // RemInst can't be the terminator if it has local stuff depending on it.
     assert(!ReverseDeps.empty() && !isa<TerminatorInst>(RemInst) &&
            "Nothing can locally depend on a terminator");
     
@@ -367,17 +668,15 @@ void MemoryDependenceAnalysis::removeInstruction(Instruction *RemInst) {
     // dependent on the instruction after RemInst.  It will have the dirty flag
     // set so it will rescan.  This saves having to scan the entire block to get
     // to this point.
-    Instruction *NewDepInst = next(BasicBlock::iterator(RemInst));
+    Instruction *NewDepInst = ++BasicBlock::iterator(RemInst);
                         
     for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::iterator I = ReverseDeps.begin(),
          E = ReverseDeps.end(); I != E; ++I) {
       Instruction *InstDependingOnRemInst = *I;
-      
-      // If we thought the instruction depended on itself (possible for
-      // unconfirmed dependencies) ignore the update.
-      if (InstDependingOnRemInst == RemInst) continue;
+      assert(InstDependingOnRemInst != RemInst &&
+             "Already removed our local dep info");
                         
-      LocalDeps[InstDependingOnRemInst] = DepResultTy(NewDepInst, Dirty);
+      LocalDeps[InstDependingOnRemInst] = MemDepResult::getDirty(NewDepInst);
       
       // Make sure to remember that new things depend on NewDepInst.
       ReverseDepsToAdd.push_back(std::make_pair(NewDepInst, 
@@ -397,24 +696,28 @@ void MemoryDependenceAnalysis::removeInstruction(Instruction *RemInst) {
   
   ReverseDepIt = ReverseNonLocalDeps.find(RemInst);
   if (ReverseDepIt != ReverseNonLocalDeps.end()) {
-    SmallPtrSet<Instruction*, 4>& set = ReverseDepIt->second;
-    for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::iterator I = set.begin(), E = set.end();
-         I != E; ++I)
-      for (DenseMap<BasicBlock*, DepResultTy>::iterator
-           DI = NonLocalDeps[*I].begin(), DE = NonLocalDeps[*I].end();
-           DI != DE; ++DI)
-        if (DI->second.getPointer() == RemInst) {
-          // Convert to a dirty entry for the subsequent instruction.
-          DI->second.setInt(Dirty);
-          if (RemInst->isTerminator())
-            DI->second.setPointer(0);
-          else {
-            Instruction *NextI = next(BasicBlock::iterator(RemInst));
-            DI->second.setPointer(NextI);
-            assert(NextI != RemInst);
-            ReverseDepsToAdd.push_back(std::make_pair(NextI, *I));
-          }
+    SmallPtrSet<Instruction*, 4> &Set = ReverseDepIt->second;
+    for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::iterator I = Set.begin(), E = Set.end();
+         I != E; ++I) {
+      assert(*I != RemInst && "Already removed NonLocalDep info for RemInst");
+      
+      PerInstNLInfo &INLD = NonLocalDeps[*I];
+      // The information is now dirty!
+      INLD.second = true;
+      
+      for (NonLocalDepInfo::iterator DI = INLD.first.begin(), 
+           DE = INLD.first.end(); DI != DE; ++DI) {
+        if (DI->second.getInst() != RemInst) continue;
+        
+        // Convert to a dirty entry for the subsequent instruction.
+        Instruction *NextI = 0;
+        if (!RemInst->isTerminator()) {
+          NextI = ++BasicBlock::iterator(RemInst);
+          ReverseDepsToAdd.push_back(std::make_pair(NextI, *I));
         }
+        DI->second = MemDepResult::getDirty(NextI);
+      }
+    }
 
     ReverseNonLocalDeps.erase(ReverseDepIt);
 
@@ -426,8 +729,52 @@ void MemoryDependenceAnalysis::removeInstruction(Instruction *RemInst) {
     }
   }
   
-  NonLocalDeps.erase(RemInst);
-  getAnalysis<AliasAnalysis>().deleteValue(RemInst);
+  // If the instruction is in ReverseNonLocalPtrDeps then it appears as a
+  // value in the NonLocalPointerDeps info.
+  ReverseNonLocalPtrDepTy::iterator ReversePtrDepIt =
+    ReverseNonLocalPtrDeps.find(RemInst);
+  if (ReversePtrDepIt != ReverseNonLocalPtrDeps.end()) {
+    SmallPtrSet<void*, 4> &Set = ReversePtrDepIt->second;
+    SmallVector<std::pair<Instruction*, ValueIsLoadPair>,8> ReversePtrDepsToAdd;
+    
+    for (SmallPtrSet<void*, 4>::iterator I = Set.begin(), E = Set.end();
+         I != E; ++I) {
+      ValueIsLoadPair P;
+      P.setFromOpaqueValue(*I);
+      assert(P.getPointer() != RemInst &&
+             "Already removed NonLocalPointerDeps info for RemInst");
+      
+      NonLocalDepInfo &NLPDI = NonLocalPointerDeps[P];
+      
+      MemDepResult NewDirtyVal;
+      if (!RemInst->isTerminator())
+        NewDirtyVal = MemDepResult::getDirty(++BasicBlock::iterator(RemInst));
+      
+      // Update any entries for RemInst to use the instruction after it.
+      for (NonLocalDepInfo::iterator DI = NLPDI.begin(), DE = NLPDI.end();
+           DI != DE; ++DI) {
+        if (DI->second.getInst() != RemInst) continue;
+        
+        // Convert to a dirty entry for the subsequent instruction.
+        DI->second = NewDirtyVal;
+        
+        if (Instruction *NewDirtyInst = NewDirtyVal.getInst())
+          ReversePtrDepsToAdd.push_back(std::make_pair(NewDirtyInst, P));
+      }
+    }
+    
+    ReverseNonLocalPtrDeps.erase(ReversePtrDepIt);
+    
+    while (!ReversePtrDepsToAdd.empty()) {
+      ReverseNonLocalPtrDeps[ReversePtrDepsToAdd.back().first]
+        .insert(ReversePtrDepsToAdd.back().second.getOpaqueValue());
+      ReversePtrDepsToAdd.pop_back();
+    }
+  }
+  
+  
+  assert(!NonLocalDeps.count(RemInst) && "RemInst got reinserted?");
+  AA->deleteValue(RemInst);
   DEBUG(verifyRemoved(RemInst));
 }
 
@@ -437,28 +784,55 @@ void MemoryDependenceAnalysis::verifyRemoved(Instruction *D) const {
   for (LocalDepMapType::const_iterator I = LocalDeps.begin(),
        E = LocalDeps.end(); I != E; ++I) {
     assert(I->first != D && "Inst occurs in data structures");
-    assert(I->second.getPointer() != D &&
+    assert(I->second.getInst() != D &&
            "Inst occurs in data structures");
   }
   
+  for (CachedNonLocalPointerInfo::const_iterator I =NonLocalPointerDeps.begin(),
+       E = NonLocalPointerDeps.end(); I != E; ++I) {
+    assert(I->first.getPointer() != D && "Inst occurs in NLPD map key");
+    const NonLocalDepInfo &Val = I->second;
+    for (NonLocalDepInfo::const_iterator II = Val.begin(), E = Val.end();
+         II != E; ++II)
+      assert(II->second.getInst() != D && "Inst occurs as NLPD value");
+  }
+  
   for (NonLocalDepMapType::const_iterator I = NonLocalDeps.begin(),
        E = NonLocalDeps.end(); I != E; ++I) {
     assert(I->first != D && "Inst occurs in data structures");
-    for (DenseMap<BasicBlock*, DepResultTy>::iterator II = I->second.begin(),
-         EE = I->second.end(); II  != EE; ++II)
-      assert(II->second.getPointer() != D && "Inst occurs in data structures");
+    const PerInstNLInfo &INLD = I->second;
+    for (NonLocalDepInfo::const_iterator II = INLD.first.begin(),
+         EE = INLD.first.end(); II  != EE; ++II)
+      assert(II->second.getInst() != D && "Inst occurs in data structures");
   }
   
   for (ReverseDepMapType::const_iterator I = ReverseLocalDeps.begin(),
-       E = ReverseLocalDeps.end(); I != E; ++I)
+       E = ReverseLocalDeps.end(); I != E; ++I) {
+    assert(I->first != D && "Inst occurs in data structures");
     for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::const_iterator II = I->second.begin(),
          EE = I->second.end(); II != EE; ++II)
       assert(*II != D && "Inst occurs in data structures");
+  }
   
   for (ReverseDepMapType::const_iterator I = ReverseNonLocalDeps.begin(),
        E = ReverseNonLocalDeps.end();
-       I != E; ++I)
+       I != E; ++I) {
+    assert(I->first != D && "Inst occurs in data structures");
     for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::const_iterator II = I->second.begin(),
          EE = I->second.end(); II != EE; ++II)
       assert(*II != D && "Inst occurs in data structures");
+  }
+  
+  for (ReverseNonLocalPtrDepTy::const_iterator
+       I = ReverseNonLocalPtrDeps.begin(),
+       E = ReverseNonLocalPtrDeps.end(); I != E; ++I) {
+    assert(I->first != D && "Inst occurs in rev NLPD map");
+    
+    for (SmallPtrSet<void*, 4>::const_iterator II = I->second.begin(),
+         E = I->second.end(); II != E; ++II)
+      assert(*II != ValueIsLoadPair(D, false).getOpaqueValue() &&
+             *II != ValueIsLoadPair(D, true).getOpaqueValue() &&
+             "Inst occurs in ReverseNonLocalPtrDeps map");
+  }
+  
 }