make clients have to know how to call getCallSiteDependencyFrom
[oota-llvm.git] / lib / Analysis / MemoryDependenceAnalysis.cpp
index 314d6e4b3a7e0e995a731ac76c14e2f7dd3384d9..415766a5a15c4f31a6c862f4f2d2f6c5bce64bbd 100644 (file)
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
+#define DEBUG_TYPE "memdep"
 #include "llvm/Analysis/MemoryDependenceAnalysis.h"
 #include "llvm/Constants.h"
 #include "llvm/Instructions.h"
 #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"
-#include "llvm/ADT/Statistic.h"
-
-#define DEBUG_TYPE "memdep"
-
 using namespace llvm;
 
-namespace {
-  // Control the calculation of non-local dependencies by only examining the
-  // predecessors if the basic block has less than X amount (50 by default).
-  cl::opt<int> 
-  PredLimit("nonlocaldep-threshold", cl::Hidden, cl::init(50),
-            cl::desc("Control the calculation of non-local"
-                     "dependencies (default = 50)"));           
-}
-
-STATISTIC(NumCacheNonlocal, "Number of cached non-local responses");
-STATISTIC(NumUncacheNonlocal, "Number of uncached 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");
 char MemoryDependenceAnalysis::ID = 0;
   
-Instruction* const MemoryDependenceAnalysis::NonLocal = (Instruction*)-3;
-Instruction* const MemoryDependenceAnalysis::None = (Instruction*)-4;
-Instruction* const MemoryDependenceAnalysis::Dirty = (Instruction*)-5;
-  
 // Register this pass...
 static RegisterPass<MemoryDependenceAnalysis> X("memdep",
-                                                "Memory Dependence Analysis", false, true);
-
-void MemoryDependenceAnalysis::ping(Instruction *D) {
-  for (depMapType::iterator I = depGraphLocal.begin(), E = depGraphLocal.end();
-       I != E; ++I) {
-    assert(I->first != D);
-    assert(I->second.first != D);
-  }
-
-  for (nonLocalDepMapType::iterator I = depGraphNonLocal.begin(), E = depGraphNonLocal.end();
-       I != E; ++I) {
-    assert(I->first != D);
-  }
-
-  for (reverseDepMapType::iterator I = reverseDep.begin(), E = reverseDep.end();
-       I != E; ++I)
-    for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::iterator II = I->second.begin(), EE = I->second.end();
-         II != EE; ++II)
-      assert(*II != D);
-
-  for (reverseDepMapType::iterator I = reverseDepNonLocal.begin(), E = reverseDepNonLocal.end();
-       I != E; ++I)
-    for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::iterator II = I->second.begin(), EE = I->second.end();
-         II != EE; ++II)
-      assert(*II != D);
-}
+                                     "Memory Dependence Analysis", false, true);
 
 /// getAnalysisUsage - Does not modify anything.  It uses Alias Analysis.
 ///
@@ -83,497 +45,486 @@ void MemoryDependenceAnalysis::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
   AU.addRequiredTransitive<TargetData>();
 }
 
-/// getCallSiteDependency - Private helper for finding the local dependencies
-/// of a call site.
-Instruction* MemoryDependenceAnalysis::getCallSiteDependency(CallSite C,
-                                                           Instruction* start,
-                                                            BasicBlock* block) {
-  
-  std::pair<Instruction*, bool>& cachedResult =
-                                              depGraphLocal[C.getInstruction()];
-  AliasAnalysis& AA = getAnalysis<AliasAnalysis>();
-  TargetData& TD = getAnalysis<TargetData>();
-  BasicBlock::iterator blockBegin = C.getInstruction()->getParent()->begin();
-  BasicBlock::iterator QI = C.getInstruction();
-  
-  // If the starting point was specifiy, use it
-  if (start) {
-    QI = start;
-    blockBegin = start->getParent()->begin();
-  // If the starting point wasn't specified, but the block was, use it
-  } else if (!start && block) {
-    QI = block->end();
-    blockBegin = block->begin();
-  }
-  
+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::
+getCallSiteDependencyFrom(CallSite CS, BasicBlock::iterator ScanIt,
+                          BasicBlock *BB) {
   // Walk backwards through the block, looking for dependencies
-  while (QI != blockBegin) {
-    --QI;
+  while (ScanIt != BB->begin()) {
+    Instruction *Inst = --ScanIt;
     
     // If this inst is a memory op, get the pointer it accessed
-    Value* pointer = 0;
-    uint64_t pointerSize = 0;
-    if (StoreInst* S = dyn_cast<StoreInst>(QI)) {
-      pointer = S->getPointerOperand();
-      pointerSize = TD.getTypeStoreSize(S->getOperand(0)->getType());
-    } else if (AllocationInst* AI = dyn_cast<AllocationInst>(QI)) {
-      pointer = AI;
-      if (ConstantInt* C = dyn_cast<ConstantInt>(AI->getArraySize()))
-        pointerSize = C->getZExtValue() * \
-                      TD.getABITypeSize(AI->getAllocatedType());
-      else
-        pointerSize = ~0UL;
-    } else if (VAArgInst* V = dyn_cast<VAArgInst>(QI)) {
-      pointer = V->getOperand(0);
-      pointerSize = TD.getTypeStoreSize(V->getType());
-    } else if (FreeInst* F = dyn_cast<FreeInst>(QI)) {
-      pointer = F->getPointerOperand();
+    Value *Pointer = 0;
+    uint64_t PointerSize = 0;
+    if (StoreInst *S = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
+      Pointer = S->getPointerOperand();
+      PointerSize = TD->getTypeStoreSize(S->getOperand(0)->getType());
+    } else if (VAArgInst *V = dyn_cast<VAArgInst>(Inst)) {
+      Pointer = V->getOperand(0);
+      PointerSize = TD->getTypeStoreSize(V->getType());
+    } else if (FreeInst *F = dyn_cast<FreeInst>(Inst)) {
+      Pointer = F->getPointerOperand();
       
       // FreeInsts erase the entire structure
-      pointerSize = ~0UL;
-    } else if (isa<CallInst>(QI)) {
-      AliasAnalysis::ModRefBehavior result =
-                   AA.getModRefBehavior(CallSite::get(QI));
-      if (result != AliasAnalysis::DoesNotAccessMemory &&
-          result != AliasAnalysis::OnlyReadsMemory) {
-        if (!start && !block) {
-          cachedResult.first = QI;
-          cachedResult.second = true;
-          reverseDep[QI].insert(C.getInstruction());
-        }
-        return QI;
-      } else {
+      PointerSize = ~0UL;
+    } else if (isa<CallInst>(Inst) || isa<InvokeInst>(Inst)) {
+      CallSite InstCS = CallSite::get(Inst);
+      // If these two calls do not interfere, look past it.
+      if (AA->getModRefInfo(CS, InstCS) == AliasAnalysis::NoModRef)
         continue;
-      }
-    } else
+      
+      // 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(C, pointer, pointerSize) != AliasAnalysis::NoModRef) {
-      if (!start && !block) {
-        cachedResult.first = QI;
-        cachedResult.second = true;
-        reverseDep[QI].insert(C.getInstruction());
-      }
-      return QI;
     }
+    
+    if (AA->getModRefInfo(CS, Pointer, PointerSize) != AliasAnalysis::NoModRef)
+      return MemDepResult::getClobber(Inst);
   }
   
-  // No dependence found
-  cachedResult.first = NonLocal;
-  cachedResult.second = true;
-  reverseDep[NonLocal].insert(C.getInstruction());
-  return NonLocal;
+  // No dependence found.
+  return MemDepResult::getNonLocal();
 }
 
-/// nonLocalHelper - Private helper used to calculate non-local dependencies
-/// by doing DFS on the predecessors of a block to find its dependencies
-void MemoryDependenceAnalysis::nonLocalHelper(Instruction* query,
-                                              BasicBlock* block,
-                                         DenseMap<BasicBlock*, Value*>& resp) {
-  // Set of blocks that we've already visited in our DFS
-  SmallPtrSet<BasicBlock*, 4> visited;
-  // If we're updating a dirtied cache entry, we don't need to reprocess
-  // already computed entries.
-  for (DenseMap<BasicBlock*, Value*>::iterator I = resp.begin(), 
-       E = resp.end(); I != E; ++I)
-    if (I->second != Dirty)
-      visited.insert(I->first);
+/// getDependencyFrom - Return the instruction on which a memory operation
+/// depends.
+MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::
+getDependencyFrom(Instruction *QueryInst, BasicBlock::iterator ScanIt, 
+                  BasicBlock *BB) {
+  // The first instruction in a block is always non-local.
+  if (ScanIt == BB->begin())
+    return MemDepResult::getNonLocal();
   
-  // Current stack of the DFS
-  SmallVector<BasicBlock*, 4> stack;
-  for (pred_iterator PI = pred_begin(block), PE = pred_end(block);
-       PI != PE; ++PI)
-    stack.push_back(*PI);
+  // Get the pointer value for which dependence will be determined
+  Value *MemPtr = 0;
+  uint64_t MemSize = 0;
   
-  // Do a basic DFS
-  while (!stack.empty()) {
-    BasicBlock* BB = stack.back();
-    
-    // If we've already visited this block, no need to revist
-    if (visited.count(BB)) {
-      stack.pop_back();
-      continue;
-    }
+  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())
+      return MemDepResult::getClobber(--ScanIt);
+
+    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())
+      return MemDepResult::getClobber(--ScanIt);
     
-    // If we find a new block with a local dependency for query,
-    // then we insert the new dependency and backtrack.
-    if (BB != block) {
-      visited.insert(BB);
+    MemPtr = LI->getPointerOperand();
+    MemSize = TD->getTypeStoreSize(LI->getType());
+  } else if (FreeInst *FI = dyn_cast<FreeInst>(QueryInst)) {
+    MemPtr = FI->getPointerOperand();
+    // FreeInsts erase the entire structure, not just a field.
+    MemSize = ~0UL;
+  } else if (isa<CallInst>(QueryInst) || isa<InvokeInst>(QueryInst)) {
+    assert(0 && "Should use getCallSiteDependencyFrom!");
+    return getCallSiteDependencyFrom(CallSite::get(QueryInst), ScanIt, BB);
+  } else {
+    // Otherwise, this is a vaarg or non-memory instruction, just return a
+    // clobber dependency on the previous inst.
+    return MemDepResult::getClobber(--ScanIt);
+  }
+  
+  // 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());
       
-      Instruction* localDep = getDependency(query, 0, BB);
-      if (localDep != NonLocal) {
-        resp.insert(std::make_pair(BB, localDep));
-        stack.pop_back();
-        
+      // 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 we re-encounter the starting block, we still need to search it
-    // because there might be a dependency in the starting block AFTER
-    // the position of the query.  This is necessary to get loops right.
-    } else if (BB == block) {
-      visited.insert(BB);
       
-      Instruction* localDep = getDependency(query, 0, BB);
-      if (localDep != query)
-        resp.insert(std::make_pair(BB, localDep));
+      // May-alias loads don't depend on each other without a dependence.
+      if (isa<LoadInst>(QueryInst) && R == AliasAnalysis::MayAlias)
+        continue;
+      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);
       
-      stack.pop_back();
+      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;
     }
     
-    // If we didn't find anything, recurse on the precessors of this block
-    // Only do this for blocks with a small number of predecessors.
-    bool predOnStack = false;
-    bool inserted = false;
-    if (std::distance(pred_begin(BB), pred_end(BB)) <= PredLimit) { 
-      for (pred_iterator PI = pred_begin(BB), PE = pred_end(BB);
-           PI != PE; ++PI)
-        if (!visited.count(*PI)) {
-          stack.push_back(*PI);
-          inserted = true;
-        } else
-          predOnStack = true;
-    }
-    
-    // If we inserted a new predecessor, then we'll come back to this block
-    if (inserted)
+    // See if this instruction (e.g. a call or vaarg) mod/ref's the pointer.
+    if (AA->getModRefInfo(Inst, MemPtr, MemSize) == AliasAnalysis::NoModRef)
       continue;
-    // If we didn't insert because we have no predecessors, then this
-    // query has no dependency at all.
-    else if (!inserted && !predOnStack) {
-      resp.insert(std::make_pair(BB, None));
-    // If we didn't insert because our predecessors are already on the stack,
-    // then we might still have a dependency, but it will be discovered during
-    // backtracking.
-    } else if (!inserted && predOnStack){
-      resp.insert(std::make_pair(BB, NonLocal));
-    }
     
-    stack.pop_back();
+    // Otherwise, there is a dependence.
+    return MemDepResult::getClobber(Inst);
   }
-}
-
-/// getNonLocalDependency - Fills the passed-in map with the non-local 
-/// dependencies of the queries.  The map will contain NonLocal for
-/// blocks between the query and its dependencies.
-void MemoryDependenceAnalysis::getNonLocalDependency(Instruction* query,
-                                         DenseMap<BasicBlock*, Value*>& resp) {
-  if (depGraphNonLocal.count(query)) {
-    DenseMap<BasicBlock*, Value*>& cached = depGraphNonLocal[query];
-    NumCacheNonlocal++;
-    
-    SmallVector<BasicBlock*, 4> dirtied;
-    for (DenseMap<BasicBlock*, Value*>::iterator I = cached.begin(),
-         E = cached.end(); I != E; ++I)
-      if (I->second == Dirty)
-        dirtied.push_back(I->first);
-    
-    for (SmallVector<BasicBlock*, 4>::iterator I = dirtied.begin(),
-         E = dirtied.end(); I != E; ++I) {
-      Instruction* localDep = getDependency(query, 0, *I);
-      if (localDep != NonLocal)
-        cached[*I] = localDep;
-      else {
-        cached.erase(*I);
-        nonLocalHelper(query, *I, cached);
-      }
-    }
-    
-    resp = cached;
-    
-    return;
-  } else
-    NumUncacheNonlocal++;
-  
-  // If not, go ahead and search for non-local deps.
-  nonLocalHelper(query, query->getParent(), resp);
   
-  // Update the non-local dependency cache
-  for (DenseMap<BasicBlock*, Value*>::iterator I = resp.begin(), E = resp.end();
-       I != E; ++I) {
-    depGraphNonLocal[query].insert(*I);
-    reverseDepNonLocal[I->second].insert(query);
-  }
+  // If we found nothing, return the non-local flag.
+  return MemDepResult::getNonLocal();
 }
 
 /// 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.
-Instruction* MemoryDependenceAnalysis::getDependency(Instruction* query,
-                                                     Instruction* start,
-                                                     BasicBlock* block) {
-  // Start looking for dependencies with the queried inst
-  BasicBlock::iterator QI = query;
+/// depends.
+MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::getDependency(Instruction *QueryInst) {
+  Instruction *ScanPos = QueryInst;
   
   // Check for a cached result
-  std::pair<Instruction*, bool>& cachedResult = depGraphLocal[query];
-  // If we have a _confirmed_ cached entry, return it
-  if (!block && !start) {
-    if (cachedResult.second)
-      return cachedResult.first;
-    else if (cachedResult.first && cachedResult.first != NonLocal)
-      // If we have an unconfirmed cached entry, we can start our search from there
-      QI = cachedResult.first;
+  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];
+    InstMap.erase(QueryInst);
+    if (InstMap.empty())
+      ReverseLocalDeps.erase(Inst);
   }
   
-  if (start)
-    QI = start;
-  else if (!start && block)
-    QI = block->end();
+  // Do the scan.
+  if (!isa<CallInst>(QueryInst) && !isa<InvokeInst>(QueryInst))
+    LocalCache = getDependencyFrom(QueryInst, ScanPos, QueryInst->getParent());
+  else 
+    LocalCache = getCallSiteDependencyFrom(CallSite::get(QueryInst), ScanPos,
+                                           QueryInst->getParent());
   
-  AliasAnalysis& AA = getAnalysis<AliasAnalysis>();
-  TargetData& TD = getAnalysis<TargetData>();
+  // Remember the result!
+  if (Instruction *I = LocalCache.getInst())
+    ReverseLocalDeps[I].insert(QueryInst);
   
-  // Get the pointer value for which dependence will be determined
-  Value* dependee = 0;
-  uint64_t dependeeSize = 0;
-  bool queryIsVolatile = false;
-  if (StoreInst* S = dyn_cast<StoreInst>(query)) {
-    dependee = S->getPointerOperand();
-    dependeeSize = TD.getTypeStoreSize(S->getOperand(0)->getType());
-    queryIsVolatile = S->isVolatile();
-  } else if (LoadInst* L = dyn_cast<LoadInst>(query)) {
-    dependee = L->getPointerOperand();
-    dependeeSize = TD.getTypeStoreSize(L->getType());
-    queryIsVolatile = L->isVolatile();
-  } else if (VAArgInst* V = dyn_cast<VAArgInst>(query)) {
-    dependee = V->getOperand(0);
-    dependeeSize = TD.getTypeStoreSize(V->getType());
-  } else if (FreeInst* F = dyn_cast<FreeInst>(query)) {
-    dependee = F->getPointerOperand();
+  return LocalCache;
+}
+
+/// getNonLocalDependency - Perform a full dependency query for the
+/// specified instruction, returning the set of blocks that the value is
+/// potentially live across.  The returned set of results will include a
+/// "NonLocal" result for all blocks where the value is live across.
+///
+/// This method assumes the instruction returns a "nonlocal" dependency
+/// within its own block.
+///
+const MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo &
+MemoryDependenceAnalysis::getNonLocalDependency(Instruction *QueryInst) {
+  assert(getDependency(QueryInst).isNonLocal() &&
+     "getNonLocalDependency should only be used on insts with non-local deps!");
+  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
+  /// the uncached case, this starts out as the set of predecessors we care
+  /// about.
+  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;
+    }
     
-    // FreeInsts erase the entire structure, not just a field
-    dependeeSize = ~0UL;
-  } else if (CallSite::get(query).getInstruction() != 0)
-    return getCallSiteDependency(CallSite::get(query), start, block);
-  else if (isa<AllocationInst>(query))
-    return None;
-  else
-    return None;
+    // If we already have a partially computed set of results, scan them to
+    // determine what is dirty, seeding our initial DirtyBlocks worklist.
+    for (NonLocalDepInfo::iterator I = Cache.begin(), E = Cache.end();
+       I != E; ++I)
+      if (I->second.isDirty())
+        DirtyBlocks.push_back(I->first);
+    
+    // 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 {
+    // Seed DirtyBlocks with each of the preds of QueryInst's block.
+    BasicBlock *QueryBB = QueryInst->getParent();
+    DirtyBlocks.append(pred_begin(QueryBB), pred_end(QueryBB));
+    NumUncacheNonLocal++;
+  }
   
-  BasicBlock::iterator blockBegin = block ? block->begin()
-                                          : query->getParent()->begin();
+  // Visited checked first, vector in sorted order.
+  SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
   
-  // Walk backwards through the basic block, looking for dependencies
-  while (QI != blockBegin) {
-    --QI;
+  unsigned NumSortedEntries = Cache.size();
+  
+  // Iterate while we still have blocks to update.
+  while (!DirtyBlocks.empty()) {
+    BasicBlock *DirtyBB = DirtyBlocks.back();
+    DirtyBlocks.pop_back();
     
-    // If this inst is a memory op, get the pointer it accessed
-    Value* pointer = 0;
-    uint64_t pointerSize = 0;
-    if (StoreInst* S = dyn_cast<StoreInst>(QI)) {
-      // All volatile loads/stores depend on each other
-      if (queryIsVolatile && S->isVolatile()) {
-        if (!start && !block) {
-          cachedResult.first = S;
-          cachedResult.second = true;
-          reverseDep[S].insert(query);
-        }
-        
-        return S;
-      }
-      
-      pointer = S->getPointerOperand();
-      pointerSize = TD.getTypeStoreSize(S->getOperand(0)->getType());
-    } else if (LoadInst* L = dyn_cast<LoadInst>(QI)) {
-      // All volatile loads/stores depend on each other
-      if (queryIsVolatile && L->isVolatile()) {
-        if (!start && !block) {
-          cachedResult.first = L;
-          cachedResult.second = true;
-          reverseDep[L].insert(query);
-        }
-        
-        return L;
-      }
-      
-      pointer = L->getPointerOperand();
-      pointerSize = TD.getTypeStoreSize(L->getType());
-    } else if (AllocationInst* AI = dyn_cast<AllocationInst>(QI)) {
-      pointer = AI;
-      if (ConstantInt* C = dyn_cast<ConstantInt>(AI->getArraySize()))
-        pointerSize = C->getZExtValue() * \
-                      TD.getABITypeSize(AI->getAllocatedType());
-      else
-        pointerSize = ~0UL;
-    } else if (VAArgInst* V = dyn_cast<VAArgInst>(QI)) {
-      pointer = V->getOperand(0);
-      pointerSize = TD.getTypeStoreSize(V->getType());
-    } else if (FreeInst* F = dyn_cast<FreeInst>(QI)) {
-      pointer = F->getPointerOperand();
-      
-      // FreeInsts erase the entire structure
-      pointerSize = ~0UL;
-    } else if (CallSite::get(QI).getInstruction() != 0) {
-      // Call insts need special handling. Check if they can modify our pointer
-      AliasAnalysis::ModRefResult MR = AA.getModRefInfo(CallSite::get(QI),
-                                                      dependee, dependeeSize);
-      
-      if (MR != AliasAnalysis::NoModRef) {
-        // Loads don't depend on read-only calls
-        if (isa<LoadInst>(query) && MR == AliasAnalysis::Ref)
-          continue;
-        
-        if (!start && !block) {
-          cachedResult.first = QI;
-          cachedResult.second = true;
-          reverseDep[QI].insert(query);
-        }
-        
-        return QI;
-      } else {
+    // Already processed this block?
+    if (!Visited.insert(DirtyBB))
+      continue;
+    
+    // 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 we found a pointer, check if it could be the same as our pointer
-    if (pointer) {
-      AliasAnalysis::AliasResult R = AA.alias(pointer, pointerSize,
-                                              dependee, dependeeSize);
+    // 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 (ExistingResult) {
+      if (Instruction *Inst = ExistingResult->getInst()) {
+        ScanPos = Inst;
       
-      if (R != AliasAnalysis::NoAlias) {
-        // May-alias loads don't depend on each other
-        if (isa<LoadInst>(query) && isa<LoadInst>(QI) &&
-            R == AliasAnalysis::MayAlias)
-          continue;
-        
-        if (!start && !block) {
-          cachedResult.first = QI;
-          cachedResult.second = true;
-          reverseDep[QI].insert(query);
-        }
-        
-        return QI;
+        // We're removing QueryInst's use of Inst.
+        SmallPtrSet<Instruction*, 4> &InstMap = ReverseNonLocalDeps[Inst];
+        InstMap.erase(QueryInst);
+        if (InstMap.empty()) ReverseNonLocalDeps.erase(Inst);
       }
     }
+    
+    // Find out if this block has a local dependency for QueryInst.
+    MemDepResult Dep;
+    if (!isa<CallInst>(QueryInst) && !isa<InvokeInst>(QueryInst))
+      Dep = getDependencyFrom(QueryInst, ScanPos, DirtyBB);
+    else 
+      Dep = getCallSiteDependencyFrom(CallSite::get(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));
+    
+    // If the block has a dependency (i.e. it isn't completely transparent to
+    // 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 = Dep.getInst())
+        ReverseNonLocalDeps[Inst].insert(QueryInst);
+    } 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 we found nothing, return the non-local flag
-  if (!start && !block) {
-    cachedResult.first = NonLocal;
-    cachedResult.second = true;
-    reverseDep[NonLocal].insert(query);
-  }
-  
-  return NonLocal;
+  return Cache;
 }
 
-/// dropInstruction - Remove an instruction from the analysis, making 
-/// absolutely conservative assumptions when updating the cache.  This is
-/// useful, for example when an instruction is changed rather than removed.
-void MemoryDependenceAnalysis::dropInstruction(Instruction* drop) {
-  depMapType::iterator depGraphEntry = depGraphLocal.find(drop);
-  if (depGraphEntry != depGraphLocal.end())
-    reverseDep[depGraphEntry->second.first].erase(drop);
-  
-  // Drop dependency information for things that depended on this instr
-  SmallPtrSet<Instruction*, 4>& set = reverseDep[drop];
-  for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::iterator I = set.begin(), E = set.end();
-       I != E; ++I)
-    depGraphLocal.erase(*I);
-  
-  depGraphLocal.erase(drop);
-  reverseDep.erase(drop);
-  
-  for (DenseMap<BasicBlock*, Value*>::iterator DI =
-       depGraphNonLocal[drop].begin(), DE = depGraphNonLocal[drop].end();
-       DI != DE; ++DI)
-    if (DI->second != None)
-      reverseDepNonLocal[DI->second].erase(drop);
-  
-  if (reverseDepNonLocal.count(drop)) {
-    SmallPtrSet<Instruction*, 4>& set = reverseDepNonLocal[drop];
-    for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::iterator I = set.begin(), E = set.end();
-         I != E; ++I)
-      for (DenseMap<BasicBlock*, Value*>::iterator DI =
-           depGraphNonLocal[*I].begin(), DE = depGraphNonLocal[*I].end();
-           DI != DE; ++DI)
-        if (DI->second == drop)
-          DI->second = Dirty;
-  }
-  
-  reverseDepNonLocal.erase(drop);
-  nonLocalDepMapType::iterator I = depGraphNonLocal.find(drop);
-  if (I != depGraphNonLocal.end())
-    depGraphNonLocal.erase(I);
-}
 
 /// 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* rem) {
-  // Figure out the new dep for things that currently depend on rem
-  Instruction* newDep = NonLocal;
-
-  for (DenseMap<BasicBlock*, Value*>::iterator DI =
-       depGraphNonLocal[rem].begin(), DE = depGraphNonLocal[rem].end();
-       DI != DE; ++DI)
-    if (DI->second != None)
-      reverseDepNonLocal[DI->second].erase(rem);
+void MemoryDependenceAnalysis::removeInstruction(Instruction *RemInst) {
+  // Walk through the Non-local dependencies, removing this one as the value
+  // for any cached queries.
+  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);
+  }
 
-  depMapType::iterator depGraphEntry = depGraphLocal.find(rem);
+  // 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.getInst()) {
+      SmallPtrSet<Instruction*, 4> &RLD = ReverseLocalDeps[Inst];
+      RLD.erase(RemInst);
+      if (RLD.empty())
+        ReverseLocalDeps.erase(Inst);
+    }
 
-  if (depGraphEntry != depGraphLocal.end()) {
-    reverseDep[depGraphEntry->second.first].erase(rem);
+    // Remove this local dependency info.
+    LocalDeps.erase(LocalDepEntry);
+  }    
+  
+  // Loop over all of the things that depend on the instruction we're removing.
+  // 
+  SmallVector<std::pair<Instruction*, Instruction*>, 8> ReverseDepsToAdd;
+  
+  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.
+    assert(!ReverseDeps.empty() && !isa<TerminatorInst>(RemInst) &&
+           "Nothing can locally depend on a terminator");
     
-    if (depGraphEntry->second.first != NonLocal &&
-        depGraphEntry->second.first != None &&
-        depGraphEntry->second.second) {
-      // If we have dep info for rem, set them to it
-      BasicBlock::iterator RI = depGraphEntry->second.first;
-      RI++;
-      newDep = RI;
-    } else if ( (depGraphEntry->second.first == NonLocal ||
-                 depGraphEntry->second.first == None ) &&
-               depGraphEntry->second.second ) {
-      // If we have a confirmed non-local flag, use it
-      newDep = depGraphEntry->second.first;
-    } else {
-      // Otherwise, use the immediate successor of rem
-      // NOTE: This is because, when getDependence is called, it will first
-      // check the immediate predecessor of what is in the cache.
-      BasicBlock::iterator RI = rem;
-      RI++;
-      newDep = RI;
+    // Anything that was locally dependent on RemInst is now going to be
+    // 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));
+                        
+    for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::iterator I = ReverseDeps.begin(),
+         E = ReverseDeps.end(); I != E; ++I) {
+      Instruction *InstDependingOnRemInst = *I;
+      assert(InstDependingOnRemInst != RemInst &&
+             "Already removed our local dep info");
+                        
+      LocalDeps[InstDependingOnRemInst] = MemDepResult::getDirty(NewDepInst);
+      
+      // Make sure to remember that new things depend on NewDepInst.
+      ReverseDepsToAdd.push_back(std::make_pair(NewDepInst, 
+                                                InstDependingOnRemInst));
+    }
+    
+    ReverseLocalDeps.erase(ReverseDepIt);
+
+    // Add new reverse deps after scanning the set, to avoid invalidating the
+    // 'ReverseDeps' reference.
+    while (!ReverseDepsToAdd.empty()) {
+      ReverseLocalDeps[ReverseDepsToAdd.back().first]
+        .insert(ReverseDepsToAdd.back().second);
+      ReverseDepsToAdd.pop_back();
     }
-  } else {
-    // Otherwise, use the immediate successor of rem
-    // NOTE: This is because, when getDependence is called, it will first
-    // check the immediate predecessor of what is in the cache.
-    BasicBlock::iterator RI = rem;
-    RI++;
-    newDep = RI;
   }
   
-  SmallPtrSet<Instruction*, 4>& set = reverseDep[rem];
-  for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::iterator I = set.begin(), E = set.end();
-       I != E; ++I) {
-    // Insert the new dependencies
-    // Mark it as unconfirmed as long as it is not the non-local flag
-    depGraphLocal[*I] = std::make_pair(newDep, (newDep == NonLocal ||
-                                                newDep == None));
+  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) {
+      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 = next(BasicBlock::iterator(RemInst));
+          ReverseDepsToAdd.push_back(std::make_pair(NextI, *I));
+        }
+        DI->second = MemDepResult::getDirty(NextI);
+      }
+    }
+
+    ReverseNonLocalDeps.erase(ReverseDepIt);
+
+    // Add new reverse deps after scanning the set, to avoid invalidating 'Set'
+    while (!ReverseDepsToAdd.empty()) {
+      ReverseNonLocalDeps[ReverseDepsToAdd.back().first]
+        .insert(ReverseDepsToAdd.back().second);
+      ReverseDepsToAdd.pop_back();
+    }
   }
   
-  depGraphLocal.erase(rem);
-  reverseDep.erase(rem);
+  assert(!NonLocalDeps.count(RemInst) && "RemInst got reinserted?");
+  AA->deleteValue(RemInst);
+  DEBUG(verifyRemoved(RemInst));
+}
+
+/// verifyRemoved - Verify that the specified instruction does not occur
+/// in our internal data structures.
+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.getInst() != D &&
+           "Inst occurs in data structures");
+  }
   
-  if (reverseDepNonLocal.count(rem)) {
-    SmallPtrSet<Instruction*, 4>& set = reverseDepNonLocal[rem];
-    for (SmallPtrSet<Instruction*, 4>::iterator I = set.begin(), E = set.end();
-         I != E; ++I)
-      for (DenseMap<BasicBlock*, Value*>::iterator DI =
-           depGraphNonLocal[*I].begin(), DE = depGraphNonLocal[*I].end();
-           DI != DE; ++DI)
-        if (DI->second == rem)
-          DI->second = Dirty;
-    
+  for (NonLocalDepMapType::const_iterator I = NonLocalDeps.begin(),
+       E = NonLocalDeps.end(); I != E; ++I) {
+    assert(I->first != 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");
   }
   
-  reverseDepNonLocal.erase(rem);
-  nonLocalDepMapType::iterator I = depGraphNonLocal.find(rem);
-  if (I != depGraphNonLocal.end())
-    depGraphNonLocal.erase(I);
-
-  getAnalysis<AliasAnalysis>().deleteValue(rem);
+  for (ReverseDepMapType::const_iterator I = ReverseLocalDeps.begin(),
+       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) {
+    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");
+  }
 }