Propagate debug loc info through prologue/epilogue.
[oota-llvm.git] / lib / Analysis / MemoryDependenceAnalysis.cpp
index 2413bbc02516c10f0fea607a0a06e0a8242305d7..6af365b76a902e4e1ab61626c7abf323b97b34bf 100644 (file)
@@ -21,7 +21,8 @@
 #include "llvm/Function.h"
 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
-#include "llvm/Support/CFG.h"
+#include "llvm/ADT/STLExtras.h"
+#include "llvm/Support/PredIteratorCache.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
 #include "llvm/Target/TargetData.h"
 using namespace llvm;
@@ -36,6 +37,8 @@ STATISTIC(NumCacheDirtyNonLocalPtr,
           "Number of cached, but dirty, non-local ptr responses");
 STATISTIC(NumUncacheNonLocalPtr,
           "Number of uncached non-local ptr responses");
+STATISTIC(NumCacheCompleteNonLocalPtr,
+          "Number of block queries that were completely cached");
 
 char MemoryDependenceAnalysis::ID = 0;
   
@@ -43,6 +46,25 @@ char MemoryDependenceAnalysis::ID = 0;
 static RegisterPass<MemoryDependenceAnalysis> X("memdep",
                                      "Memory Dependence Analysis", false, true);
 
+MemoryDependenceAnalysis::MemoryDependenceAnalysis()
+: FunctionPass(&ID), PredCache(0) {
+}
+MemoryDependenceAnalysis::~MemoryDependenceAnalysis() {
+}
+
+/// Clean up memory in between runs
+void MemoryDependenceAnalysis::releaseMemory() {
+  LocalDeps.clear();
+  NonLocalDeps.clear();
+  NonLocalPointerDeps.clear();
+  ReverseLocalDeps.clear();
+  ReverseNonLocalDeps.clear();
+  ReverseNonLocalPtrDeps.clear();
+  PredCache->clear();
+}
+
+
+
 /// getAnalysisUsage - Does not modify anything.  It uses Alias Analysis.
 ///
 void MemoryDependenceAnalysis::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
@@ -54,6 +76,8 @@ void MemoryDependenceAnalysis::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
 bool MemoryDependenceAnalysis::runOnFunction(Function &) {
   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
   TD = &getAnalysis<TargetData>();
+  if (PredCache == 0)
+    PredCache.reset(new PredIteratorCache());
   return false;
 }
 
@@ -76,8 +100,8 @@ static void RemoveFromReverseMap(DenseMap<Instruction*,
 /// getCallSiteDependencyFrom - Private helper for finding the local
 /// dependencies of a call site.
 MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::
-getCallSiteDependencyFrom(CallSite CS, BasicBlock::iterator ScanIt,
-                          BasicBlock *BB) {
+getCallSiteDependencyFrom(CallSite CS, bool isReadOnlyCall,
+                          BasicBlock::iterator ScanIt, BasicBlock *BB) {
   // Walk backwards through the block, looking for dependencies
   while (ScanIt != BB->begin()) {
     Instruction *Inst = --ScanIt;
@@ -99,20 +123,31 @@ getCallSiteDependencyFrom(CallSite CS, BasicBlock::iterator ScanIt,
     } 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)
+      switch (AA->getModRefInfo(CS, InstCS)) {
+      case AliasAnalysis::NoModRef:
+        // If the two calls don't interact (e.g. InstCS is readnone) keep
+        // scanning.
         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())
+      case AliasAnalysis::Ref:
+        // If the two calls read the same memory locations and CS is a readonly
+        // function, then we have two cases: 1) the calls may not interfere with
+        // each other at all.  2) the calls may produce the same value.  In case
+        // #1 we want to ignore the values, in case #2, we want to return Inst
+        // as a Def dependence.  This allows us to CSE in cases like:
+        //   X = strlen(P);
+        //    memchr(...);
+        //   Y = strlen(P);  // Y = X
+        if (isReadOnlyCall) {
+          if (CS.getCalledFunction() != 0 &&
+              CS.getCalledFunction() == InstCS.getCalledFunction())
+            return MemDepResult::getDef(Inst);
+          // Ignore unrelated read/read call dependences.
+          continue;
+        }
+        // FALL THROUGH
+      default:
         return MemDepResult::getClobber(Inst);
-      return MemDepResult::getDef(Inst);
+      }
     } else {
       // Non-memory instruction.
       continue;
@@ -189,12 +224,20 @@ getPointerDependencyFrom(Value *MemPtr, uint64_t MemSize, bool isLoad,
     }
     
     // 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)
+    switch (AA->getModRefInfo(Inst, MemPtr, MemSize)) {
+    case AliasAnalysis::NoModRef:
+      // If the call has no effect on the queried pointer, just ignore it.
       continue;
-    
-    // Otherwise, there is a dependence.
-    return MemDepResult::getClobber(Inst);
+    case AliasAnalysis::Ref:
+      // If the call is known to never store to the pointer, and if this is a
+      // load query, we can safely ignore it (scan past it).
+      if (isLoad)
+        continue;
+      // FALL THROUGH.
+    default:
+      // Otherwise, there is a potential dependence.  Return a clobber.
+      return MemDepResult::getClobber(Inst);
+    }
   }
   
   // No dependence found.  If this is the entry block of the function, it is a
@@ -257,7 +300,9 @@ MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::getDependency(Instruction *QueryInst) {
       MemSize = TD->getTypeStoreSize(LI->getType());
     }
   } else if (isa<CallInst>(QueryInst) || isa<InvokeInst>(QueryInst)) {
-    LocalCache = getCallSiteDependencyFrom(CallSite::get(QueryInst), ScanPos,
+    CallSite QueryCS = CallSite::get(QueryInst);
+    bool isReadOnly = AA->onlyReadsMemory(QueryCS);
+    LocalCache = getCallSiteDependencyFrom(QueryCS, isReadOnly, ScanPos,
                                            QueryParent);
   } else if (FreeInst *FI = dyn_cast<FreeInst>(QueryInst)) {
     MemPtr = FI->getPointerOperand();
@@ -281,22 +326,36 @@ MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::getDependency(Instruction *QueryInst) {
   return LocalCache;
 }
 
-/// getNonLocalDependency - Perform a full dependency query for the
-/// specified instruction, returning the set of blocks that the value is
+#ifndef NDEBUG
+/// AssertSorted - This method is used when -debug is specified to verify that
+/// cache arrays are properly kept sorted.
+static void AssertSorted(MemoryDependenceAnalysis::NonLocalDepInfo &Cache,
+                         int Count = -1) {
+  if (Count == -1) Count = Cache.size();
+  if (Count == 0) return;
+
+  for (unsigned i = 1; i != unsigned(Count); ++i)
+    assert(Cache[i-1] <= Cache[i] && "Cache isn't sorted!");
+}
+#endif
+
+/// getNonLocalCallDependency - Perform a full dependency query for the
+/// specified call, 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
+/// This method assumes the instruction returns a "NonLocal" dependency
 /// within its own block.
 ///
+/// This returns a reference to an internal data structure that may be
+/// invalidated on the next non-local query or when an instruction is
+/// removed.  Clients must copy this data if they want it around longer than
+/// that.
 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!");
-  PerInstNLInfo &CacheP = NonLocalDeps[QueryInst];
+MemoryDependenceAnalysis::getNonLocalCallDependency(CallSite QueryCS) {
+  assert(getDependency(QueryCS.getInstruction()).isNonLocal() &&
+ "getNonLocalCallDependency should only be used on calls with non-local deps!");
+  PerInstNLInfo &CacheP = NonLocalDeps[QueryCS.getInstruction()];
   NonLocalDepInfo &Cache = CacheP.first;
 
   /// DirtyBlocks - This is the set of blocks that need to be recomputed.  In
@@ -328,15 +387,19 @@ MemoryDependenceAnalysis::getNonLocalDependency(Instruction *QueryInst) {
     //     << 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));
+    BasicBlock *QueryBB = QueryCS.getInstruction()->getParent();
+    for (BasicBlock **PI = PredCache->GetPreds(QueryBB); *PI; ++PI)
+      DirtyBlocks.push_back(*PI);
     NumUncacheNonLocal++;
   }
   
-  // Visited checked first, vector in sorted order.
+  // isReadonlyCall - If this is a read-only call, we can be more aggressive.
+  bool isReadonlyCall = AA->onlyReadsMemory(QueryCS);
+
   SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
   
   unsigned NumSortedEntries = Cache.size();
+  DEBUG(AssertSorted(Cache));
   
   // Iterate while we still have blocks to update.
   while (!DirtyBlocks.empty()) {
@@ -349,10 +412,11 @@ MemoryDependenceAnalysis::getNonLocalDependency(Instruction *QueryInst) {
     
     // Do a binary search to see if we already have an entry for this block in
     // the cache set.  If so, find it.
+    DEBUG(AssertSorted(Cache, NumSortedEntries));
     NonLocalDepInfo::iterator Entry = 
       std::upper_bound(Cache.begin(), Cache.begin()+NumSortedEntries,
                        std::make_pair(DirtyBB, MemDepResult()));
-    if (Entry != Cache.begin() && (&*Entry)[-1].first == DirtyBB)
+    if (Entry != Cache.begin() && prior(Entry)->first == DirtyBB)
       --Entry;
     
     MemDepResult *ExistingResult = 0;
@@ -374,51 +438,24 @@ MemoryDependenceAnalysis::getNonLocalDependency(Instruction *QueryInst) {
       if (Instruction *Inst = ExistingResult->getInst()) {
         ScanPos = Inst;
         // We're removing QueryInst's use of Inst.
-        RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalDeps, Inst, QueryInst);
+        RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalDeps, Inst,
+                             QueryCS.getInstruction());
       }
     }
     
     // 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());
-      }
+    if (ScanPos != DirtyBB->begin()) {
+      Dep = getCallSiteDependencyFrom(QueryCS, isReadonlyCall,ScanPos, DirtyBB);
+    } else if (DirtyBB != &DirtyBB->getParent()->getEntryBlock()) {
+      // No dependence found.  If this is the entry block of the function, it is
+      // a clobber, otherwise it is non-local.
+      Dep = MemDepResult::getNonLocal();
     } else {
-      assert(isa<CallInst>(QueryInst) || isa<InvokeInst>(QueryInst));
-      Dep = getCallSiteDependencyFrom(CallSite::get(QueryInst), ScanPos,
-                                      DirtyBB);
+      Dep = MemDepResult::getClobber(ScanPos);
     }
     
-    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)
@@ -432,12 +469,13 @@ MemoryDependenceAnalysis::getNonLocalDependency(Instruction *QueryInst) {
       // 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);
+        ReverseNonLocalDeps[Inst].insert(QueryCS.getInstruction());
     } 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));
+      for (BasicBlock **PI = PredCache->GetPreds(DirtyBB); *PI; ++PI)
+        DirtyBlocks.push_back(*PI);
     }
   }
   
@@ -463,28 +501,160 @@ getNonLocalPointerDependency(Value *Pointer, bool isLoad, BasicBlock *FromBB,
   const Type *EltTy = cast<PointerType>(Pointer->getType())->getElementType();
   uint64_t PointeeSize = TD->getTypeStoreSize(EltTy);
   
-  // While we have blocks to analyze, get their values.
-  SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
+  // This is the set of blocks we've inspected, and the pointer we consider in
+  // each block.  Because of critical edges, we currently bail out if querying
+  // a block with multiple different pointers.  This can happen during PHI
+  // translation.
+  DenseMap<BasicBlock*, Value*> Visited;
+  if (!getNonLocalPointerDepFromBB(Pointer, PointeeSize, isLoad, FromBB,
+                                   Result, Visited, true))
+    return;
+  Result.clear();
+  Result.push_back(std::make_pair(FromBB,
+                                  MemDepResult::getClobber(FromBB->begin())));
+}
+
+/// GetNonLocalInfoForBlock - Compute the memdep value for BB with
+/// Pointer/PointeeSize using either cached information in Cache or by doing a
+/// lookup (which may use dirty cache info if available).  If we do a lookup,
+/// add the result to the cache.
+MemDepResult MemoryDependenceAnalysis::
+GetNonLocalInfoForBlock(Value *Pointer, uint64_t PointeeSize,
+                        bool isLoad, BasicBlock *BB,
+                        NonLocalDepInfo *Cache, unsigned NumSortedEntries) {
   
-  for (pred_iterator PI = pred_begin(FromBB), E = pred_end(FromBB); PI != E;
-       ++PI) {
-    // TODO: PHI TRANSLATE.
-    getNonLocalPointerDepInternal(Pointer, PointeeSize, isLoad, *PI,
-                                  Result, Visited);
+  // 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() && prior(Entry)->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.
+  if (ExistingResult && !ExistingResult->isDirty()) {
+    ++NumCacheNonLocalPtr;
+    return *ExistingResult;
+  }    
+  
+  // 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();
+    
+    // Eliminating the dirty entry from 'Cache', so update the reverse info.
+    ValueIsLoadPair CacheKey(Pointer, isLoad);
+    RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalPtrDeps, ScanPos,
+                         CacheKey.getOpaqueValue());
+  } else {
+    ++NumUncacheNonLocalPtr;
   }
+  
+  // Scan the block for the dependency.
+  MemDepResult Dep = getPointerDependencyFrom(Pointer, PointeeSize, isLoad, 
+                                              ScanPos, BB);
+  
+  // 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(BB, Dep));
+  
+  // 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())
+    return Dep;
+  
+  // 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?");
+  ValueIsLoadPair CacheKey(Pointer, isLoad);
+  ReverseNonLocalPtrDeps[Inst].insert(CacheKey.getOpaqueValue());
+  return Dep;
 }
 
-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);
+
+/// getNonLocalPointerDepFromBB - Perform a dependency query based on
+/// pointer/pointeesize starting at the end of StartBB.  Add any clobber/def
+/// results to the results vector and keep track of which blocks are visited in
+/// 'Visited'.
+///
+/// This has special behavior for the first block queries (when SkipFirstBlock
+/// is true).  In this special case, it ignores the contents of the specified
+/// block and starts returning dependence info for its predecessors.
+///
+/// This function returns false on success, or true to indicate that it could
+/// not compute dependence information for some reason.  This should be treated
+/// as a clobber dependence on the first instruction in the predecessor block.
+bool MemoryDependenceAnalysis::
+getNonLocalPointerDepFromBB(Value *Pointer, uint64_t PointeeSize,
+                            bool isLoad, BasicBlock *StartBB,
+                            SmallVectorImpl<NonLocalDepEntry> &Result,
+                            DenseMap<BasicBlock*, Value*> &Visited,
+                            bool SkipFirstBlock) {
   
   // Look up the cached info for Pointer.
   ValueIsLoadPair CacheKey(Pointer, isLoad);
-  NonLocalDepInfo *Cache = &NonLocalPointerDeps[CacheKey];
+  
+  std::pair<BBSkipFirstBlockPair, NonLocalDepInfo> *CacheInfo =
+    &NonLocalPointerDeps[CacheKey];
+  NonLocalDepInfo *Cache = &CacheInfo->second;
+
+  // If we have valid cached information for exactly the block we are
+  // investigating, just return it with no recomputation.
+  if (CacheInfo->first == BBSkipFirstBlockPair(StartBB, SkipFirstBlock)) {
+    // We have a fully cached result for this query then we can just return the
+    // cached results and populate the visited set.  However, we have to verify
+    // that we don't already have conflicting results for these blocks.  Check
+    // to ensure that if a block in the results set is in the visited set that
+    // it was for the same pointer query.
+    if (!Visited.empty()) {
+      for (NonLocalDepInfo::iterator I = Cache->begin(), E = Cache->end();
+           I != E; ++I) {
+        DenseMap<BasicBlock*, Value*>::iterator VI = Visited.find(I->first);
+        if (VI == Visited.end() || VI->second == Pointer) continue;
+        
+        // We have a pointer mismatch in a block.  Just return clobber, saying
+        // that something was clobbered in this result.  We could also do a
+        // non-fully cached query, but there is little point in doing this.
+        return true;
+      }
+    }
+    
+    for (NonLocalDepInfo::iterator I = Cache->begin(), E = Cache->end();
+         I != E; ++I) {
+      Visited.insert(std::make_pair(I->first, Pointer));
+      if (!I->second.isNonLocal())
+        Result.push_back(*I);
+    }
+    ++NumCacheCompleteNonLocalPtr;
+    return false;
+  }
+  
+  // Otherwise, either this is a new block, a block with an invalid cache
+  // pointer or one that we're about to invalidate by putting more info into it
+  // than its valid cache info.  If empty, the result will be valid cache info,
+  // otherwise it isn't.
+  if (Cache->empty())
+    CacheInfo->first = BBSkipFirstBlockPair(StartBB, SkipFirstBlock);
+  else
+    CacheInfo->first = BBSkipFirstBlockPair();
+  
+  SmallVector<BasicBlock*, 32> Worklist;
+  Worklist.push_back(StartBB);
   
   // 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
@@ -492,93 +662,201 @@ getNonLocalPointerDepInternal(Value *Pointer, uint64_t PointeeSize,
   // 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();
+  DEBUG(AssertSorted(*Cache));
   
   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;
+    // Skip the first block if we have it.
+    if (!SkipFirstBlock) {
+      // Analyze the dependency of *Pointer in FromBB.  See if we already have
+      // been here.
+      assert(Visited.count(BB) && "Should check 'visited' before adding to WL");
 
-    // Get the dependency info for Pointer in BB.  If we have cached
-    // information, we will use it, otherwise we compute it.
+      // Get the dependency info for Pointer in BB.  If we have cached
+      // information, we will use it, otherwise we compute it.
+      DEBUG(AssertSorted(*Cache, NumSortedEntries));
+      MemDepResult Dep = GetNonLocalInfoForBlock(Pointer, PointeeSize, isLoad,
+                                                 BB, Cache, NumSortedEntries);
+      
+      // If we got a Def or Clobber, add this to the list of results.
+      if (!Dep.isNonLocal()) {
+        Result.push_back(NonLocalDepEntry(BB, Dep));
+        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(BB, MemDepResult()));
-    if (Entry != Cache->begin() && (&*Entry)[-1].first == BB)
-      --Entry;
+    // If 'Pointer' is an instruction defined in this block, then we need to do
+    // phi translation to change it into a value live in the predecessor block.
+    // If phi translation fails, then we can't continue dependence analysis.
+    Instruction *PtrInst = dyn_cast<Instruction>(Pointer);
+    bool NeedsPHITranslation = PtrInst && PtrInst->getParent() == BB;
     
-    MemDepResult *ExistingResult = 0;
-    if (Entry != Cache->begin()+NumSortedEntries && Entry->first == BB)
-      ExistingResult = &Entry->second;
+    // If no PHI translation is needed, just add all the predecessors of this
+    // block to scan them as well.
+    if (!NeedsPHITranslation) {
+      SkipFirstBlock = false;
+      for (BasicBlock **PI = PredCache->GetPreds(BB); *PI; ++PI) {
+        // Verify that we haven't looked at this block yet.
+        std::pair<DenseMap<BasicBlock*,Value*>::iterator, bool>
+          InsertRes = Visited.insert(std::make_pair(*PI, Pointer));
+        if (InsertRes.second) {
+          // First time we've looked at *PI.
+          Worklist.push_back(*PI);
+          continue;
+        }
+        
+        // If we have seen this block before, but it was with a different
+        // pointer then we have a phi translation failure and we have to treat
+        // this as a clobber.
+        if (InsertRes.first->second != Pointer)
+          goto PredTranslationFailure;
+      }
+      continue;
+    }
     
-    // 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();
-
-        // Eliminating the dirty entry from 'Cache', so update the reverse info.
-        RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalPtrDeps, ScanPos,
-                             CacheKey.getOpaqueValue());
-      } else {
-        ++NumUncacheNonLocalPtr;
+    // If we do need to do phi translation, then there are a bunch of different
+    // cases, because we have to find a Value* live in the predecessor block. We
+    // know that PtrInst is defined in this block at least.
+    
+    // If this is directly a PHI node, just use the incoming values for each
+    // pred as the phi translated version.
+    if (PHINode *PtrPHI = dyn_cast<PHINode>(PtrInst)) {
+      for (BasicBlock **PI = PredCache->GetPreds(BB); *PI; ++PI) {
+        BasicBlock *Pred = *PI;
+        Value *PredPtr = PtrPHI->getIncomingValueForBlock(Pred);
+        
+        // Check to see if we have already visited this pred block with another
+        // pointer.  If so, we can't do this lookup.  This failure can occur
+        // with PHI translation when a critical edge exists and the PHI node in
+        // the successor translates to a pointer value different than the
+        // pointer the block was first analyzed with.
+        std::pair<DenseMap<BasicBlock*,Value*>::iterator, bool>
+          InsertRes = Visited.insert(std::make_pair(Pred, PredPtr));
+
+        if (!InsertRes.second) {
+          // If the predecessor was visited with PredPtr, then we already did
+          // the analysis and can ignore it.
+          if (InsertRes.first->second == PredPtr)
+            continue;
+          
+          // Otherwise, the block was previously analyzed with a different
+          // pointer.  We can't represent the result of this case, so we just
+          // treat this as a phi translation failure.
+          goto PredTranslationFailure;
+        }
+
+        // We may have added values to the cache list before this PHI
+        // translation.  If so, we haven't done anything to ensure that the
+        // cache remains sorted.  Sort it now (if needed) so that recursive
+        // invocations of getNonLocalPointerDepFromBB that could reuse the cache
+        // value will only see properly sorted cache arrays.
+        if (Cache && NumSortedEntries != Cache->size())
+          std::sort(Cache->begin(), Cache->end());
+        Cache = 0;
+        
+        // FIXME: it is entirely possible that PHI translating will end up with
+        // the same value.  Consider PHI translating something like:
+        // X = phi [x, bb1], [y, bb2].  PHI translating for bb1 doesn't *need*
+        // to recurse here, pedantically speaking.
+        
+        // If we have a problem phi translating, fall through to the code below
+        // to handle the failure condition.
+        if (getNonLocalPointerDepFromBB(PredPtr, PointeeSize, isLoad, Pred,
+                                        Result, Visited))
+          goto PredTranslationFailure;
       }
+
+      // Refresh the CacheInfo/Cache pointer so that it isn't invalidated.
+      CacheInfo = &NonLocalPointerDeps[CacheKey];
+      Cache = &CacheInfo->second;
+      NumSortedEntries = Cache->size();
       
-      // Scan the block for the dependency.
-      Dep = getPointerDependencyFrom(Pointer, PointeeSize, isLoad, ScanPos, BB);
-      
-      // 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(BB, Dep));
-      
-      // 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());
-      }
+      // Since we did phi translation, the "Cache" set won't contain all of the
+      // results for the query.  This is ok (we can still use it to accelerate
+      // specific block queries) but we can't do the fastpath "return all
+      // results from the set"  Clear out the indicator for this.
+      CacheInfo->first = BBSkipFirstBlockPair();
+      SkipFirstBlock = false;
+      continue;
     }
     
-    // If we got a Def or Clobber, add this to the list of results.
-    if (!Dep.isNonLocal()) {
-      Result.push_back(NonLocalDepEntry(BB, Dep));
-      continue;
+    // TODO: BITCAST, GEP.
+    
+    //   cerr << "MEMDEP: Could not PHI translate: " << *Pointer;
+    //   if (isa<BitCastInst>(PtrInst) || isa<GetElementPtrInst>(PtrInst))
+    //     cerr << "OP:\t\t\t\t" << *PtrInst->getOperand(0);
+  PredTranslationFailure:
+    
+    if (Cache == 0) {
+      // Refresh the CacheInfo/Cache pointer if it got invalidated.
+      CacheInfo = &NonLocalPointerDeps[CacheKey];
+      Cache = &CacheInfo->second;
+      NumSortedEntries = Cache->size();
+    } else if (NumSortedEntries != Cache->size()) {
+      std::sort(Cache->begin(), Cache->end());
+      NumSortedEntries = Cache->size();
     }
+
+    // Since we did phi translation, the "Cache" set won't contain all of the
+    // results for the query.  This is ok (we can still use it to accelerate
+    // specific block queries) but we can't do the fastpath "return all
+    // results from the set"  Clear out the indicator for this.
+    CacheInfo->first = BBSkipFirstBlockPair();
+    
+    // If *nothing* works, mark the pointer as being clobbered by the first
+    // instruction in this block.
+    //
+    // If this is the magic first block, return this as a clobber of the whole
+    // incoming value.  Since we can't phi translate to one of the predecessors,
+    // we have to bail out.
+    if (SkipFirstBlock)
+      return true;
     
-    // 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);
+    for (NonLocalDepInfo::reverse_iterator I = Cache->rbegin(); ; ++I) {
+      assert(I != Cache->rend() && "Didn't find current block??");
+      if (I->first != BB)
+        continue;
+      
+      assert(I->second.isNonLocal() &&
+             "Should only be here with transparent block");
+      I->second = MemDepResult::getClobber(BB->begin());
+      ReverseNonLocalPtrDeps[BB->begin()].insert(CacheKey.getOpaqueValue());
+      Result.push_back(*I);
+      break;
     }
   }
-  
-  // If we computed new values, re-sort Cache.
-  if (NumSortedEntries != Cache->size())
+
+  // Okay, we're done now.  If we added new values to the cache, re-sort it.
+  switch (Cache->size()-NumSortedEntries) {
+  case 0:
+    // done, no new entries.
+    break;
+  case 2: {
+    // Two new entries, insert the last one into place.
+    NonLocalDepEntry Val = Cache->back();
+    Cache->pop_back();
+    NonLocalDepInfo::iterator Entry =
+    std::upper_bound(Cache->begin(), Cache->end()-1, Val);
+    Cache->insert(Entry, Val);
+    // FALL THROUGH.
+  }
+  case 1:
+    // One new entry, Just insert the new value at the appropriate position.
+    if (Cache->size() != 1) {
+      NonLocalDepEntry Val = Cache->back();
+      Cache->pop_back();
+      NonLocalDepInfo::iterator Entry =
+        std::upper_bound(Cache->begin(), Cache->end(), Val);
+      Cache->insert(Entry, Val);
+    }
+    break;
+  default:
+    // Added many values, do a full scale sort.
     std::sort(Cache->begin(), Cache->end());
+  }
+  DEBUG(AssertSorted(*Cache));
+  return false;
 }
 
 /// RemoveCachedNonLocalPointerDependencies - If P exists in
@@ -591,12 +869,12 @@ RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair P) {
   
   // Remove all of the entries in the BB->val map.  This involves removing
   // instructions from the reverse map.
-  NonLocalDepInfo &PInfo = It->second;
+  NonLocalDepInfo &PInfo = It->second.second;
   
   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());
+    assert(Target->getParent() == PInfo[i].first);
     
     // Eliminating the dirty entry from 'Cache', so update the reverse info.
     RemoveFromReverseMap(ReverseNonLocalPtrDeps, Target, P.getOpaqueValue());
@@ -607,6 +885,21 @@ RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair P) {
 }
 
 
+/// invalidateCachedPointerInfo - This method is used to invalidate cached
+/// information about the specified pointer, because it may be too
+/// conservative in memdep.  This is an optional call that can be used when
+/// the client detects an equivalence between the pointer and some other
+/// value and replaces the other value with ptr. This can make Ptr available
+/// in more places that cached info does not necessarily keep.
+void MemoryDependenceAnalysis::invalidateCachedPointerInfo(Value *Ptr) {
+  // If Ptr isn't really a pointer, just ignore it.
+  if (!isa<PointerType>(Ptr->getType())) return;
+  // Flush store info for the pointer.
+  RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair(Ptr, false));
+  // Flush load info for the pointer.
+  RemoveCachedNonLocalPointerDependencies(ValueIsLoadPair(Ptr, true));
+}
+
 /// 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.
@@ -741,7 +1034,10 @@ void MemoryDependenceAnalysis::removeInstruction(Instruction *RemInst) {
       assert(P.getPointer() != RemInst &&
              "Already removed NonLocalPointerDeps info for RemInst");
       
-      NonLocalDepInfo &NLPDI = NonLocalPointerDeps[P];
+      NonLocalDepInfo &NLPDI = NonLocalPointerDeps[P].second;
+      
+      // The cache is not valid for any specific block anymore.
+      NonLocalPointerDeps[P].first = BBSkipFirstBlockPair();
       
       // Update any entries for RemInst to use the instruction after it.
       for (NonLocalDepInfo::iterator DI = NLPDI.begin(), DE = NLPDI.end();
@@ -754,6 +1050,10 @@ void MemoryDependenceAnalysis::removeInstruction(Instruction *RemInst) {
         if (Instruction *NewDirtyInst = NewDirtyVal.getInst())
           ReversePtrDepsToAdd.push_back(std::make_pair(NewDirtyInst, P));
       }
+      
+      // Re-sort the NonLocalDepInfo.  Changing the dirty entry to its
+      // subsequent value may invalidate the sortedness.
+      std::sort(NLPDI.begin(), NLPDI.end());
     }
     
     ReverseNonLocalPtrDeps.erase(ReversePtrDepIt);
@@ -770,7 +1070,6 @@ void MemoryDependenceAnalysis::removeInstruction(Instruction *RemInst) {
   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 {
@@ -784,7 +1083,7 @@ void MemoryDependenceAnalysis::verifyRemoved(Instruction *D) const {
   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;
+    const NonLocalDepInfo &Val = I->second.second;
     for (NonLocalDepInfo::const_iterator II = Val.begin(), E = Val.end();
          II != E; ++II)
       assert(II->second.getInst() != D && "Inst occurs as NLPD value");