~pali/+junk/llvm-toolchain-3.7

« back to all changes in this revision

Viewing changes to lib/Transforms/Scalar/SROA.cpp

  • Committer: Package Import Robot
  • Author(s): Sylvestre Ledru
  • Date: 2015-07-15 17:51:08 UTC
  • Revision ID: package-import@ubuntu.com-20150715175108-l8mynwovkx4zx697
Tags: upstream-3.7~+rc2
ImportĀ upstreamĀ versionĀ 3.7~+rc2

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

Lines of Context:
 
1
//===- SROA.cpp - Scalar Replacement Of Aggregates ------------------------===//
 
2
//
 
3
//                     The LLVM Compiler Infrastructure
 
4
//
 
5
// This file is distributed under the University of Illinois Open Source
 
6
// License. See LICENSE.TXT for details.
 
7
//
 
8
//===----------------------------------------------------------------------===//
 
9
/// \file
 
10
/// This transformation implements the well known scalar replacement of
 
11
/// aggregates transformation. It tries to identify promotable elements of an
 
12
/// aggregate alloca, and promote them to registers. It will also try to
 
13
/// convert uses of an element (or set of elements) of an alloca into a vector
 
14
/// or bitfield-style integer scalar if appropriate.
 
15
///
 
16
/// It works to do this with minimal slicing of the alloca so that regions
 
17
/// which are merely transferred in and out of external memory remain unchanged
 
18
/// and are not decomposed to scalar code.
 
19
///
 
20
/// Because this also performs alloca promotion, it can be thought of as also
 
21
/// serving the purpose of SSA formation. The algorithm iterates on the
 
22
/// function until all opportunities for promotion have been realized.
 
23
///
 
24
//===----------------------------------------------------------------------===//
 
25
 
 
26
#include "llvm/Transforms/Scalar.h"
 
27
#include "llvm/ADT/STLExtras.h"
 
28
#include "llvm/ADT/SetVector.h"
 
29
#include "llvm/ADT/SmallVector.h"
 
30
#include "llvm/ADT/Statistic.h"
 
31
#include "llvm/Analysis/AssumptionCache.h"
 
32
#include "llvm/Analysis/Loads.h"
 
33
#include "llvm/Analysis/PtrUseVisitor.h"
 
34
#include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
 
35
#include "llvm/IR/Constants.h"
 
36
#include "llvm/IR/DIBuilder.h"
 
37
#include "llvm/IR/DataLayout.h"
 
38
#include "llvm/IR/DebugInfo.h"
 
39
#include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
 
40
#include "llvm/IR/Dominators.h"
 
41
#include "llvm/IR/Function.h"
 
42
#include "llvm/IR/IRBuilder.h"
 
43
#include "llvm/IR/InstVisitor.h"
 
44
#include "llvm/IR/Instructions.h"
 
45
#include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
 
46
#include "llvm/IR/LLVMContext.h"
 
47
#include "llvm/IR/Operator.h"
 
48
#include "llvm/Pass.h"
 
49
#include "llvm/Support/CommandLine.h"
 
50
#include "llvm/Support/Compiler.h"
 
51
#include "llvm/Support/Debug.h"
 
52
#include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
 
53
#include "llvm/Support/MathExtras.h"
 
54
#include "llvm/Support/TimeValue.h"
 
55
#include "llvm/Support/raw_ostream.h"
 
56
#include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
 
57
#include "llvm/Transforms/Utils/PromoteMemToReg.h"
 
58
#include "llvm/Transforms/Utils/SSAUpdater.h"
 
59
 
 
60
#if __cplusplus >= 201103L && !defined(NDEBUG)
 
61
// We only use this for a debug check in C++11
 
62
#include <random>
 
63
#endif
 
64
 
 
65
using namespace llvm;
 
66
 
 
67
#define DEBUG_TYPE "sroa"
 
68
 
 
69
STATISTIC(NumAllocasAnalyzed, "Number of allocas analyzed for replacement");
 
70
STATISTIC(NumAllocaPartitions, "Number of alloca partitions formed");
 
71
STATISTIC(MaxPartitionsPerAlloca, "Maximum number of partitions per alloca");
 
72
STATISTIC(NumAllocaPartitionUses, "Number of alloca partition uses rewritten");
 
73
STATISTIC(MaxUsesPerAllocaPartition, "Maximum number of uses of a partition");
 
74
STATISTIC(NumNewAllocas, "Number of new, smaller allocas introduced");
 
75
STATISTIC(NumPromoted, "Number of allocas promoted to SSA values");
 
76
STATISTIC(NumLoadsSpeculated, "Number of loads speculated to allow promotion");
 
77
STATISTIC(NumDeleted, "Number of instructions deleted");
 
78
STATISTIC(NumVectorized, "Number of vectorized aggregates");
 
79
 
 
80
/// Hidden option to force the pass to not use DomTree and mem2reg, instead
 
81
/// forming SSA values through the SSAUpdater infrastructure.
 
82
static cl::opt<bool> ForceSSAUpdater("force-ssa-updater", cl::init(false),
 
83
                                     cl::Hidden);
 
84
 
 
85
/// Hidden option to enable randomly shuffling the slices to help uncover
 
86
/// instability in their order.
 
87
static cl::opt<bool> SROARandomShuffleSlices("sroa-random-shuffle-slices",
 
88
                                             cl::init(false), cl::Hidden);
 
89
 
 
90
/// Hidden option to experiment with completely strict handling of inbounds
 
91
/// GEPs.
 
92
static cl::opt<bool> SROAStrictInbounds("sroa-strict-inbounds", cl::init(false),
 
93
                                        cl::Hidden);
 
94
 
 
95
namespace {
 
96
/// \brief A custom IRBuilder inserter which prefixes all names if they are
 
97
/// preserved.
 
98
template <bool preserveNames = true>
 
99
class IRBuilderPrefixedInserter
 
100
    : public IRBuilderDefaultInserter<preserveNames> {
 
101
  std::string Prefix;
 
102
 
 
103
public:
 
104
  void SetNamePrefix(const Twine &P) { Prefix = P.str(); }
 
105
 
 
106
protected:
 
107
  void InsertHelper(Instruction *I, const Twine &Name, BasicBlock *BB,
 
108
                    BasicBlock::iterator InsertPt) const {
 
109
    IRBuilderDefaultInserter<preserveNames>::InsertHelper(
 
110
        I, Name.isTriviallyEmpty() ? Name : Prefix + Name, BB, InsertPt);
 
111
  }
 
112
};
 
113
 
 
114
// Specialization for not preserving the name is trivial.
 
115
template <>
 
116
class IRBuilderPrefixedInserter<false>
 
117
    : public IRBuilderDefaultInserter<false> {
 
118
public:
 
119
  void SetNamePrefix(const Twine &P) {}
 
120
};
 
121
 
 
122
/// \brief Provide a typedef for IRBuilder that drops names in release builds.
 
123
#ifndef NDEBUG
 
124
typedef llvm::IRBuilder<true, ConstantFolder, IRBuilderPrefixedInserter<true>>
 
125
    IRBuilderTy;
 
126
#else
 
127
typedef llvm::IRBuilder<false, ConstantFolder, IRBuilderPrefixedInserter<false>>
 
128
    IRBuilderTy;
 
129
#endif
 
130
}
 
131
 
 
132
namespace {
 
133
/// \brief A used slice of an alloca.
 
134
///
 
135
/// This structure represents a slice of an alloca used by some instruction. It
 
136
/// stores both the begin and end offsets of this use, a pointer to the use
 
137
/// itself, and a flag indicating whether we can classify the use as splittable
 
138
/// or not when forming partitions of the alloca.
 
139
class Slice {
 
140
  /// \brief The beginning offset of the range.
 
141
  uint64_t BeginOffset;
 
142
 
 
143
  /// \brief The ending offset, not included in the range.
 
144
  uint64_t EndOffset;
 
145
 
 
146
  /// \brief Storage for both the use of this slice and whether it can be
 
147
  /// split.
 
148
  PointerIntPair<Use *, 1, bool> UseAndIsSplittable;
 
149
 
 
150
public:
 
151
  Slice() : BeginOffset(), EndOffset() {}
 
152
  Slice(uint64_t BeginOffset, uint64_t EndOffset, Use *U, bool IsSplittable)
 
153
      : BeginOffset(BeginOffset), EndOffset(EndOffset),
 
154
        UseAndIsSplittable(U, IsSplittable) {}
 
155
 
 
156
  uint64_t beginOffset() const { return BeginOffset; }
 
157
  uint64_t endOffset() const { return EndOffset; }
 
158
 
 
159
  bool isSplittable() const { return UseAndIsSplittable.getInt(); }
 
160
  void makeUnsplittable() { UseAndIsSplittable.setInt(false); }
 
161
 
 
162
  Use *getUse() const { return UseAndIsSplittable.getPointer(); }
 
163
 
 
164
  bool isDead() const { return getUse() == nullptr; }
 
165
  void kill() { UseAndIsSplittable.setPointer(nullptr); }
 
166
 
 
167
  /// \brief Support for ordering ranges.
 
168
  ///
 
169
  /// This provides an ordering over ranges such that start offsets are
 
170
  /// always increasing, and within equal start offsets, the end offsets are
 
171
  /// decreasing. Thus the spanning range comes first in a cluster with the
 
172
  /// same start position.
 
173
  bool operator<(const Slice &RHS) const {
 
174
    if (beginOffset() < RHS.beginOffset())
 
175
      return true;
 
176
    if (beginOffset() > RHS.beginOffset())
 
177
      return false;
 
178
    if (isSplittable() != RHS.isSplittable())
 
179
      return !isSplittable();
 
180
    if (endOffset() > RHS.endOffset())
 
181
      return true;
 
182
    return false;
 
183
  }
 
184
 
 
185
  /// \brief Support comparison with a single offset to allow binary searches.
 
186
  friend LLVM_ATTRIBUTE_UNUSED bool operator<(const Slice &LHS,
 
187
                                              uint64_t RHSOffset) {
 
188
    return LHS.beginOffset() < RHSOffset;
 
189
  }
 
190
  friend LLVM_ATTRIBUTE_UNUSED bool operator<(uint64_t LHSOffset,
 
191
                                              const Slice &RHS) {
 
192
    return LHSOffset < RHS.beginOffset();
 
193
  }
 
194
 
 
195
  bool operator==(const Slice &RHS) const {
 
196
    return isSplittable() == RHS.isSplittable() &&
 
197
           beginOffset() == RHS.beginOffset() && endOffset() == RHS.endOffset();
 
198
  }
 
199
  bool operator!=(const Slice &RHS) const { return !operator==(RHS); }
 
200
};
 
201
} // end anonymous namespace
 
202
 
 
203
namespace llvm {
 
204
template <typename T> struct isPodLike;
 
205
template <> struct isPodLike<Slice> { static const bool value = true; };
 
206
}
 
207
 
 
208
namespace {
 
209
/// \brief Representation of the alloca slices.
 
210
///
 
211
/// This class represents the slices of an alloca which are formed by its
 
212
/// various uses. If a pointer escapes, we can't fully build a representation
 
213
/// for the slices used and we reflect that in this structure. The uses are
 
214
/// stored, sorted by increasing beginning offset and with unsplittable slices
 
215
/// starting at a particular offset before splittable slices.
 
216
class AllocaSlices {
 
217
public:
 
218
  /// \brief Construct the slices of a particular alloca.
 
219
  AllocaSlices(const DataLayout &DL, AllocaInst &AI);
 
220
 
 
221
  /// \brief Test whether a pointer to the allocation escapes our analysis.
 
222
  ///
 
223
  /// If this is true, the slices are never fully built and should be
 
224
  /// ignored.
 
225
  bool isEscaped() const { return PointerEscapingInstr; }
 
226
 
 
227
  /// \brief Support for iterating over the slices.
 
228
  /// @{
 
229
  typedef SmallVectorImpl<Slice>::iterator iterator;
 
230
  typedef iterator_range<iterator> range;
 
231
  iterator begin() { return Slices.begin(); }
 
232
  iterator end() { return Slices.end(); }
 
233
 
 
234
  typedef SmallVectorImpl<Slice>::const_iterator const_iterator;
 
235
  typedef iterator_range<const_iterator> const_range;
 
236
  const_iterator begin() const { return Slices.begin(); }
 
237
  const_iterator end() const { return Slices.end(); }
 
238
  /// @}
 
239
 
 
240
  /// \brief Erase a range of slices.
 
241
  void erase(iterator Start, iterator Stop) { Slices.erase(Start, Stop); }
 
242
 
 
243
  /// \brief Insert new slices for this alloca.
 
244
  ///
 
245
  /// This moves the slices into the alloca's slices collection, and re-sorts
 
246
  /// everything so that the usual ordering properties of the alloca's slices
 
247
  /// hold.
 
248
  void insert(ArrayRef<Slice> NewSlices) {
 
249
    int OldSize = Slices.size();
 
250
    Slices.append(NewSlices.begin(), NewSlices.end());
 
251
    auto SliceI = Slices.begin() + OldSize;
 
252
    std::sort(SliceI, Slices.end());
 
253
    std::inplace_merge(Slices.begin(), SliceI, Slices.end());
 
254
  }
 
255
 
 
256
  // Forward declare an iterator to befriend it.
 
257
  class partition_iterator;
 
258
 
 
259
  /// \brief A partition of the slices.
 
260
  ///
 
261
  /// An ephemeral representation for a range of slices which can be viewed as
 
262
  /// a partition of the alloca. This range represents a span of the alloca's
 
263
  /// memory which cannot be split, and provides access to all of the slices
 
264
  /// overlapping some part of the partition.
 
265
  ///
 
266
  /// Objects of this type are produced by traversing the alloca's slices, but
 
267
  /// are only ephemeral and not persistent.
 
268
  class Partition {
 
269
  private:
 
270
    friend class AllocaSlices;
 
271
    friend class AllocaSlices::partition_iterator;
 
272
 
 
273
    /// \brief The begining and ending offsets of the alloca for this partition.
 
274
    uint64_t BeginOffset, EndOffset;
 
275
 
 
276
    /// \brief The start end end iterators of this partition.
 
277
    iterator SI, SJ;
 
278
 
 
279
    /// \brief A collection of split slice tails overlapping the partition.
 
280
    SmallVector<Slice *, 4> SplitTails;
 
281
 
 
282
    /// \brief Raw constructor builds an empty partition starting and ending at
 
283
    /// the given iterator.
 
284
    Partition(iterator SI) : SI(SI), SJ(SI) {}
 
285
 
 
286
  public:
 
287
    /// \brief The start offset of this partition.
 
288
    ///
 
289
    /// All of the contained slices start at or after this offset.
 
290
    uint64_t beginOffset() const { return BeginOffset; }
 
291
 
 
292
    /// \brief The end offset of this partition.
 
293
    ///
 
294
    /// All of the contained slices end at or before this offset.
 
295
    uint64_t endOffset() const { return EndOffset; }
 
296
 
 
297
    /// \brief The size of the partition.
 
298
    ///
 
299
    /// Note that this can never be zero.
 
300
    uint64_t size() const {
 
301
      assert(BeginOffset < EndOffset && "Partitions must span some bytes!");
 
302
      return EndOffset - BeginOffset;
 
303
    }
 
304
 
 
305
    /// \brief Test whether this partition contains no slices, and merely spans
 
306
    /// a region occupied by split slices.
 
307
    bool empty() const { return SI == SJ; }
 
308
 
 
309
    /// \name Iterate slices that start within the partition.
 
310
    /// These may be splittable or unsplittable. They have a begin offset >= the
 
311
    /// partition begin offset.
 
312
    /// @{
 
313
    // FIXME: We should probably define a "concat_iterator" helper and use that
 
314
    // to stitch together pointee_iterators over the split tails and the
 
315
    // contiguous iterators of the partition. That would give a much nicer
 
316
    // interface here. We could then additionally expose filtered iterators for
 
317
    // split, unsplit, and unsplittable splices based on the usage patterns.
 
318
    iterator begin() const { return SI; }
 
319
    iterator end() const { return SJ; }
 
320
    /// @}
 
321
 
 
322
    /// \brief Get the sequence of split slice tails.
 
323
    ///
 
324
    /// These tails are of slices which start before this partition but are
 
325
    /// split and overlap into the partition. We accumulate these while forming
 
326
    /// partitions.
 
327
    ArrayRef<Slice *> splitSliceTails() const { return SplitTails; }
 
328
  };
 
329
 
 
330
  /// \brief An iterator over partitions of the alloca's slices.
 
331
  ///
 
332
  /// This iterator implements the core algorithm for partitioning the alloca's
 
333
  /// slices. It is a forward iterator as we don't support backtracking for
 
334
  /// efficiency reasons, and re-use a single storage area to maintain the
 
335
  /// current set of split slices.
 
336
  ///
 
337
  /// It is templated on the slice iterator type to use so that it can operate
 
338
  /// with either const or non-const slice iterators.
 
339
  class partition_iterator
 
340
      : public iterator_facade_base<partition_iterator,
 
341
                                    std::forward_iterator_tag, Partition> {
 
342
    friend class AllocaSlices;
 
343
 
 
344
    /// \brief Most of the state for walking the partitions is held in a class
 
345
    /// with a nice interface for examining them.
 
346
    Partition P;
 
347
 
 
348
    /// \brief We need to keep the end of the slices to know when to stop.
 
349
    AllocaSlices::iterator SE;
 
350
 
 
351
    /// \brief We also need to keep track of the maximum split end offset seen.
 
352
    /// FIXME: Do we really?
 
353
    uint64_t MaxSplitSliceEndOffset;
 
354
 
 
355
    /// \brief Sets the partition to be empty at given iterator, and sets the
 
356
    /// end iterator.
 
357
    partition_iterator(AllocaSlices::iterator SI, AllocaSlices::iterator SE)
 
358
        : P(SI), SE(SE), MaxSplitSliceEndOffset(0) {
 
359
      // If not already at the end, advance our state to form the initial
 
360
      // partition.
 
361
      if (SI != SE)
 
362
        advance();
 
363
    }
 
364
 
 
365
    /// \brief Advance the iterator to the next partition.
 
366
    ///
 
367
    /// Requires that the iterator not be at the end of the slices.
 
368
    void advance() {
 
369
      assert((P.SI != SE || !P.SplitTails.empty()) &&
 
370
             "Cannot advance past the end of the slices!");
 
371
 
 
372
      // Clear out any split uses which have ended.
 
373
      if (!P.SplitTails.empty()) {
 
374
        if (P.EndOffset >= MaxSplitSliceEndOffset) {
 
375
          // If we've finished all splits, this is easy.
 
376
          P.SplitTails.clear();
 
377
          MaxSplitSliceEndOffset = 0;
 
378
        } else {
 
379
          // Remove the uses which have ended in the prior partition. This
 
380
          // cannot change the max split slice end because we just checked that
 
381
          // the prior partition ended prior to that max.
 
382
          P.SplitTails.erase(
 
383
              std::remove_if(
 
384
                  P.SplitTails.begin(), P.SplitTails.end(),
 
385
                  [&](Slice *S) { return S->endOffset() <= P.EndOffset; }),
 
386
              P.SplitTails.end());
 
387
          assert(std::any_of(P.SplitTails.begin(), P.SplitTails.end(),
 
388
                             [&](Slice *S) {
 
389
                               return S->endOffset() == MaxSplitSliceEndOffset;
 
390
                             }) &&
 
391
                 "Could not find the current max split slice offset!");
 
392
          assert(std::all_of(P.SplitTails.begin(), P.SplitTails.end(),
 
393
                             [&](Slice *S) {
 
394
                               return S->endOffset() <= MaxSplitSliceEndOffset;
 
395
                             }) &&
 
396
                 "Max split slice end offset is not actually the max!");
 
397
        }
 
398
      }
 
399
 
 
400
      // If P.SI is already at the end, then we've cleared the split tail and
 
401
      // now have an end iterator.
 
402
      if (P.SI == SE) {
 
403
        assert(P.SplitTails.empty() && "Failed to clear the split slices!");
 
404
        return;
 
405
      }
 
406
 
 
407
      // If we had a non-empty partition previously, set up the state for
 
408
      // subsequent partitions.
 
409
      if (P.SI != P.SJ) {
 
410
        // Accumulate all the splittable slices which started in the old
 
411
        // partition into the split list.
 
412
        for (Slice &S : P)
 
413
          if (S.isSplittable() && S.endOffset() > P.EndOffset) {
 
414
            P.SplitTails.push_back(&S);
 
415
            MaxSplitSliceEndOffset =
 
416
                std::max(S.endOffset(), MaxSplitSliceEndOffset);
 
417
          }
 
418
 
 
419
        // Start from the end of the previous partition.
 
420
        P.SI = P.SJ;
 
421
 
 
422
        // If P.SI is now at the end, we at most have a tail of split slices.
 
423
        if (P.SI == SE) {
 
424
          P.BeginOffset = P.EndOffset;
 
425
          P.EndOffset = MaxSplitSliceEndOffset;
 
426
          return;
 
427
        }
 
428
 
 
429
        // If the we have split slices and the next slice is after a gap and is
 
430
        // not splittable immediately form an empty partition for the split
 
431
        // slices up until the next slice begins.
 
432
        if (!P.SplitTails.empty() && P.SI->beginOffset() != P.EndOffset &&
 
433
            !P.SI->isSplittable()) {
 
434
          P.BeginOffset = P.EndOffset;
 
435
          P.EndOffset = P.SI->beginOffset();
 
436
          return;
 
437
        }
 
438
      }
 
439
 
 
440
      // OK, we need to consume new slices. Set the end offset based on the
 
441
      // current slice, and step SJ past it. The beginning offset of the
 
442
      // parttion is the beginning offset of the next slice unless we have
 
443
      // pre-existing split slices that are continuing, in which case we begin
 
444
      // at the prior end offset.
 
445
      P.BeginOffset = P.SplitTails.empty() ? P.SI->beginOffset() : P.EndOffset;
 
446
      P.EndOffset = P.SI->endOffset();
 
447
      ++P.SJ;
 
448
 
 
449
      // There are two strategies to form a partition based on whether the
 
450
      // partition starts with an unsplittable slice or a splittable slice.
 
451
      if (!P.SI->isSplittable()) {
 
452
        // When we're forming an unsplittable region, it must always start at
 
453
        // the first slice and will extend through its end.
 
454
        assert(P.BeginOffset == P.SI->beginOffset());
 
455
 
 
456
        // Form a partition including all of the overlapping slices with this
 
457
        // unsplittable slice.
 
458
        while (P.SJ != SE && P.SJ->beginOffset() < P.EndOffset) {
 
459
          if (!P.SJ->isSplittable())
 
460
            P.EndOffset = std::max(P.EndOffset, P.SJ->endOffset());
 
461
          ++P.SJ;
 
462
        }
 
463
 
 
464
        // We have a partition across a set of overlapping unsplittable
 
465
        // partitions.
 
466
        return;
 
467
      }
 
468
 
 
469
      // If we're starting with a splittable slice, then we need to form
 
470
      // a synthetic partition spanning it and any other overlapping splittable
 
471
      // splices.
 
472
      assert(P.SI->isSplittable() && "Forming a splittable partition!");
 
473
 
 
474
      // Collect all of the overlapping splittable slices.
 
475
      while (P.SJ != SE && P.SJ->beginOffset() < P.EndOffset &&
 
476
             P.SJ->isSplittable()) {
 
477
        P.EndOffset = std::max(P.EndOffset, P.SJ->endOffset());
 
478
        ++P.SJ;
 
479
      }
 
480
 
 
481
      // Back upiP.EndOffset if we ended the span early when encountering an
 
482
      // unsplittable slice. This synthesizes the early end offset of
 
483
      // a partition spanning only splittable slices.
 
484
      if (P.SJ != SE && P.SJ->beginOffset() < P.EndOffset) {
 
485
        assert(!P.SJ->isSplittable());
 
486
        P.EndOffset = P.SJ->beginOffset();
 
487
      }
 
488
    }
 
489
 
 
490
  public:
 
491
    bool operator==(const partition_iterator &RHS) const {
 
492
      assert(SE == RHS.SE &&
 
493
             "End iterators don't match between compared partition iterators!");
 
494
 
 
495
      // The observed positions of partitions is marked by the P.SI iterator and
 
496
      // the emptyness of the split slices. The latter is only relevant when
 
497
      // P.SI == SE, as the end iterator will additionally have an empty split
 
498
      // slices list, but the prior may have the same P.SI and a tail of split
 
499
      // slices.
 
500
      if (P.SI == RHS.P.SI &&
 
501
          P.SplitTails.empty() == RHS.P.SplitTails.empty()) {
 
502
        assert(P.SJ == RHS.P.SJ &&
 
503
               "Same set of slices formed two different sized partitions!");
 
504
        assert(P.SplitTails.size() == RHS.P.SplitTails.size() &&
 
505
               "Same slice position with differently sized non-empty split "
 
506
               "slice tails!");
 
507
        return true;
 
508
      }
 
509
      return false;
 
510
    }
 
511
 
 
512
    partition_iterator &operator++() {
 
513
      advance();
 
514
      return *this;
 
515
    }
 
516
 
 
517
    Partition &operator*() { return P; }
 
518
  };
 
519
 
 
520
  /// \brief A forward range over the partitions of the alloca's slices.
 
521
  ///
 
522
  /// This accesses an iterator range over the partitions of the alloca's
 
523
  /// slices. It computes these partitions on the fly based on the overlapping
 
524
  /// offsets of the slices and the ability to split them. It will visit "empty"
 
525
  /// partitions to cover regions of the alloca only accessed via split
 
526
  /// slices.
 
527
  iterator_range<partition_iterator> partitions() {
 
528
    return make_range(partition_iterator(begin(), end()),
 
529
                      partition_iterator(end(), end()));
 
530
  }
 
531
 
 
532
  /// \brief Access the dead users for this alloca.
 
533
  ArrayRef<Instruction *> getDeadUsers() const { return DeadUsers; }
 
534
 
 
535
  /// \brief Access the dead operands referring to this alloca.
 
536
  ///
 
537
  /// These are operands which have cannot actually be used to refer to the
 
538
  /// alloca as they are outside its range and the user doesn't correct for
 
539
  /// that. These mostly consist of PHI node inputs and the like which we just
 
540
  /// need to replace with undef.
 
541
  ArrayRef<Use *> getDeadOperands() const { return DeadOperands; }
 
542
 
 
543
#if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
 
544
  void print(raw_ostream &OS, const_iterator I, StringRef Indent = "  ") const;
 
545
  void printSlice(raw_ostream &OS, const_iterator I,
 
546
                  StringRef Indent = "  ") const;
 
547
  void printUse(raw_ostream &OS, const_iterator I,
 
548
                StringRef Indent = "  ") const;
 
549
  void print(raw_ostream &OS) const;
 
550
  void dump(const_iterator I) const;
 
551
  void dump() const;
 
552
#endif
 
553
 
 
554
private:
 
555
  template <typename DerivedT, typename RetT = void> class BuilderBase;
 
556
  class SliceBuilder;
 
557
  friend class AllocaSlices::SliceBuilder;
 
558
 
 
559
#if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
 
560
  /// \brief Handle to alloca instruction to simplify method interfaces.
 
561
  AllocaInst &AI;
 
562
#endif
 
563
 
 
564
  /// \brief The instruction responsible for this alloca not having a known set
 
565
  /// of slices.
 
566
  ///
 
567
  /// When an instruction (potentially) escapes the pointer to the alloca, we
 
568
  /// store a pointer to that here and abort trying to form slices of the
 
569
  /// alloca. This will be null if the alloca slices are analyzed successfully.
 
570
  Instruction *PointerEscapingInstr;
 
571
 
 
572
  /// \brief The slices of the alloca.
 
573
  ///
 
574
  /// We store a vector of the slices formed by uses of the alloca here. This
 
575
  /// vector is sorted by increasing begin offset, and then the unsplittable
 
576
  /// slices before the splittable ones. See the Slice inner class for more
 
577
  /// details.
 
578
  SmallVector<Slice, 8> Slices;
 
579
 
 
580
  /// \brief Instructions which will become dead if we rewrite the alloca.
 
581
  ///
 
582
  /// Note that these are not separated by slice. This is because we expect an
 
583
  /// alloca to be completely rewritten or not rewritten at all. If rewritten,
 
584
  /// all these instructions can simply be removed and replaced with undef as
 
585
  /// they come from outside of the allocated space.
 
586
  SmallVector<Instruction *, 8> DeadUsers;
 
587
 
 
588
  /// \brief Operands which will become dead if we rewrite the alloca.
 
589
  ///
 
590
  /// These are operands that in their particular use can be replaced with
 
591
  /// undef when we rewrite the alloca. These show up in out-of-bounds inputs
 
592
  /// to PHI nodes and the like. They aren't entirely dead (there might be
 
593
  /// a GEP back into the bounds using it elsewhere) and nor is the PHI, but we
 
594
  /// want to swap this particular input for undef to simplify the use lists of
 
595
  /// the alloca.
 
596
  SmallVector<Use *, 8> DeadOperands;
 
597
};
 
598
}
 
599
 
 
600
static Value *foldSelectInst(SelectInst &SI) {
 
601
  // If the condition being selected on is a constant or the same value is
 
602
  // being selected between, fold the select. Yes this does (rarely) happen
 
603
  // early on.
 
604
  if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(SI.getCondition()))
 
605
    return SI.getOperand(1 + CI->isZero());
 
606
  if (SI.getOperand(1) == SI.getOperand(2))
 
607
    return SI.getOperand(1);
 
608
 
 
609
  return nullptr;
 
610
}
 
611
 
 
612
/// \brief A helper that folds a PHI node or a select.
 
613
static Value *foldPHINodeOrSelectInst(Instruction &I) {
 
614
  if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&I)) {
 
615
    // If PN merges together the same value, return that value.
 
616
    return PN->hasConstantValue();
 
617
  }
 
618
  return foldSelectInst(cast<SelectInst>(I));
 
619
}
 
620
 
 
621
/// \brief Builder for the alloca slices.
 
622
///
 
623
/// This class builds a set of alloca slices by recursively visiting the uses
 
624
/// of an alloca and making a slice for each load and store at each offset.
 
625
class AllocaSlices::SliceBuilder : public PtrUseVisitor<SliceBuilder> {
 
626
  friend class PtrUseVisitor<SliceBuilder>;
 
627
  friend class InstVisitor<SliceBuilder>;
 
628
  typedef PtrUseVisitor<SliceBuilder> Base;
 
629
 
 
630
  const uint64_t AllocSize;
 
631
  AllocaSlices &AS;
 
632
 
 
633
  SmallDenseMap<Instruction *, unsigned> MemTransferSliceMap;
 
634
  SmallDenseMap<Instruction *, uint64_t> PHIOrSelectSizes;
 
635
 
 
636
  /// \brief Set to de-duplicate dead instructions found in the use walk.
 
637
  SmallPtrSet<Instruction *, 4> VisitedDeadInsts;
 
638
 
 
639
public:
 
640
  SliceBuilder(const DataLayout &DL, AllocaInst &AI, AllocaSlices &AS)
 
641
      : PtrUseVisitor<SliceBuilder>(DL),
 
642
        AllocSize(DL.getTypeAllocSize(AI.getAllocatedType())), AS(AS) {}
 
643
 
 
644
private:
 
645
  void markAsDead(Instruction &I) {
 
646
    if (VisitedDeadInsts.insert(&I).second)
 
647
      AS.DeadUsers.push_back(&I);
 
648
  }
 
649
 
 
650
  void insertUse(Instruction &I, const APInt &Offset, uint64_t Size,
 
651
                 bool IsSplittable = false) {
 
652
    // Completely skip uses which have a zero size or start either before or
 
653
    // past the end of the allocation.
 
654
    if (Size == 0 || Offset.uge(AllocSize)) {
 
655
      DEBUG(dbgs() << "WARNING: Ignoring " << Size << " byte use @" << Offset
 
656
                   << " which has zero size or starts outside of the "
 
657
                   << AllocSize << " byte alloca:\n"
 
658
                   << "    alloca: " << AS.AI << "\n"
 
659
                   << "       use: " << I << "\n");
 
660
      return markAsDead(I);
 
661
    }
 
662
 
 
663
    uint64_t BeginOffset = Offset.getZExtValue();
 
664
    uint64_t EndOffset = BeginOffset + Size;
 
665
 
 
666
    // Clamp the end offset to the end of the allocation. Note that this is
 
667
    // formulated to handle even the case where "BeginOffset + Size" overflows.
 
668
    // This may appear superficially to be something we could ignore entirely,
 
669
    // but that is not so! There may be widened loads or PHI-node uses where
 
670
    // some instructions are dead but not others. We can't completely ignore
 
671
    // them, and so have to record at least the information here.
 
672
    assert(AllocSize >= BeginOffset); // Established above.
 
673
    if (Size > AllocSize - BeginOffset) {
 
674
      DEBUG(dbgs() << "WARNING: Clamping a " << Size << " byte use @" << Offset
 
675
                   << " to remain within the " << AllocSize << " byte alloca:\n"
 
676
                   << "    alloca: " << AS.AI << "\n"
 
677
                   << "       use: " << I << "\n");
 
678
      EndOffset = AllocSize;
 
679
    }
 
680
 
 
681
    AS.Slices.push_back(Slice(BeginOffset, EndOffset, U, IsSplittable));
 
682
  }
 
683
 
 
684
  void visitBitCastInst(BitCastInst &BC) {
 
685
    if (BC.use_empty())
 
686
      return markAsDead(BC);
 
687
 
 
688
    return Base::visitBitCastInst(BC);
 
689
  }
 
690
 
 
691
  void visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEPI) {
 
692
    if (GEPI.use_empty())
 
693
      return markAsDead(GEPI);
 
694
 
 
695
    if (SROAStrictInbounds && GEPI.isInBounds()) {
 
696
      // FIXME: This is a manually un-factored variant of the basic code inside
 
697
      // of GEPs with checking of the inbounds invariant specified in the
 
698
      // langref in a very strict sense. If we ever want to enable
 
699
      // SROAStrictInbounds, this code should be factored cleanly into
 
700
      // PtrUseVisitor, but it is easier to experiment with SROAStrictInbounds
 
701
      // by writing out the code here where we have tho underlying allocation
 
702
      // size readily available.
 
703
      APInt GEPOffset = Offset;
 
704
      const DataLayout &DL = GEPI.getModule()->getDataLayout();
 
705
      for (gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEPI),
 
706
                             GTE = gep_type_end(GEPI);
 
707
           GTI != GTE; ++GTI) {
 
708
        ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(GTI.getOperand());
 
709
        if (!OpC)
 
710
          break;
 
711
 
 
712
        // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
 
713
        if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
 
714
          unsigned ElementIdx = OpC->getZExtValue();
 
715
          const StructLayout *SL = DL.getStructLayout(STy);
 
716
          GEPOffset +=
 
717
              APInt(Offset.getBitWidth(), SL->getElementOffset(ElementIdx));
 
718
        } else {
 
719
          // For array or vector indices, scale the index by the size of the
 
720
          // type.
 
721
          APInt Index = OpC->getValue().sextOrTrunc(Offset.getBitWidth());
 
722
          GEPOffset += Index * APInt(Offset.getBitWidth(),
 
723
                                     DL.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType()));
 
724
        }
 
725
 
 
726
        // If this index has computed an intermediate pointer which is not
 
727
        // inbounds, then the result of the GEP is a poison value and we can
 
728
        // delete it and all uses.
 
729
        if (GEPOffset.ugt(AllocSize))
 
730
          return markAsDead(GEPI);
 
731
      }
 
732
    }
 
733
 
 
734
    return Base::visitGetElementPtrInst(GEPI);
 
735
  }
 
736
 
 
737
  void handleLoadOrStore(Type *Ty, Instruction &I, const APInt &Offset,
 
738
                         uint64_t Size, bool IsVolatile) {
 
739
    // We allow splitting of non-volatile loads and stores where the type is an
 
740
    // integer type. These may be used to implement 'memcpy' or other "transfer
 
741
    // of bits" patterns.
 
742
    bool IsSplittable = Ty->isIntegerTy() && !IsVolatile;
 
743
 
 
744
    insertUse(I, Offset, Size, IsSplittable);
 
745
  }
 
746
 
 
747
  void visitLoadInst(LoadInst &LI) {
 
748
    assert((!LI.isSimple() || LI.getType()->isSingleValueType()) &&
 
749
           "All simple FCA loads should have been pre-split");
 
750
 
 
751
    if (!IsOffsetKnown)
 
752
      return PI.setAborted(&LI);
 
753
 
 
754
    const DataLayout &DL = LI.getModule()->getDataLayout();
 
755
    uint64_t Size = DL.getTypeStoreSize(LI.getType());
 
756
    return handleLoadOrStore(LI.getType(), LI, Offset, Size, LI.isVolatile());
 
757
  }
 
758
 
 
759
  void visitStoreInst(StoreInst &SI) {
 
760
    Value *ValOp = SI.getValueOperand();
 
761
    if (ValOp == *U)
 
762
      return PI.setEscapedAndAborted(&SI);
 
763
    if (!IsOffsetKnown)
 
764
      return PI.setAborted(&SI);
 
765
 
 
766
    const DataLayout &DL = SI.getModule()->getDataLayout();
 
767
    uint64_t Size = DL.getTypeStoreSize(ValOp->getType());
 
768
 
 
769
    // If this memory access can be shown to *statically* extend outside the
 
770
    // bounds of of the allocation, it's behavior is undefined, so simply
 
771
    // ignore it. Note that this is more strict than the generic clamping
 
772
    // behavior of insertUse. We also try to handle cases which might run the
 
773
    // risk of overflow.
 
774
    // FIXME: We should instead consider the pointer to have escaped if this
 
775
    // function is being instrumented for addressing bugs or race conditions.
 
776
    if (Size > AllocSize || Offset.ugt(AllocSize - Size)) {
 
777
      DEBUG(dbgs() << "WARNING: Ignoring " << Size << " byte store @" << Offset
 
778
                   << " which extends past the end of the " << AllocSize
 
779
                   << " byte alloca:\n"
 
780
                   << "    alloca: " << AS.AI << "\n"
 
781
                   << "       use: " << SI << "\n");
 
782
      return markAsDead(SI);
 
783
    }
 
784
 
 
785
    assert((!SI.isSimple() || ValOp->getType()->isSingleValueType()) &&
 
786
           "All simple FCA stores should have been pre-split");
 
787
    handleLoadOrStore(ValOp->getType(), SI, Offset, Size, SI.isVolatile());
 
788
  }
 
789
 
 
790
  void visitMemSetInst(MemSetInst &II) {
 
791
    assert(II.getRawDest() == *U && "Pointer use is not the destination?");
 
792
    ConstantInt *Length = dyn_cast<ConstantInt>(II.getLength());
 
793
    if ((Length && Length->getValue() == 0) ||
 
794
        (IsOffsetKnown && Offset.uge(AllocSize)))
 
795
      // Zero-length mem transfer intrinsics can be ignored entirely.
 
796
      return markAsDead(II);
 
797
 
 
798
    if (!IsOffsetKnown)
 
799
      return PI.setAborted(&II);
 
800
 
 
801
    insertUse(II, Offset, Length ? Length->getLimitedValue()
 
802
                                 : AllocSize - Offset.getLimitedValue(),
 
803
              (bool)Length);
 
804
  }
 
805
 
 
806
  void visitMemTransferInst(MemTransferInst &II) {
 
807
    ConstantInt *Length = dyn_cast<ConstantInt>(II.getLength());
 
808
    if (Length && Length->getValue() == 0)
 
809
      // Zero-length mem transfer intrinsics can be ignored entirely.
 
810
      return markAsDead(II);
 
811
 
 
812
    // Because we can visit these intrinsics twice, also check to see if the
 
813
    // first time marked this instruction as dead. If so, skip it.
 
814
    if (VisitedDeadInsts.count(&II))
 
815
      return;
 
816
 
 
817
    if (!IsOffsetKnown)
 
818
      return PI.setAborted(&II);
 
819
 
 
820
    // This side of the transfer is completely out-of-bounds, and so we can
 
821
    // nuke the entire transfer. However, we also need to nuke the other side
 
822
    // if already added to our partitions.
 
823
    // FIXME: Yet another place we really should bypass this when
 
824
    // instrumenting for ASan.
 
825
    if (Offset.uge(AllocSize)) {
 
826
      SmallDenseMap<Instruction *, unsigned>::iterator MTPI =
 
827
          MemTransferSliceMap.find(&II);
 
828
      if (MTPI != MemTransferSliceMap.end())
 
829
        AS.Slices[MTPI->second].kill();
 
830
      return markAsDead(II);
 
831
    }
 
832
 
 
833
    uint64_t RawOffset = Offset.getLimitedValue();
 
834
    uint64_t Size = Length ? Length->getLimitedValue() : AllocSize - RawOffset;
 
835
 
 
836
    // Check for the special case where the same exact value is used for both
 
837
    // source and dest.
 
838
    if (*U == II.getRawDest() && *U == II.getRawSource()) {
 
839
      // For non-volatile transfers this is a no-op.
 
840
      if (!II.isVolatile())
 
841
        return markAsDead(II);
 
842
 
 
843
      return insertUse(II, Offset, Size, /*IsSplittable=*/false);
 
844
    }
 
845
 
 
846
    // If we have seen both source and destination for a mem transfer, then
 
847
    // they both point to the same alloca.
 
848
    bool Inserted;
 
849
    SmallDenseMap<Instruction *, unsigned>::iterator MTPI;
 
850
    std::tie(MTPI, Inserted) =
 
851
        MemTransferSliceMap.insert(std::make_pair(&II, AS.Slices.size()));
 
852
    unsigned PrevIdx = MTPI->second;
 
853
    if (!Inserted) {
 
854
      Slice &PrevP = AS.Slices[PrevIdx];
 
855
 
 
856
      // Check if the begin offsets match and this is a non-volatile transfer.
 
857
      // In that case, we can completely elide the transfer.
 
858
      if (!II.isVolatile() && PrevP.beginOffset() == RawOffset) {
 
859
        PrevP.kill();
 
860
        return markAsDead(II);
 
861
      }
 
862
 
 
863
      // Otherwise we have an offset transfer within the same alloca. We can't
 
864
      // split those.
 
865
      PrevP.makeUnsplittable();
 
866
    }
 
867
 
 
868
    // Insert the use now that we've fixed up the splittable nature.
 
869
    insertUse(II, Offset, Size, /*IsSplittable=*/Inserted && Length);
 
870
 
 
871
    // Check that we ended up with a valid index in the map.
 
872
    assert(AS.Slices[PrevIdx].getUse()->getUser() == &II &&
 
873
           "Map index doesn't point back to a slice with this user.");
 
874
  }
 
875
 
 
876
  // Disable SRoA for any intrinsics except for lifetime invariants.
 
877
  // FIXME: What about debug intrinsics? This matches old behavior, but
 
878
  // doesn't make sense.
 
879
  void visitIntrinsicInst(IntrinsicInst &II) {
 
880
    if (!IsOffsetKnown)
 
881
      return PI.setAborted(&II);
 
882
 
 
883
    if (II.getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start ||
 
884
        II.getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_end) {
 
885
      ConstantInt *Length = cast<ConstantInt>(II.getArgOperand(0));
 
886
      uint64_t Size = std::min(AllocSize - Offset.getLimitedValue(),
 
887
                               Length->getLimitedValue());
 
888
      insertUse(II, Offset, Size, true);
 
889
      return;
 
890
    }
 
891
 
 
892
    Base::visitIntrinsicInst(II);
 
893
  }
 
894
 
 
895
  Instruction *hasUnsafePHIOrSelectUse(Instruction *Root, uint64_t &Size) {
 
896
    // We consider any PHI or select that results in a direct load or store of
 
897
    // the same offset to be a viable use for slicing purposes. These uses
 
898
    // are considered unsplittable and the size is the maximum loaded or stored
 
899
    // size.
 
900
    SmallPtrSet<Instruction *, 4> Visited;
 
901
    SmallVector<std::pair<Instruction *, Instruction *>, 4> Uses;
 
902
    Visited.insert(Root);
 
903
    Uses.push_back(std::make_pair(cast<Instruction>(*U), Root));
 
904
    const DataLayout &DL = Root->getModule()->getDataLayout();
 
905
    // If there are no loads or stores, the access is dead. We mark that as
 
906
    // a size zero access.
 
907
    Size = 0;
 
908
    do {
 
909
      Instruction *I, *UsedI;
 
910
      std::tie(UsedI, I) = Uses.pop_back_val();
 
911
 
 
912
      if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
 
913
        Size = std::max(Size, DL.getTypeStoreSize(LI->getType()));
 
914
        continue;
 
915
      }
 
916
      if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
 
917
        Value *Op = SI->getOperand(0);
 
918
        if (Op == UsedI)
 
919
          return SI;
 
920
        Size = std::max(Size, DL.getTypeStoreSize(Op->getType()));
 
921
        continue;
 
922
      }
 
923
 
 
924
      if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I)) {
 
925
        if (!GEP->hasAllZeroIndices())
 
926
          return GEP;
 
927
      } else if (!isa<BitCastInst>(I) && !isa<PHINode>(I) &&
 
928
                 !isa<SelectInst>(I)) {
 
929
        return I;
 
930
      }
 
931
 
 
932
      for (User *U : I->users())
 
933
        if (Visited.insert(cast<Instruction>(U)).second)
 
934
          Uses.push_back(std::make_pair(I, cast<Instruction>(U)));
 
935
    } while (!Uses.empty());
 
936
 
 
937
    return nullptr;
 
938
  }
 
939
 
 
940
  void visitPHINodeOrSelectInst(Instruction &I) {
 
941
    assert(isa<PHINode>(I) || isa<SelectInst>(I));
 
942
    if (I.use_empty())
 
943
      return markAsDead(I);
 
944
 
 
945
    // TODO: We could use SimplifyInstruction here to fold PHINodes and
 
946
    // SelectInsts. However, doing so requires to change the current
 
947
    // dead-operand-tracking mechanism. For instance, suppose neither loading
 
948
    // from %U nor %other traps. Then "load (select undef, %U, %other)" does not
 
949
    // trap either.  However, if we simply replace %U with undef using the
 
950
    // current dead-operand-tracking mechanism, "load (select undef, undef,
 
951
    // %other)" may trap because the select may return the first operand
 
952
    // "undef".
 
953
    if (Value *Result = foldPHINodeOrSelectInst(I)) {
 
954
      if (Result == *U)
 
955
        // If the result of the constant fold will be the pointer, recurse
 
956
        // through the PHI/select as if we had RAUW'ed it.
 
957
        enqueueUsers(I);
 
958
      else
 
959
        // Otherwise the operand to the PHI/select is dead, and we can replace
 
960
        // it with undef.
 
961
        AS.DeadOperands.push_back(U);
 
962
 
 
963
      return;
 
964
    }
 
965
 
 
966
    if (!IsOffsetKnown)
 
967
      return PI.setAborted(&I);
 
968
 
 
969
    // See if we already have computed info on this node.
 
970
    uint64_t &Size = PHIOrSelectSizes[&I];
 
971
    if (!Size) {
 
972
      // This is a new PHI/Select, check for an unsafe use of it.
 
973
      if (Instruction *UnsafeI = hasUnsafePHIOrSelectUse(&I, Size))
 
974
        return PI.setAborted(UnsafeI);
 
975
    }
 
976
 
 
977
    // For PHI and select operands outside the alloca, we can't nuke the entire
 
978
    // phi or select -- the other side might still be relevant, so we special
 
979
    // case them here and use a separate structure to track the operands
 
980
    // themselves which should be replaced with undef.
 
981
    // FIXME: This should instead be escaped in the event we're instrumenting
 
982
    // for address sanitization.
 
983
    if (Offset.uge(AllocSize)) {
 
984
      AS.DeadOperands.push_back(U);
 
985
      return;
 
986
    }
 
987
 
 
988
    insertUse(I, Offset, Size);
 
989
  }
 
990
 
 
991
  void visitPHINode(PHINode &PN) { visitPHINodeOrSelectInst(PN); }
 
992
 
 
993
  void visitSelectInst(SelectInst &SI) { visitPHINodeOrSelectInst(SI); }
 
994
 
 
995
  /// \brief Disable SROA entirely if there are unhandled users of the alloca.
 
996
  void visitInstruction(Instruction &I) { PI.setAborted(&I); }
 
997
};
 
998
 
 
999
AllocaSlices::AllocaSlices(const DataLayout &DL, AllocaInst &AI)
 
1000
    :
 
1001
#if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
 
1002
      AI(AI),
 
1003
#endif
 
1004
      PointerEscapingInstr(nullptr) {
 
1005
  SliceBuilder PB(DL, AI, *this);
 
1006
  SliceBuilder::PtrInfo PtrI = PB.visitPtr(AI);
 
1007
  if (PtrI.isEscaped() || PtrI.isAborted()) {
 
1008
    // FIXME: We should sink the escape vs. abort info into the caller nicely,
 
1009
    // possibly by just storing the PtrInfo in the AllocaSlices.
 
1010
    PointerEscapingInstr = PtrI.getEscapingInst() ? PtrI.getEscapingInst()
 
1011
                                                  : PtrI.getAbortingInst();
 
1012
    assert(PointerEscapingInstr && "Did not track a bad instruction");
 
1013
    return;
 
1014
  }
 
1015
 
 
1016
  Slices.erase(std::remove_if(Slices.begin(), Slices.end(),
 
1017
                              [](const Slice &S) {
 
1018
                                return S.isDead();
 
1019
                              }),
 
1020
               Slices.end());
 
1021
 
 
1022
#if __cplusplus >= 201103L && !defined(NDEBUG)
 
1023
  if (SROARandomShuffleSlices) {
 
1024
    std::mt19937 MT(static_cast<unsigned>(sys::TimeValue::now().msec()));
 
1025
    std::shuffle(Slices.begin(), Slices.end(), MT);
 
1026
  }
 
1027
#endif
 
1028
 
 
1029
  // Sort the uses. This arranges for the offsets to be in ascending order,
 
1030
  // and the sizes to be in descending order.
 
1031
  std::sort(Slices.begin(), Slices.end());
 
1032
}
 
1033
 
 
1034
#if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
 
1035
 
 
1036
void AllocaSlices::print(raw_ostream &OS, const_iterator I,
 
1037
                         StringRef Indent) const {
 
1038
  printSlice(OS, I, Indent);
 
1039
  OS << "\n";
 
1040
  printUse(OS, I, Indent);
 
1041
}
 
1042
 
 
1043
void AllocaSlices::printSlice(raw_ostream &OS, const_iterator I,
 
1044
                              StringRef Indent) const {
 
1045
  OS << Indent << "[" << I->beginOffset() << "," << I->endOffset() << ")"
 
1046
     << " slice #" << (I - begin())
 
1047
     << (I->isSplittable() ? " (splittable)" : "");
 
1048
}
 
1049
 
 
1050
void AllocaSlices::printUse(raw_ostream &OS, const_iterator I,
 
1051
                            StringRef Indent) const {
 
1052
  OS << Indent << "  used by: " << *I->getUse()->getUser() << "\n";
 
1053
}
 
1054
 
 
1055
void AllocaSlices::print(raw_ostream &OS) const {
 
1056
  if (PointerEscapingInstr) {
 
1057
    OS << "Can't analyze slices for alloca: " << AI << "\n"
 
1058
       << "  A pointer to this alloca escaped by:\n"
 
1059
       << "  " << *PointerEscapingInstr << "\n";
 
1060
    return;
 
1061
  }
 
1062
 
 
1063
  OS << "Slices of alloca: " << AI << "\n";
 
1064
  for (const_iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I)
 
1065
    print(OS, I);
 
1066
}
 
1067
 
 
1068
LLVM_DUMP_METHOD void AllocaSlices::dump(const_iterator I) const {
 
1069
  print(dbgs(), I);
 
1070
}
 
1071
LLVM_DUMP_METHOD void AllocaSlices::dump() const { print(dbgs()); }
 
1072
 
 
1073
#endif // !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
 
1074
 
 
1075
namespace {
 
1076
/// \brief Implementation of LoadAndStorePromoter for promoting allocas.
 
1077
///
 
1078
/// This subclass of LoadAndStorePromoter adds overrides to handle promoting
 
1079
/// the loads and stores of an alloca instruction, as well as updating its
 
1080
/// debug information. This is used when a domtree is unavailable and thus
 
1081
/// mem2reg in its full form can't be used to handle promotion of allocas to
 
1082
/// scalar values.
 
1083
class AllocaPromoter : public LoadAndStorePromoter {
 
1084
  AllocaInst &AI;
 
1085
  DIBuilder &DIB;
 
1086
 
 
1087
  SmallVector<DbgDeclareInst *, 4> DDIs;
 
1088
  SmallVector<DbgValueInst *, 4> DVIs;
 
1089
 
 
1090
public:
 
1091
  AllocaPromoter(ArrayRef<const Instruction *> Insts,
 
1092
                 SSAUpdater &S,
 
1093
                 AllocaInst &AI, DIBuilder &DIB)
 
1094
      : LoadAndStorePromoter(Insts, S), AI(AI), DIB(DIB) {}
 
1095
 
 
1096
  void run(const SmallVectorImpl<Instruction *> &Insts) {
 
1097
    // Retain the debug information attached to the alloca for use when
 
1098
    // rewriting loads and stores.
 
1099
    if (auto *L = LocalAsMetadata::getIfExists(&AI)) {
 
1100
      if (auto *DINode = MetadataAsValue::getIfExists(AI.getContext(), L)) {
 
1101
        for (User *U : DINode->users())
 
1102
          if (DbgDeclareInst *DDI = dyn_cast<DbgDeclareInst>(U))
 
1103
            DDIs.push_back(DDI);
 
1104
          else if (DbgValueInst *DVI = dyn_cast<DbgValueInst>(U))
 
1105
            DVIs.push_back(DVI);
 
1106
      }
 
1107
    }
 
1108
 
 
1109
    LoadAndStorePromoter::run(Insts);
 
1110
 
 
1111
    // While we have the debug information, clear it off of the alloca. The
 
1112
    // caller takes care of deleting the alloca.
 
1113
    while (!DDIs.empty())
 
1114
      DDIs.pop_back_val()->eraseFromParent();
 
1115
    while (!DVIs.empty())
 
1116
      DVIs.pop_back_val()->eraseFromParent();
 
1117
  }
 
1118
 
 
1119
  bool
 
1120
  isInstInList(Instruction *I,
 
1121
               const SmallVectorImpl<Instruction *> &Insts) const override {
 
1122
    Value *Ptr;
 
1123
    if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I))
 
1124
      Ptr = LI->getOperand(0);
 
1125
    else
 
1126
      Ptr = cast<StoreInst>(I)->getPointerOperand();
 
1127
 
 
1128
    // Only used to detect cycles, which will be rare and quickly found as
 
1129
    // we're walking up a chain of defs rather than down through uses.
 
1130
    SmallPtrSet<Value *, 4> Visited;
 
1131
 
 
1132
    do {
 
1133
      if (Ptr == &AI)
 
1134
        return true;
 
1135
 
 
1136
      if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(Ptr))
 
1137
        Ptr = BCI->getOperand(0);
 
1138
      else if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
 
1139
        Ptr = GEPI->getPointerOperand();
 
1140
      else
 
1141
        return false;
 
1142
 
 
1143
    } while (Visited.insert(Ptr).second);
 
1144
 
 
1145
    return false;
 
1146
  }
 
1147
 
 
1148
  void updateDebugInfo(Instruction *Inst) const override {
 
1149
    for (DbgDeclareInst *DDI : DDIs)
 
1150
      if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst))
 
1151
        ConvertDebugDeclareToDebugValue(DDI, SI, DIB);
 
1152
      else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Inst))
 
1153
        ConvertDebugDeclareToDebugValue(DDI, LI, DIB);
 
1154
    for (DbgValueInst *DVI : DVIs) {
 
1155
      Value *Arg = nullptr;
 
1156
      if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
 
1157
        // If an argument is zero extended then use argument directly. The ZExt
 
1158
        // may be zapped by an optimization pass in future.
 
1159
        if (ZExtInst *ZExt = dyn_cast<ZExtInst>(SI->getOperand(0)))
 
1160
          Arg = dyn_cast<Argument>(ZExt->getOperand(0));
 
1161
        else if (SExtInst *SExt = dyn_cast<SExtInst>(SI->getOperand(0)))
 
1162
          Arg = dyn_cast<Argument>(SExt->getOperand(0));
 
1163
        if (!Arg)
 
1164
          Arg = SI->getValueOperand();
 
1165
      } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Inst)) {
 
1166
        Arg = LI->getPointerOperand();
 
1167
      } else {
 
1168
        continue;
 
1169
      }
 
1170
      DIB.insertDbgValueIntrinsic(Arg, 0, DVI->getVariable(),
 
1171
                                  DVI->getExpression(), DVI->getDebugLoc(),
 
1172
                                  Inst);
 
1173
    }
 
1174
  }
 
1175
};
 
1176
} // end anon namespace
 
1177
 
 
1178
namespace {
 
1179
/// \brief An optimization pass providing Scalar Replacement of Aggregates.
 
1180
///
 
1181
/// This pass takes allocations which can be completely analyzed (that is, they
 
1182
/// don't escape) and tries to turn them into scalar SSA values. There are
 
1183
/// a few steps to this process.
 
1184
///
 
1185
/// 1) It takes allocations of aggregates and analyzes the ways in which they
 
1186
///    are used to try to split them into smaller allocations, ideally of
 
1187
///    a single scalar data type. It will split up memcpy and memset accesses
 
1188
///    as necessary and try to isolate individual scalar accesses.
 
1189
/// 2) It will transform accesses into forms which are suitable for SSA value
 
1190
///    promotion. This can be replacing a memset with a scalar store of an
 
1191
///    integer value, or it can involve speculating operations on a PHI or
 
1192
///    select to be a PHI or select of the results.
 
1193
/// 3) Finally, this will try to detect a pattern of accesses which map cleanly
 
1194
///    onto insert and extract operations on a vector value, and convert them to
 
1195
///    this form. By doing so, it will enable promotion of vector aggregates to
 
1196
///    SSA vector values.
 
1197
class SROA : public FunctionPass {
 
1198
  const bool RequiresDomTree;
 
1199
 
 
1200
  LLVMContext *C;
 
1201
  DominatorTree *DT;
 
1202
  AssumptionCache *AC;
 
1203
 
 
1204
  /// \brief Worklist of alloca instructions to simplify.
 
1205
  ///
 
1206
  /// Each alloca in the function is added to this. Each new alloca formed gets
 
1207
  /// added to it as well to recursively simplify unless that alloca can be
 
1208
  /// directly promoted. Finally, each time we rewrite a use of an alloca other
 
1209
  /// the one being actively rewritten, we add it back onto the list if not
 
1210
  /// already present to ensure it is re-visited.
 
1211
  SetVector<AllocaInst *, SmallVector<AllocaInst *, 16>> Worklist;
 
1212
 
 
1213
  /// \brief A collection of instructions to delete.
 
1214
  /// We try to batch deletions to simplify code and make things a bit more
 
1215
  /// efficient.
 
1216
  SetVector<Instruction *, SmallVector<Instruction *, 8>> DeadInsts;
 
1217
 
 
1218
  /// \brief Post-promotion worklist.
 
1219
  ///
 
1220
  /// Sometimes we discover an alloca which has a high probability of becoming
 
1221
  /// viable for SROA after a round of promotion takes place. In those cases,
 
1222
  /// the alloca is enqueued here for re-processing.
 
1223
  ///
 
1224
  /// Note that we have to be very careful to clear allocas out of this list in
 
1225
  /// the event they are deleted.
 
1226
  SetVector<AllocaInst *, SmallVector<AllocaInst *, 16>> PostPromotionWorklist;
 
1227
 
 
1228
  /// \brief A collection of alloca instructions we can directly promote.
 
1229
  std::vector<AllocaInst *> PromotableAllocas;
 
1230
 
 
1231
  /// \brief A worklist of PHIs to speculate prior to promoting allocas.
 
1232
  ///
 
1233
  /// All of these PHIs have been checked for the safety of speculation and by
 
1234
  /// being speculated will allow promoting allocas currently in the promotable
 
1235
  /// queue.
 
1236
  SetVector<PHINode *, SmallVector<PHINode *, 2>> SpeculatablePHIs;
 
1237
 
 
1238
  /// \brief A worklist of select instructions to speculate prior to promoting
 
1239
  /// allocas.
 
1240
  ///
 
1241
  /// All of these select instructions have been checked for the safety of
 
1242
  /// speculation and by being speculated will allow promoting allocas
 
1243
  /// currently in the promotable queue.
 
1244
  SetVector<SelectInst *, SmallVector<SelectInst *, 2>> SpeculatableSelects;
 
1245
 
 
1246
public:
 
1247
  SROA(bool RequiresDomTree = true)
 
1248
      : FunctionPass(ID), RequiresDomTree(RequiresDomTree), C(nullptr),
 
1249
        DT(nullptr) {
 
1250
    initializeSROAPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
 
1251
  }
 
1252
  bool runOnFunction(Function &F) override;
 
1253
  void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override;
 
1254
 
 
1255
  const char *getPassName() const override { return "SROA"; }
 
1256
  static char ID;
 
1257
 
 
1258
private:
 
1259
  friend class PHIOrSelectSpeculator;
 
1260
  friend class AllocaSliceRewriter;
 
1261
 
 
1262
  bool presplitLoadsAndStores(AllocaInst &AI, AllocaSlices &AS);
 
1263
  AllocaInst *rewritePartition(AllocaInst &AI, AllocaSlices &AS,
 
1264
                               AllocaSlices::Partition &P);
 
1265
  bool splitAlloca(AllocaInst &AI, AllocaSlices &AS);
 
1266
  bool runOnAlloca(AllocaInst &AI);
 
1267
  void clobberUse(Use &U);
 
1268
  void deleteDeadInstructions(SmallPtrSetImpl<AllocaInst *> &DeletedAllocas);
 
1269
  bool promoteAllocas(Function &F);
 
1270
};
 
1271
}
 
1272
 
 
1273
char SROA::ID = 0;
 
1274
 
 
1275
FunctionPass *llvm::createSROAPass(bool RequiresDomTree) {
 
1276
  return new SROA(RequiresDomTree);
 
1277
}
 
1278
 
 
1279
INITIALIZE_PASS_BEGIN(SROA, "sroa", "Scalar Replacement Of Aggregates", false,
 
1280
                      false)
 
1281
INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(AssumptionCacheTracker)
 
1282
INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTreeWrapperPass)
 
1283
INITIALIZE_PASS_END(SROA, "sroa", "Scalar Replacement Of Aggregates", false,
 
1284
                    false)
 
1285
 
 
1286
/// Walk the range of a partitioning looking for a common type to cover this
 
1287
/// sequence of slices.
 
1288
static Type *findCommonType(AllocaSlices::const_iterator B,
 
1289
                            AllocaSlices::const_iterator E,
 
1290
                            uint64_t EndOffset) {
 
1291
  Type *Ty = nullptr;
 
1292
  bool TyIsCommon = true;
 
1293
  IntegerType *ITy = nullptr;
 
1294
 
 
1295
  // Note that we need to look at *every* alloca slice's Use to ensure we
 
1296
  // always get consistent results regardless of the order of slices.
 
1297
  for (AllocaSlices::const_iterator I = B; I != E; ++I) {
 
1298
    Use *U = I->getUse();
 
1299
    if (isa<IntrinsicInst>(*U->getUser()))
 
1300
      continue;
 
1301
    if (I->beginOffset() != B->beginOffset() || I->endOffset() != EndOffset)
 
1302
      continue;
 
1303
 
 
1304
    Type *UserTy = nullptr;
 
1305
    if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(U->getUser())) {
 
1306
      UserTy = LI->getType();
 
1307
    } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(U->getUser())) {
 
1308
      UserTy = SI->getValueOperand()->getType();
 
1309
    }
 
1310
 
 
1311
    if (IntegerType *UserITy = dyn_cast_or_null<IntegerType>(UserTy)) {
 
1312
      // If the type is larger than the partition, skip it. We only encounter
 
1313
      // this for split integer operations where we want to use the type of the
 
1314
      // entity causing the split. Also skip if the type is not a byte width
 
1315
      // multiple.
 
1316
      if (UserITy->getBitWidth() % 8 != 0 ||
 
1317
          UserITy->getBitWidth() / 8 > (EndOffset - B->beginOffset()))
 
1318
        continue;
 
1319
 
 
1320
      // Track the largest bitwidth integer type used in this way in case there
 
1321
      // is no common type.
 
1322
      if (!ITy || ITy->getBitWidth() < UserITy->getBitWidth())
 
1323
        ITy = UserITy;
 
1324
    }
 
1325
 
 
1326
    // To avoid depending on the order of slices, Ty and TyIsCommon must not
 
1327
    // depend on types skipped above.
 
1328
    if (!UserTy || (Ty && Ty != UserTy))
 
1329
      TyIsCommon = false; // Give up on anything but an iN type.
 
1330
    else
 
1331
      Ty = UserTy;
 
1332
  }
 
1333
 
 
1334
  return TyIsCommon ? Ty : ITy;
 
1335
}
 
1336
 
 
1337
/// PHI instructions that use an alloca and are subsequently loaded can be
 
1338
/// rewritten to load both input pointers in the pred blocks and then PHI the
 
1339
/// results, allowing the load of the alloca to be promoted.
 
1340
/// From this:
 
1341
///   %P2 = phi [i32* %Alloca, i32* %Other]
 
1342
///   %V = load i32* %P2
 
1343
/// to:
 
1344
///   %V1 = load i32* %Alloca      -> will be mem2reg'd
 
1345
///   ...
 
1346
///   %V2 = load i32* %Other
 
1347
///   ...
 
1348
///   %V = phi [i32 %V1, i32 %V2]
 
1349
///
 
1350
/// We can do this to a select if its only uses are loads and if the operands
 
1351
/// to the select can be loaded unconditionally.
 
1352
///
 
1353
/// FIXME: This should be hoisted into a generic utility, likely in
 
1354
/// Transforms/Util/Local.h
 
1355
static bool isSafePHIToSpeculate(PHINode &PN) {
 
1356
  // For now, we can only do this promotion if the load is in the same block
 
1357
  // as the PHI, and if there are no stores between the phi and load.
 
1358
  // TODO: Allow recursive phi users.
 
1359
  // TODO: Allow stores.
 
1360
  BasicBlock *BB = PN.getParent();
 
1361
  unsigned MaxAlign = 0;
 
1362
  bool HaveLoad = false;
 
1363
  for (User *U : PN.users()) {
 
1364
    LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(U);
 
1365
    if (!LI || !LI->isSimple())
 
1366
      return false;
 
1367
 
 
1368
    // For now we only allow loads in the same block as the PHI.  This is
 
1369
    // a common case that happens when instcombine merges two loads through
 
1370
    // a PHI.
 
1371
    if (LI->getParent() != BB)
 
1372
      return false;
 
1373
 
 
1374
    // Ensure that there are no instructions between the PHI and the load that
 
1375
    // could store.
 
1376
    for (BasicBlock::iterator BBI = &PN; &*BBI != LI; ++BBI)
 
1377
      if (BBI->mayWriteToMemory())
 
1378
        return false;
 
1379
 
 
1380
    MaxAlign = std::max(MaxAlign, LI->getAlignment());
 
1381
    HaveLoad = true;
 
1382
  }
 
1383
 
 
1384
  if (!HaveLoad)
 
1385
    return false;
 
1386
 
 
1387
  const DataLayout &DL = PN.getModule()->getDataLayout();
 
1388
 
 
1389
  // We can only transform this if it is safe to push the loads into the
 
1390
  // predecessor blocks. The only thing to watch out for is that we can't put
 
1391
  // a possibly trapping load in the predecessor if it is a critical edge.
 
1392
  for (unsigned Idx = 0, Num = PN.getNumIncomingValues(); Idx != Num; ++Idx) {
 
1393
    TerminatorInst *TI = PN.getIncomingBlock(Idx)->getTerminator();
 
1394
    Value *InVal = PN.getIncomingValue(Idx);
 
1395
 
 
1396
    // If the value is produced by the terminator of the predecessor (an
 
1397
    // invoke) or it has side-effects, there is no valid place to put a load
 
1398
    // in the predecessor.
 
1399
    if (TI == InVal || TI->mayHaveSideEffects())
 
1400
      return false;
 
1401
 
 
1402
    // If the predecessor has a single successor, then the edge isn't
 
1403
    // critical.
 
1404
    if (TI->getNumSuccessors() == 1)
 
1405
      continue;
 
1406
 
 
1407
    // If this pointer is always safe to load, or if we can prove that there
 
1408
    // is already a load in the block, then we can move the load to the pred
 
1409
    // block.
 
1410
    if (isDereferenceablePointer(InVal, DL) ||
 
1411
        isSafeToLoadUnconditionally(InVal, TI, MaxAlign))
 
1412
      continue;
 
1413
 
 
1414
    return false;
 
1415
  }
 
1416
 
 
1417
  return true;
 
1418
}
 
1419
 
 
1420
static void speculatePHINodeLoads(PHINode &PN) {
 
1421
  DEBUG(dbgs() << "    original: " << PN << "\n");
 
1422
 
 
1423
  Type *LoadTy = cast<PointerType>(PN.getType())->getElementType();
 
1424
  IRBuilderTy PHIBuilder(&PN);
 
1425
  PHINode *NewPN = PHIBuilder.CreatePHI(LoadTy, PN.getNumIncomingValues(),
 
1426
                                        PN.getName() + ".sroa.speculated");
 
1427
 
 
1428
  // Get the AA tags and alignment to use from one of the loads.  It doesn't
 
1429
  // matter which one we get and if any differ.
 
1430
  LoadInst *SomeLoad = cast<LoadInst>(PN.user_back());
 
1431
 
 
1432
  AAMDNodes AATags;
 
1433
  SomeLoad->getAAMetadata(AATags);
 
1434
  unsigned Align = SomeLoad->getAlignment();
 
1435
 
 
1436
  // Rewrite all loads of the PN to use the new PHI.
 
1437
  while (!PN.use_empty()) {
 
1438
    LoadInst *LI = cast<LoadInst>(PN.user_back());
 
1439
    LI->replaceAllUsesWith(NewPN);
 
1440
    LI->eraseFromParent();
 
1441
  }
 
1442
 
 
1443
  // Inject loads into all of the pred blocks.
 
1444
  for (unsigned Idx = 0, Num = PN.getNumIncomingValues(); Idx != Num; ++Idx) {
 
1445
    BasicBlock *Pred = PN.getIncomingBlock(Idx);
 
1446
    TerminatorInst *TI = Pred->getTerminator();
 
1447
    Value *InVal = PN.getIncomingValue(Idx);
 
1448
    IRBuilderTy PredBuilder(TI);
 
1449
 
 
1450
    LoadInst *Load = PredBuilder.CreateLoad(
 
1451
        InVal, (PN.getName() + ".sroa.speculate.load." + Pred->getName()));
 
1452
    ++NumLoadsSpeculated;
 
1453
    Load->setAlignment(Align);
 
1454
    if (AATags)
 
1455
      Load->setAAMetadata(AATags);
 
1456
    NewPN->addIncoming(Load, Pred);
 
1457
  }
 
1458
 
 
1459
  DEBUG(dbgs() << "          speculated to: " << *NewPN << "\n");
 
1460
  PN.eraseFromParent();
 
1461
}
 
1462
 
 
1463
/// Select instructions that use an alloca and are subsequently loaded can be
 
1464
/// rewritten to load both input pointers and then select between the result,
 
1465
/// allowing the load of the alloca to be promoted.
 
1466
/// From this:
 
1467
///   %P2 = select i1 %cond, i32* %Alloca, i32* %Other
 
1468
///   %V = load i32* %P2
 
1469
/// to:
 
1470
///   %V1 = load i32* %Alloca      -> will be mem2reg'd
 
1471
///   %V2 = load i32* %Other
 
1472
///   %V = select i1 %cond, i32 %V1, i32 %V2
 
1473
///
 
1474
/// We can do this to a select if its only uses are loads and if the operand
 
1475
/// to the select can be loaded unconditionally.
 
1476
static bool isSafeSelectToSpeculate(SelectInst &SI) {
 
1477
  Value *TValue = SI.getTrueValue();
 
1478
  Value *FValue = SI.getFalseValue();
 
1479
  const DataLayout &DL = SI.getModule()->getDataLayout();
 
1480
  bool TDerefable = isDereferenceablePointer(TValue, DL);
 
1481
  bool FDerefable = isDereferenceablePointer(FValue, DL);
 
1482
 
 
1483
  for (User *U : SI.users()) {
 
1484
    LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(U);
 
1485
    if (!LI || !LI->isSimple())
 
1486
      return false;
 
1487
 
 
1488
    // Both operands to the select need to be dereferencable, either
 
1489
    // absolutely (e.g. allocas) or at this point because we can see other
 
1490
    // accesses to it.
 
1491
    if (!TDerefable &&
 
1492
        !isSafeToLoadUnconditionally(TValue, LI, LI->getAlignment()))
 
1493
      return false;
 
1494
    if (!FDerefable &&
 
1495
        !isSafeToLoadUnconditionally(FValue, LI, LI->getAlignment()))
 
1496
      return false;
 
1497
  }
 
1498
 
 
1499
  return true;
 
1500
}
 
1501
 
 
1502
static void speculateSelectInstLoads(SelectInst &SI) {
 
1503
  DEBUG(dbgs() << "    original: " << SI << "\n");
 
1504
 
 
1505
  IRBuilderTy IRB(&SI);
 
1506
  Value *TV = SI.getTrueValue();
 
1507
  Value *FV = SI.getFalseValue();
 
1508
  // Replace the loads of the select with a select of two loads.
 
1509
  while (!SI.use_empty()) {
 
1510
    LoadInst *LI = cast<LoadInst>(SI.user_back());
 
1511
    assert(LI->isSimple() && "We only speculate simple loads");
 
1512
 
 
1513
    IRB.SetInsertPoint(LI);
 
1514
    LoadInst *TL =
 
1515
        IRB.CreateLoad(TV, LI->getName() + ".sroa.speculate.load.true");
 
1516
    LoadInst *FL =
 
1517
        IRB.CreateLoad(FV, LI->getName() + ".sroa.speculate.load.false");
 
1518
    NumLoadsSpeculated += 2;
 
1519
 
 
1520
    // Transfer alignment and AA info if present.
 
1521
    TL->setAlignment(LI->getAlignment());
 
1522
    FL->setAlignment(LI->getAlignment());
 
1523
 
 
1524
    AAMDNodes Tags;
 
1525
    LI->getAAMetadata(Tags);
 
1526
    if (Tags) {
 
1527
      TL->setAAMetadata(Tags);
 
1528
      FL->setAAMetadata(Tags);
 
1529
    }
 
1530
 
 
1531
    Value *V = IRB.CreateSelect(SI.getCondition(), TL, FL,
 
1532
                                LI->getName() + ".sroa.speculated");
 
1533
 
 
1534
    DEBUG(dbgs() << "          speculated to: " << *V << "\n");
 
1535
    LI->replaceAllUsesWith(V);
 
1536
    LI->eraseFromParent();
 
1537
  }
 
1538
  SI.eraseFromParent();
 
1539
}
 
1540
 
 
1541
/// \brief Build a GEP out of a base pointer and indices.
 
1542
///
 
1543
/// This will return the BasePtr if that is valid, or build a new GEP
 
1544
/// instruction using the IRBuilder if GEP-ing is needed.
 
1545
static Value *buildGEP(IRBuilderTy &IRB, Value *BasePtr,
 
1546
                       SmallVectorImpl<Value *> &Indices, Twine NamePrefix) {
 
1547
  if (Indices.empty())
 
1548
    return BasePtr;
 
1549
 
 
1550
  // A single zero index is a no-op, so check for this and avoid building a GEP
 
1551
  // in that case.
 
1552
  if (Indices.size() == 1 && cast<ConstantInt>(Indices.back())->isZero())
 
1553
    return BasePtr;
 
1554
 
 
1555
  return IRB.CreateInBoundsGEP(nullptr, BasePtr, Indices,
 
1556
                               NamePrefix + "sroa_idx");
 
1557
}
 
1558
 
 
1559
/// \brief Get a natural GEP off of the BasePtr walking through Ty toward
 
1560
/// TargetTy without changing the offset of the pointer.
 
1561
///
 
1562
/// This routine assumes we've already established a properly offset GEP with
 
1563
/// Indices, and arrived at the Ty type. The goal is to continue to GEP with
 
1564
/// zero-indices down through type layers until we find one the same as
 
1565
/// TargetTy. If we can't find one with the same type, we at least try to use
 
1566
/// one with the same size. If none of that works, we just produce the GEP as
 
1567
/// indicated by Indices to have the correct offset.
 
1568
static Value *getNaturalGEPWithType(IRBuilderTy &IRB, const DataLayout &DL,
 
1569
                                    Value *BasePtr, Type *Ty, Type *TargetTy,
 
1570
                                    SmallVectorImpl<Value *> &Indices,
 
1571
                                    Twine NamePrefix) {
 
1572
  if (Ty == TargetTy)
 
1573
    return buildGEP(IRB, BasePtr, Indices, NamePrefix);
 
1574
 
 
1575
  // Pointer size to use for the indices.
 
1576
  unsigned PtrSize = DL.getPointerTypeSizeInBits(BasePtr->getType());
 
1577
 
 
1578
  // See if we can descend into a struct and locate a field with the correct
 
1579
  // type.
 
1580
  unsigned NumLayers = 0;
 
1581
  Type *ElementTy = Ty;
 
1582
  do {
 
1583
    if (ElementTy->isPointerTy())
 
1584
      break;
 
1585
 
 
1586
    if (ArrayType *ArrayTy = dyn_cast<ArrayType>(ElementTy)) {
 
1587
      ElementTy = ArrayTy->getElementType();
 
1588
      Indices.push_back(IRB.getIntN(PtrSize, 0));
 
1589
    } else if (VectorType *VectorTy = dyn_cast<VectorType>(ElementTy)) {
 
1590
      ElementTy = VectorTy->getElementType();
 
1591
      Indices.push_back(IRB.getInt32(0));
 
1592
    } else if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(ElementTy)) {
 
1593
      if (STy->element_begin() == STy->element_end())
 
1594
        break; // Nothing left to descend into.
 
1595
      ElementTy = *STy->element_begin();
 
1596
      Indices.push_back(IRB.getInt32(0));
 
1597
    } else {
 
1598
      break;
 
1599
    }
 
1600
    ++NumLayers;
 
1601
  } while (ElementTy != TargetTy);
 
1602
  if (ElementTy != TargetTy)
 
1603
    Indices.erase(Indices.end() - NumLayers, Indices.end());
 
1604
 
 
1605
  return buildGEP(IRB, BasePtr, Indices, NamePrefix);
 
1606
}
 
1607
 
 
1608
/// \brief Recursively compute indices for a natural GEP.
 
1609
///
 
1610
/// This is the recursive step for getNaturalGEPWithOffset that walks down the
 
1611
/// element types adding appropriate indices for the GEP.
 
1612
static Value *getNaturalGEPRecursively(IRBuilderTy &IRB, const DataLayout &DL,
 
1613
                                       Value *Ptr, Type *Ty, APInt &Offset,
 
1614
                                       Type *TargetTy,
 
1615
                                       SmallVectorImpl<Value *> &Indices,
 
1616
                                       Twine NamePrefix) {
 
1617
  if (Offset == 0)
 
1618
    return getNaturalGEPWithType(IRB, DL, Ptr, Ty, TargetTy, Indices,
 
1619
                                 NamePrefix);
 
1620
 
 
1621
  // We can't recurse through pointer types.
 
1622
  if (Ty->isPointerTy())
 
1623
    return nullptr;
 
1624
 
 
1625
  // We try to analyze GEPs over vectors here, but note that these GEPs are
 
1626
  // extremely poorly defined currently. The long-term goal is to remove GEPing
 
1627
  // over a vector from the IR completely.
 
1628
  if (VectorType *VecTy = dyn_cast<VectorType>(Ty)) {
 
1629
    unsigned ElementSizeInBits = DL.getTypeSizeInBits(VecTy->getScalarType());
 
1630
    if (ElementSizeInBits % 8 != 0) {
 
1631
      // GEPs over non-multiple of 8 size vector elements are invalid.
 
1632
      return nullptr;
 
1633
    }
 
1634
    APInt ElementSize(Offset.getBitWidth(), ElementSizeInBits / 8);
 
1635
    APInt NumSkippedElements = Offset.sdiv(ElementSize);
 
1636
    if (NumSkippedElements.ugt(VecTy->getNumElements()))
 
1637
      return nullptr;
 
1638
    Offset -= NumSkippedElements * ElementSize;
 
1639
    Indices.push_back(IRB.getInt(NumSkippedElements));
 
1640
    return getNaturalGEPRecursively(IRB, DL, Ptr, VecTy->getElementType(),
 
1641
                                    Offset, TargetTy, Indices, NamePrefix);
 
1642
  }
 
1643
 
 
1644
  if (ArrayType *ArrTy = dyn_cast<ArrayType>(Ty)) {
 
1645
    Type *ElementTy = ArrTy->getElementType();
 
1646
    APInt ElementSize(Offset.getBitWidth(), DL.getTypeAllocSize(ElementTy));
 
1647
    APInt NumSkippedElements = Offset.sdiv(ElementSize);
 
1648
    if (NumSkippedElements.ugt(ArrTy->getNumElements()))
 
1649
      return nullptr;
 
1650
 
 
1651
    Offset -= NumSkippedElements * ElementSize;
 
1652
    Indices.push_back(IRB.getInt(NumSkippedElements));
 
1653
    return getNaturalGEPRecursively(IRB, DL, Ptr, ElementTy, Offset, TargetTy,
 
1654
                                    Indices, NamePrefix);
 
1655
  }
 
1656
 
 
1657
  StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty);
 
1658
  if (!STy)
 
1659
    return nullptr;
 
1660
 
 
1661
  const StructLayout *SL = DL.getStructLayout(STy);
 
1662
  uint64_t StructOffset = Offset.getZExtValue();
 
1663
  if (StructOffset >= SL->getSizeInBytes())
 
1664
    return nullptr;
 
1665
  unsigned Index = SL->getElementContainingOffset(StructOffset);
 
1666
  Offset -= APInt(Offset.getBitWidth(), SL->getElementOffset(Index));
 
1667
  Type *ElementTy = STy->getElementType(Index);
 
1668
  if (Offset.uge(DL.getTypeAllocSize(ElementTy)))
 
1669
    return nullptr; // The offset points into alignment padding.
 
1670
 
 
1671
  Indices.push_back(IRB.getInt32(Index));
 
1672
  return getNaturalGEPRecursively(IRB, DL, Ptr, ElementTy, Offset, TargetTy,
 
1673
                                  Indices, NamePrefix);
 
1674
}
 
1675
 
 
1676
/// \brief Get a natural GEP from a base pointer to a particular offset and
 
1677
/// resulting in a particular type.
 
1678
///
 
1679
/// The goal is to produce a "natural" looking GEP that works with the existing
 
1680
/// composite types to arrive at the appropriate offset and element type for
 
1681
/// a pointer. TargetTy is the element type the returned GEP should point-to if
 
1682
/// possible. We recurse by decreasing Offset, adding the appropriate index to
 
1683
/// Indices, and setting Ty to the result subtype.
 
1684
///
 
1685
/// If no natural GEP can be constructed, this function returns null.
 
1686
static Value *getNaturalGEPWithOffset(IRBuilderTy &IRB, const DataLayout &DL,
 
1687
                                      Value *Ptr, APInt Offset, Type *TargetTy,
 
1688
                                      SmallVectorImpl<Value *> &Indices,
 
1689
                                      Twine NamePrefix) {
 
1690
  PointerType *Ty = cast<PointerType>(Ptr->getType());
 
1691
 
 
1692
  // Don't consider any GEPs through an i8* as natural unless the TargetTy is
 
1693
  // an i8.
 
1694
  if (Ty == IRB.getInt8PtrTy(Ty->getAddressSpace()) && TargetTy->isIntegerTy(8))
 
1695
    return nullptr;
 
1696
 
 
1697
  Type *ElementTy = Ty->getElementType();
 
1698
  if (!ElementTy->isSized())
 
1699
    return nullptr; // We can't GEP through an unsized element.
 
1700
  APInt ElementSize(Offset.getBitWidth(), DL.getTypeAllocSize(ElementTy));
 
1701
  if (ElementSize == 0)
 
1702
    return nullptr; // Zero-length arrays can't help us build a natural GEP.
 
1703
  APInt NumSkippedElements = Offset.sdiv(ElementSize);
 
1704
 
 
1705
  Offset -= NumSkippedElements * ElementSize;
 
1706
  Indices.push_back(IRB.getInt(NumSkippedElements));
 
1707
  return getNaturalGEPRecursively(IRB, DL, Ptr, ElementTy, Offset, TargetTy,
 
1708
                                  Indices, NamePrefix);
 
1709
}
 
1710
 
 
1711
/// \brief Compute an adjusted pointer from Ptr by Offset bytes where the
 
1712
/// resulting pointer has PointerTy.
 
1713
///
 
1714
/// This tries very hard to compute a "natural" GEP which arrives at the offset
 
1715
/// and produces the pointer type desired. Where it cannot, it will try to use
 
1716
/// the natural GEP to arrive at the offset and bitcast to the type. Where that
 
1717
/// fails, it will try to use an existing i8* and GEP to the byte offset and
 
1718
/// bitcast to the type.
 
1719
///
 
1720
/// The strategy for finding the more natural GEPs is to peel off layers of the
 
1721
/// pointer, walking back through bit casts and GEPs, searching for a base
 
1722
/// pointer from which we can compute a natural GEP with the desired
 
1723
/// properties. The algorithm tries to fold as many constant indices into
 
1724
/// a single GEP as possible, thus making each GEP more independent of the
 
1725
/// surrounding code.
 
1726
static Value *getAdjustedPtr(IRBuilderTy &IRB, const DataLayout &DL, Value *Ptr,
 
1727
                             APInt Offset, Type *PointerTy, Twine NamePrefix) {
 
1728
  // Even though we don't look through PHI nodes, we could be called on an
 
1729
  // instruction in an unreachable block, which may be on a cycle.
 
1730
  SmallPtrSet<Value *, 4> Visited;
 
1731
  Visited.insert(Ptr);
 
1732
  SmallVector<Value *, 4> Indices;
 
1733
 
 
1734
  // We may end up computing an offset pointer that has the wrong type. If we
 
1735
  // never are able to compute one directly that has the correct type, we'll
 
1736
  // fall back to it, so keep it and the base it was computed from around here.
 
1737
  Value *OffsetPtr = nullptr;
 
1738
  Value *OffsetBasePtr;
 
1739
 
 
1740
  // Remember any i8 pointer we come across to re-use if we need to do a raw
 
1741
  // byte offset.
 
1742
  Value *Int8Ptr = nullptr;
 
1743
  APInt Int8PtrOffset(Offset.getBitWidth(), 0);
 
1744
 
 
1745
  Type *TargetTy = PointerTy->getPointerElementType();
 
1746
 
 
1747
  do {
 
1748
    // First fold any existing GEPs into the offset.
 
1749
    while (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(Ptr)) {
 
1750
      APInt GEPOffset(Offset.getBitWidth(), 0);
 
1751
      if (!GEP->accumulateConstantOffset(DL, GEPOffset))
 
1752
        break;
 
1753
      Offset += GEPOffset;
 
1754
      Ptr = GEP->getPointerOperand();
 
1755
      if (!Visited.insert(Ptr).second)
 
1756
        break;
 
1757
    }
 
1758
 
 
1759
    // See if we can perform a natural GEP here.
 
1760
    Indices.clear();
 
1761
    if (Value *P = getNaturalGEPWithOffset(IRB, DL, Ptr, Offset, TargetTy,
 
1762
                                           Indices, NamePrefix)) {
 
1763
      // If we have a new natural pointer at the offset, clear out any old
 
1764
      // offset pointer we computed. Unless it is the base pointer or
 
1765
      // a non-instruction, we built a GEP we don't need. Zap it.
 
1766
      if (OffsetPtr && OffsetPtr != OffsetBasePtr)
 
1767
        if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(OffsetPtr)) {
 
1768
          assert(I->use_empty() && "Built a GEP with uses some how!");
 
1769
          I->eraseFromParent();
 
1770
        }
 
1771
      OffsetPtr = P;
 
1772
      OffsetBasePtr = Ptr;
 
1773
      // If we also found a pointer of the right type, we're done.
 
1774
      if (P->getType() == PointerTy)
 
1775
        return P;
 
1776
    }
 
1777
 
 
1778
    // Stash this pointer if we've found an i8*.
 
1779
    if (Ptr->getType()->isIntegerTy(8)) {
 
1780
      Int8Ptr = Ptr;
 
1781
      Int8PtrOffset = Offset;
 
1782
    }
 
1783
 
 
1784
    // Peel off a layer of the pointer and update the offset appropriately.
 
1785
    if (Operator::getOpcode(Ptr) == Instruction::BitCast) {
 
1786
      Ptr = cast<Operator>(Ptr)->getOperand(0);
 
1787
    } else if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(Ptr)) {
 
1788
      if (GA->mayBeOverridden())
 
1789
        break;
 
1790
      Ptr = GA->getAliasee();
 
1791
    } else {
 
1792
      break;
 
1793
    }
 
1794
    assert(Ptr->getType()->isPointerTy() && "Unexpected operand type!");
 
1795
  } while (Visited.insert(Ptr).second);
 
1796
 
 
1797
  if (!OffsetPtr) {
 
1798
    if (!Int8Ptr) {
 
1799
      Int8Ptr = IRB.CreateBitCast(
 
1800
          Ptr, IRB.getInt8PtrTy(PointerTy->getPointerAddressSpace()),
 
1801
          NamePrefix + "sroa_raw_cast");
 
1802
      Int8PtrOffset = Offset;
 
1803
    }
 
1804
 
 
1805
    OffsetPtr = Int8PtrOffset == 0
 
1806
                    ? Int8Ptr
 
1807
                    : IRB.CreateInBoundsGEP(IRB.getInt8Ty(), Int8Ptr,
 
1808
                                            IRB.getInt(Int8PtrOffset),
 
1809
                                            NamePrefix + "sroa_raw_idx");
 
1810
  }
 
1811
  Ptr = OffsetPtr;
 
1812
 
 
1813
  // On the off chance we were targeting i8*, guard the bitcast here.
 
1814
  if (Ptr->getType() != PointerTy)
 
1815
    Ptr = IRB.CreateBitCast(Ptr, PointerTy, NamePrefix + "sroa_cast");
 
1816
 
 
1817
  return Ptr;
 
1818
}
 
1819
 
 
1820
/// \brief Compute the adjusted alignment for a load or store from an offset.
 
1821
static unsigned getAdjustedAlignment(Instruction *I, uint64_t Offset,
 
1822
                                     const DataLayout &DL) {
 
1823
  unsigned Alignment;
 
1824
  Type *Ty;
 
1825
  if (auto *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
 
1826
    Alignment = LI->getAlignment();
 
1827
    Ty = LI->getType();
 
1828
  } else if (auto *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
 
1829
    Alignment = SI->getAlignment();
 
1830
    Ty = SI->getValueOperand()->getType();
 
1831
  } else {
 
1832
    llvm_unreachable("Only loads and stores are allowed!");
 
1833
  }
 
1834
 
 
1835
  if (!Alignment)
 
1836
    Alignment = DL.getABITypeAlignment(Ty);
 
1837
 
 
1838
  return MinAlign(Alignment, Offset);
 
1839
}
 
1840
 
 
1841
/// \brief Test whether we can convert a value from the old to the new type.
 
1842
///
 
1843
/// This predicate should be used to guard calls to convertValue in order to
 
1844
/// ensure that we only try to convert viable values. The strategy is that we
 
1845
/// will peel off single element struct and array wrappings to get to an
 
1846
/// underlying value, and convert that value.
 
1847
static bool canConvertValue(const DataLayout &DL, Type *OldTy, Type *NewTy) {
 
1848
  if (OldTy == NewTy)
 
1849
    return true;
 
1850
 
 
1851
  // For integer types, we can't handle any bit-width differences. This would
 
1852
  // break both vector conversions with extension and introduce endianness
 
1853
  // issues when in conjunction with loads and stores.
 
1854
  if (isa<IntegerType>(OldTy) && isa<IntegerType>(NewTy)) {
 
1855
    assert(cast<IntegerType>(OldTy)->getBitWidth() !=
 
1856
               cast<IntegerType>(NewTy)->getBitWidth() &&
 
1857
           "We can't have the same bitwidth for different int types");
 
1858
    return false;
 
1859
  }
 
1860
 
 
1861
  if (DL.getTypeSizeInBits(NewTy) != DL.getTypeSizeInBits(OldTy))
 
1862
    return false;
 
1863
  if (!NewTy->isSingleValueType() || !OldTy->isSingleValueType())
 
1864
    return false;
 
1865
 
 
1866
  // We can convert pointers to integers and vice-versa. Same for vectors
 
1867
  // of pointers and integers.
 
1868
  OldTy = OldTy->getScalarType();
 
1869
  NewTy = NewTy->getScalarType();
 
1870
  if (NewTy->isPointerTy() || OldTy->isPointerTy()) {
 
1871
    if (NewTy->isPointerTy() && OldTy->isPointerTy())
 
1872
      return true;
 
1873
    if (NewTy->isIntegerTy() || OldTy->isIntegerTy())
 
1874
      return true;
 
1875
    return false;
 
1876
  }
 
1877
 
 
1878
  return true;
 
1879
}
 
1880
 
 
1881
/// \brief Generic routine to convert an SSA value to a value of a different
 
1882
/// type.
 
1883
///
 
1884
/// This will try various different casting techniques, such as bitcasts,
 
1885
/// inttoptr, and ptrtoint casts. Use the \c canConvertValue predicate to test
 
1886
/// two types for viability with this routine.
 
1887
static Value *convertValue(const DataLayout &DL, IRBuilderTy &IRB, Value *V,
 
1888
                           Type *NewTy) {
 
1889
  Type *OldTy = V->getType();
 
1890
  assert(canConvertValue(DL, OldTy, NewTy) && "Value not convertable to type");
 
1891
 
 
1892
  if (OldTy == NewTy)
 
1893
    return V;
 
1894
 
 
1895
  assert(!(isa<IntegerType>(OldTy) && isa<IntegerType>(NewTy)) &&
 
1896
         "Integer types must be the exact same to convert.");
 
1897
 
 
1898
  // See if we need inttoptr for this type pair. A cast involving both scalars
 
1899
  // and vectors requires and additional bitcast.
 
1900
  if (OldTy->getScalarType()->isIntegerTy() &&
 
1901
      NewTy->getScalarType()->isPointerTy()) {
 
1902
    // Expand <2 x i32> to i8* --> <2 x i32> to i64 to i8*
 
1903
    if (OldTy->isVectorTy() && !NewTy->isVectorTy())
 
1904
      return IRB.CreateIntToPtr(IRB.CreateBitCast(V, DL.getIntPtrType(NewTy)),
 
1905
                                NewTy);
 
1906
 
 
1907
    // Expand i128 to <2 x i8*> --> i128 to <2 x i64> to <2 x i8*>
 
1908
    if (!OldTy->isVectorTy() && NewTy->isVectorTy())
 
1909
      return IRB.CreateIntToPtr(IRB.CreateBitCast(V, DL.getIntPtrType(NewTy)),
 
1910
                                NewTy);
 
1911
 
 
1912
    return IRB.CreateIntToPtr(V, NewTy);
 
1913
  }
 
1914
 
 
1915
  // See if we need ptrtoint for this type pair. A cast involving both scalars
 
1916
  // and vectors requires and additional bitcast.
 
1917
  if (OldTy->getScalarType()->isPointerTy() &&
 
1918
      NewTy->getScalarType()->isIntegerTy()) {
 
1919
    // Expand <2 x i8*> to i128 --> <2 x i8*> to <2 x i64> to i128
 
1920
    if (OldTy->isVectorTy() && !NewTy->isVectorTy())
 
1921
      return IRB.CreateBitCast(IRB.CreatePtrToInt(V, DL.getIntPtrType(OldTy)),
 
1922
                               NewTy);
 
1923
 
 
1924
    // Expand i8* to <2 x i32> --> i8* to i64 to <2 x i32>
 
1925
    if (!OldTy->isVectorTy() && NewTy->isVectorTy())
 
1926
      return IRB.CreateBitCast(IRB.CreatePtrToInt(V, DL.getIntPtrType(OldTy)),
 
1927
                               NewTy);
 
1928
 
 
1929
    return IRB.CreatePtrToInt(V, NewTy);
 
1930
  }
 
1931
 
 
1932
  return IRB.CreateBitCast(V, NewTy);
 
1933
}
 
1934
 
 
1935
/// \brief Test whether the given slice use can be promoted to a vector.
 
1936
///
 
1937
/// This function is called to test each entry in a partioning which is slated
 
1938
/// for a single slice.
 
1939
static bool isVectorPromotionViableForSlice(AllocaSlices::Partition &P,
 
1940
                                            const Slice &S, VectorType *Ty,
 
1941
                                            uint64_t ElementSize,
 
1942
                                            const DataLayout &DL) {
 
1943
  // First validate the slice offsets.
 
1944
  uint64_t BeginOffset =
 
1945
      std::max(S.beginOffset(), P.beginOffset()) - P.beginOffset();
 
1946
  uint64_t BeginIndex = BeginOffset / ElementSize;
 
1947
  if (BeginIndex * ElementSize != BeginOffset ||
 
1948
      BeginIndex >= Ty->getNumElements())
 
1949
    return false;
 
1950
  uint64_t EndOffset =
 
1951
      std::min(S.endOffset(), P.endOffset()) - P.beginOffset();
 
1952
  uint64_t EndIndex = EndOffset / ElementSize;
 
1953
  if (EndIndex * ElementSize != EndOffset || EndIndex > Ty->getNumElements())
 
1954
    return false;
 
1955
 
 
1956
  assert(EndIndex > BeginIndex && "Empty vector!");
 
1957
  uint64_t NumElements = EndIndex - BeginIndex;
 
1958
  Type *SliceTy = (NumElements == 1)
 
1959
                      ? Ty->getElementType()
 
1960
                      : VectorType::get(Ty->getElementType(), NumElements);
 
1961
 
 
1962
  Type *SplitIntTy =
 
1963
      Type::getIntNTy(Ty->getContext(), NumElements * ElementSize * 8);
 
1964
 
 
1965
  Use *U = S.getUse();
 
1966
 
 
1967
  if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(U->getUser())) {
 
1968
    if (MI->isVolatile())
 
1969
      return false;
 
1970
    if (!S.isSplittable())
 
1971
      return false; // Skip any unsplittable intrinsics.
 
1972
  } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(U->getUser())) {
 
1973
    if (II->getIntrinsicID() != Intrinsic::lifetime_start &&
 
1974
        II->getIntrinsicID() != Intrinsic::lifetime_end)
 
1975
      return false;
 
1976
  } else if (U->get()->getType()->getPointerElementType()->isStructTy()) {
 
1977
    // Disable vector promotion when there are loads or stores of an FCA.
 
1978
    return false;
 
1979
  } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(U->getUser())) {
 
1980
    if (LI->isVolatile())
 
1981
      return false;
 
1982
    Type *LTy = LI->getType();
 
1983
    if (P.beginOffset() > S.beginOffset() || P.endOffset() < S.endOffset()) {
 
1984
      assert(LTy->isIntegerTy());
 
1985
      LTy = SplitIntTy;
 
1986
    }
 
1987
    if (!canConvertValue(DL, SliceTy, LTy))
 
1988
      return false;
 
1989
  } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(U->getUser())) {
 
1990
    if (SI->isVolatile())
 
1991
      return false;
 
1992
    Type *STy = SI->getValueOperand()->getType();
 
1993
    if (P.beginOffset() > S.beginOffset() || P.endOffset() < S.endOffset()) {
 
1994
      assert(STy->isIntegerTy());
 
1995
      STy = SplitIntTy;
 
1996
    }
 
1997
    if (!canConvertValue(DL, STy, SliceTy))
 
1998
      return false;
 
1999
  } else {
 
2000
    return false;
 
2001
  }
 
2002
 
 
2003
  return true;
 
2004
}
 
2005
 
 
2006
/// \brief Test whether the given alloca partitioning and range of slices can be
 
2007
/// promoted to a vector.
 
2008
///
 
2009
/// This is a quick test to check whether we can rewrite a particular alloca
 
2010
/// partition (and its newly formed alloca) into a vector alloca with only
 
2011
/// whole-vector loads and stores such that it could be promoted to a vector
 
2012
/// SSA value. We only can ensure this for a limited set of operations, and we
 
2013
/// don't want to do the rewrites unless we are confident that the result will
 
2014
/// be promotable, so we have an early test here.
 
2015
static VectorType *isVectorPromotionViable(AllocaSlices::Partition &P,
 
2016
                                           const DataLayout &DL) {
 
2017
  // Collect the candidate types for vector-based promotion. Also track whether
 
2018
  // we have different element types.
 
2019
  SmallVector<VectorType *, 4> CandidateTys;
 
2020
  Type *CommonEltTy = nullptr;
 
2021
  bool HaveCommonEltTy = true;
 
2022
  auto CheckCandidateType = [&](Type *Ty) {
 
2023
    if (auto *VTy = dyn_cast<VectorType>(Ty)) {
 
2024
      CandidateTys.push_back(VTy);
 
2025
      if (!CommonEltTy)
 
2026
        CommonEltTy = VTy->getElementType();
 
2027
      else if (CommonEltTy != VTy->getElementType())
 
2028
        HaveCommonEltTy = false;
 
2029
    }
 
2030
  };
 
2031
  // Consider any loads or stores that are the exact size of the slice.
 
2032
  for (const Slice &S : P)
 
2033
    if (S.beginOffset() == P.beginOffset() &&
 
2034
        S.endOffset() == P.endOffset()) {
 
2035
      if (auto *LI = dyn_cast<LoadInst>(S.getUse()->getUser()))
 
2036
        CheckCandidateType(LI->getType());
 
2037
      else if (auto *SI = dyn_cast<StoreInst>(S.getUse()->getUser()))
 
2038
        CheckCandidateType(SI->getValueOperand()->getType());
 
2039
    }
 
2040
 
 
2041
  // If we didn't find a vector type, nothing to do here.
 
2042
  if (CandidateTys.empty())
 
2043
    return nullptr;
 
2044
 
 
2045
  // Remove non-integer vector types if we had multiple common element types.
 
2046
  // FIXME: It'd be nice to replace them with integer vector types, but we can't
 
2047
  // do that until all the backends are known to produce good code for all
 
2048
  // integer vector types.
 
2049
  if (!HaveCommonEltTy) {
 
2050
    CandidateTys.erase(std::remove_if(CandidateTys.begin(), CandidateTys.end(),
 
2051
                                      [](VectorType *VTy) {
 
2052
                         return !VTy->getElementType()->isIntegerTy();
 
2053
                       }),
 
2054
                       CandidateTys.end());
 
2055
 
 
2056
    // If there were no integer vector types, give up.
 
2057
    if (CandidateTys.empty())
 
2058
      return nullptr;
 
2059
 
 
2060
    // Rank the remaining candidate vector types. This is easy because we know
 
2061
    // they're all integer vectors. We sort by ascending number of elements.
 
2062
    auto RankVectorTypes = [&DL](VectorType *RHSTy, VectorType *LHSTy) {
 
2063
      assert(DL.getTypeSizeInBits(RHSTy) == DL.getTypeSizeInBits(LHSTy) &&
 
2064
             "Cannot have vector types of different sizes!");
 
2065
      assert(RHSTy->getElementType()->isIntegerTy() &&
 
2066
             "All non-integer types eliminated!");
 
2067
      assert(LHSTy->getElementType()->isIntegerTy() &&
 
2068
             "All non-integer types eliminated!");
 
2069
      return RHSTy->getNumElements() < LHSTy->getNumElements();
 
2070
    };
 
2071
    std::sort(CandidateTys.begin(), CandidateTys.end(), RankVectorTypes);
 
2072
    CandidateTys.erase(
 
2073
        std::unique(CandidateTys.begin(), CandidateTys.end(), RankVectorTypes),
 
2074
        CandidateTys.end());
 
2075
  } else {
 
2076
// The only way to have the same element type in every vector type is to
 
2077
// have the same vector type. Check that and remove all but one.
 
2078
#ifndef NDEBUG
 
2079
    for (VectorType *VTy : CandidateTys) {
 
2080
      assert(VTy->getElementType() == CommonEltTy &&
 
2081
             "Unaccounted for element type!");
 
2082
      assert(VTy == CandidateTys[0] &&
 
2083
             "Different vector types with the same element type!");
 
2084
    }
 
2085
#endif
 
2086
    CandidateTys.resize(1);
 
2087
  }
 
2088
 
 
2089
  // Try each vector type, and return the one which works.
 
2090
  auto CheckVectorTypeForPromotion = [&](VectorType *VTy) {
 
2091
    uint64_t ElementSize = DL.getTypeSizeInBits(VTy->getElementType());
 
2092
 
 
2093
    // While the definition of LLVM vectors is bitpacked, we don't support sizes
 
2094
    // that aren't byte sized.
 
2095
    if (ElementSize % 8)
 
2096
      return false;
 
2097
    assert((DL.getTypeSizeInBits(VTy) % 8) == 0 &&
 
2098
           "vector size not a multiple of element size?");
 
2099
    ElementSize /= 8;
 
2100
 
 
2101
    for (const Slice &S : P)
 
2102
      if (!isVectorPromotionViableForSlice(P, S, VTy, ElementSize, DL))
 
2103
        return false;
 
2104
 
 
2105
    for (const Slice *S : P.splitSliceTails())
 
2106
      if (!isVectorPromotionViableForSlice(P, *S, VTy, ElementSize, DL))
 
2107
        return false;
 
2108
 
 
2109
    return true;
 
2110
  };
 
2111
  for (VectorType *VTy : CandidateTys)
 
2112
    if (CheckVectorTypeForPromotion(VTy))
 
2113
      return VTy;
 
2114
 
 
2115
  return nullptr;
 
2116
}
 
2117
 
 
2118
/// \brief Test whether a slice of an alloca is valid for integer widening.
 
2119
///
 
2120
/// This implements the necessary checking for the \c isIntegerWideningViable
 
2121
/// test below on a single slice of the alloca.
 
2122
static bool isIntegerWideningViableForSlice(const Slice &S,
 
2123
                                            uint64_t AllocBeginOffset,
 
2124
                                            Type *AllocaTy,
 
2125
                                            const DataLayout &DL,
 
2126
                                            bool &WholeAllocaOp) {
 
2127
  uint64_t Size = DL.getTypeStoreSize(AllocaTy);
 
2128
 
 
2129
  uint64_t RelBegin = S.beginOffset() - AllocBeginOffset;
 
2130
  uint64_t RelEnd = S.endOffset() - AllocBeginOffset;
 
2131
 
 
2132
  // We can't reasonably handle cases where the load or store extends past
 
2133
  // the end of the aloca's type and into its padding.
 
2134
  if (RelEnd > Size)
 
2135
    return false;
 
2136
 
 
2137
  Use *U = S.getUse();
 
2138
 
 
2139
  if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(U->getUser())) {
 
2140
    if (LI->isVolatile())
 
2141
      return false;
 
2142
    // We can't handle loads that extend past the allocated memory.
 
2143
    if (DL.getTypeStoreSize(LI->getType()) > Size)
 
2144
      return false;
 
2145
    // Note that we don't count vector loads or stores as whole-alloca
 
2146
    // operations which enable integer widening because we would prefer to use
 
2147
    // vector widening instead.
 
2148
    if (!isa<VectorType>(LI->getType()) && RelBegin == 0 && RelEnd == Size)
 
2149
      WholeAllocaOp = true;
 
2150
    if (IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(LI->getType())) {
 
2151
      if (ITy->getBitWidth() < DL.getTypeStoreSizeInBits(ITy))
 
2152
        return false;
 
2153
    } else if (RelBegin != 0 || RelEnd != Size ||
 
2154
               !canConvertValue(DL, AllocaTy, LI->getType())) {
 
2155
      // Non-integer loads need to be convertible from the alloca type so that
 
2156
      // they are promotable.
 
2157
      return false;
 
2158
    }
 
2159
  } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(U->getUser())) {
 
2160
    Type *ValueTy = SI->getValueOperand()->getType();
 
2161
    if (SI->isVolatile())
 
2162
      return false;
 
2163
    // We can't handle stores that extend past the allocated memory.
 
2164
    if (DL.getTypeStoreSize(ValueTy) > Size)
 
2165
      return false;
 
2166
    // Note that we don't count vector loads or stores as whole-alloca
 
2167
    // operations which enable integer widening because we would prefer to use
 
2168
    // vector widening instead.
 
2169
    if (!isa<VectorType>(ValueTy) && RelBegin == 0 && RelEnd == Size)
 
2170
      WholeAllocaOp = true;
 
2171
    if (IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(ValueTy)) {
 
2172
      if (ITy->getBitWidth() < DL.getTypeStoreSizeInBits(ITy))
 
2173
        return false;
 
2174
    } else if (RelBegin != 0 || RelEnd != Size ||
 
2175
               !canConvertValue(DL, ValueTy, AllocaTy)) {
 
2176
      // Non-integer stores need to be convertible to the alloca type so that
 
2177
      // they are promotable.
 
2178
      return false;
 
2179
    }
 
2180
  } else if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(U->getUser())) {
 
2181
    if (MI->isVolatile() || !isa<Constant>(MI->getLength()))
 
2182
      return false;
 
2183
    if (!S.isSplittable())
 
2184
      return false; // Skip any unsplittable intrinsics.
 
2185
  } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(U->getUser())) {
 
2186
    if (II->getIntrinsicID() != Intrinsic::lifetime_start &&
 
2187
        II->getIntrinsicID() != Intrinsic::lifetime_end)
 
2188
      return false;
 
2189
  } else {
 
2190
    return false;
 
2191
  }
 
2192
 
 
2193
  return true;
 
2194
}
 
2195
 
 
2196
/// \brief Test whether the given alloca partition's integer operations can be
 
2197
/// widened to promotable ones.
 
2198
///
 
2199
/// This is a quick test to check whether we can rewrite the integer loads and
 
2200
/// stores to a particular alloca into wider loads and stores and be able to
 
2201
/// promote the resulting alloca.
 
2202
static bool isIntegerWideningViable(AllocaSlices::Partition &P, Type *AllocaTy,
 
2203
                                    const DataLayout &DL) {
 
2204
  uint64_t SizeInBits = DL.getTypeSizeInBits(AllocaTy);
 
2205
  // Don't create integer types larger than the maximum bitwidth.
 
2206
  if (SizeInBits > IntegerType::MAX_INT_BITS)
 
2207
    return false;
 
2208
 
 
2209
  // Don't try to handle allocas with bit-padding.
 
2210
  if (SizeInBits != DL.getTypeStoreSizeInBits(AllocaTy))
 
2211
    return false;
 
2212
 
 
2213
  // We need to ensure that an integer type with the appropriate bitwidth can
 
2214
  // be converted to the alloca type, whatever that is. We don't want to force
 
2215
  // the alloca itself to have an integer type if there is a more suitable one.
 
2216
  Type *IntTy = Type::getIntNTy(AllocaTy->getContext(), SizeInBits);
 
2217
  if (!canConvertValue(DL, AllocaTy, IntTy) ||
 
2218
      !canConvertValue(DL, IntTy, AllocaTy))
 
2219
    return false;
 
2220
 
 
2221
  // While examining uses, we ensure that the alloca has a covering load or
 
2222
  // store. We don't want to widen the integer operations only to fail to
 
2223
  // promote due to some other unsplittable entry (which we may make splittable
 
2224
  // later). However, if there are only splittable uses, go ahead and assume
 
2225
  // that we cover the alloca.
 
2226
  // FIXME: We shouldn't consider split slices that happen to start in the
 
2227
  // partition here...
 
2228
  bool WholeAllocaOp =
 
2229
      P.begin() != P.end() ? false : DL.isLegalInteger(SizeInBits);
 
2230
 
 
2231
  for (const Slice &S : P)
 
2232
    if (!isIntegerWideningViableForSlice(S, P.beginOffset(), AllocaTy, DL,
 
2233
                                         WholeAllocaOp))
 
2234
      return false;
 
2235
 
 
2236
  for (const Slice *S : P.splitSliceTails())
 
2237
    if (!isIntegerWideningViableForSlice(*S, P.beginOffset(), AllocaTy, DL,
 
2238
                                         WholeAllocaOp))
 
2239
      return false;
 
2240
 
 
2241
  return WholeAllocaOp;
 
2242
}
 
2243
 
 
2244
static Value *extractInteger(const DataLayout &DL, IRBuilderTy &IRB, Value *V,
 
2245
                             IntegerType *Ty, uint64_t Offset,
 
2246
                             const Twine &Name) {
 
2247
  DEBUG(dbgs() << "       start: " << *V << "\n");
 
2248
  IntegerType *IntTy = cast<IntegerType>(V->getType());
 
2249
  assert(DL.getTypeStoreSize(Ty) + Offset <= DL.getTypeStoreSize(IntTy) &&
 
2250
         "Element extends past full value");
 
2251
  uint64_t ShAmt = 8 * Offset;
 
2252
  if (DL.isBigEndian())
 
2253
    ShAmt = 8 * (DL.getTypeStoreSize(IntTy) - DL.getTypeStoreSize(Ty) - Offset);
 
2254
  if (ShAmt) {
 
2255
    V = IRB.CreateLShr(V, ShAmt, Name + ".shift");
 
2256
    DEBUG(dbgs() << "     shifted: " << *V << "\n");
 
2257
  }
 
2258
  assert(Ty->getBitWidth() <= IntTy->getBitWidth() &&
 
2259
         "Cannot extract to a larger integer!");
 
2260
  if (Ty != IntTy) {
 
2261
    V = IRB.CreateTrunc(V, Ty, Name + ".trunc");
 
2262
    DEBUG(dbgs() << "     trunced: " << *V << "\n");
 
2263
  }
 
2264
  return V;
 
2265
}
 
2266
 
 
2267
static Value *insertInteger(const DataLayout &DL, IRBuilderTy &IRB, Value *Old,
 
2268
                            Value *V, uint64_t Offset, const Twine &Name) {
 
2269
  IntegerType *IntTy = cast<IntegerType>(Old->getType());
 
2270
  IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(V->getType());
 
2271
  assert(Ty->getBitWidth() <= IntTy->getBitWidth() &&
 
2272
         "Cannot insert a larger integer!");
 
2273
  DEBUG(dbgs() << "       start: " << *V << "\n");
 
2274
  if (Ty != IntTy) {
 
2275
    V = IRB.CreateZExt(V, IntTy, Name + ".ext");
 
2276
    DEBUG(dbgs() << "    extended: " << *V << "\n");
 
2277
  }
 
2278
  assert(DL.getTypeStoreSize(Ty) + Offset <= DL.getTypeStoreSize(IntTy) &&
 
2279
         "Element store outside of alloca store");
 
2280
  uint64_t ShAmt = 8 * Offset;
 
2281
  if (DL.isBigEndian())
 
2282
    ShAmt = 8 * (DL.getTypeStoreSize(IntTy) - DL.getTypeStoreSize(Ty) - Offset);
 
2283
  if (ShAmt) {
 
2284
    V = IRB.CreateShl(V, ShAmt, Name + ".shift");
 
2285
    DEBUG(dbgs() << "     shifted: " << *V << "\n");
 
2286
  }
 
2287
 
 
2288
  if (ShAmt || Ty->getBitWidth() < IntTy->getBitWidth()) {
 
2289
    APInt Mask = ~Ty->getMask().zext(IntTy->getBitWidth()).shl(ShAmt);
 
2290
    Old = IRB.CreateAnd(Old, Mask, Name + ".mask");
 
2291
    DEBUG(dbgs() << "      masked: " << *Old << "\n");
 
2292
    V = IRB.CreateOr(Old, V, Name + ".insert");
 
2293
    DEBUG(dbgs() << "    inserted: " << *V << "\n");
 
2294
  }
 
2295
  return V;
 
2296
}
 
2297
 
 
2298
static Value *extractVector(IRBuilderTy &IRB, Value *V, unsigned BeginIndex,
 
2299
                            unsigned EndIndex, const Twine &Name) {
 
2300
  VectorType *VecTy = cast<VectorType>(V->getType());
 
2301
  unsigned NumElements = EndIndex - BeginIndex;
 
2302
  assert(NumElements <= VecTy->getNumElements() && "Too many elements!");
 
2303
 
 
2304
  if (NumElements == VecTy->getNumElements())
 
2305
    return V;
 
2306
 
 
2307
  if (NumElements == 1) {
 
2308
    V = IRB.CreateExtractElement(V, IRB.getInt32(BeginIndex),
 
2309
                                 Name + ".extract");
 
2310
    DEBUG(dbgs() << "     extract: " << *V << "\n");
 
2311
    return V;
 
2312
  }
 
2313
 
 
2314
  SmallVector<Constant *, 8> Mask;
 
2315
  Mask.reserve(NumElements);
 
2316
  for (unsigned i = BeginIndex; i != EndIndex; ++i)
 
2317
    Mask.push_back(IRB.getInt32(i));
 
2318
  V = IRB.CreateShuffleVector(V, UndefValue::get(V->getType()),
 
2319
                              ConstantVector::get(Mask), Name + ".extract");
 
2320
  DEBUG(dbgs() << "     shuffle: " << *V << "\n");
 
2321
  return V;
 
2322
}
 
2323
 
 
2324
static Value *insertVector(IRBuilderTy &IRB, Value *Old, Value *V,
 
2325
                           unsigned BeginIndex, const Twine &Name) {
 
2326
  VectorType *VecTy = cast<VectorType>(Old->getType());
 
2327
  assert(VecTy && "Can only insert a vector into a vector");
 
2328
 
 
2329
  VectorType *Ty = dyn_cast<VectorType>(V->getType());
 
2330
  if (!Ty) {
 
2331
    // Single element to insert.
 
2332
    V = IRB.CreateInsertElement(Old, V, IRB.getInt32(BeginIndex),
 
2333
                                Name + ".insert");
 
2334
    DEBUG(dbgs() << "     insert: " << *V << "\n");
 
2335
    return V;
 
2336
  }
 
2337
 
 
2338
  assert(Ty->getNumElements() <= VecTy->getNumElements() &&
 
2339
         "Too many elements!");
 
2340
  if (Ty->getNumElements() == VecTy->getNumElements()) {
 
2341
    assert(V->getType() == VecTy && "Vector type mismatch");
 
2342
    return V;
 
2343
  }
 
2344
  unsigned EndIndex = BeginIndex + Ty->getNumElements();
 
2345
 
 
2346
  // When inserting a smaller vector into the larger to store, we first
 
2347
  // use a shuffle vector to widen it with undef elements, and then
 
2348
  // a second shuffle vector to select between the loaded vector and the
 
2349
  // incoming vector.
 
2350
  SmallVector<Constant *, 8> Mask;
 
2351
  Mask.reserve(VecTy->getNumElements());
 
2352
  for (unsigned i = 0; i != VecTy->getNumElements(); ++i)
 
2353
    if (i >= BeginIndex && i < EndIndex)
 
2354
      Mask.push_back(IRB.getInt32(i - BeginIndex));
 
2355
    else
 
2356
      Mask.push_back(UndefValue::get(IRB.getInt32Ty()));
 
2357
  V = IRB.CreateShuffleVector(V, UndefValue::get(V->getType()),
 
2358
                              ConstantVector::get(Mask), Name + ".expand");
 
2359
  DEBUG(dbgs() << "    shuffle: " << *V << "\n");
 
2360
 
 
2361
  Mask.clear();
 
2362
  for (unsigned i = 0; i != VecTy->getNumElements(); ++i)
 
2363
    Mask.push_back(IRB.getInt1(i >= BeginIndex && i < EndIndex));
 
2364
 
 
2365
  V = IRB.CreateSelect(ConstantVector::get(Mask), V, Old, Name + "blend");
 
2366
 
 
2367
  DEBUG(dbgs() << "    blend: " << *V << "\n");
 
2368
  return V;
 
2369
}
 
2370
 
 
2371
namespace {
 
2372
/// \brief Visitor to rewrite instructions using p particular slice of an alloca
 
2373
/// to use a new alloca.
 
2374
///
 
2375
/// Also implements the rewriting to vector-based accesses when the partition
 
2376
/// passes the isVectorPromotionViable predicate. Most of the rewriting logic
 
2377
/// lives here.
 
2378
class AllocaSliceRewriter : public InstVisitor<AllocaSliceRewriter, bool> {
 
2379
  // Befriend the base class so it can delegate to private visit methods.
 
2380
  friend class llvm::InstVisitor<AllocaSliceRewriter, bool>;
 
2381
  typedef llvm::InstVisitor<AllocaSliceRewriter, bool> Base;
 
2382
 
 
2383
  const DataLayout &DL;
 
2384
  AllocaSlices &AS;
 
2385
  SROA &Pass;
 
2386
  AllocaInst &OldAI, &NewAI;
 
2387
  const uint64_t NewAllocaBeginOffset, NewAllocaEndOffset;
 
2388
  Type *NewAllocaTy;
 
2389
 
 
2390
  // This is a convenience and flag variable that will be null unless the new
 
2391
  // alloca's integer operations should be widened to this integer type due to
 
2392
  // passing isIntegerWideningViable above. If it is non-null, the desired
 
2393
  // integer type will be stored here for easy access during rewriting.
 
2394
  IntegerType *IntTy;
 
2395
 
 
2396
  // If we are rewriting an alloca partition which can be written as pure
 
2397
  // vector operations, we stash extra information here. When VecTy is
 
2398
  // non-null, we have some strict guarantees about the rewritten alloca:
 
2399
  //   - The new alloca is exactly the size of the vector type here.
 
2400
  //   - The accesses all either map to the entire vector or to a single
 
2401
  //     element.
 
2402
  //   - The set of accessing instructions is only one of those handled above
 
2403
  //     in isVectorPromotionViable. Generally these are the same access kinds
 
2404
  //     which are promotable via mem2reg.
 
2405
  VectorType *VecTy;
 
2406
  Type *ElementTy;
 
2407
  uint64_t ElementSize;
 
2408
 
 
2409
  // The original offset of the slice currently being rewritten relative to
 
2410
  // the original alloca.
 
2411
  uint64_t BeginOffset, EndOffset;
 
2412
  // The new offsets of the slice currently being rewritten relative to the
 
2413
  // original alloca.
 
2414
  uint64_t NewBeginOffset, NewEndOffset;
 
2415
 
 
2416
  uint64_t SliceSize;
 
2417
  bool IsSplittable;
 
2418
  bool IsSplit;
 
2419
  Use *OldUse;
 
2420
  Instruction *OldPtr;
 
2421
 
 
2422
  // Track post-rewrite users which are PHI nodes and Selects.
 
2423
  SmallPtrSetImpl<PHINode *> &PHIUsers;
 
2424
  SmallPtrSetImpl<SelectInst *> &SelectUsers;
 
2425
 
 
2426
  // Utility IR builder, whose name prefix is setup for each visited use, and
 
2427
  // the insertion point is set to point to the user.
 
2428
  IRBuilderTy IRB;
 
2429
 
 
2430
public:
 
2431
  AllocaSliceRewriter(const DataLayout &DL, AllocaSlices &AS, SROA &Pass,
 
2432
                      AllocaInst &OldAI, AllocaInst &NewAI,
 
2433
                      uint64_t NewAllocaBeginOffset,
 
2434
                      uint64_t NewAllocaEndOffset, bool IsIntegerPromotable,
 
2435
                      VectorType *PromotableVecTy,
 
2436
                      SmallPtrSetImpl<PHINode *> &PHIUsers,
 
2437
                      SmallPtrSetImpl<SelectInst *> &SelectUsers)
 
2438
      : DL(DL), AS(AS), Pass(Pass), OldAI(OldAI), NewAI(NewAI),
 
2439
        NewAllocaBeginOffset(NewAllocaBeginOffset),
 
2440
        NewAllocaEndOffset(NewAllocaEndOffset),
 
2441
        NewAllocaTy(NewAI.getAllocatedType()),
 
2442
        IntTy(IsIntegerPromotable
 
2443
                  ? Type::getIntNTy(
 
2444
                        NewAI.getContext(),
 
2445
                        DL.getTypeSizeInBits(NewAI.getAllocatedType()))
 
2446
                  : nullptr),
 
2447
        VecTy(PromotableVecTy),
 
2448
        ElementTy(VecTy ? VecTy->getElementType() : nullptr),
 
2449
        ElementSize(VecTy ? DL.getTypeSizeInBits(ElementTy) / 8 : 0),
 
2450
        BeginOffset(), EndOffset(), IsSplittable(), IsSplit(), OldUse(),
 
2451
        OldPtr(), PHIUsers(PHIUsers), SelectUsers(SelectUsers),
 
2452
        IRB(NewAI.getContext(), ConstantFolder()) {
 
2453
    if (VecTy) {
 
2454
      assert((DL.getTypeSizeInBits(ElementTy) % 8) == 0 &&
 
2455
             "Only multiple-of-8 sized vector elements are viable");
 
2456
      ++NumVectorized;
 
2457
    }
 
2458
    assert((!IntTy && !VecTy) || (IntTy && !VecTy) || (!IntTy && VecTy));
 
2459
  }
 
2460
 
 
2461
  bool visit(AllocaSlices::const_iterator I) {
 
2462
    bool CanSROA = true;
 
2463
    BeginOffset = I->beginOffset();
 
2464
    EndOffset = I->endOffset();
 
2465
    IsSplittable = I->isSplittable();
 
2466
    IsSplit =
 
2467
        BeginOffset < NewAllocaBeginOffset || EndOffset > NewAllocaEndOffset;
 
2468
    DEBUG(dbgs() << "  rewriting " << (IsSplit ? "split " : ""));
 
2469
    DEBUG(AS.printSlice(dbgs(), I, ""));
 
2470
    DEBUG(dbgs() << "\n");
 
2471
 
 
2472
    // Compute the intersecting offset range.
 
2473
    assert(BeginOffset < NewAllocaEndOffset);
 
2474
    assert(EndOffset > NewAllocaBeginOffset);
 
2475
    NewBeginOffset = std::max(BeginOffset, NewAllocaBeginOffset);
 
2476
    NewEndOffset = std::min(EndOffset, NewAllocaEndOffset);
 
2477
 
 
2478
    SliceSize = NewEndOffset - NewBeginOffset;
 
2479
 
 
2480
    OldUse = I->getUse();
 
2481
    OldPtr = cast<Instruction>(OldUse->get());
 
2482
 
 
2483
    Instruction *OldUserI = cast<Instruction>(OldUse->getUser());
 
2484
    IRB.SetInsertPoint(OldUserI);
 
2485
    IRB.SetCurrentDebugLocation(OldUserI->getDebugLoc());
 
2486
    IRB.SetNamePrefix(Twine(NewAI.getName()) + "." + Twine(BeginOffset) + ".");
 
2487
 
 
2488
    CanSROA &= visit(cast<Instruction>(OldUse->getUser()));
 
2489
    if (VecTy || IntTy)
 
2490
      assert(CanSROA);
 
2491
    return CanSROA;
 
2492
  }
 
2493
 
 
2494
private:
 
2495
  // Make sure the other visit overloads are visible.
 
2496
  using Base::visit;
 
2497
 
 
2498
  // Every instruction which can end up as a user must have a rewrite rule.
 
2499
  bool visitInstruction(Instruction &I) {
 
2500
    DEBUG(dbgs() << "    !!!! Cannot rewrite: " << I << "\n");
 
2501
    llvm_unreachable("No rewrite rule for this instruction!");
 
2502
  }
 
2503
 
 
2504
  Value *getNewAllocaSlicePtr(IRBuilderTy &IRB, Type *PointerTy) {
 
2505
    // Note that the offset computation can use BeginOffset or NewBeginOffset
 
2506
    // interchangeably for unsplit slices.
 
2507
    assert(IsSplit || BeginOffset == NewBeginOffset);
 
2508
    uint64_t Offset = NewBeginOffset - NewAllocaBeginOffset;
 
2509
 
 
2510
#ifndef NDEBUG
 
2511
    StringRef OldName = OldPtr->getName();
 
2512
    // Skip through the last '.sroa.' component of the name.
 
2513
    size_t LastSROAPrefix = OldName.rfind(".sroa.");
 
2514
    if (LastSROAPrefix != StringRef::npos) {
 
2515
      OldName = OldName.substr(LastSROAPrefix + strlen(".sroa."));
 
2516
      // Look for an SROA slice index.
 
2517
      size_t IndexEnd = OldName.find_first_not_of("0123456789");
 
2518
      if (IndexEnd != StringRef::npos && OldName[IndexEnd] == '.') {
 
2519
        // Strip the index and look for the offset.
 
2520
        OldName = OldName.substr(IndexEnd + 1);
 
2521
        size_t OffsetEnd = OldName.find_first_not_of("0123456789");
 
2522
        if (OffsetEnd != StringRef::npos && OldName[OffsetEnd] == '.')
 
2523
          // Strip the offset.
 
2524
          OldName = OldName.substr(OffsetEnd + 1);
 
2525
      }
 
2526
    }
 
2527
    // Strip any SROA suffixes as well.
 
2528
    OldName = OldName.substr(0, OldName.find(".sroa_"));
 
2529
#endif
 
2530
 
 
2531
    return getAdjustedPtr(IRB, DL, &NewAI,
 
2532
                          APInt(DL.getPointerSizeInBits(), Offset), PointerTy,
 
2533
#ifndef NDEBUG
 
2534
                          Twine(OldName) + "."
 
2535
#else
 
2536
                          Twine()
 
2537
#endif
 
2538
                          );
 
2539
  }
 
2540
 
 
2541
  /// \brief Compute suitable alignment to access this slice of the *new*
 
2542
  /// alloca.
 
2543
  ///
 
2544
  /// You can optionally pass a type to this routine and if that type's ABI
 
2545
  /// alignment is itself suitable, this will return zero.
 
2546
  unsigned getSliceAlign(Type *Ty = nullptr) {
 
2547
    unsigned NewAIAlign = NewAI.getAlignment();
 
2548
    if (!NewAIAlign)
 
2549
      NewAIAlign = DL.getABITypeAlignment(NewAI.getAllocatedType());
 
2550
    unsigned Align =
 
2551
        MinAlign(NewAIAlign, NewBeginOffset - NewAllocaBeginOffset);
 
2552
    return (Ty && Align == DL.getABITypeAlignment(Ty)) ? 0 : Align;
 
2553
  }
 
2554
 
 
2555
  unsigned getIndex(uint64_t Offset) {
 
2556
    assert(VecTy && "Can only call getIndex when rewriting a vector");
 
2557
    uint64_t RelOffset = Offset - NewAllocaBeginOffset;
 
2558
    assert(RelOffset / ElementSize < UINT32_MAX && "Index out of bounds");
 
2559
    uint32_t Index = RelOffset / ElementSize;
 
2560
    assert(Index * ElementSize == RelOffset);
 
2561
    return Index;
 
2562
  }
 
2563
 
 
2564
  void deleteIfTriviallyDead(Value *V) {
 
2565
    Instruction *I = cast<Instruction>(V);
 
2566
    if (isInstructionTriviallyDead(I))
 
2567
      Pass.DeadInsts.insert(I);
 
2568
  }
 
2569
 
 
2570
  Value *rewriteVectorizedLoadInst() {
 
2571
    unsigned BeginIndex = getIndex(NewBeginOffset);
 
2572
    unsigned EndIndex = getIndex(NewEndOffset);
 
2573
    assert(EndIndex > BeginIndex && "Empty vector!");
 
2574
 
 
2575
    Value *V = IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(), "load");
 
2576
    return extractVector(IRB, V, BeginIndex, EndIndex, "vec");
 
2577
  }
 
2578
 
 
2579
  Value *rewriteIntegerLoad(LoadInst &LI) {
 
2580
    assert(IntTy && "We cannot insert an integer to the alloca");
 
2581
    assert(!LI.isVolatile());
 
2582
    Value *V = IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(), "load");
 
2583
    V = convertValue(DL, IRB, V, IntTy);
 
2584
    assert(NewBeginOffset >= NewAllocaBeginOffset && "Out of bounds offset");
 
2585
    uint64_t Offset = NewBeginOffset - NewAllocaBeginOffset;
 
2586
    if (Offset > 0 || NewEndOffset < NewAllocaEndOffset)
 
2587
      V = extractInteger(DL, IRB, V, cast<IntegerType>(LI.getType()), Offset,
 
2588
                         "extract");
 
2589
    return V;
 
2590
  }
 
2591
 
 
2592
  bool visitLoadInst(LoadInst &LI) {
 
2593
    DEBUG(dbgs() << "    original: " << LI << "\n");
 
2594
    Value *OldOp = LI.getOperand(0);
 
2595
    assert(OldOp == OldPtr);
 
2596
 
 
2597
    Type *TargetTy = IsSplit ? Type::getIntNTy(LI.getContext(), SliceSize * 8)
 
2598
                             : LI.getType();
 
2599
    const bool IsLoadPastEnd = DL.getTypeStoreSize(TargetTy) > SliceSize;
 
2600
    bool IsPtrAdjusted = false;
 
2601
    Value *V;
 
2602
    if (VecTy) {
 
2603
      V = rewriteVectorizedLoadInst();
 
2604
    } else if (IntTy && LI.getType()->isIntegerTy()) {
 
2605
      V = rewriteIntegerLoad(LI);
 
2606
    } else if (NewBeginOffset == NewAllocaBeginOffset &&
 
2607
               NewEndOffset == NewAllocaEndOffset &&
 
2608
               (canConvertValue(DL, NewAllocaTy, TargetTy) ||
 
2609
                (IsLoadPastEnd && NewAllocaTy->isIntegerTy() &&
 
2610
                 TargetTy->isIntegerTy()))) {
 
2611
      LoadInst *NewLI = IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(),
 
2612
                                              LI.isVolatile(), LI.getName());
 
2613
      if (LI.isVolatile())
 
2614
        NewLI->setAtomic(LI.getOrdering(), LI.getSynchScope());
 
2615
      V = NewLI;
 
2616
 
 
2617
      // If this is an integer load past the end of the slice (which means the
 
2618
      // bytes outside the slice are undef or this load is dead) just forcibly
 
2619
      // fix the integer size with correct handling of endianness.
 
2620
      if (auto *AITy = dyn_cast<IntegerType>(NewAllocaTy))
 
2621
        if (auto *TITy = dyn_cast<IntegerType>(TargetTy))
 
2622
          if (AITy->getBitWidth() < TITy->getBitWidth()) {
 
2623
            V = IRB.CreateZExt(V, TITy, "load.ext");
 
2624
            if (DL.isBigEndian())
 
2625
              V = IRB.CreateShl(V, TITy->getBitWidth() - AITy->getBitWidth(),
 
2626
                                "endian_shift");
 
2627
          }
 
2628
    } else {
 
2629
      Type *LTy = TargetTy->getPointerTo();
 
2630
      LoadInst *NewLI = IRB.CreateAlignedLoad(getNewAllocaSlicePtr(IRB, LTy),
 
2631
                                              getSliceAlign(TargetTy),
 
2632
                                              LI.isVolatile(), LI.getName());
 
2633
      if (LI.isVolatile())
 
2634
        NewLI->setAtomic(LI.getOrdering(), LI.getSynchScope());
 
2635
 
 
2636
      V = NewLI;
 
2637
      IsPtrAdjusted = true;
 
2638
    }
 
2639
    V = convertValue(DL, IRB, V, TargetTy);
 
2640
 
 
2641
    if (IsSplit) {
 
2642
      assert(!LI.isVolatile());
 
2643
      assert(LI.getType()->isIntegerTy() &&
 
2644
             "Only integer type loads and stores are split");
 
2645
      assert(SliceSize < DL.getTypeStoreSize(LI.getType()) &&
 
2646
             "Split load isn't smaller than original load");
 
2647
      assert(LI.getType()->getIntegerBitWidth() ==
 
2648
                 DL.getTypeStoreSizeInBits(LI.getType()) &&
 
2649
             "Non-byte-multiple bit width");
 
2650
      // Move the insertion point just past the load so that we can refer to it.
 
2651
      IRB.SetInsertPoint(std::next(BasicBlock::iterator(&LI)));
 
2652
      // Create a placeholder value with the same type as LI to use as the
 
2653
      // basis for the new value. This allows us to replace the uses of LI with
 
2654
      // the computed value, and then replace the placeholder with LI, leaving
 
2655
      // LI only used for this computation.
 
2656
      Value *Placeholder =
 
2657
          new LoadInst(UndefValue::get(LI.getType()->getPointerTo()));
 
2658
      V = insertInteger(DL, IRB, Placeholder, V, NewBeginOffset - BeginOffset,
 
2659
                        "insert");
 
2660
      LI.replaceAllUsesWith(V);
 
2661
      Placeholder->replaceAllUsesWith(&LI);
 
2662
      delete Placeholder;
 
2663
    } else {
 
2664
      LI.replaceAllUsesWith(V);
 
2665
    }
 
2666
 
 
2667
    Pass.DeadInsts.insert(&LI);
 
2668
    deleteIfTriviallyDead(OldOp);
 
2669
    DEBUG(dbgs() << "          to: " << *V << "\n");
 
2670
    return !LI.isVolatile() && !IsPtrAdjusted;
 
2671
  }
 
2672
 
 
2673
  bool rewriteVectorizedStoreInst(Value *V, StoreInst &SI, Value *OldOp) {
 
2674
    if (V->getType() != VecTy) {
 
2675
      unsigned BeginIndex = getIndex(NewBeginOffset);
 
2676
      unsigned EndIndex = getIndex(NewEndOffset);
 
2677
      assert(EndIndex > BeginIndex && "Empty vector!");
 
2678
      unsigned NumElements = EndIndex - BeginIndex;
 
2679
      assert(NumElements <= VecTy->getNumElements() && "Too many elements!");
 
2680
      Type *SliceTy = (NumElements == 1)
 
2681
                          ? ElementTy
 
2682
                          : VectorType::get(ElementTy, NumElements);
 
2683
      if (V->getType() != SliceTy)
 
2684
        V = convertValue(DL, IRB, V, SliceTy);
 
2685
 
 
2686
      // Mix in the existing elements.
 
2687
      Value *Old = IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(), "load");
 
2688
      V = insertVector(IRB, Old, V, BeginIndex, "vec");
 
2689
    }
 
2690
    StoreInst *Store = IRB.CreateAlignedStore(V, &NewAI, NewAI.getAlignment());
 
2691
    Pass.DeadInsts.insert(&SI);
 
2692
 
 
2693
    (void)Store;
 
2694
    DEBUG(dbgs() << "          to: " << *Store << "\n");
 
2695
    return true;
 
2696
  }
 
2697
 
 
2698
  bool rewriteIntegerStore(Value *V, StoreInst &SI) {
 
2699
    assert(IntTy && "We cannot extract an integer from the alloca");
 
2700
    assert(!SI.isVolatile());
 
2701
    if (DL.getTypeSizeInBits(V->getType()) != IntTy->getBitWidth()) {
 
2702
      Value *Old =
 
2703
          IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(), "oldload");
 
2704
      Old = convertValue(DL, IRB, Old, IntTy);
 
2705
      assert(BeginOffset >= NewAllocaBeginOffset && "Out of bounds offset");
 
2706
      uint64_t Offset = BeginOffset - NewAllocaBeginOffset;
 
2707
      V = insertInteger(DL, IRB, Old, SI.getValueOperand(), Offset, "insert");
 
2708
    }
 
2709
    V = convertValue(DL, IRB, V, NewAllocaTy);
 
2710
    StoreInst *Store = IRB.CreateAlignedStore(V, &NewAI, NewAI.getAlignment());
 
2711
    Pass.DeadInsts.insert(&SI);
 
2712
    (void)Store;
 
2713
    DEBUG(dbgs() << "          to: " << *Store << "\n");
 
2714
    return true;
 
2715
  }
 
2716
 
 
2717
  bool visitStoreInst(StoreInst &SI) {
 
2718
    DEBUG(dbgs() << "    original: " << SI << "\n");
 
2719
    Value *OldOp = SI.getOperand(1);
 
2720
    assert(OldOp == OldPtr);
 
2721
 
 
2722
    Value *V = SI.getValueOperand();
 
2723
 
 
2724
    // Strip all inbounds GEPs and pointer casts to try to dig out any root
 
2725
    // alloca that should be re-examined after promoting this alloca.
 
2726
    if (V->getType()->isPointerTy())
 
2727
      if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(V->stripInBoundsOffsets()))
 
2728
        Pass.PostPromotionWorklist.insert(AI);
 
2729
 
 
2730
    if (SliceSize < DL.getTypeStoreSize(V->getType())) {
 
2731
      assert(!SI.isVolatile());
 
2732
      assert(V->getType()->isIntegerTy() &&
 
2733
             "Only integer type loads and stores are split");
 
2734
      assert(V->getType()->getIntegerBitWidth() ==
 
2735
                 DL.getTypeStoreSizeInBits(V->getType()) &&
 
2736
             "Non-byte-multiple bit width");
 
2737
      IntegerType *NarrowTy = Type::getIntNTy(SI.getContext(), SliceSize * 8);
 
2738
      V = extractInteger(DL, IRB, V, NarrowTy, NewBeginOffset - BeginOffset,
 
2739
                         "extract");
 
2740
    }
 
2741
 
 
2742
    if (VecTy)
 
2743
      return rewriteVectorizedStoreInst(V, SI, OldOp);
 
2744
    if (IntTy && V->getType()->isIntegerTy())
 
2745
      return rewriteIntegerStore(V, SI);
 
2746
 
 
2747
    const bool IsStorePastEnd = DL.getTypeStoreSize(V->getType()) > SliceSize;
 
2748
    StoreInst *NewSI;
 
2749
    if (NewBeginOffset == NewAllocaBeginOffset &&
 
2750
        NewEndOffset == NewAllocaEndOffset &&
 
2751
        (canConvertValue(DL, V->getType(), NewAllocaTy) ||
 
2752
         (IsStorePastEnd && NewAllocaTy->isIntegerTy() &&
 
2753
          V->getType()->isIntegerTy()))) {
 
2754
      // If this is an integer store past the end of slice (and thus the bytes
 
2755
      // past that point are irrelevant or this is unreachable), truncate the
 
2756
      // value prior to storing.
 
2757
      if (auto *VITy = dyn_cast<IntegerType>(V->getType()))
 
2758
        if (auto *AITy = dyn_cast<IntegerType>(NewAllocaTy))
 
2759
          if (VITy->getBitWidth() > AITy->getBitWidth()) {
 
2760
            if (DL.isBigEndian())
 
2761
              V = IRB.CreateLShr(V, VITy->getBitWidth() - AITy->getBitWidth(),
 
2762
                                 "endian_shift");
 
2763
            V = IRB.CreateTrunc(V, AITy, "load.trunc");
 
2764
          }
 
2765
 
 
2766
      V = convertValue(DL, IRB, V, NewAllocaTy);
 
2767
      NewSI = IRB.CreateAlignedStore(V, &NewAI, NewAI.getAlignment(),
 
2768
                                     SI.isVolatile());
 
2769
    } else {
 
2770
      Value *NewPtr = getNewAllocaSlicePtr(IRB, V->getType()->getPointerTo());
 
2771
      NewSI = IRB.CreateAlignedStore(V, NewPtr, getSliceAlign(V->getType()),
 
2772
                                     SI.isVolatile());
 
2773
    }
 
2774
    if (SI.isVolatile())
 
2775
      NewSI->setAtomic(SI.getOrdering(), SI.getSynchScope());
 
2776
    Pass.DeadInsts.insert(&SI);
 
2777
    deleteIfTriviallyDead(OldOp);
 
2778
 
 
2779
    DEBUG(dbgs() << "          to: " << *NewSI << "\n");
 
2780
    return NewSI->getPointerOperand() == &NewAI && !SI.isVolatile();
 
2781
  }
 
2782
 
 
2783
  /// \brief Compute an integer value from splatting an i8 across the given
 
2784
  /// number of bytes.
 
2785
  ///
 
2786
  /// Note that this routine assumes an i8 is a byte. If that isn't true, don't
 
2787
  /// call this routine.
 
2788
  /// FIXME: Heed the advice above.
 
2789
  ///
 
2790
  /// \param V The i8 value to splat.
 
2791
  /// \param Size The number of bytes in the output (assuming i8 is one byte)
 
2792
  Value *getIntegerSplat(Value *V, unsigned Size) {
 
2793
    assert(Size > 0 && "Expected a positive number of bytes.");
 
2794
    IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
 
2795
    assert(VTy->getBitWidth() == 8 && "Expected an i8 value for the byte");
 
2796
    if (Size == 1)
 
2797
      return V;
 
2798
 
 
2799
    Type *SplatIntTy = Type::getIntNTy(VTy->getContext(), Size * 8);
 
2800
    V = IRB.CreateMul(
 
2801
        IRB.CreateZExt(V, SplatIntTy, "zext"),
 
2802
        ConstantExpr::getUDiv(
 
2803
            Constant::getAllOnesValue(SplatIntTy),
 
2804
            ConstantExpr::getZExt(Constant::getAllOnesValue(V->getType()),
 
2805
                                  SplatIntTy)),
 
2806
        "isplat");
 
2807
    return V;
 
2808
  }
 
2809
 
 
2810
  /// \brief Compute a vector splat for a given element value.
 
2811
  Value *getVectorSplat(Value *V, unsigned NumElements) {
 
2812
    V = IRB.CreateVectorSplat(NumElements, V, "vsplat");
 
2813
    DEBUG(dbgs() << "       splat: " << *V << "\n");
 
2814
    return V;
 
2815
  }
 
2816
 
 
2817
  bool visitMemSetInst(MemSetInst &II) {
 
2818
    DEBUG(dbgs() << "    original: " << II << "\n");
 
2819
    assert(II.getRawDest() == OldPtr);
 
2820
 
 
2821
    // If the memset has a variable size, it cannot be split, just adjust the
 
2822
    // pointer to the new alloca.
 
2823
    if (!isa<Constant>(II.getLength())) {
 
2824
      assert(!IsSplit);
 
2825
      assert(NewBeginOffset == BeginOffset);
 
2826
      II.setDest(getNewAllocaSlicePtr(IRB, OldPtr->getType()));
 
2827
      Type *CstTy = II.getAlignmentCst()->getType();
 
2828
      II.setAlignment(ConstantInt::get(CstTy, getSliceAlign()));
 
2829
 
 
2830
      deleteIfTriviallyDead(OldPtr);
 
2831
      return false;
 
2832
    }
 
2833
 
 
2834
    // Record this instruction for deletion.
 
2835
    Pass.DeadInsts.insert(&II);
 
2836
 
 
2837
    Type *AllocaTy = NewAI.getAllocatedType();
 
2838
    Type *ScalarTy = AllocaTy->getScalarType();
 
2839
 
 
2840
    // If this doesn't map cleanly onto the alloca type, and that type isn't
 
2841
    // a single value type, just emit a memset.
 
2842
    if (!VecTy && !IntTy &&
 
2843
        (BeginOffset > NewAllocaBeginOffset || EndOffset < NewAllocaEndOffset ||
 
2844
         SliceSize != DL.getTypeStoreSize(AllocaTy) ||
 
2845
         !AllocaTy->isSingleValueType() ||
 
2846
         !DL.isLegalInteger(DL.getTypeSizeInBits(ScalarTy)) ||
 
2847
         DL.getTypeSizeInBits(ScalarTy) % 8 != 0)) {
 
2848
      Type *SizeTy = II.getLength()->getType();
 
2849
      Constant *Size = ConstantInt::get(SizeTy, NewEndOffset - NewBeginOffset);
 
2850
      CallInst *New = IRB.CreateMemSet(
 
2851
          getNewAllocaSlicePtr(IRB, OldPtr->getType()), II.getValue(), Size,
 
2852
          getSliceAlign(), II.isVolatile());
 
2853
      (void)New;
 
2854
      DEBUG(dbgs() << "          to: " << *New << "\n");
 
2855
      return false;
 
2856
    }
 
2857
 
 
2858
    // If we can represent this as a simple value, we have to build the actual
 
2859
    // value to store, which requires expanding the byte present in memset to
 
2860
    // a sensible representation for the alloca type. This is essentially
 
2861
    // splatting the byte to a sufficiently wide integer, splatting it across
 
2862
    // any desired vector width, and bitcasting to the final type.
 
2863
    Value *V;
 
2864
 
 
2865
    if (VecTy) {
 
2866
      // If this is a memset of a vectorized alloca, insert it.
 
2867
      assert(ElementTy == ScalarTy);
 
2868
 
 
2869
      unsigned BeginIndex = getIndex(NewBeginOffset);
 
2870
      unsigned EndIndex = getIndex(NewEndOffset);
 
2871
      assert(EndIndex > BeginIndex && "Empty vector!");
 
2872
      unsigned NumElements = EndIndex - BeginIndex;
 
2873
      assert(NumElements <= VecTy->getNumElements() && "Too many elements!");
 
2874
 
 
2875
      Value *Splat =
 
2876
          getIntegerSplat(II.getValue(), DL.getTypeSizeInBits(ElementTy) / 8);
 
2877
      Splat = convertValue(DL, IRB, Splat, ElementTy);
 
2878
      if (NumElements > 1)
 
2879
        Splat = getVectorSplat(Splat, NumElements);
 
2880
 
 
2881
      Value *Old =
 
2882
          IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(), "oldload");
 
2883
      V = insertVector(IRB, Old, Splat, BeginIndex, "vec");
 
2884
    } else if (IntTy) {
 
2885
      // If this is a memset on an alloca where we can widen stores, insert the
 
2886
      // set integer.
 
2887
      assert(!II.isVolatile());
 
2888
 
 
2889
      uint64_t Size = NewEndOffset - NewBeginOffset;
 
2890
      V = getIntegerSplat(II.getValue(), Size);
 
2891
 
 
2892
      if (IntTy && (BeginOffset != NewAllocaBeginOffset ||
 
2893
                    EndOffset != NewAllocaBeginOffset)) {
 
2894
        Value *Old =
 
2895
            IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(), "oldload");
 
2896
        Old = convertValue(DL, IRB, Old, IntTy);
 
2897
        uint64_t Offset = NewBeginOffset - NewAllocaBeginOffset;
 
2898
        V = insertInteger(DL, IRB, Old, V, Offset, "insert");
 
2899
      } else {
 
2900
        assert(V->getType() == IntTy &&
 
2901
               "Wrong type for an alloca wide integer!");
 
2902
      }
 
2903
      V = convertValue(DL, IRB, V, AllocaTy);
 
2904
    } else {
 
2905
      // Established these invariants above.
 
2906
      assert(NewBeginOffset == NewAllocaBeginOffset);
 
2907
      assert(NewEndOffset == NewAllocaEndOffset);
 
2908
 
 
2909
      V = getIntegerSplat(II.getValue(), DL.getTypeSizeInBits(ScalarTy) / 8);
 
2910
      if (VectorType *AllocaVecTy = dyn_cast<VectorType>(AllocaTy))
 
2911
        V = getVectorSplat(V, AllocaVecTy->getNumElements());
 
2912
 
 
2913
      V = convertValue(DL, IRB, V, AllocaTy);
 
2914
    }
 
2915
 
 
2916
    Value *New = IRB.CreateAlignedStore(V, &NewAI, NewAI.getAlignment(),
 
2917
                                        II.isVolatile());
 
2918
    (void)New;
 
2919
    DEBUG(dbgs() << "          to: " << *New << "\n");
 
2920
    return !II.isVolatile();
 
2921
  }
 
2922
 
 
2923
  bool visitMemTransferInst(MemTransferInst &II) {
 
2924
    // Rewriting of memory transfer instructions can be a bit tricky. We break
 
2925
    // them into two categories: split intrinsics and unsplit intrinsics.
 
2926
 
 
2927
    DEBUG(dbgs() << "    original: " << II << "\n");
 
2928
 
 
2929
    bool IsDest = &II.getRawDestUse() == OldUse;
 
2930
    assert((IsDest && II.getRawDest() == OldPtr) ||
 
2931
           (!IsDest && II.getRawSource() == OldPtr));
 
2932
 
 
2933
    unsigned SliceAlign = getSliceAlign();
 
2934
 
 
2935
    // For unsplit intrinsics, we simply modify the source and destination
 
2936
    // pointers in place. This isn't just an optimization, it is a matter of
 
2937
    // correctness. With unsplit intrinsics we may be dealing with transfers
 
2938
    // within a single alloca before SROA ran, or with transfers that have
 
2939
    // a variable length. We may also be dealing with memmove instead of
 
2940
    // memcpy, and so simply updating the pointers is the necessary for us to
 
2941
    // update both source and dest of a single call.
 
2942
    if (!IsSplittable) {
 
2943
      Value *AdjustedPtr = getNewAllocaSlicePtr(IRB, OldPtr->getType());
 
2944
      if (IsDest)
 
2945
        II.setDest(AdjustedPtr);
 
2946
      else
 
2947
        II.setSource(AdjustedPtr);
 
2948
 
 
2949
      if (II.getAlignment() > SliceAlign) {
 
2950
        Type *CstTy = II.getAlignmentCst()->getType();
 
2951
        II.setAlignment(
 
2952
            ConstantInt::get(CstTy, MinAlign(II.getAlignment(), SliceAlign)));
 
2953
      }
 
2954
 
 
2955
      DEBUG(dbgs() << "          to: " << II << "\n");
 
2956
      deleteIfTriviallyDead(OldPtr);
 
2957
      return false;
 
2958
    }
 
2959
    // For split transfer intrinsics we have an incredibly useful assurance:
 
2960
    // the source and destination do not reside within the same alloca, and at
 
2961
    // least one of them does not escape. This means that we can replace
 
2962
    // memmove with memcpy, and we don't need to worry about all manner of
 
2963
    // downsides to splitting and transforming the operations.
 
2964
 
 
2965
    // If this doesn't map cleanly onto the alloca type, and that type isn't
 
2966
    // a single value type, just emit a memcpy.
 
2967
    bool EmitMemCpy =
 
2968
        !VecTy && !IntTy &&
 
2969
        (BeginOffset > NewAllocaBeginOffset || EndOffset < NewAllocaEndOffset ||
 
2970
         SliceSize != DL.getTypeStoreSize(NewAI.getAllocatedType()) ||
 
2971
         !NewAI.getAllocatedType()->isSingleValueType());
 
2972
 
 
2973
    // If we're just going to emit a memcpy, the alloca hasn't changed, and the
 
2974
    // size hasn't been shrunk based on analysis of the viable range, this is
 
2975
    // a no-op.
 
2976
    if (EmitMemCpy && &OldAI == &NewAI) {
 
2977
      // Ensure the start lines up.
 
2978
      assert(NewBeginOffset == BeginOffset);
 
2979
 
 
2980
      // Rewrite the size as needed.
 
2981
      if (NewEndOffset != EndOffset)
 
2982
        II.setLength(ConstantInt::get(II.getLength()->getType(),
 
2983
                                      NewEndOffset - NewBeginOffset));
 
2984
      return false;
 
2985
    }
 
2986
    // Record this instruction for deletion.
 
2987
    Pass.DeadInsts.insert(&II);
 
2988
 
 
2989
    // Strip all inbounds GEPs and pointer casts to try to dig out any root
 
2990
    // alloca that should be re-examined after rewriting this instruction.
 
2991
    Value *OtherPtr = IsDest ? II.getRawSource() : II.getRawDest();
 
2992
    if (AllocaInst *AI =
 
2993
            dyn_cast<AllocaInst>(OtherPtr->stripInBoundsOffsets())) {
 
2994
      assert(AI != &OldAI && AI != &NewAI &&
 
2995
             "Splittable transfers cannot reach the same alloca on both ends.");
 
2996
      Pass.Worklist.insert(AI);
 
2997
    }
 
2998
 
 
2999
    Type *OtherPtrTy = OtherPtr->getType();
 
3000
    unsigned OtherAS = OtherPtrTy->getPointerAddressSpace();
 
3001
 
 
3002
    // Compute the relative offset for the other pointer within the transfer.
 
3003
    unsigned IntPtrWidth = DL.getPointerSizeInBits(OtherAS);
 
3004
    APInt OtherOffset(IntPtrWidth, NewBeginOffset - BeginOffset);
 
3005
    unsigned OtherAlign = MinAlign(II.getAlignment() ? II.getAlignment() : 1,
 
3006
                                   OtherOffset.zextOrTrunc(64).getZExtValue());
 
3007
 
 
3008
    if (EmitMemCpy) {
 
3009
      // Compute the other pointer, folding as much as possible to produce
 
3010
      // a single, simple GEP in most cases.
 
3011
      OtherPtr = getAdjustedPtr(IRB, DL, OtherPtr, OtherOffset, OtherPtrTy,
 
3012
                                OtherPtr->getName() + ".");
 
3013
 
 
3014
      Value *OurPtr = getNewAllocaSlicePtr(IRB, OldPtr->getType());
 
3015
      Type *SizeTy = II.getLength()->getType();
 
3016
      Constant *Size = ConstantInt::get(SizeTy, NewEndOffset - NewBeginOffset);
 
3017
 
 
3018
      CallInst *New = IRB.CreateMemCpy(
 
3019
          IsDest ? OurPtr : OtherPtr, IsDest ? OtherPtr : OurPtr, Size,
 
3020
          MinAlign(SliceAlign, OtherAlign), II.isVolatile());
 
3021
      (void)New;
 
3022
      DEBUG(dbgs() << "          to: " << *New << "\n");
 
3023
      return false;
 
3024
    }
 
3025
 
 
3026
    bool IsWholeAlloca = NewBeginOffset == NewAllocaBeginOffset &&
 
3027
                         NewEndOffset == NewAllocaEndOffset;
 
3028
    uint64_t Size = NewEndOffset - NewBeginOffset;
 
3029
    unsigned BeginIndex = VecTy ? getIndex(NewBeginOffset) : 0;
 
3030
    unsigned EndIndex = VecTy ? getIndex(NewEndOffset) : 0;
 
3031
    unsigned NumElements = EndIndex - BeginIndex;
 
3032
    IntegerType *SubIntTy =
 
3033
        IntTy ? Type::getIntNTy(IntTy->getContext(), Size * 8) : nullptr;
 
3034
 
 
3035
    // Reset the other pointer type to match the register type we're going to
 
3036
    // use, but using the address space of the original other pointer.
 
3037
    if (VecTy && !IsWholeAlloca) {
 
3038
      if (NumElements == 1)
 
3039
        OtherPtrTy = VecTy->getElementType();
 
3040
      else
 
3041
        OtherPtrTy = VectorType::get(VecTy->getElementType(), NumElements);
 
3042
 
 
3043
      OtherPtrTy = OtherPtrTy->getPointerTo(OtherAS);
 
3044
    } else if (IntTy && !IsWholeAlloca) {
 
3045
      OtherPtrTy = SubIntTy->getPointerTo(OtherAS);
 
3046
    } else {
 
3047
      OtherPtrTy = NewAllocaTy->getPointerTo(OtherAS);
 
3048
    }
 
3049
 
 
3050
    Value *SrcPtr = getAdjustedPtr(IRB, DL, OtherPtr, OtherOffset, OtherPtrTy,
 
3051
                                   OtherPtr->getName() + ".");
 
3052
    unsigned SrcAlign = OtherAlign;
 
3053
    Value *DstPtr = &NewAI;
 
3054
    unsigned DstAlign = SliceAlign;
 
3055
    if (!IsDest) {
 
3056
      std::swap(SrcPtr, DstPtr);
 
3057
      std::swap(SrcAlign, DstAlign);
 
3058
    }
 
3059
 
 
3060
    Value *Src;
 
3061
    if (VecTy && !IsWholeAlloca && !IsDest) {
 
3062
      Src = IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(), "load");
 
3063
      Src = extractVector(IRB, Src, BeginIndex, EndIndex, "vec");
 
3064
    } else if (IntTy && !IsWholeAlloca && !IsDest) {
 
3065
      Src = IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(), "load");
 
3066
      Src = convertValue(DL, IRB, Src, IntTy);
 
3067
      uint64_t Offset = NewBeginOffset - NewAllocaBeginOffset;
 
3068
      Src = extractInteger(DL, IRB, Src, SubIntTy, Offset, "extract");
 
3069
    } else {
 
3070
      Src =
 
3071
          IRB.CreateAlignedLoad(SrcPtr, SrcAlign, II.isVolatile(), "copyload");
 
3072
    }
 
3073
 
 
3074
    if (VecTy && !IsWholeAlloca && IsDest) {
 
3075
      Value *Old =
 
3076
          IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(), "oldload");
 
3077
      Src = insertVector(IRB, Old, Src, BeginIndex, "vec");
 
3078
    } else if (IntTy && !IsWholeAlloca && IsDest) {
 
3079
      Value *Old =
 
3080
          IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(), "oldload");
 
3081
      Old = convertValue(DL, IRB, Old, IntTy);
 
3082
      uint64_t Offset = NewBeginOffset - NewAllocaBeginOffset;
 
3083
      Src = insertInteger(DL, IRB, Old, Src, Offset, "insert");
 
3084
      Src = convertValue(DL, IRB, Src, NewAllocaTy);
 
3085
    }
 
3086
 
 
3087
    StoreInst *Store = cast<StoreInst>(
 
3088
        IRB.CreateAlignedStore(Src, DstPtr, DstAlign, II.isVolatile()));
 
3089
    (void)Store;
 
3090
    DEBUG(dbgs() << "          to: " << *Store << "\n");
 
3091
    return !II.isVolatile();
 
3092
  }
 
3093
 
 
3094
  bool visitIntrinsicInst(IntrinsicInst &II) {
 
3095
    assert(II.getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start ||
 
3096
           II.getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_end);
 
3097
    DEBUG(dbgs() << "    original: " << II << "\n");
 
3098
    assert(II.getArgOperand(1) == OldPtr);
 
3099
 
 
3100
    // Record this instruction for deletion.
 
3101
    Pass.DeadInsts.insert(&II);
 
3102
 
 
3103
    ConstantInt *Size =
 
3104
        ConstantInt::get(cast<IntegerType>(II.getArgOperand(0)->getType()),
 
3105
                         NewEndOffset - NewBeginOffset);
 
3106
    Value *Ptr = getNewAllocaSlicePtr(IRB, OldPtr->getType());
 
3107
    Value *New;
 
3108
    if (II.getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start)
 
3109
      New = IRB.CreateLifetimeStart(Ptr, Size);
 
3110
    else
 
3111
      New = IRB.CreateLifetimeEnd(Ptr, Size);
 
3112
 
 
3113
    (void)New;
 
3114
    DEBUG(dbgs() << "          to: " << *New << "\n");
 
3115
    return true;
 
3116
  }
 
3117
 
 
3118
  bool visitPHINode(PHINode &PN) {
 
3119
    DEBUG(dbgs() << "    original: " << PN << "\n");
 
3120
    assert(BeginOffset >= NewAllocaBeginOffset && "PHIs are unsplittable");
 
3121
    assert(EndOffset <= NewAllocaEndOffset && "PHIs are unsplittable");
 
3122
 
 
3123
    // We would like to compute a new pointer in only one place, but have it be
 
3124
    // as local as possible to the PHI. To do that, we re-use the location of
 
3125
    // the old pointer, which necessarily must be in the right position to
 
3126
    // dominate the PHI.
 
3127
    IRBuilderTy PtrBuilder(IRB);
 
3128
    if (isa<PHINode>(OldPtr))
 
3129
      PtrBuilder.SetInsertPoint(OldPtr->getParent()->getFirstInsertionPt());
 
3130
    else
 
3131
      PtrBuilder.SetInsertPoint(OldPtr);
 
3132
    PtrBuilder.SetCurrentDebugLocation(OldPtr->getDebugLoc());
 
3133
 
 
3134
    Value *NewPtr = getNewAllocaSlicePtr(PtrBuilder, OldPtr->getType());
 
3135
    // Replace the operands which were using the old pointer.
 
3136
    std::replace(PN.op_begin(), PN.op_end(), cast<Value>(OldPtr), NewPtr);
 
3137
 
 
3138
    DEBUG(dbgs() << "          to: " << PN << "\n");
 
3139
    deleteIfTriviallyDead(OldPtr);
 
3140
 
 
3141
    // PHIs can't be promoted on their own, but often can be speculated. We
 
3142
    // check the speculation outside of the rewriter so that we see the
 
3143
    // fully-rewritten alloca.
 
3144
    PHIUsers.insert(&PN);
 
3145
    return true;
 
3146
  }
 
3147
 
 
3148
  bool visitSelectInst(SelectInst &SI) {
 
3149
    DEBUG(dbgs() << "    original: " << SI << "\n");
 
3150
    assert((SI.getTrueValue() == OldPtr || SI.getFalseValue() == OldPtr) &&
 
3151
           "Pointer isn't an operand!");
 
3152
    assert(BeginOffset >= NewAllocaBeginOffset && "Selects are unsplittable");
 
3153
    assert(EndOffset <= NewAllocaEndOffset && "Selects are unsplittable");
 
3154
 
 
3155
    Value *NewPtr = getNewAllocaSlicePtr(IRB, OldPtr->getType());
 
3156
    // Replace the operands which were using the old pointer.
 
3157
    if (SI.getOperand(1) == OldPtr)
 
3158
      SI.setOperand(1, NewPtr);
 
3159
    if (SI.getOperand(2) == OldPtr)
 
3160
      SI.setOperand(2, NewPtr);
 
3161
 
 
3162
    DEBUG(dbgs() << "          to: " << SI << "\n");
 
3163
    deleteIfTriviallyDead(OldPtr);
 
3164
 
 
3165
    // Selects can't be promoted on their own, but often can be speculated. We
 
3166
    // check the speculation outside of the rewriter so that we see the
 
3167
    // fully-rewritten alloca.
 
3168
    SelectUsers.insert(&SI);
 
3169
    return true;
 
3170
  }
 
3171
};
 
3172
}
 
3173
 
 
3174
namespace {
 
3175
/// \brief Visitor to rewrite aggregate loads and stores as scalar.
 
3176
///
 
3177
/// This pass aggressively rewrites all aggregate loads and stores on
 
3178
/// a particular pointer (or any pointer derived from it which we can identify)
 
3179
/// with scalar loads and stores.
 
3180
class AggLoadStoreRewriter : public InstVisitor<AggLoadStoreRewriter, bool> {
 
3181
  // Befriend the base class so it can delegate to private visit methods.
 
3182
  friend class llvm::InstVisitor<AggLoadStoreRewriter, bool>;
 
3183
 
 
3184
  const DataLayout &DL;
 
3185
 
 
3186
  /// Queue of pointer uses to analyze and potentially rewrite.
 
3187
  SmallVector<Use *, 8> Queue;
 
3188
 
 
3189
  /// Set to prevent us from cycling with phi nodes and loops.
 
3190
  SmallPtrSet<User *, 8> Visited;
 
3191
 
 
3192
  /// The current pointer use being rewritten. This is used to dig up the used
 
3193
  /// value (as opposed to the user).
 
3194
  Use *U;
 
3195
 
 
3196
public:
 
3197
  AggLoadStoreRewriter(const DataLayout &DL) : DL(DL) {}
 
3198
 
 
3199
  /// Rewrite loads and stores through a pointer and all pointers derived from
 
3200
  /// it.
 
3201
  bool rewrite(Instruction &I) {
 
3202
    DEBUG(dbgs() << "  Rewriting FCA loads and stores...\n");
 
3203
    enqueueUsers(I);
 
3204
    bool Changed = false;
 
3205
    while (!Queue.empty()) {
 
3206
      U = Queue.pop_back_val();
 
3207
      Changed |= visit(cast<Instruction>(U->getUser()));
 
3208
    }
 
3209
    return Changed;
 
3210
  }
 
3211
 
 
3212
private:
 
3213
  /// Enqueue all the users of the given instruction for further processing.
 
3214
  /// This uses a set to de-duplicate users.
 
3215
  void enqueueUsers(Instruction &I) {
 
3216
    for (Use &U : I.uses())
 
3217
      if (Visited.insert(U.getUser()).second)
 
3218
        Queue.push_back(&U);
 
3219
  }
 
3220
 
 
3221
  // Conservative default is to not rewrite anything.
 
3222
  bool visitInstruction(Instruction &I) { return false; }
 
3223
 
 
3224
  /// \brief Generic recursive split emission class.
 
3225
  template <typename Derived> class OpSplitter {
 
3226
  protected:
 
3227
    /// The builder used to form new instructions.
 
3228
    IRBuilderTy IRB;
 
3229
    /// The indices which to be used with insert- or extractvalue to select the
 
3230
    /// appropriate value within the aggregate.
 
3231
    SmallVector<unsigned, 4> Indices;
 
3232
    /// The indices to a GEP instruction which will move Ptr to the correct slot
 
3233
    /// within the aggregate.
 
3234
    SmallVector<Value *, 4> GEPIndices;
 
3235
    /// The base pointer of the original op, used as a base for GEPing the
 
3236
    /// split operations.
 
3237
    Value *Ptr;
 
3238
 
 
3239
    /// Initialize the splitter with an insertion point, Ptr and start with a
 
3240
    /// single zero GEP index.
 
3241
    OpSplitter(Instruction *InsertionPoint, Value *Ptr)
 
3242
        : IRB(InsertionPoint), GEPIndices(1, IRB.getInt32(0)), Ptr(Ptr) {}
 
3243
 
 
3244
  public:
 
3245
    /// \brief Generic recursive split emission routine.
 
3246
    ///
 
3247
    /// This method recursively splits an aggregate op (load or store) into
 
3248
    /// scalar or vector ops. It splits recursively until it hits a single value
 
3249
    /// and emits that single value operation via the template argument.
 
3250
    ///
 
3251
    /// The logic of this routine relies on GEPs and insertvalue and
 
3252
    /// extractvalue all operating with the same fundamental index list, merely
 
3253
    /// formatted differently (GEPs need actual values).
 
3254
    ///
 
3255
    /// \param Ty  The type being split recursively into smaller ops.
 
3256
    /// \param Agg The aggregate value being built up or stored, depending on
 
3257
    /// whether this is splitting a load or a store respectively.
 
3258
    void emitSplitOps(Type *Ty, Value *&Agg, const Twine &Name) {
 
3259
      if (Ty->isSingleValueType())
 
3260
        return static_cast<Derived *>(this)->emitFunc(Ty, Agg, Name);
 
3261
 
 
3262
      if (ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(Ty)) {
 
3263
        unsigned OldSize = Indices.size();
 
3264
        (void)OldSize;
 
3265
        for (unsigned Idx = 0, Size = ATy->getNumElements(); Idx != Size;
 
3266
             ++Idx) {
 
3267
          assert(Indices.size() == OldSize && "Did not return to the old size");
 
3268
          Indices.push_back(Idx);
 
3269
          GEPIndices.push_back(IRB.getInt32(Idx));
 
3270
          emitSplitOps(ATy->getElementType(), Agg, Name + "." + Twine(Idx));
 
3271
          GEPIndices.pop_back();
 
3272
          Indices.pop_back();
 
3273
        }
 
3274
        return;
 
3275
      }
 
3276
 
 
3277
      if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
 
3278
        unsigned OldSize = Indices.size();
 
3279
        (void)OldSize;
 
3280
        for (unsigned Idx = 0, Size = STy->getNumElements(); Idx != Size;
 
3281
             ++Idx) {
 
3282
          assert(Indices.size() == OldSize && "Did not return to the old size");
 
3283
          Indices.push_back(Idx);
 
3284
          GEPIndices.push_back(IRB.getInt32(Idx));
 
3285
          emitSplitOps(STy->getElementType(Idx), Agg, Name + "." + Twine(Idx));
 
3286
          GEPIndices.pop_back();
 
3287
          Indices.pop_back();
 
3288
        }
 
3289
        return;
 
3290
      }
 
3291
 
 
3292
      llvm_unreachable("Only arrays and structs are aggregate loadable types");
 
3293
    }
 
3294
  };
 
3295
 
 
3296
  struct LoadOpSplitter : public OpSplitter<LoadOpSplitter> {
 
3297
    LoadOpSplitter(Instruction *InsertionPoint, Value *Ptr)
 
3298
        : OpSplitter<LoadOpSplitter>(InsertionPoint, Ptr) {}
 
3299
 
 
3300
    /// Emit a leaf load of a single value. This is called at the leaves of the
 
3301
    /// recursive emission to actually load values.
 
3302
    void emitFunc(Type *Ty, Value *&Agg, const Twine &Name) {
 
3303
      assert(Ty->isSingleValueType());
 
3304
      // Load the single value and insert it using the indices.
 
3305
      Value *GEP =
 
3306
          IRB.CreateInBoundsGEP(nullptr, Ptr, GEPIndices, Name + ".gep");
 
3307
      Value *Load = IRB.CreateLoad(GEP, Name + ".load");
 
3308
      Agg = IRB.CreateInsertValue(Agg, Load, Indices, Name + ".insert");
 
3309
      DEBUG(dbgs() << "          to: " << *Load << "\n");
 
3310
    }
 
3311
  };
 
3312
 
 
3313
  bool visitLoadInst(LoadInst &LI) {
 
3314
    assert(LI.getPointerOperand() == *U);
 
3315
    if (!LI.isSimple() || LI.getType()->isSingleValueType())
 
3316
      return false;
 
3317
 
 
3318
    // We have an aggregate being loaded, split it apart.
 
3319
    DEBUG(dbgs() << "    original: " << LI << "\n");
 
3320
    LoadOpSplitter Splitter(&LI, *U);
 
3321
    Value *V = UndefValue::get(LI.getType());
 
3322
    Splitter.emitSplitOps(LI.getType(), V, LI.getName() + ".fca");
 
3323
    LI.replaceAllUsesWith(V);
 
3324
    LI.eraseFromParent();
 
3325
    return true;
 
3326
  }
 
3327
 
 
3328
  struct StoreOpSplitter : public OpSplitter<StoreOpSplitter> {
 
3329
    StoreOpSplitter(Instruction *InsertionPoint, Value *Ptr)
 
3330
        : OpSplitter<StoreOpSplitter>(InsertionPoint, Ptr) {}
 
3331
 
 
3332
    /// Emit a leaf store of a single value. This is called at the leaves of the
 
3333
    /// recursive emission to actually produce stores.
 
3334
    void emitFunc(Type *Ty, Value *&Agg, const Twine &Name) {
 
3335
      assert(Ty->isSingleValueType());
 
3336
      // Extract the single value and store it using the indices.
 
3337
      Value *Store = IRB.CreateStore(
 
3338
          IRB.CreateExtractValue(Agg, Indices, Name + ".extract"),
 
3339
          IRB.CreateInBoundsGEP(nullptr, Ptr, GEPIndices, Name + ".gep"));
 
3340
      (void)Store;
 
3341
      DEBUG(dbgs() << "          to: " << *Store << "\n");
 
3342
    }
 
3343
  };
 
3344
 
 
3345
  bool visitStoreInst(StoreInst &SI) {
 
3346
    if (!SI.isSimple() || SI.getPointerOperand() != *U)
 
3347
      return false;
 
3348
    Value *V = SI.getValueOperand();
 
3349
    if (V->getType()->isSingleValueType())
 
3350
      return false;
 
3351
 
 
3352
    // We have an aggregate being stored, split it apart.
 
3353
    DEBUG(dbgs() << "    original: " << SI << "\n");
 
3354
    StoreOpSplitter Splitter(&SI, *U);
 
3355
    Splitter.emitSplitOps(V->getType(), V, V->getName() + ".fca");
 
3356
    SI.eraseFromParent();
 
3357
    return true;
 
3358
  }
 
3359
 
 
3360
  bool visitBitCastInst(BitCastInst &BC) {
 
3361
    enqueueUsers(BC);
 
3362
    return false;
 
3363
  }
 
3364
 
 
3365
  bool visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEPI) {
 
3366
    enqueueUsers(GEPI);
 
3367
    return false;
 
3368
  }
 
3369
 
 
3370
  bool visitPHINode(PHINode &PN) {
 
3371
    enqueueUsers(PN);
 
3372
    return false;
 
3373
  }
 
3374
 
 
3375
  bool visitSelectInst(SelectInst &SI) {
 
3376
    enqueueUsers(SI);
 
3377
    return false;
 
3378
  }
 
3379
};
 
3380
}
 
3381
 
 
3382
/// \brief Strip aggregate type wrapping.
 
3383
///
 
3384
/// This removes no-op aggregate types wrapping an underlying type. It will
 
3385
/// strip as many layers of types as it can without changing either the type
 
3386
/// size or the allocated size.
 
3387
static Type *stripAggregateTypeWrapping(const DataLayout &DL, Type *Ty) {
 
3388
  if (Ty->isSingleValueType())
 
3389
    return Ty;
 
3390
 
 
3391
  uint64_t AllocSize = DL.getTypeAllocSize(Ty);
 
3392
  uint64_t TypeSize = DL.getTypeSizeInBits(Ty);
 
3393
 
 
3394
  Type *InnerTy;
 
3395
  if (ArrayType *ArrTy = dyn_cast<ArrayType>(Ty)) {
 
3396
    InnerTy = ArrTy->getElementType();
 
3397
  } else if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
 
3398
    const StructLayout *SL = DL.getStructLayout(STy);
 
3399
    unsigned Index = SL->getElementContainingOffset(0);
 
3400
    InnerTy = STy->getElementType(Index);
 
3401
  } else {
 
3402
    return Ty;
 
3403
  }
 
3404
 
 
3405
  if (AllocSize > DL.getTypeAllocSize(InnerTy) ||
 
3406
      TypeSize > DL.getTypeSizeInBits(InnerTy))
 
3407
    return Ty;
 
3408
 
 
3409
  return stripAggregateTypeWrapping(DL, InnerTy);
 
3410
}
 
3411
 
 
3412
/// \brief Try to find a partition of the aggregate type passed in for a given
 
3413
/// offset and size.
 
3414
///
 
3415
/// This recurses through the aggregate type and tries to compute a subtype
 
3416
/// based on the offset and size. When the offset and size span a sub-section
 
3417
/// of an array, it will even compute a new array type for that sub-section,
 
3418
/// and the same for structs.
 
3419
///
 
3420
/// Note that this routine is very strict and tries to find a partition of the
 
3421
/// type which produces the *exact* right offset and size. It is not forgiving
 
3422
/// when the size or offset cause either end of type-based partition to be off.
 
3423
/// Also, this is a best-effort routine. It is reasonable to give up and not
 
3424
/// return a type if necessary.
 
3425
static Type *getTypePartition(const DataLayout &DL, Type *Ty, uint64_t Offset,
 
3426
                              uint64_t Size) {
 
3427
  if (Offset == 0 && DL.getTypeAllocSize(Ty) == Size)
 
3428
    return stripAggregateTypeWrapping(DL, Ty);
 
3429
  if (Offset > DL.getTypeAllocSize(Ty) ||
 
3430
      (DL.getTypeAllocSize(Ty) - Offset) < Size)
 
3431
    return nullptr;
 
3432
 
 
3433
  if (SequentialType *SeqTy = dyn_cast<SequentialType>(Ty)) {
 
3434
    // We can't partition pointers...
 
3435
    if (SeqTy->isPointerTy())
 
3436
      return nullptr;
 
3437
 
 
3438
    Type *ElementTy = SeqTy->getElementType();
 
3439
    uint64_t ElementSize = DL.getTypeAllocSize(ElementTy);
 
3440
    uint64_t NumSkippedElements = Offset / ElementSize;
 
3441
    if (ArrayType *ArrTy = dyn_cast<ArrayType>(SeqTy)) {
 
3442
      if (NumSkippedElements >= ArrTy->getNumElements())
 
3443
        return nullptr;
 
3444
    } else if (VectorType *VecTy = dyn_cast<VectorType>(SeqTy)) {
 
3445
      if (NumSkippedElements >= VecTy->getNumElements())
 
3446
        return nullptr;
 
3447
    }
 
3448
    Offset -= NumSkippedElements * ElementSize;
 
3449
 
 
3450
    // First check if we need to recurse.
 
3451
    if (Offset > 0 || Size < ElementSize) {
 
3452
      // Bail if the partition ends in a different array element.
 
3453
      if ((Offset + Size) > ElementSize)
 
3454
        return nullptr;
 
3455
      // Recurse through the element type trying to peel off offset bytes.
 
3456
      return getTypePartition(DL, ElementTy, Offset, Size);
 
3457
    }
 
3458
    assert(Offset == 0);
 
3459
 
 
3460
    if (Size == ElementSize)
 
3461
      return stripAggregateTypeWrapping(DL, ElementTy);
 
3462
    assert(Size > ElementSize);
 
3463
    uint64_t NumElements = Size / ElementSize;
 
3464
    if (NumElements * ElementSize != Size)
 
3465
      return nullptr;
 
3466
    return ArrayType::get(ElementTy, NumElements);
 
3467
  }
 
3468
 
 
3469
  StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty);
 
3470
  if (!STy)
 
3471
    return nullptr;
 
3472
 
 
3473
  const StructLayout *SL = DL.getStructLayout(STy);
 
3474
  if (Offset >= SL->getSizeInBytes())
 
3475
    return nullptr;
 
3476
  uint64_t EndOffset = Offset + Size;
 
3477
  if (EndOffset > SL->getSizeInBytes())
 
3478
    return nullptr;
 
3479
 
 
3480
  unsigned Index = SL->getElementContainingOffset(Offset);
 
3481
  Offset -= SL->getElementOffset(Index);
 
3482
 
 
3483
  Type *ElementTy = STy->getElementType(Index);
 
3484
  uint64_t ElementSize = DL.getTypeAllocSize(ElementTy);
 
3485
  if (Offset >= ElementSize)
 
3486
    return nullptr; // The offset points into alignment padding.
 
3487
 
 
3488
  // See if any partition must be contained by the element.
 
3489
  if (Offset > 0 || Size < ElementSize) {
 
3490
    if ((Offset + Size) > ElementSize)
 
3491
      return nullptr;
 
3492
    return getTypePartition(DL, ElementTy, Offset, Size);
 
3493
  }
 
3494
  assert(Offset == 0);
 
3495
 
 
3496
  if (Size == ElementSize)
 
3497
    return stripAggregateTypeWrapping(DL, ElementTy);
 
3498
 
 
3499
  StructType::element_iterator EI = STy->element_begin() + Index,
 
3500
                               EE = STy->element_end();
 
3501
  if (EndOffset < SL->getSizeInBytes()) {
 
3502
    unsigned EndIndex = SL->getElementContainingOffset(EndOffset);
 
3503
    if (Index == EndIndex)
 
3504
      return nullptr; // Within a single element and its padding.
 
3505
 
 
3506
    // Don't try to form "natural" types if the elements don't line up with the
 
3507
    // expected size.
 
3508
    // FIXME: We could potentially recurse down through the last element in the
 
3509
    // sub-struct to find a natural end point.
 
3510
    if (SL->getElementOffset(EndIndex) != EndOffset)
 
3511
      return nullptr;
 
3512
 
 
3513
    assert(Index < EndIndex);
 
3514
    EE = STy->element_begin() + EndIndex;
 
3515
  }
 
3516
 
 
3517
  // Try to build up a sub-structure.
 
3518
  StructType *SubTy =
 
3519
      StructType::get(STy->getContext(), makeArrayRef(EI, EE), STy->isPacked());
 
3520
  const StructLayout *SubSL = DL.getStructLayout(SubTy);
 
3521
  if (Size != SubSL->getSizeInBytes())
 
3522
    return nullptr; // The sub-struct doesn't have quite the size needed.
 
3523
 
 
3524
  return SubTy;
 
3525
}
 
3526
 
 
3527
/// \brief Pre-split loads and stores to simplify rewriting.
 
3528
///
 
3529
/// We want to break up the splittable load+store pairs as much as
 
3530
/// possible. This is important to do as a preprocessing step, as once we
 
3531
/// start rewriting the accesses to partitions of the alloca we lose the
 
3532
/// necessary information to correctly split apart paired loads and stores
 
3533
/// which both point into this alloca. The case to consider is something like
 
3534
/// the following:
 
3535
///
 
3536
///   %a = alloca [12 x i8]
 
3537
///   %gep1 = getelementptr [12 x i8]* %a, i32 0, i32 0
 
3538
///   %gep2 = getelementptr [12 x i8]* %a, i32 0, i32 4
 
3539
///   %gep3 = getelementptr [12 x i8]* %a, i32 0, i32 8
 
3540
///   %iptr1 = bitcast i8* %gep1 to i64*
 
3541
///   %iptr2 = bitcast i8* %gep2 to i64*
 
3542
///   %fptr1 = bitcast i8* %gep1 to float*
 
3543
///   %fptr2 = bitcast i8* %gep2 to float*
 
3544
///   %fptr3 = bitcast i8* %gep3 to float*
 
3545
///   store float 0.0, float* %fptr1
 
3546
///   store float 1.0, float* %fptr2
 
3547
///   %v = load i64* %iptr1
 
3548
///   store i64 %v, i64* %iptr2
 
3549
///   %f1 = load float* %fptr2
 
3550
///   %f2 = load float* %fptr3
 
3551
///
 
3552
/// Here we want to form 3 partitions of the alloca, each 4 bytes large, and
 
3553
/// promote everything so we recover the 2 SSA values that should have been
 
3554
/// there all along.
 
3555
///
 
3556
/// \returns true if any changes are made.
 
3557
bool SROA::presplitLoadsAndStores(AllocaInst &AI, AllocaSlices &AS) {
 
3558
  DEBUG(dbgs() << "Pre-splitting loads and stores\n");
 
3559
 
 
3560
  // Track the loads and stores which are candidates for pre-splitting here, in
 
3561
  // the order they first appear during the partition scan. These give stable
 
3562
  // iteration order and a basis for tracking which loads and stores we
 
3563
  // actually split.
 
3564
  SmallVector<LoadInst *, 4> Loads;
 
3565
  SmallVector<StoreInst *, 4> Stores;
 
3566
 
 
3567
  // We need to accumulate the splits required of each load or store where we
 
3568
  // can find them via a direct lookup. This is important to cross-check loads
 
3569
  // and stores against each other. We also track the slice so that we can kill
 
3570
  // all the slices that end up split.
 
3571
  struct SplitOffsets {
 
3572
    Slice *S;
 
3573
    std::vector<uint64_t> Splits;
 
3574
  };
 
3575
  SmallDenseMap<Instruction *, SplitOffsets, 8> SplitOffsetsMap;
 
3576
 
 
3577
  // Track loads out of this alloca which cannot, for any reason, be pre-split.
 
3578
  // This is important as we also cannot pre-split stores of those loads!
 
3579
  // FIXME: This is all pretty gross. It means that we can be more aggressive
 
3580
  // in pre-splitting when the load feeding the store happens to come from
 
3581
  // a separate alloca. Put another way, the effectiveness of SROA would be
 
3582
  // decreased by a frontend which just concatenated all of its local allocas
 
3583
  // into one big flat alloca. But defeating such patterns is exactly the job
 
3584
  // SROA is tasked with! Sadly, to not have this discrepancy we would have
 
3585
  // change store pre-splitting to actually force pre-splitting of the load
 
3586
  // that feeds it *and all stores*. That makes pre-splitting much harder, but
 
3587
  // maybe it would make it more principled?
 
3588
  SmallPtrSet<LoadInst *, 8> UnsplittableLoads;
 
3589
 
 
3590
  DEBUG(dbgs() << "  Searching for candidate loads and stores\n");
 
3591
  for (auto &P : AS.partitions()) {
 
3592
    for (Slice &S : P) {
 
3593
      Instruction *I = cast<Instruction>(S.getUse()->getUser());
 
3594
      if (!S.isSplittable() ||S.endOffset() <= P.endOffset()) {
 
3595
        // If this was a load we have to track that it can't participate in any
 
3596
        // pre-splitting!
 
3597
        if (auto *LI = dyn_cast<LoadInst>(I))
 
3598
          UnsplittableLoads.insert(LI);
 
3599
        continue;
 
3600
      }
 
3601
      assert(P.endOffset() > S.beginOffset() &&
 
3602
             "Empty or backwards partition!");
 
3603
 
 
3604
      // Determine if this is a pre-splittable slice.
 
3605
      if (auto *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
 
3606
        assert(!LI->isVolatile() && "Cannot split volatile loads!");
 
3607
 
 
3608
        // The load must be used exclusively to store into other pointers for
 
3609
        // us to be able to arbitrarily pre-split it. The stores must also be
 
3610
        // simple to avoid changing semantics.
 
3611
        auto IsLoadSimplyStored = [](LoadInst *LI) {
 
3612
          for (User *LU : LI->users()) {
 
3613
            auto *SI = dyn_cast<StoreInst>(LU);
 
3614
            if (!SI || !SI->isSimple())
 
3615
              return false;
 
3616
          }
 
3617
          return true;
 
3618
        };
 
3619
        if (!IsLoadSimplyStored(LI)) {
 
3620
          UnsplittableLoads.insert(LI);
 
3621
          continue;
 
3622
        }
 
3623
 
 
3624
        Loads.push_back(LI);
 
3625
      } else if (auto *SI = dyn_cast<StoreInst>(S.getUse()->getUser())) {
 
3626
        if (!SI ||
 
3627
            S.getUse() != &SI->getOperandUse(SI->getPointerOperandIndex()))
 
3628
          continue;
 
3629
        auto *StoredLoad = dyn_cast<LoadInst>(SI->getValueOperand());
 
3630
        if (!StoredLoad || !StoredLoad->isSimple())
 
3631
          continue;
 
3632
        assert(!SI->isVolatile() && "Cannot split volatile stores!");
 
3633
 
 
3634
        Stores.push_back(SI);
 
3635
      } else {
 
3636
        // Other uses cannot be pre-split.
 
3637
        continue;
 
3638
      }
 
3639
 
 
3640
      // Record the initial split.
 
3641
      DEBUG(dbgs() << "    Candidate: " << *I << "\n");
 
3642
      auto &Offsets = SplitOffsetsMap[I];
 
3643
      assert(Offsets.Splits.empty() &&
 
3644
             "Should not have splits the first time we see an instruction!");
 
3645
      Offsets.S = &S;
 
3646
      Offsets.Splits.push_back(P.endOffset() - S.beginOffset());
 
3647
    }
 
3648
 
 
3649
    // Now scan the already split slices, and add a split for any of them which
 
3650
    // we're going to pre-split.
 
3651
    for (Slice *S : P.splitSliceTails()) {
 
3652
      auto SplitOffsetsMapI =
 
3653
          SplitOffsetsMap.find(cast<Instruction>(S->getUse()->getUser()));
 
3654
      if (SplitOffsetsMapI == SplitOffsetsMap.end())
 
3655
        continue;
 
3656
      auto &Offsets = SplitOffsetsMapI->second;
 
3657
 
 
3658
      assert(Offsets.S == S && "Found a mismatched slice!");
 
3659
      assert(!Offsets.Splits.empty() &&
 
3660
             "Cannot have an empty set of splits on the second partition!");
 
3661
      assert(Offsets.Splits.back() ==
 
3662
                 P.beginOffset() - Offsets.S->beginOffset() &&
 
3663
             "Previous split does not end where this one begins!");
 
3664
 
 
3665
      // Record each split. The last partition's end isn't needed as the size
 
3666
      // of the slice dictates that.
 
3667
      if (S->endOffset() > P.endOffset())
 
3668
        Offsets.Splits.push_back(P.endOffset() - Offsets.S->beginOffset());
 
3669
    }
 
3670
  }
 
3671
 
 
3672
  // We may have split loads where some of their stores are split stores. For
 
3673
  // such loads and stores, we can only pre-split them if their splits exactly
 
3674
  // match relative to their starting offset. We have to verify this prior to
 
3675
  // any rewriting.
 
3676
  Stores.erase(
 
3677
      std::remove_if(Stores.begin(), Stores.end(),
 
3678
                     [&UnsplittableLoads, &SplitOffsetsMap](StoreInst *SI) {
 
3679
                       // Lookup the load we are storing in our map of split
 
3680
                       // offsets.
 
3681
                       auto *LI = cast<LoadInst>(SI->getValueOperand());
 
3682
                       // If it was completely unsplittable, then we're done,
 
3683
                       // and this store can't be pre-split.
 
3684
                       if (UnsplittableLoads.count(LI))
 
3685
                         return true;
 
3686
 
 
3687
                       auto LoadOffsetsI = SplitOffsetsMap.find(LI);
 
3688
                       if (LoadOffsetsI == SplitOffsetsMap.end())
 
3689
                         return false; // Unrelated loads are definitely safe.
 
3690
                       auto &LoadOffsets = LoadOffsetsI->second;
 
3691
 
 
3692
                       // Now lookup the store's offsets.
 
3693
                       auto &StoreOffsets = SplitOffsetsMap[SI];
 
3694
 
 
3695
                       // If the relative offsets of each split in the load and
 
3696
                       // store match exactly, then we can split them and we
 
3697
                       // don't need to remove them here.
 
3698
                       if (LoadOffsets.Splits == StoreOffsets.Splits)
 
3699
                         return false;
 
3700
 
 
3701
                       DEBUG(dbgs()
 
3702
                             << "    Mismatched splits for load and store:\n"
 
3703
                             << "      " << *LI << "\n"
 
3704
                             << "      " << *SI << "\n");
 
3705
 
 
3706
                       // We've found a store and load that we need to split
 
3707
                       // with mismatched relative splits. Just give up on them
 
3708
                       // and remove both instructions from our list of
 
3709
                       // candidates.
 
3710
                       UnsplittableLoads.insert(LI);
 
3711
                       return true;
 
3712
                     }),
 
3713
      Stores.end());
 
3714
  // Now we have to go *back* through all te stores, because a later store may
 
3715
  // have caused an earlier store's load to become unsplittable and if it is
 
3716
  // unsplittable for the later store, then we can't rely on it being split in
 
3717
  // the earlier store either.
 
3718
  Stores.erase(std::remove_if(Stores.begin(), Stores.end(),
 
3719
                              [&UnsplittableLoads](StoreInst *SI) {
 
3720
                                auto *LI =
 
3721
                                    cast<LoadInst>(SI->getValueOperand());
 
3722
                                return UnsplittableLoads.count(LI);
 
3723
                              }),
 
3724
               Stores.end());
 
3725
  // Once we've established all the loads that can't be split for some reason,
 
3726
  // filter any that made it into our list out.
 
3727
  Loads.erase(std::remove_if(Loads.begin(), Loads.end(),
 
3728
                             [&UnsplittableLoads](LoadInst *LI) {
 
3729
                               return UnsplittableLoads.count(LI);
 
3730
                             }),
 
3731
              Loads.end());
 
3732
 
 
3733
 
 
3734
  // If no loads or stores are left, there is no pre-splitting to be done for
 
3735
  // this alloca.
 
3736
  if (Loads.empty() && Stores.empty())
 
3737
    return false;
 
3738
 
 
3739
  // From here on, we can't fail and will be building new accesses, so rig up
 
3740
  // an IR builder.
 
3741
  IRBuilderTy IRB(&AI);
 
3742
 
 
3743
  // Collect the new slices which we will merge into the alloca slices.
 
3744
  SmallVector<Slice, 4> NewSlices;
 
3745
 
 
3746
  // Track any allocas we end up splitting loads and stores for so we iterate
 
3747
  // on them.
 
3748
  SmallPtrSet<AllocaInst *, 4> ResplitPromotableAllocas;
 
3749
 
 
3750
  // At this point, we have collected all of the loads and stores we can
 
3751
  // pre-split, and the specific splits needed for them. We actually do the
 
3752
  // splitting in a specific order in order to handle when one of the loads in
 
3753
  // the value operand to one of the stores.
 
3754
  //
 
3755
  // First, we rewrite all of the split loads, and just accumulate each split
 
3756
  // load in a parallel structure. We also build the slices for them and append
 
3757
  // them to the alloca slices.
 
3758
  SmallDenseMap<LoadInst *, std::vector<LoadInst *>, 1> SplitLoadsMap;
 
3759
  std::vector<LoadInst *> SplitLoads;
 
3760
  const DataLayout &DL = AI.getModule()->getDataLayout();
 
3761
  for (LoadInst *LI : Loads) {
 
3762
    SplitLoads.clear();
 
3763
 
 
3764
    IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(LI->getType());
 
3765
    uint64_t LoadSize = Ty->getBitWidth() / 8;
 
3766
    assert(LoadSize > 0 && "Cannot have a zero-sized integer load!");
 
3767
 
 
3768
    auto &Offsets = SplitOffsetsMap[LI];
 
3769
    assert(LoadSize == Offsets.S->endOffset() - Offsets.S->beginOffset() &&
 
3770
           "Slice size should always match load size exactly!");
 
3771
    uint64_t BaseOffset = Offsets.S->beginOffset();
 
3772
    assert(BaseOffset + LoadSize > BaseOffset &&
 
3773
           "Cannot represent alloca access size using 64-bit integers!");
 
3774
 
 
3775
    Instruction *BasePtr = cast<Instruction>(LI->getPointerOperand());
 
3776
    IRB.SetInsertPoint(BasicBlock::iterator(LI));
 
3777
 
 
3778
    DEBUG(dbgs() << "  Splitting load: " << *LI << "\n");
 
3779
 
 
3780
    uint64_t PartOffset = 0, PartSize = Offsets.Splits.front();
 
3781
    int Idx = 0, Size = Offsets.Splits.size();
 
3782
    for (;;) {
 
3783
      auto *PartTy = Type::getIntNTy(Ty->getContext(), PartSize * 8);
 
3784
      auto *PartPtrTy = PartTy->getPointerTo(LI->getPointerAddressSpace());
 
3785
      LoadInst *PLoad = IRB.CreateAlignedLoad(
 
3786
          getAdjustedPtr(IRB, DL, BasePtr,
 
3787
                         APInt(DL.getPointerSizeInBits(), PartOffset),
 
3788
                         PartPtrTy, BasePtr->getName() + "."),
 
3789
          getAdjustedAlignment(LI, PartOffset, DL), /*IsVolatile*/ false,
 
3790
          LI->getName());
 
3791
 
 
3792
      // Append this load onto the list of split loads so we can find it later
 
3793
      // to rewrite the stores.
 
3794
      SplitLoads.push_back(PLoad);
 
3795
 
 
3796
      // Now build a new slice for the alloca.
 
3797
      NewSlices.push_back(
 
3798
          Slice(BaseOffset + PartOffset, BaseOffset + PartOffset + PartSize,
 
3799
                &PLoad->getOperandUse(PLoad->getPointerOperandIndex()),
 
3800
                /*IsSplittable*/ false));
 
3801
      DEBUG(dbgs() << "    new slice [" << NewSlices.back().beginOffset()
 
3802
                   << ", " << NewSlices.back().endOffset() << "): " << *PLoad
 
3803
                   << "\n");
 
3804
 
 
3805
      // See if we've handled all the splits.
 
3806
      if (Idx >= Size)
 
3807
        break;
 
3808
 
 
3809
      // Setup the next partition.
 
3810
      PartOffset = Offsets.Splits[Idx];
 
3811
      ++Idx;
 
3812
      PartSize = (Idx < Size ? Offsets.Splits[Idx] : LoadSize) - PartOffset;
 
3813
    }
 
3814
 
 
3815
    // Now that we have the split loads, do the slow walk over all uses of the
 
3816
    // load and rewrite them as split stores, or save the split loads to use
 
3817
    // below if the store is going to be split there anyways.
 
3818
    bool DeferredStores = false;
 
3819
    for (User *LU : LI->users()) {
 
3820
      StoreInst *SI = cast<StoreInst>(LU);
 
3821
      if (!Stores.empty() && SplitOffsetsMap.count(SI)) {
 
3822
        DeferredStores = true;
 
3823
        DEBUG(dbgs() << "    Deferred splitting of store: " << *SI << "\n");
 
3824
        continue;
 
3825
      }
 
3826
 
 
3827
      Value *StoreBasePtr = SI->getPointerOperand();
 
3828
      IRB.SetInsertPoint(BasicBlock::iterator(SI));
 
3829
 
 
3830
      DEBUG(dbgs() << "    Splitting store of load: " << *SI << "\n");
 
3831
 
 
3832
      for (int Idx = 0, Size = SplitLoads.size(); Idx < Size; ++Idx) {
 
3833
        LoadInst *PLoad = SplitLoads[Idx];
 
3834
        uint64_t PartOffset = Idx == 0 ? 0 : Offsets.Splits[Idx - 1];
 
3835
        auto *PartPtrTy =
 
3836
            PLoad->getType()->getPointerTo(SI->getPointerAddressSpace());
 
3837
 
 
3838
        StoreInst *PStore = IRB.CreateAlignedStore(
 
3839
            PLoad, getAdjustedPtr(IRB, DL, StoreBasePtr,
 
3840
                                  APInt(DL.getPointerSizeInBits(), PartOffset),
 
3841
                                  PartPtrTy, StoreBasePtr->getName() + "."),
 
3842
            getAdjustedAlignment(SI, PartOffset, DL), /*IsVolatile*/ false);
 
3843
        (void)PStore;
 
3844
        DEBUG(dbgs() << "      +" << PartOffset << ":" << *PStore << "\n");
 
3845
      }
 
3846
 
 
3847
      // We want to immediately iterate on any allocas impacted by splitting
 
3848
      // this store, and we have to track any promotable alloca (indicated by
 
3849
      // a direct store) as needing to be resplit because it is no longer
 
3850
      // promotable.
 
3851
      if (AllocaInst *OtherAI = dyn_cast<AllocaInst>(StoreBasePtr)) {
 
3852
        ResplitPromotableAllocas.insert(OtherAI);
 
3853
        Worklist.insert(OtherAI);
 
3854
      } else if (AllocaInst *OtherAI = dyn_cast<AllocaInst>(
 
3855
                     StoreBasePtr->stripInBoundsOffsets())) {
 
3856
        Worklist.insert(OtherAI);
 
3857
      }
 
3858
 
 
3859
      // Mark the original store as dead.
 
3860
      DeadInsts.insert(SI);
 
3861
    }
 
3862
 
 
3863
    // Save the split loads if there are deferred stores among the users.
 
3864
    if (DeferredStores)
 
3865
      SplitLoadsMap.insert(std::make_pair(LI, std::move(SplitLoads)));
 
3866
 
 
3867
    // Mark the original load as dead and kill the original slice.
 
3868
    DeadInsts.insert(LI);
 
3869
    Offsets.S->kill();
 
3870
  }
 
3871
 
 
3872
  // Second, we rewrite all of the split stores. At this point, we know that
 
3873
  // all loads from this alloca have been split already. For stores of such
 
3874
  // loads, we can simply look up the pre-existing split loads. For stores of
 
3875
  // other loads, we split those loads first and then write split stores of
 
3876
  // them.
 
3877
  for (StoreInst *SI : Stores) {
 
3878
    auto *LI = cast<LoadInst>(SI->getValueOperand());
 
3879
    IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(LI->getType());
 
3880
    uint64_t StoreSize = Ty->getBitWidth() / 8;
 
3881
    assert(StoreSize > 0 && "Cannot have a zero-sized integer store!");
 
3882
 
 
3883
    auto &Offsets = SplitOffsetsMap[SI];
 
3884
    assert(StoreSize == Offsets.S->endOffset() - Offsets.S->beginOffset() &&
 
3885
           "Slice size should always match load size exactly!");
 
3886
    uint64_t BaseOffset = Offsets.S->beginOffset();
 
3887
    assert(BaseOffset + StoreSize > BaseOffset &&
 
3888
           "Cannot represent alloca access size using 64-bit integers!");
 
3889
 
 
3890
    Value *LoadBasePtr = LI->getPointerOperand();
 
3891
    Instruction *StoreBasePtr = cast<Instruction>(SI->getPointerOperand());
 
3892
 
 
3893
    DEBUG(dbgs() << "  Splitting store: " << *SI << "\n");
 
3894
 
 
3895
    // Check whether we have an already split load.
 
3896
    auto SplitLoadsMapI = SplitLoadsMap.find(LI);
 
3897
    std::vector<LoadInst *> *SplitLoads = nullptr;
 
3898
    if (SplitLoadsMapI != SplitLoadsMap.end()) {
 
3899
      SplitLoads = &SplitLoadsMapI->second;
 
3900
      assert(SplitLoads->size() == Offsets.Splits.size() + 1 &&
 
3901
             "Too few split loads for the number of splits in the store!");
 
3902
    } else {
 
3903
      DEBUG(dbgs() << "          of load: " << *LI << "\n");
 
3904
    }
 
3905
 
 
3906
    uint64_t PartOffset = 0, PartSize = Offsets.Splits.front();
 
3907
    int Idx = 0, Size = Offsets.Splits.size();
 
3908
    for (;;) {
 
3909
      auto *PartTy = Type::getIntNTy(Ty->getContext(), PartSize * 8);
 
3910
      auto *PartPtrTy = PartTy->getPointerTo(SI->getPointerAddressSpace());
 
3911
 
 
3912
      // Either lookup a split load or create one.
 
3913
      LoadInst *PLoad;
 
3914
      if (SplitLoads) {
 
3915
        PLoad = (*SplitLoads)[Idx];
 
3916
      } else {
 
3917
        IRB.SetInsertPoint(BasicBlock::iterator(LI));
 
3918
        PLoad = IRB.CreateAlignedLoad(
 
3919
            getAdjustedPtr(IRB, DL, LoadBasePtr,
 
3920
                           APInt(DL.getPointerSizeInBits(), PartOffset),
 
3921
                           PartPtrTy, LoadBasePtr->getName() + "."),
 
3922
            getAdjustedAlignment(LI, PartOffset, DL), /*IsVolatile*/ false,
 
3923
            LI->getName());
 
3924
      }
 
3925
 
 
3926
      // And store this partition.
 
3927
      IRB.SetInsertPoint(BasicBlock::iterator(SI));
 
3928
      StoreInst *PStore = IRB.CreateAlignedStore(
 
3929
          PLoad, getAdjustedPtr(IRB, DL, StoreBasePtr,
 
3930
                                APInt(DL.getPointerSizeInBits(), PartOffset),
 
3931
                                PartPtrTy, StoreBasePtr->getName() + "."),
 
3932
          getAdjustedAlignment(SI, PartOffset, DL), /*IsVolatile*/ false);
 
3933
 
 
3934
      // Now build a new slice for the alloca.
 
3935
      NewSlices.push_back(
 
3936
          Slice(BaseOffset + PartOffset, BaseOffset + PartOffset + PartSize,
 
3937
                &PStore->getOperandUse(PStore->getPointerOperandIndex()),
 
3938
                /*IsSplittable*/ false));
 
3939
      DEBUG(dbgs() << "    new slice [" << NewSlices.back().beginOffset()
 
3940
                   << ", " << NewSlices.back().endOffset() << "): " << *PStore
 
3941
                   << "\n");
 
3942
      if (!SplitLoads) {
 
3943
        DEBUG(dbgs() << "      of split load: " << *PLoad << "\n");
 
3944
      }
 
3945
 
 
3946
      // See if we've finished all the splits.
 
3947
      if (Idx >= Size)
 
3948
        break;
 
3949
 
 
3950
      // Setup the next partition.
 
3951
      PartOffset = Offsets.Splits[Idx];
 
3952
      ++Idx;
 
3953
      PartSize = (Idx < Size ? Offsets.Splits[Idx] : StoreSize) - PartOffset;
 
3954
    }
 
3955
 
 
3956
    // We want to immediately iterate on any allocas impacted by splitting
 
3957
    // this load, which is only relevant if it isn't a load of this alloca and
 
3958
    // thus we didn't already split the loads above. We also have to keep track
 
3959
    // of any promotable allocas we split loads on as they can no longer be
 
3960
    // promoted.
 
3961
    if (!SplitLoads) {
 
3962
      if (AllocaInst *OtherAI = dyn_cast<AllocaInst>(LoadBasePtr)) {
 
3963
        assert(OtherAI != &AI && "We can't re-split our own alloca!");
 
3964
        ResplitPromotableAllocas.insert(OtherAI);
 
3965
        Worklist.insert(OtherAI);
 
3966
      } else if (AllocaInst *OtherAI = dyn_cast<AllocaInst>(
 
3967
                     LoadBasePtr->stripInBoundsOffsets())) {
 
3968
        assert(OtherAI != &AI && "We can't re-split our own alloca!");
 
3969
        Worklist.insert(OtherAI);
 
3970
      }
 
3971
    }
 
3972
 
 
3973
    // Mark the original store as dead now that we've split it up and kill its
 
3974
    // slice. Note that we leave the original load in place unless this store
 
3975
    // was its ownly use. It may in turn be split up if it is an alloca load
 
3976
    // for some other alloca, but it may be a normal load. This may introduce
 
3977
    // redundant loads, but where those can be merged the rest of the optimizer
 
3978
    // should handle the merging, and this uncovers SSA splits which is more
 
3979
    // important. In practice, the original loads will almost always be fully
 
3980
    // split and removed eventually, and the splits will be merged by any
 
3981
    // trivial CSE, including instcombine.
 
3982
    if (LI->hasOneUse()) {
 
3983
      assert(*LI->user_begin() == SI && "Single use isn't this store!");
 
3984
      DeadInsts.insert(LI);
 
3985
    }
 
3986
    DeadInsts.insert(SI);
 
3987
    Offsets.S->kill();
 
3988
  }
 
3989
 
 
3990
  // Remove the killed slices that have ben pre-split.
 
3991
  AS.erase(std::remove_if(AS.begin(), AS.end(), [](const Slice &S) {
 
3992
    return S.isDead();
 
3993
  }), AS.end());
 
3994
 
 
3995
  // Insert our new slices. This will sort and merge them into the sorted
 
3996
  // sequence.
 
3997
  AS.insert(NewSlices);
 
3998
 
 
3999
  DEBUG(dbgs() << "  Pre-split slices:\n");
 
4000
#ifndef NDEBUG
 
4001
  for (auto I = AS.begin(), E = AS.end(); I != E; ++I)
 
4002
    DEBUG(AS.print(dbgs(), I, "    "));
 
4003
#endif
 
4004
 
 
4005
  // Finally, don't try to promote any allocas that new require re-splitting.
 
4006
  // They have already been added to the worklist above.
 
4007
  PromotableAllocas.erase(
 
4008
      std::remove_if(
 
4009
          PromotableAllocas.begin(), PromotableAllocas.end(),
 
4010
          [&](AllocaInst *AI) { return ResplitPromotableAllocas.count(AI); }),
 
4011
      PromotableAllocas.end());
 
4012
 
 
4013
  return true;
 
4014
}
 
4015
 
 
4016
/// \brief Rewrite an alloca partition's users.
 
4017
///
 
4018
/// This routine drives both of the rewriting goals of the SROA pass. It tries
 
4019
/// to rewrite uses of an alloca partition to be conducive for SSA value
 
4020
/// promotion. If the partition needs a new, more refined alloca, this will
 
4021
/// build that new alloca, preserving as much type information as possible, and
 
4022
/// rewrite the uses of the old alloca to point at the new one and have the
 
4023
/// appropriate new offsets. It also evaluates how successful the rewrite was
 
4024
/// at enabling promotion and if it was successful queues the alloca to be
 
4025
/// promoted.
 
4026
AllocaInst *SROA::rewritePartition(AllocaInst &AI, AllocaSlices &AS,
 
4027
                                   AllocaSlices::Partition &P) {
 
4028
  // Try to compute a friendly type for this partition of the alloca. This
 
4029
  // won't always succeed, in which case we fall back to a legal integer type
 
4030
  // or an i8 array of an appropriate size.
 
4031
  Type *SliceTy = nullptr;
 
4032
  const DataLayout &DL = AI.getModule()->getDataLayout();
 
4033
  if (Type *CommonUseTy = findCommonType(P.begin(), P.end(), P.endOffset()))
 
4034
    if (DL.getTypeAllocSize(CommonUseTy) >= P.size())
 
4035
      SliceTy = CommonUseTy;
 
4036
  if (!SliceTy)
 
4037
    if (Type *TypePartitionTy = getTypePartition(DL, AI.getAllocatedType(),
 
4038
                                                 P.beginOffset(), P.size()))
 
4039
      SliceTy = TypePartitionTy;
 
4040
  if ((!SliceTy || (SliceTy->isArrayTy() &&
 
4041
                    SliceTy->getArrayElementType()->isIntegerTy())) &&
 
4042
      DL.isLegalInteger(P.size() * 8))
 
4043
    SliceTy = Type::getIntNTy(*C, P.size() * 8);
 
4044
  if (!SliceTy)
 
4045
    SliceTy = ArrayType::get(Type::getInt8Ty(*C), P.size());
 
4046
  assert(DL.getTypeAllocSize(SliceTy) >= P.size());
 
4047
 
 
4048
  bool IsIntegerPromotable = isIntegerWideningViable(P, SliceTy, DL);
 
4049
 
 
4050
  VectorType *VecTy =
 
4051
      IsIntegerPromotable ? nullptr : isVectorPromotionViable(P, DL);
 
4052
  if (VecTy)
 
4053
    SliceTy = VecTy;
 
4054
 
 
4055
  // Check for the case where we're going to rewrite to a new alloca of the
 
4056
  // exact same type as the original, and with the same access offsets. In that
 
4057
  // case, re-use the existing alloca, but still run through the rewriter to
 
4058
  // perform phi and select speculation.
 
4059
  AllocaInst *NewAI;
 
4060
  if (SliceTy == AI.getAllocatedType()) {
 
4061
    assert(P.beginOffset() == 0 &&
 
4062
           "Non-zero begin offset but same alloca type");
 
4063
    NewAI = &AI;
 
4064
    // FIXME: We should be able to bail at this point with "nothing changed".
 
4065
    // FIXME: We might want to defer PHI speculation until after here.
 
4066
    // FIXME: return nullptr;
 
4067
  } else {
 
4068
    unsigned Alignment = AI.getAlignment();
 
4069
    if (!Alignment) {
 
4070
      // The minimum alignment which users can rely on when the explicit
 
4071
      // alignment is omitted or zero is that required by the ABI for this
 
4072
      // type.
 
4073
      Alignment = DL.getABITypeAlignment(AI.getAllocatedType());
 
4074
    }
 
4075
    Alignment = MinAlign(Alignment, P.beginOffset());
 
4076
    // If we will get at least this much alignment from the type alone, leave
 
4077
    // the alloca's alignment unconstrained.
 
4078
    if (Alignment <= DL.getABITypeAlignment(SliceTy))
 
4079
      Alignment = 0;
 
4080
    NewAI = new AllocaInst(
 
4081
        SliceTy, nullptr, Alignment,
 
4082
        AI.getName() + ".sroa." + Twine(P.begin() - AS.begin()), &AI);
 
4083
    ++NumNewAllocas;
 
4084
  }
 
4085
 
 
4086
  DEBUG(dbgs() << "Rewriting alloca partition "
 
4087
               << "[" << P.beginOffset() << "," << P.endOffset()
 
4088
               << ") to: " << *NewAI << "\n");
 
4089
 
 
4090
  // Track the high watermark on the worklist as it is only relevant for
 
4091
  // promoted allocas. We will reset it to this point if the alloca is not in
 
4092
  // fact scheduled for promotion.
 
4093
  unsigned PPWOldSize = PostPromotionWorklist.size();
 
4094
  unsigned NumUses = 0;
 
4095
  SmallPtrSet<PHINode *, 8> PHIUsers;
 
4096
  SmallPtrSet<SelectInst *, 8> SelectUsers;
 
4097
 
 
4098
  AllocaSliceRewriter Rewriter(DL, AS, *this, AI, *NewAI, P.beginOffset(),
 
4099
                               P.endOffset(), IsIntegerPromotable, VecTy,
 
4100
                               PHIUsers, SelectUsers);
 
4101
  bool Promotable = true;
 
4102
  for (Slice *S : P.splitSliceTails()) {
 
4103
    Promotable &= Rewriter.visit(S);
 
4104
    ++NumUses;
 
4105
  }
 
4106
  for (Slice &S : P) {
 
4107
    Promotable &= Rewriter.visit(&S);
 
4108
    ++NumUses;
 
4109
  }
 
4110
 
 
4111
  NumAllocaPartitionUses += NumUses;
 
4112
  MaxUsesPerAllocaPartition =
 
4113
      std::max<unsigned>(NumUses, MaxUsesPerAllocaPartition);
 
4114
 
 
4115
  // Now that we've processed all the slices in the new partition, check if any
 
4116
  // PHIs or Selects would block promotion.
 
4117
  for (SmallPtrSetImpl<PHINode *>::iterator I = PHIUsers.begin(),
 
4118
                                            E = PHIUsers.end();
 
4119
       I != E; ++I)
 
4120
    if (!isSafePHIToSpeculate(**I)) {
 
4121
      Promotable = false;
 
4122
      PHIUsers.clear();
 
4123
      SelectUsers.clear();
 
4124
      break;
 
4125
    }
 
4126
  for (SmallPtrSetImpl<SelectInst *>::iterator I = SelectUsers.begin(),
 
4127
                                               E = SelectUsers.end();
 
4128
       I != E; ++I)
 
4129
    if (!isSafeSelectToSpeculate(**I)) {
 
4130
      Promotable = false;
 
4131
      PHIUsers.clear();
 
4132
      SelectUsers.clear();
 
4133
      break;
 
4134
    }
 
4135
 
 
4136
  if (Promotable) {
 
4137
    if (PHIUsers.empty() && SelectUsers.empty()) {
 
4138
      // Promote the alloca.
 
4139
      PromotableAllocas.push_back(NewAI);
 
4140
    } else {
 
4141
      // If we have either PHIs or Selects to speculate, add them to those
 
4142
      // worklists and re-queue the new alloca so that we promote in on the
 
4143
      // next iteration.
 
4144
      for (PHINode *PHIUser : PHIUsers)
 
4145
        SpeculatablePHIs.insert(PHIUser);
 
4146
      for (SelectInst *SelectUser : SelectUsers)
 
4147
        SpeculatableSelects.insert(SelectUser);
 
4148
      Worklist.insert(NewAI);
 
4149
    }
 
4150
  } else {
 
4151
    // If we can't promote the alloca, iterate on it to check for new
 
4152
    // refinements exposed by splitting the current alloca. Don't iterate on an
 
4153
    // alloca which didn't actually change and didn't get promoted.
 
4154
    if (NewAI != &AI)
 
4155
      Worklist.insert(NewAI);
 
4156
 
 
4157
    // Drop any post-promotion work items if promotion didn't happen.
 
4158
    while (PostPromotionWorklist.size() > PPWOldSize)
 
4159
      PostPromotionWorklist.pop_back();
 
4160
  }
 
4161
 
 
4162
  return NewAI;
 
4163
}
 
4164
 
 
4165
/// \brief Walks the slices of an alloca and form partitions based on them,
 
4166
/// rewriting each of their uses.
 
4167
bool SROA::splitAlloca(AllocaInst &AI, AllocaSlices &AS) {
 
4168
  if (AS.begin() == AS.end())
 
4169
    return false;
 
4170
 
 
4171
  unsigned NumPartitions = 0;
 
4172
  bool Changed = false;
 
4173
  const DataLayout &DL = AI.getModule()->getDataLayout();
 
4174
 
 
4175
  // First try to pre-split loads and stores.
 
4176
  Changed |= presplitLoadsAndStores(AI, AS);
 
4177
 
 
4178
  // Now that we have identified any pre-splitting opportunities, mark any
 
4179
  // splittable (non-whole-alloca) loads and stores as unsplittable. If we fail
 
4180
  // to split these during pre-splitting, we want to force them to be
 
4181
  // rewritten into a partition.
 
4182
  bool IsSorted = true;
 
4183
  for (Slice &S : AS) {
 
4184
    if (!S.isSplittable())
 
4185
      continue;
 
4186
    // FIXME: We currently leave whole-alloca splittable loads and stores. This
 
4187
    // used to be the only splittable loads and stores and we need to be
 
4188
    // confident that the above handling of splittable loads and stores is
 
4189
    // completely sufficient before we forcibly disable the remaining handling.
 
4190
    if (S.beginOffset() == 0 &&
 
4191
        S.endOffset() >= DL.getTypeAllocSize(AI.getAllocatedType()))
 
4192
      continue;
 
4193
    if (isa<LoadInst>(S.getUse()->getUser()) ||
 
4194
        isa<StoreInst>(S.getUse()->getUser())) {
 
4195
      S.makeUnsplittable();
 
4196
      IsSorted = false;
 
4197
    }
 
4198
  }
 
4199
  if (!IsSorted)
 
4200
    std::sort(AS.begin(), AS.end());
 
4201
 
 
4202
  /// \brief Describes the allocas introduced by rewritePartition
 
4203
  /// in order to migrate the debug info.
 
4204
  struct Piece {
 
4205
    AllocaInst *Alloca;
 
4206
    uint64_t Offset;
 
4207
    uint64_t Size;
 
4208
    Piece(AllocaInst *AI, uint64_t O, uint64_t S)
 
4209
      : Alloca(AI), Offset(O), Size(S) {}
 
4210
  };
 
4211
  SmallVector<Piece, 4> Pieces;
 
4212
 
 
4213
  // Rewrite each partition.
 
4214
  for (auto &P : AS.partitions()) {
 
4215
    if (AllocaInst *NewAI = rewritePartition(AI, AS, P)) {
 
4216
      Changed = true;
 
4217
      if (NewAI != &AI) {
 
4218
        uint64_t SizeOfByte = 8;
 
4219
        uint64_t AllocaSize = DL.getTypeSizeInBits(NewAI->getAllocatedType());
 
4220
        // Don't include any padding.
 
4221
        uint64_t Size = std::min(AllocaSize, P.size() * SizeOfByte);
 
4222
        Pieces.push_back(Piece(NewAI, P.beginOffset() * SizeOfByte, Size));
 
4223
      }
 
4224
    }
 
4225
    ++NumPartitions;
 
4226
  }
 
4227
 
 
4228
  NumAllocaPartitions += NumPartitions;
 
4229
  MaxPartitionsPerAlloca =
 
4230
      std::max<unsigned>(NumPartitions, MaxPartitionsPerAlloca);
 
4231
 
 
4232
  // Migrate debug information from the old alloca to the new alloca(s)
 
4233
  // and the individial partitions.
 
4234
  if (DbgDeclareInst *DbgDecl = FindAllocaDbgDeclare(&AI)) {
 
4235
    auto *Var = DbgDecl->getVariable();
 
4236
    auto *Expr = DbgDecl->getExpression();
 
4237
    DIBuilder DIB(*AI.getParent()->getParent()->getParent(),
 
4238
                  /*AllowUnresolved*/ false);
 
4239
    bool IsSplit = Pieces.size() > 1;
 
4240
    for (auto Piece : Pieces) {
 
4241
      // Create a piece expression describing the new partition or reuse AI's
 
4242
      // expression if there is only one partition.
 
4243
      auto *PieceExpr = Expr;
 
4244
      if (IsSplit || Expr->isBitPiece()) {
 
4245
        // If this alloca is already a scalar replacement of a larger aggregate,
 
4246
        // Piece.Offset describes the offset inside the scalar.
 
4247
        uint64_t Offset = Expr->isBitPiece() ? Expr->getBitPieceOffset() : 0;
 
4248
        uint64_t Start = Offset + Piece.Offset;
 
4249
        uint64_t Size = Piece.Size;
 
4250
        if (Expr->isBitPiece()) {
 
4251
          uint64_t AbsEnd = Expr->getBitPieceOffset() + Expr->getBitPieceSize();
 
4252
          if (Start >= AbsEnd)
 
4253
            // No need to describe a SROAed padding.
 
4254
            continue;
 
4255
          Size = std::min(Size, AbsEnd - Start);
 
4256
        }
 
4257
        PieceExpr = DIB.createBitPieceExpression(Start, Size);
 
4258
      }
 
4259
 
 
4260
      // Remove any existing dbg.declare intrinsic describing the same alloca.
 
4261
      if (DbgDeclareInst *OldDDI = FindAllocaDbgDeclare(Piece.Alloca))
 
4262
        OldDDI->eraseFromParent();
 
4263
 
 
4264
      DIB.insertDeclare(Piece.Alloca, Var, PieceExpr, DbgDecl->getDebugLoc(),
 
4265
                        &AI);
 
4266
    }
 
4267
  }
 
4268
  return Changed;
 
4269
}
 
4270
 
 
4271
/// \brief Clobber a use with undef, deleting the used value if it becomes dead.
 
4272
void SROA::clobberUse(Use &U) {
 
4273
  Value *OldV = U;
 
4274
  // Replace the use with an undef value.
 
4275
  U = UndefValue::get(OldV->getType());
 
4276
 
 
4277
  // Check for this making an instruction dead. We have to garbage collect
 
4278
  // all the dead instructions to ensure the uses of any alloca end up being
 
4279
  // minimal.
 
4280
  if (Instruction *OldI = dyn_cast<Instruction>(OldV))
 
4281
    if (isInstructionTriviallyDead(OldI)) {
 
4282
      DeadInsts.insert(OldI);
 
4283
    }
 
4284
}
 
4285
 
 
4286
/// \brief Analyze an alloca for SROA.
 
4287
///
 
4288
/// This analyzes the alloca to ensure we can reason about it, builds
 
4289
/// the slices of the alloca, and then hands it off to be split and
 
4290
/// rewritten as needed.
 
4291
bool SROA::runOnAlloca(AllocaInst &AI) {
 
4292
  DEBUG(dbgs() << "SROA alloca: " << AI << "\n");
 
4293
  ++NumAllocasAnalyzed;
 
4294
 
 
4295
  // Special case dead allocas, as they're trivial.
 
4296
  if (AI.use_empty()) {
 
4297
    AI.eraseFromParent();
 
4298
    return true;
 
4299
  }
 
4300
  const DataLayout &DL = AI.getModule()->getDataLayout();
 
4301
 
 
4302
  // Skip alloca forms that this analysis can't handle.
 
4303
  if (AI.isArrayAllocation() || !AI.getAllocatedType()->isSized() ||
 
4304
      DL.getTypeAllocSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
 
4305
    return false;
 
4306
 
 
4307
  bool Changed = false;
 
4308
 
 
4309
  // First, split any FCA loads and stores touching this alloca to promote
 
4310
  // better splitting and promotion opportunities.
 
4311
  AggLoadStoreRewriter AggRewriter(DL);
 
4312
  Changed |= AggRewriter.rewrite(AI);
 
4313
 
 
4314
  // Build the slices using a recursive instruction-visiting builder.
 
4315
  AllocaSlices AS(DL, AI);
 
4316
  DEBUG(AS.print(dbgs()));
 
4317
  if (AS.isEscaped())
 
4318
    return Changed;
 
4319
 
 
4320
  // Delete all the dead users of this alloca before splitting and rewriting it.
 
4321
  for (Instruction *DeadUser : AS.getDeadUsers()) {
 
4322
    // Free up everything used by this instruction.
 
4323
    for (Use &DeadOp : DeadUser->operands())
 
4324
      clobberUse(DeadOp);
 
4325
 
 
4326
    // Now replace the uses of this instruction.
 
4327
    DeadUser->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(DeadUser->getType()));
 
4328
 
 
4329
    // And mark it for deletion.
 
4330
    DeadInsts.insert(DeadUser);
 
4331
    Changed = true;
 
4332
  }
 
4333
  for (Use *DeadOp : AS.getDeadOperands()) {
 
4334
    clobberUse(*DeadOp);
 
4335
    Changed = true;
 
4336
  }
 
4337
 
 
4338
  // No slices to split. Leave the dead alloca for a later pass to clean up.
 
4339
  if (AS.begin() == AS.end())
 
4340
    return Changed;
 
4341
 
 
4342
  Changed |= splitAlloca(AI, AS);
 
4343
 
 
4344
  DEBUG(dbgs() << "  Speculating PHIs\n");
 
4345
  while (!SpeculatablePHIs.empty())
 
4346
    speculatePHINodeLoads(*SpeculatablePHIs.pop_back_val());
 
4347
 
 
4348
  DEBUG(dbgs() << "  Speculating Selects\n");
 
4349
  while (!SpeculatableSelects.empty())
 
4350
    speculateSelectInstLoads(*SpeculatableSelects.pop_back_val());
 
4351
 
 
4352
  return Changed;
 
4353
}
 
4354
 
 
4355
/// \brief Delete the dead instructions accumulated in this run.
 
4356
///
 
4357
/// Recursively deletes the dead instructions we've accumulated. This is done
 
4358
/// at the very end to maximize locality of the recursive delete and to
 
4359
/// minimize the problems of invalidated instruction pointers as such pointers
 
4360
/// are used heavily in the intermediate stages of the algorithm.
 
4361
///
 
4362
/// We also record the alloca instructions deleted here so that they aren't
 
4363
/// subsequently handed to mem2reg to promote.
 
4364
void SROA::deleteDeadInstructions(
 
4365
    SmallPtrSetImpl<AllocaInst *> &DeletedAllocas) {
 
4366
  while (!DeadInsts.empty()) {
 
4367
    Instruction *I = DeadInsts.pop_back_val();
 
4368
    DEBUG(dbgs() << "Deleting dead instruction: " << *I << "\n");
 
4369
 
 
4370
    I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
 
4371
 
 
4372
    for (Use &Operand : I->operands())
 
4373
      if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Operand)) {
 
4374
        // Zero out the operand and see if it becomes trivially dead.
 
4375
        Operand = nullptr;
 
4376
        if (isInstructionTriviallyDead(U))
 
4377
          DeadInsts.insert(U);
 
4378
      }
 
4379
 
 
4380
    if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(I)) {
 
4381
      DeletedAllocas.insert(AI);
 
4382
      if (DbgDeclareInst *DbgDecl = FindAllocaDbgDeclare(AI))
 
4383
        DbgDecl->eraseFromParent();
 
4384
    }
 
4385
 
 
4386
    ++NumDeleted;
 
4387
    I->eraseFromParent();
 
4388
  }
 
4389
}
 
4390
 
 
4391
static void enqueueUsersInWorklist(Instruction &I,
 
4392
                                   SmallVectorImpl<Instruction *> &Worklist,
 
4393
                                   SmallPtrSetImpl<Instruction *> &Visited) {
 
4394
  for (User *U : I.users())
 
4395
    if (Visited.insert(cast<Instruction>(U)).second)
 
4396
      Worklist.push_back(cast<Instruction>(U));
 
4397
}
 
4398
 
 
4399
/// \brief Promote the allocas, using the best available technique.
 
4400
///
 
4401
/// This attempts to promote whatever allocas have been identified as viable in
 
4402
/// the PromotableAllocas list. If that list is empty, there is nothing to do.
 
4403
/// If there is a domtree available, we attempt to promote using the full power
 
4404
/// of mem2reg. Otherwise, we build and use the AllocaPromoter above which is
 
4405
/// based on the SSAUpdater utilities. This function returns whether any
 
4406
/// promotion occurred.
 
4407
bool SROA::promoteAllocas(Function &F) {
 
4408
  if (PromotableAllocas.empty())
 
4409
    return false;
 
4410
 
 
4411
  NumPromoted += PromotableAllocas.size();
 
4412
 
 
4413
  if (DT && !ForceSSAUpdater) {
 
4414
    DEBUG(dbgs() << "Promoting allocas with mem2reg...\n");
 
4415
    PromoteMemToReg(PromotableAllocas, *DT, nullptr, AC);
 
4416
    PromotableAllocas.clear();
 
4417
    return true;
 
4418
  }
 
4419
 
 
4420
  DEBUG(dbgs() << "Promoting allocas with SSAUpdater...\n");
 
4421
  SSAUpdater SSA;
 
4422
  DIBuilder DIB(*F.getParent(), /*AllowUnresolved*/ false);
 
4423
  SmallVector<Instruction *, 64> Insts;
 
4424
 
 
4425
  // We need a worklist to walk the uses of each alloca.
 
4426
  SmallVector<Instruction *, 8> Worklist;
 
4427
  SmallPtrSet<Instruction *, 8> Visited;
 
4428
  SmallVector<Instruction *, 32> DeadInsts;
 
4429
 
 
4430
  for (unsigned Idx = 0, Size = PromotableAllocas.size(); Idx != Size; ++Idx) {
 
4431
    AllocaInst *AI = PromotableAllocas[Idx];
 
4432
    Insts.clear();
 
4433
    Worklist.clear();
 
4434
    Visited.clear();
 
4435
 
 
4436
    enqueueUsersInWorklist(*AI, Worklist, Visited);
 
4437
 
 
4438
    while (!Worklist.empty()) {
 
4439
      Instruction *I = Worklist.pop_back_val();
 
4440
 
 
4441
      // FIXME: Currently the SSAUpdater infrastructure doesn't reason about
 
4442
      // lifetime intrinsics and so we strip them (and the bitcasts+GEPs
 
4443
      // leading to them) here. Eventually it should use them to optimize the
 
4444
      // scalar values produced.
 
4445
      if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
 
4446
        assert(II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start ||
 
4447
               II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_end);
 
4448
        II->eraseFromParent();
 
4449
        continue;
 
4450
      }
 
4451
 
 
4452
      // Push the loads and stores we find onto the list. SROA will already
 
4453
      // have validated that all loads and stores are viable candidates for
 
4454
      // promotion.
 
4455
      if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
 
4456
        assert(LI->getType() == AI->getAllocatedType());
 
4457
        Insts.push_back(LI);
 
4458
        continue;
 
4459
      }
 
4460
      if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
 
4461
        assert(SI->getValueOperand()->getType() == AI->getAllocatedType());
 
4462
        Insts.push_back(SI);
 
4463
        continue;
 
4464
      }
 
4465
 
 
4466
      // For everything else, we know that only no-op bitcasts and GEPs will
 
4467
      // make it this far, just recurse through them and recall them for later
 
4468
      // removal.
 
4469
      DeadInsts.push_back(I);
 
4470
      enqueueUsersInWorklist(*I, Worklist, Visited);
 
4471
    }
 
4472
    AllocaPromoter(Insts, SSA, *AI, DIB).run(Insts);
 
4473
    while (!DeadInsts.empty())
 
4474
      DeadInsts.pop_back_val()->eraseFromParent();
 
4475
    AI->eraseFromParent();
 
4476
  }
 
4477
 
 
4478
  PromotableAllocas.clear();
 
4479
  return true;
 
4480
}
 
4481
 
 
4482
bool SROA::runOnFunction(Function &F) {
 
4483
  if (skipOptnoneFunction(F))
 
4484
    return false;
 
4485
 
 
4486
  DEBUG(dbgs() << "SROA function: " << F.getName() << "\n");
 
4487
  C = &F.getContext();
 
4488
  DominatorTreeWrapperPass *DTWP =
 
4489
      getAnalysisIfAvailable<DominatorTreeWrapperPass>();
 
4490
  DT = DTWP ? &DTWP->getDomTree() : nullptr;
 
4491
  AC = &getAnalysis<AssumptionCacheTracker>().getAssumptionCache(F);
 
4492
 
 
4493
  BasicBlock &EntryBB = F.getEntryBlock();
 
4494
  for (BasicBlock::iterator I = EntryBB.begin(), E = std::prev(EntryBB.end());
 
4495
       I != E; ++I) {
 
4496
    if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(I))
 
4497
      Worklist.insert(AI);
 
4498
  }
 
4499
 
 
4500
  bool Changed = false;
 
4501
  // A set of deleted alloca instruction pointers which should be removed from
 
4502
  // the list of promotable allocas.
 
4503
  SmallPtrSet<AllocaInst *, 4> DeletedAllocas;
 
4504
 
 
4505
  do {
 
4506
    while (!Worklist.empty()) {
 
4507
      Changed |= runOnAlloca(*Worklist.pop_back_val());
 
4508
      deleteDeadInstructions(DeletedAllocas);
 
4509
 
 
4510
      // Remove the deleted allocas from various lists so that we don't try to
 
4511
      // continue processing them.
 
4512
      if (!DeletedAllocas.empty()) {
 
4513
        auto IsInSet = [&](AllocaInst *AI) { return DeletedAllocas.count(AI); };
 
4514
        Worklist.remove_if(IsInSet);
 
4515
        PostPromotionWorklist.remove_if(IsInSet);
 
4516
        PromotableAllocas.erase(std::remove_if(PromotableAllocas.begin(),
 
4517
                                               PromotableAllocas.end(),
 
4518
                                               IsInSet),
 
4519
                                PromotableAllocas.end());
 
4520
        DeletedAllocas.clear();
 
4521
      }
 
4522
    }
 
4523
 
 
4524
    Changed |= promoteAllocas(F);
 
4525
 
 
4526
    Worklist = PostPromotionWorklist;
 
4527
    PostPromotionWorklist.clear();
 
4528
  } while (!Worklist.empty());
 
4529
 
 
4530
  return Changed;
 
4531
}
 
4532
 
 
4533
void SROA::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
 
4534
  AU.addRequired<AssumptionCacheTracker>();
 
4535
  if (RequiresDomTree)
 
4536
    AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
 
4537
  AU.setPreservesCFG();
 
4538
}