]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/lib/Transforms/Scalar/SROA.cpp
Merge llvm, clang, lld, lldb, compiler-rt and libc++ r306956, and update
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm / lib / Transforms / Scalar / SROA.cpp
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/SROA.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/GlobalsModRef.h"
33 #include "llvm/Analysis/Loads.h"
34 #include "llvm/Analysis/PtrUseVisitor.h"
35 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
36 #include "llvm/IR/Constants.h"
37 #include "llvm/IR/DIBuilder.h"
38 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
39 #include "llvm/IR/DebugInfo.h"
40 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
41 #include "llvm/IR/IRBuilder.h"
42 #include "llvm/IR/InstVisitor.h"
43 #include "llvm/IR/Instructions.h"
44 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
45 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
46 #include "llvm/IR/Operator.h"
47 #include "llvm/Pass.h"
48 #include "llvm/Support/Chrono.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/raw_ostream.h"
55 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
56 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
57 #include "llvm/Transforms/Utils/PromoteMemToReg.h"
58
59 #ifndef NDEBUG
60 // We only use this for a debug check.
61 #include <random>
62 #endif
63
64 using namespace llvm;
65 using namespace llvm::sroa;
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 enable randomly shuffling the slices to help uncover
81 /// instability in their order.
82 static cl::opt<bool> SROARandomShuffleSlices("sroa-random-shuffle-slices",
83                                              cl::init(false), cl::Hidden);
84
85 /// Hidden option to experiment with completely strict handling of inbounds
86 /// GEPs.
87 static cl::opt<bool> SROAStrictInbounds("sroa-strict-inbounds", cl::init(false),
88                                         cl::Hidden);
89
90 namespace {
91 /// \brief A custom IRBuilder inserter which prefixes all names, but only in
92 /// Assert builds.
93 class IRBuilderPrefixedInserter : public IRBuilderDefaultInserter {
94   std::string Prefix;
95   const Twine getNameWithPrefix(const Twine &Name) const {
96     return Name.isTriviallyEmpty() ? Name : Prefix + Name;
97   }
98
99 public:
100   void SetNamePrefix(const Twine &P) { Prefix = P.str(); }
101
102 protected:
103   void InsertHelper(Instruction *I, const Twine &Name, BasicBlock *BB,
104                     BasicBlock::iterator InsertPt) const {
105     IRBuilderDefaultInserter::InsertHelper(I, getNameWithPrefix(Name), BB,
106                                            InsertPt);
107   }
108 };
109
110 /// \brief Provide a typedef for IRBuilder that drops names in release builds.
111 using IRBuilderTy = llvm::IRBuilder<ConstantFolder, IRBuilderPrefixedInserter>;
112 }
113
114 namespace {
115 /// \brief A used slice of an alloca.
116 ///
117 /// This structure represents a slice of an alloca used by some instruction. It
118 /// stores both the begin and end offsets of this use, a pointer to the use
119 /// itself, and a flag indicating whether we can classify the use as splittable
120 /// or not when forming partitions of the alloca.
121 class Slice {
122   /// \brief The beginning offset of the range.
123   uint64_t BeginOffset;
124
125   /// \brief The ending offset, not included in the range.
126   uint64_t EndOffset;
127
128   /// \brief Storage for both the use of this slice and whether it can be
129   /// split.
130   PointerIntPair<Use *, 1, bool> UseAndIsSplittable;
131
132 public:
133   Slice() : BeginOffset(), EndOffset() {}
134   Slice(uint64_t BeginOffset, uint64_t EndOffset, Use *U, bool IsSplittable)
135       : BeginOffset(BeginOffset), EndOffset(EndOffset),
136         UseAndIsSplittable(U, IsSplittable) {}
137
138   uint64_t beginOffset() const { return BeginOffset; }
139   uint64_t endOffset() const { return EndOffset; }
140
141   bool isSplittable() const { return UseAndIsSplittable.getInt(); }
142   void makeUnsplittable() { UseAndIsSplittable.setInt(false); }
143
144   Use *getUse() const { return UseAndIsSplittable.getPointer(); }
145
146   bool isDead() const { return getUse() == nullptr; }
147   void kill() { UseAndIsSplittable.setPointer(nullptr); }
148
149   /// \brief Support for ordering ranges.
150   ///
151   /// This provides an ordering over ranges such that start offsets are
152   /// always increasing, and within equal start offsets, the end offsets are
153   /// decreasing. Thus the spanning range comes first in a cluster with the
154   /// same start position.
155   bool operator<(const Slice &RHS) const {
156     if (beginOffset() < RHS.beginOffset())
157       return true;
158     if (beginOffset() > RHS.beginOffset())
159       return false;
160     if (isSplittable() != RHS.isSplittable())
161       return !isSplittable();
162     if (endOffset() > RHS.endOffset())
163       return true;
164     return false;
165   }
166
167   /// \brief Support comparison with a single offset to allow binary searches.
168   friend LLVM_ATTRIBUTE_UNUSED bool operator<(const Slice &LHS,
169                                               uint64_t RHSOffset) {
170     return LHS.beginOffset() < RHSOffset;
171   }
172   friend LLVM_ATTRIBUTE_UNUSED bool operator<(uint64_t LHSOffset,
173                                               const Slice &RHS) {
174     return LHSOffset < RHS.beginOffset();
175   }
176
177   bool operator==(const Slice &RHS) const {
178     return isSplittable() == RHS.isSplittable() &&
179            beginOffset() == RHS.beginOffset() && endOffset() == RHS.endOffset();
180   }
181   bool operator!=(const Slice &RHS) const { return !operator==(RHS); }
182 };
183 } // end anonymous namespace
184
185 namespace llvm {
186 template <typename T> struct isPodLike;
187 template <> struct isPodLike<Slice> { static const bool value = true; };
188 }
189
190 /// \brief Representation of the alloca slices.
191 ///
192 /// This class represents the slices of an alloca which are formed by its
193 /// various uses. If a pointer escapes, we can't fully build a representation
194 /// for the slices used and we reflect that in this structure. The uses are
195 /// stored, sorted by increasing beginning offset and with unsplittable slices
196 /// starting at a particular offset before splittable slices.
197 class llvm::sroa::AllocaSlices {
198 public:
199   /// \brief Construct the slices of a particular alloca.
200   AllocaSlices(const DataLayout &DL, AllocaInst &AI);
201
202   /// \brief Test whether a pointer to the allocation escapes our analysis.
203   ///
204   /// If this is true, the slices are never fully built and should be
205   /// ignored.
206   bool isEscaped() const { return PointerEscapingInstr; }
207
208   /// \brief Support for iterating over the slices.
209   /// @{
210   typedef SmallVectorImpl<Slice>::iterator iterator;
211   typedef iterator_range<iterator> range;
212   iterator begin() { return Slices.begin(); }
213   iterator end() { return Slices.end(); }
214
215   typedef SmallVectorImpl<Slice>::const_iterator const_iterator;
216   typedef iterator_range<const_iterator> const_range;
217   const_iterator begin() const { return Slices.begin(); }
218   const_iterator end() const { return Slices.end(); }
219   /// @}
220
221   /// \brief Erase a range of slices.
222   void erase(iterator Start, iterator Stop) { Slices.erase(Start, Stop); }
223
224   /// \brief Insert new slices for this alloca.
225   ///
226   /// This moves the slices into the alloca's slices collection, and re-sorts
227   /// everything so that the usual ordering properties of the alloca's slices
228   /// hold.
229   void insert(ArrayRef<Slice> NewSlices) {
230     int OldSize = Slices.size();
231     Slices.append(NewSlices.begin(), NewSlices.end());
232     auto SliceI = Slices.begin() + OldSize;
233     std::sort(SliceI, Slices.end());
234     std::inplace_merge(Slices.begin(), SliceI, Slices.end());
235   }
236
237   // Forward declare the iterator and range accessor for walking the
238   // partitions.
239   class partition_iterator;
240   iterator_range<partition_iterator> partitions();
241
242   /// \brief Access the dead users for this alloca.
243   ArrayRef<Instruction *> getDeadUsers() const { return DeadUsers; }
244
245   /// \brief Access the dead operands referring to this alloca.
246   ///
247   /// These are operands which have cannot actually be used to refer to the
248   /// alloca as they are outside its range and the user doesn't correct for
249   /// that. These mostly consist of PHI node inputs and the like which we just
250   /// need to replace with undef.
251   ArrayRef<Use *> getDeadOperands() const { return DeadOperands; }
252
253 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
254   void print(raw_ostream &OS, const_iterator I, StringRef Indent = "  ") const;
255   void printSlice(raw_ostream &OS, const_iterator I,
256                   StringRef Indent = "  ") const;
257   void printUse(raw_ostream &OS, const_iterator I,
258                 StringRef Indent = "  ") const;
259   void print(raw_ostream &OS) const;
260   void dump(const_iterator I) const;
261   void dump() const;
262 #endif
263
264 private:
265   template <typename DerivedT, typename RetT = void> class BuilderBase;
266   class SliceBuilder;
267   friend class AllocaSlices::SliceBuilder;
268
269 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
270   /// \brief Handle to alloca instruction to simplify method interfaces.
271   AllocaInst &AI;
272 #endif
273
274   /// \brief The instruction responsible for this alloca not having a known set
275   /// of slices.
276   ///
277   /// When an instruction (potentially) escapes the pointer to the alloca, we
278   /// store a pointer to that here and abort trying to form slices of the
279   /// alloca. This will be null if the alloca slices are analyzed successfully.
280   Instruction *PointerEscapingInstr;
281
282   /// \brief The slices of the alloca.
283   ///
284   /// We store a vector of the slices formed by uses of the alloca here. This
285   /// vector is sorted by increasing begin offset, and then the unsplittable
286   /// slices before the splittable ones. See the Slice inner class for more
287   /// details.
288   SmallVector<Slice, 8> Slices;
289
290   /// \brief Instructions which will become dead if we rewrite the alloca.
291   ///
292   /// Note that these are not separated by slice. This is because we expect an
293   /// alloca to be completely rewritten or not rewritten at all. If rewritten,
294   /// all these instructions can simply be removed and replaced with undef as
295   /// they come from outside of the allocated space.
296   SmallVector<Instruction *, 8> DeadUsers;
297
298   /// \brief Operands which will become dead if we rewrite the alloca.
299   ///
300   /// These are operands that in their particular use can be replaced with
301   /// undef when we rewrite the alloca. These show up in out-of-bounds inputs
302   /// to PHI nodes and the like. They aren't entirely dead (there might be
303   /// a GEP back into the bounds using it elsewhere) and nor is the PHI, but we
304   /// want to swap this particular input for undef to simplify the use lists of
305   /// the alloca.
306   SmallVector<Use *, 8> DeadOperands;
307 };
308
309 /// \brief A partition of the slices.
310 ///
311 /// An ephemeral representation for a range of slices which can be viewed as
312 /// a partition of the alloca. This range represents a span of the alloca's
313 /// memory which cannot be split, and provides access to all of the slices
314 /// overlapping some part of the partition.
315 ///
316 /// Objects of this type are produced by traversing the alloca's slices, but
317 /// are only ephemeral and not persistent.
318 class llvm::sroa::Partition {
319 private:
320   friend class AllocaSlices;
321   friend class AllocaSlices::partition_iterator;
322
323   typedef AllocaSlices::iterator iterator;
324
325   /// \brief The beginning and ending offsets of the alloca for this
326   /// partition.
327   uint64_t BeginOffset, EndOffset;
328
329   /// \brief The start and end iterators of this partition.
330   iterator SI, SJ;
331
332   /// \brief A collection of split slice tails overlapping the partition.
333   SmallVector<Slice *, 4> SplitTails;
334
335   /// \brief Raw constructor builds an empty partition starting and ending at
336   /// the given iterator.
337   Partition(iterator SI) : SI(SI), SJ(SI) {}
338
339 public:
340   /// \brief The start offset of this partition.
341   ///
342   /// All of the contained slices start at or after this offset.
343   uint64_t beginOffset() const { return BeginOffset; }
344
345   /// \brief The end offset of this partition.
346   ///
347   /// All of the contained slices end at or before this offset.
348   uint64_t endOffset() const { return EndOffset; }
349
350   /// \brief The size of the partition.
351   ///
352   /// Note that this can never be zero.
353   uint64_t size() const {
354     assert(BeginOffset < EndOffset && "Partitions must span some bytes!");
355     return EndOffset - BeginOffset;
356   }
357
358   /// \brief Test whether this partition contains no slices, and merely spans
359   /// a region occupied by split slices.
360   bool empty() const { return SI == SJ; }
361
362   /// \name Iterate slices that start within the partition.
363   /// These may be splittable or unsplittable. They have a begin offset >= the
364   /// partition begin offset.
365   /// @{
366   // FIXME: We should probably define a "concat_iterator" helper and use that
367   // to stitch together pointee_iterators over the split tails and the
368   // contiguous iterators of the partition. That would give a much nicer
369   // interface here. We could then additionally expose filtered iterators for
370   // split, unsplit, and unsplittable splices based on the usage patterns.
371   iterator begin() const { return SI; }
372   iterator end() const { return SJ; }
373   /// @}
374
375   /// \brief Get the sequence of split slice tails.
376   ///
377   /// These tails are of slices which start before this partition but are
378   /// split and overlap into the partition. We accumulate these while forming
379   /// partitions.
380   ArrayRef<Slice *> splitSliceTails() const { return SplitTails; }
381 };
382
383 /// \brief An iterator over partitions of the alloca's slices.
384 ///
385 /// This iterator implements the core algorithm for partitioning the alloca's
386 /// slices. It is a forward iterator as we don't support backtracking for
387 /// efficiency reasons, and re-use a single storage area to maintain the
388 /// current set of split slices.
389 ///
390 /// It is templated on the slice iterator type to use so that it can operate
391 /// with either const or non-const slice iterators.
392 class AllocaSlices::partition_iterator
393     : public iterator_facade_base<partition_iterator, std::forward_iterator_tag,
394                                   Partition> {
395   friend class AllocaSlices;
396
397   /// \brief Most of the state for walking the partitions is held in a class
398   /// with a nice interface for examining them.
399   Partition P;
400
401   /// \brief We need to keep the end of the slices to know when to stop.
402   AllocaSlices::iterator SE;
403
404   /// \brief We also need to keep track of the maximum split end offset seen.
405   /// FIXME: Do we really?
406   uint64_t MaxSplitSliceEndOffset;
407
408   /// \brief Sets the partition to be empty at given iterator, and sets the
409   /// end iterator.
410   partition_iterator(AllocaSlices::iterator SI, AllocaSlices::iterator SE)
411       : P(SI), SE(SE), MaxSplitSliceEndOffset(0) {
412     // If not already at the end, advance our state to form the initial
413     // partition.
414     if (SI != SE)
415       advance();
416   }
417
418   /// \brief Advance the iterator to the next partition.
419   ///
420   /// Requires that the iterator not be at the end of the slices.
421   void advance() {
422     assert((P.SI != SE || !P.SplitTails.empty()) &&
423            "Cannot advance past the end of the slices!");
424
425     // Clear out any split uses which have ended.
426     if (!P.SplitTails.empty()) {
427       if (P.EndOffset >= MaxSplitSliceEndOffset) {
428         // If we've finished all splits, this is easy.
429         P.SplitTails.clear();
430         MaxSplitSliceEndOffset = 0;
431       } else {
432         // Remove the uses which have ended in the prior partition. This
433         // cannot change the max split slice end because we just checked that
434         // the prior partition ended prior to that max.
435         P.SplitTails.erase(
436             remove_if(P.SplitTails,
437                       [&](Slice *S) { return S->endOffset() <= P.EndOffset; }),
438             P.SplitTails.end());
439         assert(any_of(P.SplitTails,
440                       [&](Slice *S) {
441                         return S->endOffset() == MaxSplitSliceEndOffset;
442                       }) &&
443                "Could not find the current max split slice offset!");
444         assert(all_of(P.SplitTails,
445                       [&](Slice *S) {
446                         return S->endOffset() <= MaxSplitSliceEndOffset;
447                       }) &&
448                "Max split slice end offset is not actually the max!");
449       }
450     }
451
452     // If P.SI is already at the end, then we've cleared the split tail and
453     // now have an end iterator.
454     if (P.SI == SE) {
455       assert(P.SplitTails.empty() && "Failed to clear the split slices!");
456       return;
457     }
458
459     // If we had a non-empty partition previously, set up the state for
460     // subsequent partitions.
461     if (P.SI != P.SJ) {
462       // Accumulate all the splittable slices which started in the old
463       // partition into the split list.
464       for (Slice &S : P)
465         if (S.isSplittable() && S.endOffset() > P.EndOffset) {
466           P.SplitTails.push_back(&S);
467           MaxSplitSliceEndOffset =
468               std::max(S.endOffset(), MaxSplitSliceEndOffset);
469         }
470
471       // Start from the end of the previous partition.
472       P.SI = P.SJ;
473
474       // If P.SI is now at the end, we at most have a tail of split slices.
475       if (P.SI == SE) {
476         P.BeginOffset = P.EndOffset;
477         P.EndOffset = MaxSplitSliceEndOffset;
478         return;
479       }
480
481       // If the we have split slices and the next slice is after a gap and is
482       // not splittable immediately form an empty partition for the split
483       // slices up until the next slice begins.
484       if (!P.SplitTails.empty() && P.SI->beginOffset() != P.EndOffset &&
485           !P.SI->isSplittable()) {
486         P.BeginOffset = P.EndOffset;
487         P.EndOffset = P.SI->beginOffset();
488         return;
489       }
490     }
491
492     // OK, we need to consume new slices. Set the end offset based on the
493     // current slice, and step SJ past it. The beginning offset of the
494     // partition is the beginning offset of the next slice unless we have
495     // pre-existing split slices that are continuing, in which case we begin
496     // at the prior end offset.
497     P.BeginOffset = P.SplitTails.empty() ? P.SI->beginOffset() : P.EndOffset;
498     P.EndOffset = P.SI->endOffset();
499     ++P.SJ;
500
501     // There are two strategies to form a partition based on whether the
502     // partition starts with an unsplittable slice or a splittable slice.
503     if (!P.SI->isSplittable()) {
504       // When we're forming an unsplittable region, it must always start at
505       // the first slice and will extend through its end.
506       assert(P.BeginOffset == P.SI->beginOffset());
507
508       // Form a partition including all of the overlapping slices with this
509       // unsplittable slice.
510       while (P.SJ != SE && P.SJ->beginOffset() < P.EndOffset) {
511         if (!P.SJ->isSplittable())
512           P.EndOffset = std::max(P.EndOffset, P.SJ->endOffset());
513         ++P.SJ;
514       }
515
516       // We have a partition across a set of overlapping unsplittable
517       // partitions.
518       return;
519     }
520
521     // If we're starting with a splittable slice, then we need to form
522     // a synthetic partition spanning it and any other overlapping splittable
523     // splices.
524     assert(P.SI->isSplittable() && "Forming a splittable partition!");
525
526     // Collect all of the overlapping splittable slices.
527     while (P.SJ != SE && P.SJ->beginOffset() < P.EndOffset &&
528            P.SJ->isSplittable()) {
529       P.EndOffset = std::max(P.EndOffset, P.SJ->endOffset());
530       ++P.SJ;
531     }
532
533     // Back upiP.EndOffset if we ended the span early when encountering an
534     // unsplittable slice. This synthesizes the early end offset of
535     // a partition spanning only splittable slices.
536     if (P.SJ != SE && P.SJ->beginOffset() < P.EndOffset) {
537       assert(!P.SJ->isSplittable());
538       P.EndOffset = P.SJ->beginOffset();
539     }
540   }
541
542 public:
543   bool operator==(const partition_iterator &RHS) const {
544     assert(SE == RHS.SE &&
545            "End iterators don't match between compared partition iterators!");
546
547     // The observed positions of partitions is marked by the P.SI iterator and
548     // the emptiness of the split slices. The latter is only relevant when
549     // P.SI == SE, as the end iterator will additionally have an empty split
550     // slices list, but the prior may have the same P.SI and a tail of split
551     // slices.
552     if (P.SI == RHS.P.SI && P.SplitTails.empty() == RHS.P.SplitTails.empty()) {
553       assert(P.SJ == RHS.P.SJ &&
554              "Same set of slices formed two different sized partitions!");
555       assert(P.SplitTails.size() == RHS.P.SplitTails.size() &&
556              "Same slice position with differently sized non-empty split "
557              "slice tails!");
558       return true;
559     }
560     return false;
561   }
562
563   partition_iterator &operator++() {
564     advance();
565     return *this;
566   }
567
568   Partition &operator*() { return P; }
569 };
570
571 /// \brief A forward range over the partitions of the alloca's slices.
572 ///
573 /// This accesses an iterator range over the partitions of the alloca's
574 /// slices. It computes these partitions on the fly based on the overlapping
575 /// offsets of the slices and the ability to split them. It will visit "empty"
576 /// partitions to cover regions of the alloca only accessed via split
577 /// slices.
578 iterator_range<AllocaSlices::partition_iterator> AllocaSlices::partitions() {
579   return make_range(partition_iterator(begin(), end()),
580                     partition_iterator(end(), end()));
581 }
582
583 static Value *foldSelectInst(SelectInst &SI) {
584   // If the condition being selected on is a constant or the same value is
585   // being selected between, fold the select. Yes this does (rarely) happen
586   // early on.
587   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(SI.getCondition()))
588     return SI.getOperand(1 + CI->isZero());
589   if (SI.getOperand(1) == SI.getOperand(2))
590     return SI.getOperand(1);
591
592   return nullptr;
593 }
594
595 /// \brief A helper that folds a PHI node or a select.
596 static Value *foldPHINodeOrSelectInst(Instruction &I) {
597   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(&I)) {
598     // If PN merges together the same value, return that value.
599     return PN->hasConstantValue();
600   }
601   return foldSelectInst(cast<SelectInst>(I));
602 }
603
604 /// \brief Builder for the alloca slices.
605 ///
606 /// This class builds a set of alloca slices by recursively visiting the uses
607 /// of an alloca and making a slice for each load and store at each offset.
608 class AllocaSlices::SliceBuilder : public PtrUseVisitor<SliceBuilder> {
609   friend class PtrUseVisitor<SliceBuilder>;
610   friend class InstVisitor<SliceBuilder>;
611   typedef PtrUseVisitor<SliceBuilder> Base;
612
613   const uint64_t AllocSize;
614   AllocaSlices &AS;
615
616   SmallDenseMap<Instruction *, unsigned> MemTransferSliceMap;
617   SmallDenseMap<Instruction *, uint64_t> PHIOrSelectSizes;
618
619   /// \brief Set to de-duplicate dead instructions found in the use walk.
620   SmallPtrSet<Instruction *, 4> VisitedDeadInsts;
621
622 public:
623   SliceBuilder(const DataLayout &DL, AllocaInst &AI, AllocaSlices &AS)
624       : PtrUseVisitor<SliceBuilder>(DL),
625         AllocSize(DL.getTypeAllocSize(AI.getAllocatedType())), AS(AS) {}
626
627 private:
628   void markAsDead(Instruction &I) {
629     if (VisitedDeadInsts.insert(&I).second)
630       AS.DeadUsers.push_back(&I);
631   }
632
633   void insertUse(Instruction &I, const APInt &Offset, uint64_t Size,
634                  bool IsSplittable = false) {
635     // Completely skip uses which have a zero size or start either before or
636     // past the end of the allocation.
637     if (Size == 0 || Offset.uge(AllocSize)) {
638       DEBUG(dbgs() << "WARNING: Ignoring " << Size << " byte use @" << Offset
639                    << " which has zero size or starts outside of the "
640                    << AllocSize << " byte alloca:\n"
641                    << "    alloca: " << AS.AI << "\n"
642                    << "       use: " << I << "\n");
643       return markAsDead(I);
644     }
645
646     uint64_t BeginOffset = Offset.getZExtValue();
647     uint64_t EndOffset = BeginOffset + Size;
648
649     // Clamp the end offset to the end of the allocation. Note that this is
650     // formulated to handle even the case where "BeginOffset + Size" overflows.
651     // This may appear superficially to be something we could ignore entirely,
652     // but that is not so! There may be widened loads or PHI-node uses where
653     // some instructions are dead but not others. We can't completely ignore
654     // them, and so have to record at least the information here.
655     assert(AllocSize >= BeginOffset); // Established above.
656     if (Size > AllocSize - BeginOffset) {
657       DEBUG(dbgs() << "WARNING: Clamping a " << Size << " byte use @" << Offset
658                    << " to remain within the " << AllocSize << " byte alloca:\n"
659                    << "    alloca: " << AS.AI << "\n"
660                    << "       use: " << I << "\n");
661       EndOffset = AllocSize;
662     }
663
664     AS.Slices.push_back(Slice(BeginOffset, EndOffset, U, IsSplittable));
665   }
666
667   void visitBitCastInst(BitCastInst &BC) {
668     if (BC.use_empty())
669       return markAsDead(BC);
670
671     return Base::visitBitCastInst(BC);
672   }
673
674   void visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEPI) {
675     if (GEPI.use_empty())
676       return markAsDead(GEPI);
677
678     if (SROAStrictInbounds && GEPI.isInBounds()) {
679       // FIXME: This is a manually un-factored variant of the basic code inside
680       // of GEPs with checking of the inbounds invariant specified in the
681       // langref in a very strict sense. If we ever want to enable
682       // SROAStrictInbounds, this code should be factored cleanly into
683       // PtrUseVisitor, but it is easier to experiment with SROAStrictInbounds
684       // by writing out the code here where we have the underlying allocation
685       // size readily available.
686       APInt GEPOffset = Offset;
687       const DataLayout &DL = GEPI.getModule()->getDataLayout();
688       for (gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEPI),
689                              GTE = gep_type_end(GEPI);
690            GTI != GTE; ++GTI) {
691         ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(GTI.getOperand());
692         if (!OpC)
693           break;
694
695         // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
696         if (StructType *STy = GTI.getStructTypeOrNull()) {
697           unsigned ElementIdx = OpC->getZExtValue();
698           const StructLayout *SL = DL.getStructLayout(STy);
699           GEPOffset +=
700               APInt(Offset.getBitWidth(), SL->getElementOffset(ElementIdx));
701         } else {
702           // For array or vector indices, scale the index by the size of the
703           // type.
704           APInt Index = OpC->getValue().sextOrTrunc(Offset.getBitWidth());
705           GEPOffset += Index * APInt(Offset.getBitWidth(),
706                                      DL.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType()));
707         }
708
709         // If this index has computed an intermediate pointer which is not
710         // inbounds, then the result of the GEP is a poison value and we can
711         // delete it and all uses.
712         if (GEPOffset.ugt(AllocSize))
713           return markAsDead(GEPI);
714       }
715     }
716
717     return Base::visitGetElementPtrInst(GEPI);
718   }
719
720   void handleLoadOrStore(Type *Ty, Instruction &I, const APInt &Offset,
721                          uint64_t Size, bool IsVolatile) {
722     // We allow splitting of non-volatile loads and stores where the type is an
723     // integer type. These may be used to implement 'memcpy' or other "transfer
724     // of bits" patterns.
725     bool IsSplittable = Ty->isIntegerTy() && !IsVolatile;
726
727     insertUse(I, Offset, Size, IsSplittable);
728   }
729
730   void visitLoadInst(LoadInst &LI) {
731     assert((!LI.isSimple() || LI.getType()->isSingleValueType()) &&
732            "All simple FCA loads should have been pre-split");
733
734     if (!IsOffsetKnown)
735       return PI.setAborted(&LI);
736
737     const DataLayout &DL = LI.getModule()->getDataLayout();
738     uint64_t Size = DL.getTypeStoreSize(LI.getType());
739     return handleLoadOrStore(LI.getType(), LI, Offset, Size, LI.isVolatile());
740   }
741
742   void visitStoreInst(StoreInst &SI) {
743     Value *ValOp = SI.getValueOperand();
744     if (ValOp == *U)
745       return PI.setEscapedAndAborted(&SI);
746     if (!IsOffsetKnown)
747       return PI.setAborted(&SI);
748
749     const DataLayout &DL = SI.getModule()->getDataLayout();
750     uint64_t Size = DL.getTypeStoreSize(ValOp->getType());
751
752     // If this memory access can be shown to *statically* extend outside the
753     // bounds of of the allocation, it's behavior is undefined, so simply
754     // ignore it. Note that this is more strict than the generic clamping
755     // behavior of insertUse. We also try to handle cases which might run the
756     // risk of overflow.
757     // FIXME: We should instead consider the pointer to have escaped if this
758     // function is being instrumented for addressing bugs or race conditions.
759     if (Size > AllocSize || Offset.ugt(AllocSize - Size)) {
760       DEBUG(dbgs() << "WARNING: Ignoring " << Size << " byte store @" << Offset
761                    << " which extends past the end of the " << AllocSize
762                    << " byte alloca:\n"
763                    << "    alloca: " << AS.AI << "\n"
764                    << "       use: " << SI << "\n");
765       return markAsDead(SI);
766     }
767
768     assert((!SI.isSimple() || ValOp->getType()->isSingleValueType()) &&
769            "All simple FCA stores should have been pre-split");
770     handleLoadOrStore(ValOp->getType(), SI, Offset, Size, SI.isVolatile());
771   }
772
773   void visitMemSetInst(MemSetInst &II) {
774     assert(II.getRawDest() == *U && "Pointer use is not the destination?");
775     ConstantInt *Length = dyn_cast<ConstantInt>(II.getLength());
776     if ((Length && Length->getValue() == 0) ||
777         (IsOffsetKnown && Offset.uge(AllocSize)))
778       // Zero-length mem transfer intrinsics can be ignored entirely.
779       return markAsDead(II);
780
781     if (!IsOffsetKnown)
782       return PI.setAborted(&II);
783
784     insertUse(II, Offset, Length ? Length->getLimitedValue()
785                                  : AllocSize - Offset.getLimitedValue(),
786               (bool)Length);
787   }
788
789   void visitMemTransferInst(MemTransferInst &II) {
790     ConstantInt *Length = dyn_cast<ConstantInt>(II.getLength());
791     if (Length && Length->getValue() == 0)
792       // Zero-length mem transfer intrinsics can be ignored entirely.
793       return markAsDead(II);
794
795     // Because we can visit these intrinsics twice, also check to see if the
796     // first time marked this instruction as dead. If so, skip it.
797     if (VisitedDeadInsts.count(&II))
798       return;
799
800     if (!IsOffsetKnown)
801       return PI.setAborted(&II);
802
803     // This side of the transfer is completely out-of-bounds, and so we can
804     // nuke the entire transfer. However, we also need to nuke the other side
805     // if already added to our partitions.
806     // FIXME: Yet another place we really should bypass this when
807     // instrumenting for ASan.
808     if (Offset.uge(AllocSize)) {
809       SmallDenseMap<Instruction *, unsigned>::iterator MTPI =
810           MemTransferSliceMap.find(&II);
811       if (MTPI != MemTransferSliceMap.end())
812         AS.Slices[MTPI->second].kill();
813       return markAsDead(II);
814     }
815
816     uint64_t RawOffset = Offset.getLimitedValue();
817     uint64_t Size = Length ? Length->getLimitedValue() : AllocSize - RawOffset;
818
819     // Check for the special case where the same exact value is used for both
820     // source and dest.
821     if (*U == II.getRawDest() && *U == II.getRawSource()) {
822       // For non-volatile transfers this is a no-op.
823       if (!II.isVolatile())
824         return markAsDead(II);
825
826       return insertUse(II, Offset, Size, /*IsSplittable=*/false);
827     }
828
829     // If we have seen both source and destination for a mem transfer, then
830     // they both point to the same alloca.
831     bool Inserted;
832     SmallDenseMap<Instruction *, unsigned>::iterator MTPI;
833     std::tie(MTPI, Inserted) =
834         MemTransferSliceMap.insert(std::make_pair(&II, AS.Slices.size()));
835     unsigned PrevIdx = MTPI->second;
836     if (!Inserted) {
837       Slice &PrevP = AS.Slices[PrevIdx];
838
839       // Check if the begin offsets match and this is a non-volatile transfer.
840       // In that case, we can completely elide the transfer.
841       if (!II.isVolatile() && PrevP.beginOffset() == RawOffset) {
842         PrevP.kill();
843         return markAsDead(II);
844       }
845
846       // Otherwise we have an offset transfer within the same alloca. We can't
847       // split those.
848       PrevP.makeUnsplittable();
849     }
850
851     // Insert the use now that we've fixed up the splittable nature.
852     insertUse(II, Offset, Size, /*IsSplittable=*/Inserted && Length);
853
854     // Check that we ended up with a valid index in the map.
855     assert(AS.Slices[PrevIdx].getUse()->getUser() == &II &&
856            "Map index doesn't point back to a slice with this user.");
857   }
858
859   // Disable SRoA for any intrinsics except for lifetime invariants.
860   // FIXME: What about debug intrinsics? This matches old behavior, but
861   // doesn't make sense.
862   void visitIntrinsicInst(IntrinsicInst &II) {
863     if (!IsOffsetKnown)
864       return PI.setAborted(&II);
865
866     if (II.getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start ||
867         II.getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_end) {
868       ConstantInt *Length = cast<ConstantInt>(II.getArgOperand(0));
869       uint64_t Size = std::min(AllocSize - Offset.getLimitedValue(),
870                                Length->getLimitedValue());
871       insertUse(II, Offset, Size, true);
872       return;
873     }
874
875     Base::visitIntrinsicInst(II);
876   }
877
878   Instruction *hasUnsafePHIOrSelectUse(Instruction *Root, uint64_t &Size) {
879     // We consider any PHI or select that results in a direct load or store of
880     // the same offset to be a viable use for slicing purposes. These uses
881     // are considered unsplittable and the size is the maximum loaded or stored
882     // size.
883     SmallPtrSet<Instruction *, 4> Visited;
884     SmallVector<std::pair<Instruction *, Instruction *>, 4> Uses;
885     Visited.insert(Root);
886     Uses.push_back(std::make_pair(cast<Instruction>(*U), Root));
887     const DataLayout &DL = Root->getModule()->getDataLayout();
888     // If there are no loads or stores, the access is dead. We mark that as
889     // a size zero access.
890     Size = 0;
891     do {
892       Instruction *I, *UsedI;
893       std::tie(UsedI, I) = Uses.pop_back_val();
894
895       if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
896         Size = std::max(Size, DL.getTypeStoreSize(LI->getType()));
897         continue;
898       }
899       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
900         Value *Op = SI->getOperand(0);
901         if (Op == UsedI)
902           return SI;
903         Size = std::max(Size, DL.getTypeStoreSize(Op->getType()));
904         continue;
905       }
906
907       if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(I)) {
908         if (!GEP->hasAllZeroIndices())
909           return GEP;
910       } else if (!isa<BitCastInst>(I) && !isa<PHINode>(I) &&
911                  !isa<SelectInst>(I)) {
912         return I;
913       }
914
915       for (User *U : I->users())
916         if (Visited.insert(cast<Instruction>(U)).second)
917           Uses.push_back(std::make_pair(I, cast<Instruction>(U)));
918     } while (!Uses.empty());
919
920     return nullptr;
921   }
922
923   void visitPHINodeOrSelectInst(Instruction &I) {
924     assert(isa<PHINode>(I) || isa<SelectInst>(I));
925     if (I.use_empty())
926       return markAsDead(I);
927
928     // TODO: We could use SimplifyInstruction here to fold PHINodes and
929     // SelectInsts. However, doing so requires to change the current
930     // dead-operand-tracking mechanism. For instance, suppose neither loading
931     // from %U nor %other traps. Then "load (select undef, %U, %other)" does not
932     // trap either.  However, if we simply replace %U with undef using the
933     // current dead-operand-tracking mechanism, "load (select undef, undef,
934     // %other)" may trap because the select may return the first operand
935     // "undef".
936     if (Value *Result = foldPHINodeOrSelectInst(I)) {
937       if (Result == *U)
938         // If the result of the constant fold will be the pointer, recurse
939         // through the PHI/select as if we had RAUW'ed it.
940         enqueueUsers(I);
941       else
942         // Otherwise the operand to the PHI/select is dead, and we can replace
943         // it with undef.
944         AS.DeadOperands.push_back(U);
945
946       return;
947     }
948
949     if (!IsOffsetKnown)
950       return PI.setAborted(&I);
951
952     // See if we already have computed info on this node.
953     uint64_t &Size = PHIOrSelectSizes[&I];
954     if (!Size) {
955       // This is a new PHI/Select, check for an unsafe use of it.
956       if (Instruction *UnsafeI = hasUnsafePHIOrSelectUse(&I, Size))
957         return PI.setAborted(UnsafeI);
958     }
959
960     // For PHI and select operands outside the alloca, we can't nuke the entire
961     // phi or select -- the other side might still be relevant, so we special
962     // case them here and use a separate structure to track the operands
963     // themselves which should be replaced with undef.
964     // FIXME: This should instead be escaped in the event we're instrumenting
965     // for address sanitization.
966     if (Offset.uge(AllocSize)) {
967       AS.DeadOperands.push_back(U);
968       return;
969     }
970
971     insertUse(I, Offset, Size);
972   }
973
974   void visitPHINode(PHINode &PN) { visitPHINodeOrSelectInst(PN); }
975
976   void visitSelectInst(SelectInst &SI) { visitPHINodeOrSelectInst(SI); }
977
978   /// \brief Disable SROA entirely if there are unhandled users of the alloca.
979   void visitInstruction(Instruction &I) { PI.setAborted(&I); }
980 };
981
982 AllocaSlices::AllocaSlices(const DataLayout &DL, AllocaInst &AI)
983     :
984 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
985       AI(AI),
986 #endif
987       PointerEscapingInstr(nullptr) {
988   SliceBuilder PB(DL, AI, *this);
989   SliceBuilder::PtrInfo PtrI = PB.visitPtr(AI);
990   if (PtrI.isEscaped() || PtrI.isAborted()) {
991     // FIXME: We should sink the escape vs. abort info into the caller nicely,
992     // possibly by just storing the PtrInfo in the AllocaSlices.
993     PointerEscapingInstr = PtrI.getEscapingInst() ? PtrI.getEscapingInst()
994                                                   : PtrI.getAbortingInst();
995     assert(PointerEscapingInstr && "Did not track a bad instruction");
996     return;
997   }
998
999   Slices.erase(remove_if(Slices, [](const Slice &S) { return S.isDead(); }),
1000                Slices.end());
1001
1002 #ifndef NDEBUG
1003   if (SROARandomShuffleSlices) {
1004     std::mt19937 MT(static_cast<unsigned>(
1005         std::chrono::system_clock::now().time_since_epoch().count()));
1006     std::shuffle(Slices.begin(), Slices.end(), MT);
1007   }
1008 #endif
1009
1010   // Sort the uses. This arranges for the offsets to be in ascending order,
1011   // and the sizes to be in descending order.
1012   std::sort(Slices.begin(), Slices.end());
1013 }
1014
1015 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
1016
1017 void AllocaSlices::print(raw_ostream &OS, const_iterator I,
1018                          StringRef Indent) const {
1019   printSlice(OS, I, Indent);
1020   OS << "\n";
1021   printUse(OS, I, Indent);
1022 }
1023
1024 void AllocaSlices::printSlice(raw_ostream &OS, const_iterator I,
1025                               StringRef Indent) const {
1026   OS << Indent << "[" << I->beginOffset() << "," << I->endOffset() << ")"
1027      << " slice #" << (I - begin())
1028      << (I->isSplittable() ? " (splittable)" : "");
1029 }
1030
1031 void AllocaSlices::printUse(raw_ostream &OS, const_iterator I,
1032                             StringRef Indent) const {
1033   OS << Indent << "  used by: " << *I->getUse()->getUser() << "\n";
1034 }
1035
1036 void AllocaSlices::print(raw_ostream &OS) const {
1037   if (PointerEscapingInstr) {
1038     OS << "Can't analyze slices for alloca: " << AI << "\n"
1039        << "  A pointer to this alloca escaped by:\n"
1040        << "  " << *PointerEscapingInstr << "\n";
1041     return;
1042   }
1043
1044   OS << "Slices of alloca: " << AI << "\n";
1045   for (const_iterator I = begin(), E = end(); I != E; ++I)
1046     print(OS, I);
1047 }
1048
1049 LLVM_DUMP_METHOD void AllocaSlices::dump(const_iterator I) const {
1050   print(dbgs(), I);
1051 }
1052 LLVM_DUMP_METHOD void AllocaSlices::dump() const { print(dbgs()); }
1053
1054 #endif // !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
1055
1056 /// Walk the range of a partitioning looking for a common type to cover this
1057 /// sequence of slices.
1058 static Type *findCommonType(AllocaSlices::const_iterator B,
1059                             AllocaSlices::const_iterator E,
1060                             uint64_t EndOffset) {
1061   Type *Ty = nullptr;
1062   bool TyIsCommon = true;
1063   IntegerType *ITy = nullptr;
1064
1065   // Note that we need to look at *every* alloca slice's Use to ensure we
1066   // always get consistent results regardless of the order of slices.
1067   for (AllocaSlices::const_iterator I = B; I != E; ++I) {
1068     Use *U = I->getUse();
1069     if (isa<IntrinsicInst>(*U->getUser()))
1070       continue;
1071     if (I->beginOffset() != B->beginOffset() || I->endOffset() != EndOffset)
1072       continue;
1073
1074     Type *UserTy = nullptr;
1075     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(U->getUser())) {
1076       UserTy = LI->getType();
1077     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(U->getUser())) {
1078       UserTy = SI->getValueOperand()->getType();
1079     }
1080
1081     if (IntegerType *UserITy = dyn_cast_or_null<IntegerType>(UserTy)) {
1082       // If the type is larger than the partition, skip it. We only encounter
1083       // this for split integer operations where we want to use the type of the
1084       // entity causing the split. Also skip if the type is not a byte width
1085       // multiple.
1086       if (UserITy->getBitWidth() % 8 != 0 ||
1087           UserITy->getBitWidth() / 8 > (EndOffset - B->beginOffset()))
1088         continue;
1089
1090       // Track the largest bitwidth integer type used in this way in case there
1091       // is no common type.
1092       if (!ITy || ITy->getBitWidth() < UserITy->getBitWidth())
1093         ITy = UserITy;
1094     }
1095
1096     // To avoid depending on the order of slices, Ty and TyIsCommon must not
1097     // depend on types skipped above.
1098     if (!UserTy || (Ty && Ty != UserTy))
1099       TyIsCommon = false; // Give up on anything but an iN type.
1100     else
1101       Ty = UserTy;
1102   }
1103
1104   return TyIsCommon ? Ty : ITy;
1105 }
1106
1107 /// PHI instructions that use an alloca and are subsequently loaded can be
1108 /// rewritten to load both input pointers in the pred blocks and then PHI the
1109 /// results, allowing the load of the alloca to be promoted.
1110 /// From this:
1111 ///   %P2 = phi [i32* %Alloca, i32* %Other]
1112 ///   %V = load i32* %P2
1113 /// to:
1114 ///   %V1 = load i32* %Alloca      -> will be mem2reg'd
1115 ///   ...
1116 ///   %V2 = load i32* %Other
1117 ///   ...
1118 ///   %V = phi [i32 %V1, i32 %V2]
1119 ///
1120 /// We can do this to a select if its only uses are loads and if the operands
1121 /// to the select can be loaded unconditionally.
1122 ///
1123 /// FIXME: This should be hoisted into a generic utility, likely in
1124 /// Transforms/Util/Local.h
1125 static bool isSafePHIToSpeculate(PHINode &PN) {
1126   // For now, we can only do this promotion if the load is in the same block
1127   // as the PHI, and if there are no stores between the phi and load.
1128   // TODO: Allow recursive phi users.
1129   // TODO: Allow stores.
1130   BasicBlock *BB = PN.getParent();
1131   unsigned MaxAlign = 0;
1132   bool HaveLoad = false;
1133   for (User *U : PN.users()) {
1134     LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(U);
1135     if (!LI || !LI->isSimple())
1136       return false;
1137
1138     // For now we only allow loads in the same block as the PHI.  This is
1139     // a common case that happens when instcombine merges two loads through
1140     // a PHI.
1141     if (LI->getParent() != BB)
1142       return false;
1143
1144     // Ensure that there are no instructions between the PHI and the load that
1145     // could store.
1146     for (BasicBlock::iterator BBI(PN); &*BBI != LI; ++BBI)
1147       if (BBI->mayWriteToMemory())
1148         return false;
1149
1150     MaxAlign = std::max(MaxAlign, LI->getAlignment());
1151     HaveLoad = true;
1152   }
1153
1154   if (!HaveLoad)
1155     return false;
1156
1157   const DataLayout &DL = PN.getModule()->getDataLayout();
1158
1159   // We can only transform this if it is safe to push the loads into the
1160   // predecessor blocks. The only thing to watch out for is that we can't put
1161   // a possibly trapping load in the predecessor if it is a critical edge.
1162   for (unsigned Idx = 0, Num = PN.getNumIncomingValues(); Idx != Num; ++Idx) {
1163     TerminatorInst *TI = PN.getIncomingBlock(Idx)->getTerminator();
1164     Value *InVal = PN.getIncomingValue(Idx);
1165
1166     // If the value is produced by the terminator of the predecessor (an
1167     // invoke) or it has side-effects, there is no valid place to put a load
1168     // in the predecessor.
1169     if (TI == InVal || TI->mayHaveSideEffects())
1170       return false;
1171
1172     // If the predecessor has a single successor, then the edge isn't
1173     // critical.
1174     if (TI->getNumSuccessors() == 1)
1175       continue;
1176
1177     // If this pointer is always safe to load, or if we can prove that there
1178     // is already a load in the block, then we can move the load to the pred
1179     // block.
1180     if (isSafeToLoadUnconditionally(InVal, MaxAlign, DL, TI))
1181       continue;
1182
1183     return false;
1184   }
1185
1186   return true;
1187 }
1188
1189 static void speculatePHINodeLoads(PHINode &PN) {
1190   DEBUG(dbgs() << "    original: " << PN << "\n");
1191
1192   Type *LoadTy = cast<PointerType>(PN.getType())->getElementType();
1193   IRBuilderTy PHIBuilder(&PN);
1194   PHINode *NewPN = PHIBuilder.CreatePHI(LoadTy, PN.getNumIncomingValues(),
1195                                         PN.getName() + ".sroa.speculated");
1196
1197   // Get the AA tags and alignment to use from one of the loads.  It doesn't
1198   // matter which one we get and if any differ.
1199   LoadInst *SomeLoad = cast<LoadInst>(PN.user_back());
1200
1201   AAMDNodes AATags;
1202   SomeLoad->getAAMetadata(AATags);
1203   unsigned Align = SomeLoad->getAlignment();
1204
1205   // Rewrite all loads of the PN to use the new PHI.
1206   while (!PN.use_empty()) {
1207     LoadInst *LI = cast<LoadInst>(PN.user_back());
1208     LI->replaceAllUsesWith(NewPN);
1209     LI->eraseFromParent();
1210   }
1211
1212   // Inject loads into all of the pred blocks.
1213   for (unsigned Idx = 0, Num = PN.getNumIncomingValues(); Idx != Num; ++Idx) {
1214     BasicBlock *Pred = PN.getIncomingBlock(Idx);
1215     TerminatorInst *TI = Pred->getTerminator();
1216     Value *InVal = PN.getIncomingValue(Idx);
1217     IRBuilderTy PredBuilder(TI);
1218
1219     LoadInst *Load = PredBuilder.CreateLoad(
1220         InVal, (PN.getName() + ".sroa.speculate.load." + Pred->getName()));
1221     ++NumLoadsSpeculated;
1222     Load->setAlignment(Align);
1223     if (AATags)
1224       Load->setAAMetadata(AATags);
1225     NewPN->addIncoming(Load, Pred);
1226   }
1227
1228   DEBUG(dbgs() << "          speculated to: " << *NewPN << "\n");
1229   PN.eraseFromParent();
1230 }
1231
1232 /// Select instructions that use an alloca and are subsequently loaded can be
1233 /// rewritten to load both input pointers and then select between the result,
1234 /// allowing the load of the alloca to be promoted.
1235 /// From this:
1236 ///   %P2 = select i1 %cond, i32* %Alloca, i32* %Other
1237 ///   %V = load i32* %P2
1238 /// to:
1239 ///   %V1 = load i32* %Alloca      -> will be mem2reg'd
1240 ///   %V2 = load i32* %Other
1241 ///   %V = select i1 %cond, i32 %V1, i32 %V2
1242 ///
1243 /// We can do this to a select if its only uses are loads and if the operand
1244 /// to the select can be loaded unconditionally.
1245 static bool isSafeSelectToSpeculate(SelectInst &SI) {
1246   Value *TValue = SI.getTrueValue();
1247   Value *FValue = SI.getFalseValue();
1248   const DataLayout &DL = SI.getModule()->getDataLayout();
1249
1250   for (User *U : SI.users()) {
1251     LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(U);
1252     if (!LI || !LI->isSimple())
1253       return false;
1254
1255     // Both operands to the select need to be dereferenceable, either
1256     // absolutely (e.g. allocas) or at this point because we can see other
1257     // accesses to it.
1258     if (!isSafeToLoadUnconditionally(TValue, LI->getAlignment(), DL, LI))
1259       return false;
1260     if (!isSafeToLoadUnconditionally(FValue, LI->getAlignment(), DL, LI))
1261       return false;
1262   }
1263
1264   return true;
1265 }
1266
1267 static void speculateSelectInstLoads(SelectInst &SI) {
1268   DEBUG(dbgs() << "    original: " << SI << "\n");
1269
1270   IRBuilderTy IRB(&SI);
1271   Value *TV = SI.getTrueValue();
1272   Value *FV = SI.getFalseValue();
1273   // Replace the loads of the select with a select of two loads.
1274   while (!SI.use_empty()) {
1275     LoadInst *LI = cast<LoadInst>(SI.user_back());
1276     assert(LI->isSimple() && "We only speculate simple loads");
1277
1278     IRB.SetInsertPoint(LI);
1279     LoadInst *TL =
1280         IRB.CreateLoad(TV, LI->getName() + ".sroa.speculate.load.true");
1281     LoadInst *FL =
1282         IRB.CreateLoad(FV, LI->getName() + ".sroa.speculate.load.false");
1283     NumLoadsSpeculated += 2;
1284
1285     // Transfer alignment and AA info if present.
1286     TL->setAlignment(LI->getAlignment());
1287     FL->setAlignment(LI->getAlignment());
1288
1289     AAMDNodes Tags;
1290     LI->getAAMetadata(Tags);
1291     if (Tags) {
1292       TL->setAAMetadata(Tags);
1293       FL->setAAMetadata(Tags);
1294     }
1295
1296     Value *V = IRB.CreateSelect(SI.getCondition(), TL, FL,
1297                                 LI->getName() + ".sroa.speculated");
1298
1299     DEBUG(dbgs() << "          speculated to: " << *V << "\n");
1300     LI->replaceAllUsesWith(V);
1301     LI->eraseFromParent();
1302   }
1303   SI.eraseFromParent();
1304 }
1305
1306 /// \brief Build a GEP out of a base pointer and indices.
1307 ///
1308 /// This will return the BasePtr if that is valid, or build a new GEP
1309 /// instruction using the IRBuilder if GEP-ing is needed.
1310 static Value *buildGEP(IRBuilderTy &IRB, Value *BasePtr,
1311                        SmallVectorImpl<Value *> &Indices, Twine NamePrefix) {
1312   if (Indices.empty())
1313     return BasePtr;
1314
1315   // A single zero index is a no-op, so check for this and avoid building a GEP
1316   // in that case.
1317   if (Indices.size() == 1 && cast<ConstantInt>(Indices.back())->isZero())
1318     return BasePtr;
1319
1320   return IRB.CreateInBoundsGEP(nullptr, BasePtr, Indices,
1321                                NamePrefix + "sroa_idx");
1322 }
1323
1324 /// \brief Get a natural GEP off of the BasePtr walking through Ty toward
1325 /// TargetTy without changing the offset of the pointer.
1326 ///
1327 /// This routine assumes we've already established a properly offset GEP with
1328 /// Indices, and arrived at the Ty type. The goal is to continue to GEP with
1329 /// zero-indices down through type layers until we find one the same as
1330 /// TargetTy. If we can't find one with the same type, we at least try to use
1331 /// one with the same size. If none of that works, we just produce the GEP as
1332 /// indicated by Indices to have the correct offset.
1333 static Value *getNaturalGEPWithType(IRBuilderTy &IRB, const DataLayout &DL,
1334                                     Value *BasePtr, Type *Ty, Type *TargetTy,
1335                                     SmallVectorImpl<Value *> &Indices,
1336                                     Twine NamePrefix) {
1337   if (Ty == TargetTy)
1338     return buildGEP(IRB, BasePtr, Indices, NamePrefix);
1339
1340   // Pointer size to use for the indices.
1341   unsigned PtrSize = DL.getPointerTypeSizeInBits(BasePtr->getType());
1342
1343   // See if we can descend into a struct and locate a field with the correct
1344   // type.
1345   unsigned NumLayers = 0;
1346   Type *ElementTy = Ty;
1347   do {
1348     if (ElementTy->isPointerTy())
1349       break;
1350
1351     if (ArrayType *ArrayTy = dyn_cast<ArrayType>(ElementTy)) {
1352       ElementTy = ArrayTy->getElementType();
1353       Indices.push_back(IRB.getIntN(PtrSize, 0));
1354     } else if (VectorType *VectorTy = dyn_cast<VectorType>(ElementTy)) {
1355       ElementTy = VectorTy->getElementType();
1356       Indices.push_back(IRB.getInt32(0));
1357     } else if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(ElementTy)) {
1358       if (STy->element_begin() == STy->element_end())
1359         break; // Nothing left to descend into.
1360       ElementTy = *STy->element_begin();
1361       Indices.push_back(IRB.getInt32(0));
1362     } else {
1363       break;
1364     }
1365     ++NumLayers;
1366   } while (ElementTy != TargetTy);
1367   if (ElementTy != TargetTy)
1368     Indices.erase(Indices.end() - NumLayers, Indices.end());
1369
1370   return buildGEP(IRB, BasePtr, Indices, NamePrefix);
1371 }
1372
1373 /// \brief Recursively compute indices for a natural GEP.
1374 ///
1375 /// This is the recursive step for getNaturalGEPWithOffset that walks down the
1376 /// element types adding appropriate indices for the GEP.
1377 static Value *getNaturalGEPRecursively(IRBuilderTy &IRB, const DataLayout &DL,
1378                                        Value *Ptr, Type *Ty, APInt &Offset,
1379                                        Type *TargetTy,
1380                                        SmallVectorImpl<Value *> &Indices,
1381                                        Twine NamePrefix) {
1382   if (Offset == 0)
1383     return getNaturalGEPWithType(IRB, DL, Ptr, Ty, TargetTy, Indices,
1384                                  NamePrefix);
1385
1386   // We can't recurse through pointer types.
1387   if (Ty->isPointerTy())
1388     return nullptr;
1389
1390   // We try to analyze GEPs over vectors here, but note that these GEPs are
1391   // extremely poorly defined currently. The long-term goal is to remove GEPing
1392   // over a vector from the IR completely.
1393   if (VectorType *VecTy = dyn_cast<VectorType>(Ty)) {
1394     unsigned ElementSizeInBits = DL.getTypeSizeInBits(VecTy->getScalarType());
1395     if (ElementSizeInBits % 8 != 0) {
1396       // GEPs over non-multiple of 8 size vector elements are invalid.
1397       return nullptr;
1398     }
1399     APInt ElementSize(Offset.getBitWidth(), ElementSizeInBits / 8);
1400     APInt NumSkippedElements = Offset.sdiv(ElementSize);
1401     if (NumSkippedElements.ugt(VecTy->getNumElements()))
1402       return nullptr;
1403     Offset -= NumSkippedElements * ElementSize;
1404     Indices.push_back(IRB.getInt(NumSkippedElements));
1405     return getNaturalGEPRecursively(IRB, DL, Ptr, VecTy->getElementType(),
1406                                     Offset, TargetTy, Indices, NamePrefix);
1407   }
1408
1409   if (ArrayType *ArrTy = dyn_cast<ArrayType>(Ty)) {
1410     Type *ElementTy = ArrTy->getElementType();
1411     APInt ElementSize(Offset.getBitWidth(), DL.getTypeAllocSize(ElementTy));
1412     APInt NumSkippedElements = Offset.sdiv(ElementSize);
1413     if (NumSkippedElements.ugt(ArrTy->getNumElements()))
1414       return nullptr;
1415
1416     Offset -= NumSkippedElements * ElementSize;
1417     Indices.push_back(IRB.getInt(NumSkippedElements));
1418     return getNaturalGEPRecursively(IRB, DL, Ptr, ElementTy, Offset, TargetTy,
1419                                     Indices, NamePrefix);
1420   }
1421
1422   StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty);
1423   if (!STy)
1424     return nullptr;
1425
1426   const StructLayout *SL = DL.getStructLayout(STy);
1427   uint64_t StructOffset = Offset.getZExtValue();
1428   if (StructOffset >= SL->getSizeInBytes())
1429     return nullptr;
1430   unsigned Index = SL->getElementContainingOffset(StructOffset);
1431   Offset -= APInt(Offset.getBitWidth(), SL->getElementOffset(Index));
1432   Type *ElementTy = STy->getElementType(Index);
1433   if (Offset.uge(DL.getTypeAllocSize(ElementTy)))
1434     return nullptr; // The offset points into alignment padding.
1435
1436   Indices.push_back(IRB.getInt32(Index));
1437   return getNaturalGEPRecursively(IRB, DL, Ptr, ElementTy, Offset, TargetTy,
1438                                   Indices, NamePrefix);
1439 }
1440
1441 /// \brief Get a natural GEP from a base pointer to a particular offset and
1442 /// resulting in a particular type.
1443 ///
1444 /// The goal is to produce a "natural" looking GEP that works with the existing
1445 /// composite types to arrive at the appropriate offset and element type for
1446 /// a pointer. TargetTy is the element type the returned GEP should point-to if
1447 /// possible. We recurse by decreasing Offset, adding the appropriate index to
1448 /// Indices, and setting Ty to the result subtype.
1449 ///
1450 /// If no natural GEP can be constructed, this function returns null.
1451 static Value *getNaturalGEPWithOffset(IRBuilderTy &IRB, const DataLayout &DL,
1452                                       Value *Ptr, APInt Offset, Type *TargetTy,
1453                                       SmallVectorImpl<Value *> &Indices,
1454                                       Twine NamePrefix) {
1455   PointerType *Ty = cast<PointerType>(Ptr->getType());
1456
1457   // Don't consider any GEPs through an i8* as natural unless the TargetTy is
1458   // an i8.
1459   if (Ty == IRB.getInt8PtrTy(Ty->getAddressSpace()) && TargetTy->isIntegerTy(8))
1460     return nullptr;
1461
1462   Type *ElementTy = Ty->getElementType();
1463   if (!ElementTy->isSized())
1464     return nullptr; // We can't GEP through an unsized element.
1465   APInt ElementSize(Offset.getBitWidth(), DL.getTypeAllocSize(ElementTy));
1466   if (ElementSize == 0)
1467     return nullptr; // Zero-length arrays can't help us build a natural GEP.
1468   APInt NumSkippedElements = Offset.sdiv(ElementSize);
1469
1470   Offset -= NumSkippedElements * ElementSize;
1471   Indices.push_back(IRB.getInt(NumSkippedElements));
1472   return getNaturalGEPRecursively(IRB, DL, Ptr, ElementTy, Offset, TargetTy,
1473                                   Indices, NamePrefix);
1474 }
1475
1476 /// \brief Compute an adjusted pointer from Ptr by Offset bytes where the
1477 /// resulting pointer has PointerTy.
1478 ///
1479 /// This tries very hard to compute a "natural" GEP which arrives at the offset
1480 /// and produces the pointer type desired. Where it cannot, it will try to use
1481 /// the natural GEP to arrive at the offset and bitcast to the type. Where that
1482 /// fails, it will try to use an existing i8* and GEP to the byte offset and
1483 /// bitcast to the type.
1484 ///
1485 /// The strategy for finding the more natural GEPs is to peel off layers of the
1486 /// pointer, walking back through bit casts and GEPs, searching for a base
1487 /// pointer from which we can compute a natural GEP with the desired
1488 /// properties. The algorithm tries to fold as many constant indices into
1489 /// a single GEP as possible, thus making each GEP more independent of the
1490 /// surrounding code.
1491 static Value *getAdjustedPtr(IRBuilderTy &IRB, const DataLayout &DL, Value *Ptr,
1492                              APInt Offset, Type *PointerTy, Twine NamePrefix) {
1493   // Even though we don't look through PHI nodes, we could be called on an
1494   // instruction in an unreachable block, which may be on a cycle.
1495   SmallPtrSet<Value *, 4> Visited;
1496   Visited.insert(Ptr);
1497   SmallVector<Value *, 4> Indices;
1498
1499   // We may end up computing an offset pointer that has the wrong type. If we
1500   // never are able to compute one directly that has the correct type, we'll
1501   // fall back to it, so keep it and the base it was computed from around here.
1502   Value *OffsetPtr = nullptr;
1503   Value *OffsetBasePtr;
1504
1505   // Remember any i8 pointer we come across to re-use if we need to do a raw
1506   // byte offset.
1507   Value *Int8Ptr = nullptr;
1508   APInt Int8PtrOffset(Offset.getBitWidth(), 0);
1509
1510   Type *TargetTy = PointerTy->getPointerElementType();
1511
1512   do {
1513     // First fold any existing GEPs into the offset.
1514     while (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(Ptr)) {
1515       APInt GEPOffset(Offset.getBitWidth(), 0);
1516       if (!GEP->accumulateConstantOffset(DL, GEPOffset))
1517         break;
1518       Offset += GEPOffset;
1519       Ptr = GEP->getPointerOperand();
1520       if (!Visited.insert(Ptr).second)
1521         break;
1522     }
1523
1524     // See if we can perform a natural GEP here.
1525     Indices.clear();
1526     if (Value *P = getNaturalGEPWithOffset(IRB, DL, Ptr, Offset, TargetTy,
1527                                            Indices, NamePrefix)) {
1528       // If we have a new natural pointer at the offset, clear out any old
1529       // offset pointer we computed. Unless it is the base pointer or
1530       // a non-instruction, we built a GEP we don't need. Zap it.
1531       if (OffsetPtr && OffsetPtr != OffsetBasePtr)
1532         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(OffsetPtr)) {
1533           assert(I->use_empty() && "Built a GEP with uses some how!");
1534           I->eraseFromParent();
1535         }
1536       OffsetPtr = P;
1537       OffsetBasePtr = Ptr;
1538       // If we also found a pointer of the right type, we're done.
1539       if (P->getType() == PointerTy)
1540         return P;
1541     }
1542
1543     // Stash this pointer if we've found an i8*.
1544     if (Ptr->getType()->isIntegerTy(8)) {
1545       Int8Ptr = Ptr;
1546       Int8PtrOffset = Offset;
1547     }
1548
1549     // Peel off a layer of the pointer and update the offset appropriately.
1550     if (Operator::getOpcode(Ptr) == Instruction::BitCast) {
1551       Ptr = cast<Operator>(Ptr)->getOperand(0);
1552     } else if (GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(Ptr)) {
1553       if (GA->isInterposable())
1554         break;
1555       Ptr = GA->getAliasee();
1556     } else {
1557       break;
1558     }
1559     assert(Ptr->getType()->isPointerTy() && "Unexpected operand type!");
1560   } while (Visited.insert(Ptr).second);
1561
1562   if (!OffsetPtr) {
1563     if (!Int8Ptr) {
1564       Int8Ptr = IRB.CreateBitCast(
1565           Ptr, IRB.getInt8PtrTy(PointerTy->getPointerAddressSpace()),
1566           NamePrefix + "sroa_raw_cast");
1567       Int8PtrOffset = Offset;
1568     }
1569
1570     OffsetPtr = Int8PtrOffset == 0
1571                     ? Int8Ptr
1572                     : IRB.CreateInBoundsGEP(IRB.getInt8Ty(), Int8Ptr,
1573                                             IRB.getInt(Int8PtrOffset),
1574                                             NamePrefix + "sroa_raw_idx");
1575   }
1576   Ptr = OffsetPtr;
1577
1578   // On the off chance we were targeting i8*, guard the bitcast here.
1579   if (Ptr->getType() != PointerTy)
1580     Ptr = IRB.CreateBitCast(Ptr, PointerTy, NamePrefix + "sroa_cast");
1581
1582   return Ptr;
1583 }
1584
1585 /// \brief Compute the adjusted alignment for a load or store from an offset.
1586 static unsigned getAdjustedAlignment(Instruction *I, uint64_t Offset,
1587                                      const DataLayout &DL) {
1588   unsigned Alignment;
1589   Type *Ty;
1590   if (auto *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
1591     Alignment = LI->getAlignment();
1592     Ty = LI->getType();
1593   } else if (auto *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
1594     Alignment = SI->getAlignment();
1595     Ty = SI->getValueOperand()->getType();
1596   } else {
1597     llvm_unreachable("Only loads and stores are allowed!");
1598   }
1599
1600   if (!Alignment)
1601     Alignment = DL.getABITypeAlignment(Ty);
1602
1603   return MinAlign(Alignment, Offset);
1604 }
1605
1606 /// \brief Test whether we can convert a value from the old to the new type.
1607 ///
1608 /// This predicate should be used to guard calls to convertValue in order to
1609 /// ensure that we only try to convert viable values. The strategy is that we
1610 /// will peel off single element struct and array wrappings to get to an
1611 /// underlying value, and convert that value.
1612 static bool canConvertValue(const DataLayout &DL, Type *OldTy, Type *NewTy) {
1613   if (OldTy == NewTy)
1614     return true;
1615
1616   // For integer types, we can't handle any bit-width differences. This would
1617   // break both vector conversions with extension and introduce endianness
1618   // issues when in conjunction with loads and stores.
1619   if (isa<IntegerType>(OldTy) && isa<IntegerType>(NewTy)) {
1620     assert(cast<IntegerType>(OldTy)->getBitWidth() !=
1621                cast<IntegerType>(NewTy)->getBitWidth() &&
1622            "We can't have the same bitwidth for different int types");
1623     return false;
1624   }
1625
1626   if (DL.getTypeSizeInBits(NewTy) != DL.getTypeSizeInBits(OldTy))
1627     return false;
1628   if (!NewTy->isSingleValueType() || !OldTy->isSingleValueType())
1629     return false;
1630
1631   // We can convert pointers to integers and vice-versa. Same for vectors
1632   // of pointers and integers.
1633   OldTy = OldTy->getScalarType();
1634   NewTy = NewTy->getScalarType();
1635   if (NewTy->isPointerTy() || OldTy->isPointerTy()) {
1636     if (NewTy->isPointerTy() && OldTy->isPointerTy()) {
1637       return cast<PointerType>(NewTy)->getPointerAddressSpace() ==
1638         cast<PointerType>(OldTy)->getPointerAddressSpace();
1639     }
1640
1641     // We can convert integers to integral pointers, but not to non-integral
1642     // pointers.
1643     if (OldTy->isIntegerTy())
1644       return !DL.isNonIntegralPointerType(NewTy);
1645
1646     // We can convert integral pointers to integers, but non-integral pointers
1647     // need to remain pointers.
1648     if (!DL.isNonIntegralPointerType(OldTy))
1649       return NewTy->isIntegerTy();
1650
1651     return false;
1652   }
1653
1654   return true;
1655 }
1656
1657 /// \brief Generic routine to convert an SSA value to a value of a different
1658 /// type.
1659 ///
1660 /// This will try various different casting techniques, such as bitcasts,
1661 /// inttoptr, and ptrtoint casts. Use the \c canConvertValue predicate to test
1662 /// two types for viability with this routine.
1663 static Value *convertValue(const DataLayout &DL, IRBuilderTy &IRB, Value *V,
1664                            Type *NewTy) {
1665   Type *OldTy = V->getType();
1666   assert(canConvertValue(DL, OldTy, NewTy) && "Value not convertable to type");
1667
1668   if (OldTy == NewTy)
1669     return V;
1670
1671   assert(!(isa<IntegerType>(OldTy) && isa<IntegerType>(NewTy)) &&
1672          "Integer types must be the exact same to convert.");
1673
1674   // See if we need inttoptr for this type pair. A cast involving both scalars
1675   // and vectors requires and additional bitcast.
1676   if (OldTy->getScalarType()->isIntegerTy() &&
1677       NewTy->getScalarType()->isPointerTy()) {
1678     // Expand <2 x i32> to i8* --> <2 x i32> to i64 to i8*
1679     if (OldTy->isVectorTy() && !NewTy->isVectorTy())
1680       return IRB.CreateIntToPtr(IRB.CreateBitCast(V, DL.getIntPtrType(NewTy)),
1681                                 NewTy);
1682
1683     // Expand i128 to <2 x i8*> --> i128 to <2 x i64> to <2 x i8*>
1684     if (!OldTy->isVectorTy() && NewTy->isVectorTy())
1685       return IRB.CreateIntToPtr(IRB.CreateBitCast(V, DL.getIntPtrType(NewTy)),
1686                                 NewTy);
1687
1688     return IRB.CreateIntToPtr(V, NewTy);
1689   }
1690
1691   // See if we need ptrtoint for this type pair. A cast involving both scalars
1692   // and vectors requires and additional bitcast.
1693   if (OldTy->getScalarType()->isPointerTy() &&
1694       NewTy->getScalarType()->isIntegerTy()) {
1695     // Expand <2 x i8*> to i128 --> <2 x i8*> to <2 x i64> to i128
1696     if (OldTy->isVectorTy() && !NewTy->isVectorTy())
1697       return IRB.CreateBitCast(IRB.CreatePtrToInt(V, DL.getIntPtrType(OldTy)),
1698                                NewTy);
1699
1700     // Expand i8* to <2 x i32> --> i8* to i64 to <2 x i32>
1701     if (!OldTy->isVectorTy() && NewTy->isVectorTy())
1702       return IRB.CreateBitCast(IRB.CreatePtrToInt(V, DL.getIntPtrType(OldTy)),
1703                                NewTy);
1704
1705     return IRB.CreatePtrToInt(V, NewTy);
1706   }
1707
1708   return IRB.CreateBitCast(V, NewTy);
1709 }
1710
1711 /// \brief Test whether the given slice use can be promoted to a vector.
1712 ///
1713 /// This function is called to test each entry in a partition which is slated
1714 /// for a single slice.
1715 static bool isVectorPromotionViableForSlice(Partition &P, const Slice &S,
1716                                             VectorType *Ty,
1717                                             uint64_t ElementSize,
1718                                             const DataLayout &DL) {
1719   // First validate the slice offsets.
1720   uint64_t BeginOffset =
1721       std::max(S.beginOffset(), P.beginOffset()) - P.beginOffset();
1722   uint64_t BeginIndex = BeginOffset / ElementSize;
1723   if (BeginIndex * ElementSize != BeginOffset ||
1724       BeginIndex >= Ty->getNumElements())
1725     return false;
1726   uint64_t EndOffset =
1727       std::min(S.endOffset(), P.endOffset()) - P.beginOffset();
1728   uint64_t EndIndex = EndOffset / ElementSize;
1729   if (EndIndex * ElementSize != EndOffset || EndIndex > Ty->getNumElements())
1730     return false;
1731
1732   assert(EndIndex > BeginIndex && "Empty vector!");
1733   uint64_t NumElements = EndIndex - BeginIndex;
1734   Type *SliceTy = (NumElements == 1)
1735                       ? Ty->getElementType()
1736                       : VectorType::get(Ty->getElementType(), NumElements);
1737
1738   Type *SplitIntTy =
1739       Type::getIntNTy(Ty->getContext(), NumElements * ElementSize * 8);
1740
1741   Use *U = S.getUse();
1742
1743   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(U->getUser())) {
1744     if (MI->isVolatile())
1745       return false;
1746     if (!S.isSplittable())
1747       return false; // Skip any unsplittable intrinsics.
1748   } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(U->getUser())) {
1749     if (II->getIntrinsicID() != Intrinsic::lifetime_start &&
1750         II->getIntrinsicID() != Intrinsic::lifetime_end)
1751       return false;
1752   } else if (U->get()->getType()->getPointerElementType()->isStructTy()) {
1753     // Disable vector promotion when there are loads or stores of an FCA.
1754     return false;
1755   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(U->getUser())) {
1756     if (LI->isVolatile())
1757       return false;
1758     Type *LTy = LI->getType();
1759     if (P.beginOffset() > S.beginOffset() || P.endOffset() < S.endOffset()) {
1760       assert(LTy->isIntegerTy());
1761       LTy = SplitIntTy;
1762     }
1763     if (!canConvertValue(DL, SliceTy, LTy))
1764       return false;
1765   } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(U->getUser())) {
1766     if (SI->isVolatile())
1767       return false;
1768     Type *STy = SI->getValueOperand()->getType();
1769     if (P.beginOffset() > S.beginOffset() || P.endOffset() < S.endOffset()) {
1770       assert(STy->isIntegerTy());
1771       STy = SplitIntTy;
1772     }
1773     if (!canConvertValue(DL, STy, SliceTy))
1774       return false;
1775   } else {
1776     return false;
1777   }
1778
1779   return true;
1780 }
1781
1782 /// \brief Test whether the given alloca partitioning and range of slices can be
1783 /// promoted to a vector.
1784 ///
1785 /// This is a quick test to check whether we can rewrite a particular alloca
1786 /// partition (and its newly formed alloca) into a vector alloca with only
1787 /// whole-vector loads and stores such that it could be promoted to a vector
1788 /// SSA value. We only can ensure this for a limited set of operations, and we
1789 /// don't want to do the rewrites unless we are confident that the result will
1790 /// be promotable, so we have an early test here.
1791 static VectorType *isVectorPromotionViable(Partition &P, const DataLayout &DL) {
1792   // Collect the candidate types for vector-based promotion. Also track whether
1793   // we have different element types.
1794   SmallVector<VectorType *, 4> CandidateTys;
1795   Type *CommonEltTy = nullptr;
1796   bool HaveCommonEltTy = true;
1797   auto CheckCandidateType = [&](Type *Ty) {
1798     if (auto *VTy = dyn_cast<VectorType>(Ty)) {
1799       CandidateTys.push_back(VTy);
1800       if (!CommonEltTy)
1801         CommonEltTy = VTy->getElementType();
1802       else if (CommonEltTy != VTy->getElementType())
1803         HaveCommonEltTy = false;
1804     }
1805   };
1806   // Consider any loads or stores that are the exact size of the slice.
1807   for (const Slice &S : P)
1808     if (S.beginOffset() == P.beginOffset() &&
1809         S.endOffset() == P.endOffset()) {
1810       if (auto *LI = dyn_cast<LoadInst>(S.getUse()->getUser()))
1811         CheckCandidateType(LI->getType());
1812       else if (auto *SI = dyn_cast<StoreInst>(S.getUse()->getUser()))
1813         CheckCandidateType(SI->getValueOperand()->getType());
1814     }
1815
1816   // If we didn't find a vector type, nothing to do here.
1817   if (CandidateTys.empty())
1818     return nullptr;
1819
1820   // Remove non-integer vector types if we had multiple common element types.
1821   // FIXME: It'd be nice to replace them with integer vector types, but we can't
1822   // do that until all the backends are known to produce good code for all
1823   // integer vector types.
1824   if (!HaveCommonEltTy) {
1825     CandidateTys.erase(remove_if(CandidateTys,
1826                                  [](VectorType *VTy) {
1827                                    return !VTy->getElementType()->isIntegerTy();
1828                                  }),
1829                        CandidateTys.end());
1830
1831     // If there were no integer vector types, give up.
1832     if (CandidateTys.empty())
1833       return nullptr;
1834
1835     // Rank the remaining candidate vector types. This is easy because we know
1836     // they're all integer vectors. We sort by ascending number of elements.
1837     auto RankVectorTypes = [&DL](VectorType *RHSTy, VectorType *LHSTy) {
1838       (void)DL;
1839       assert(DL.getTypeSizeInBits(RHSTy) == DL.getTypeSizeInBits(LHSTy) &&
1840              "Cannot have vector types of different sizes!");
1841       assert(RHSTy->getElementType()->isIntegerTy() &&
1842              "All non-integer types eliminated!");
1843       assert(LHSTy->getElementType()->isIntegerTy() &&
1844              "All non-integer types eliminated!");
1845       return RHSTy->getNumElements() < LHSTy->getNumElements();
1846     };
1847     std::sort(CandidateTys.begin(), CandidateTys.end(), RankVectorTypes);
1848     CandidateTys.erase(
1849         std::unique(CandidateTys.begin(), CandidateTys.end(), RankVectorTypes),
1850         CandidateTys.end());
1851   } else {
1852 // The only way to have the same element type in every vector type is to
1853 // have the same vector type. Check that and remove all but one.
1854 #ifndef NDEBUG
1855     for (VectorType *VTy : CandidateTys) {
1856       assert(VTy->getElementType() == CommonEltTy &&
1857              "Unaccounted for element type!");
1858       assert(VTy == CandidateTys[0] &&
1859              "Different vector types with the same element type!");
1860     }
1861 #endif
1862     CandidateTys.resize(1);
1863   }
1864
1865   // Try each vector type, and return the one which works.
1866   auto CheckVectorTypeForPromotion = [&](VectorType *VTy) {
1867     uint64_t ElementSize = DL.getTypeSizeInBits(VTy->getElementType());
1868
1869     // While the definition of LLVM vectors is bitpacked, we don't support sizes
1870     // that aren't byte sized.
1871     if (ElementSize % 8)
1872       return false;
1873     assert((DL.getTypeSizeInBits(VTy) % 8) == 0 &&
1874            "vector size not a multiple of element size?");
1875     ElementSize /= 8;
1876
1877     for (const Slice &S : P)
1878       if (!isVectorPromotionViableForSlice(P, S, VTy, ElementSize, DL))
1879         return false;
1880
1881     for (const Slice *S : P.splitSliceTails())
1882       if (!isVectorPromotionViableForSlice(P, *S, VTy, ElementSize, DL))
1883         return false;
1884
1885     return true;
1886   };
1887   for (VectorType *VTy : CandidateTys)
1888     if (CheckVectorTypeForPromotion(VTy))
1889       return VTy;
1890
1891   return nullptr;
1892 }
1893
1894 /// \brief Test whether a slice of an alloca is valid for integer widening.
1895 ///
1896 /// This implements the necessary checking for the \c isIntegerWideningViable
1897 /// test below on a single slice of the alloca.
1898 static bool isIntegerWideningViableForSlice(const Slice &S,
1899                                             uint64_t AllocBeginOffset,
1900                                             Type *AllocaTy,
1901                                             const DataLayout &DL,
1902                                             bool &WholeAllocaOp) {
1903   uint64_t Size = DL.getTypeStoreSize(AllocaTy);
1904
1905   uint64_t RelBegin = S.beginOffset() - AllocBeginOffset;
1906   uint64_t RelEnd = S.endOffset() - AllocBeginOffset;
1907
1908   // We can't reasonably handle cases where the load or store extends past
1909   // the end of the alloca's type and into its padding.
1910   if (RelEnd > Size)
1911     return false;
1912
1913   Use *U = S.getUse();
1914
1915   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(U->getUser())) {
1916     if (LI->isVolatile())
1917       return false;
1918     // We can't handle loads that extend past the allocated memory.
1919     if (DL.getTypeStoreSize(LI->getType()) > Size)
1920       return false;
1921     // Note that we don't count vector loads or stores as whole-alloca
1922     // operations which enable integer widening because we would prefer to use
1923     // vector widening instead.
1924     if (!isa<VectorType>(LI->getType()) && RelBegin == 0 && RelEnd == Size)
1925       WholeAllocaOp = true;
1926     if (IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(LI->getType())) {
1927       if (ITy->getBitWidth() < DL.getTypeStoreSizeInBits(ITy))
1928         return false;
1929     } else if (RelBegin != 0 || RelEnd != Size ||
1930                !canConvertValue(DL, AllocaTy, LI->getType())) {
1931       // Non-integer loads need to be convertible from the alloca type so that
1932       // they are promotable.
1933       return false;
1934     }
1935   } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(U->getUser())) {
1936     Type *ValueTy = SI->getValueOperand()->getType();
1937     if (SI->isVolatile())
1938       return false;
1939     // We can't handle stores that extend past the allocated memory.
1940     if (DL.getTypeStoreSize(ValueTy) > Size)
1941       return false;
1942     // Note that we don't count vector loads or stores as whole-alloca
1943     // operations which enable integer widening because we would prefer to use
1944     // vector widening instead.
1945     if (!isa<VectorType>(ValueTy) && RelBegin == 0 && RelEnd == Size)
1946       WholeAllocaOp = true;
1947     if (IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(ValueTy)) {
1948       if (ITy->getBitWidth() < DL.getTypeStoreSizeInBits(ITy))
1949         return false;
1950     } else if (RelBegin != 0 || RelEnd != Size ||
1951                !canConvertValue(DL, ValueTy, AllocaTy)) {
1952       // Non-integer stores need to be convertible to the alloca type so that
1953       // they are promotable.
1954       return false;
1955     }
1956   } else if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(U->getUser())) {
1957     if (MI->isVolatile() || !isa<Constant>(MI->getLength()))
1958       return false;
1959     if (!S.isSplittable())
1960       return false; // Skip any unsplittable intrinsics.
1961   } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(U->getUser())) {
1962     if (II->getIntrinsicID() != Intrinsic::lifetime_start &&
1963         II->getIntrinsicID() != Intrinsic::lifetime_end)
1964       return false;
1965   } else {
1966     return false;
1967   }
1968
1969   return true;
1970 }
1971
1972 /// \brief Test whether the given alloca partition's integer operations can be
1973 /// widened to promotable ones.
1974 ///
1975 /// This is a quick test to check whether we can rewrite the integer loads and
1976 /// stores to a particular alloca into wider loads and stores and be able to
1977 /// promote the resulting alloca.
1978 static bool isIntegerWideningViable(Partition &P, Type *AllocaTy,
1979                                     const DataLayout &DL) {
1980   uint64_t SizeInBits = DL.getTypeSizeInBits(AllocaTy);
1981   // Don't create integer types larger than the maximum bitwidth.
1982   if (SizeInBits > IntegerType::MAX_INT_BITS)
1983     return false;
1984
1985   // Don't try to handle allocas with bit-padding.
1986   if (SizeInBits != DL.getTypeStoreSizeInBits(AllocaTy))
1987     return false;
1988
1989   // We need to ensure that an integer type with the appropriate bitwidth can
1990   // be converted to the alloca type, whatever that is. We don't want to force
1991   // the alloca itself to have an integer type if there is a more suitable one.
1992   Type *IntTy = Type::getIntNTy(AllocaTy->getContext(), SizeInBits);
1993   if (!canConvertValue(DL, AllocaTy, IntTy) ||
1994       !canConvertValue(DL, IntTy, AllocaTy))
1995     return false;
1996
1997   // While examining uses, we ensure that the alloca has a covering load or
1998   // store. We don't want to widen the integer operations only to fail to
1999   // promote due to some other unsplittable entry (which we may make splittable
2000   // later). However, if there are only splittable uses, go ahead and assume
2001   // that we cover the alloca.
2002   // FIXME: We shouldn't consider split slices that happen to start in the
2003   // partition here...
2004   bool WholeAllocaOp =
2005       P.begin() != P.end() ? false : DL.isLegalInteger(SizeInBits);
2006
2007   for (const Slice &S : P)
2008     if (!isIntegerWideningViableForSlice(S, P.beginOffset(), AllocaTy, DL,
2009                                          WholeAllocaOp))
2010       return false;
2011
2012   for (const Slice *S : P.splitSliceTails())
2013     if (!isIntegerWideningViableForSlice(*S, P.beginOffset(), AllocaTy, DL,
2014                                          WholeAllocaOp))
2015       return false;
2016
2017   return WholeAllocaOp;
2018 }
2019
2020 static Value *extractInteger(const DataLayout &DL, IRBuilderTy &IRB, Value *V,
2021                              IntegerType *Ty, uint64_t Offset,
2022                              const Twine &Name) {
2023   DEBUG(dbgs() << "       start: " << *V << "\n");
2024   IntegerType *IntTy = cast<IntegerType>(V->getType());
2025   assert(DL.getTypeStoreSize(Ty) + Offset <= DL.getTypeStoreSize(IntTy) &&
2026          "Element extends past full value");
2027   uint64_t ShAmt = 8 * Offset;
2028   if (DL.isBigEndian())
2029     ShAmt = 8 * (DL.getTypeStoreSize(IntTy) - DL.getTypeStoreSize(Ty) - Offset);
2030   if (ShAmt) {
2031     V = IRB.CreateLShr(V, ShAmt, Name + ".shift");
2032     DEBUG(dbgs() << "     shifted: " << *V << "\n");
2033   }
2034   assert(Ty->getBitWidth() <= IntTy->getBitWidth() &&
2035          "Cannot extract to a larger integer!");
2036   if (Ty != IntTy) {
2037     V = IRB.CreateTrunc(V, Ty, Name + ".trunc");
2038     DEBUG(dbgs() << "     trunced: " << *V << "\n");
2039   }
2040   return V;
2041 }
2042
2043 static Value *insertInteger(const DataLayout &DL, IRBuilderTy &IRB, Value *Old,
2044                             Value *V, uint64_t Offset, const Twine &Name) {
2045   IntegerType *IntTy = cast<IntegerType>(Old->getType());
2046   IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(V->getType());
2047   assert(Ty->getBitWidth() <= IntTy->getBitWidth() &&
2048          "Cannot insert a larger integer!");
2049   DEBUG(dbgs() << "       start: " << *V << "\n");
2050   if (Ty != IntTy) {
2051     V = IRB.CreateZExt(V, IntTy, Name + ".ext");
2052     DEBUG(dbgs() << "    extended: " << *V << "\n");
2053   }
2054   assert(DL.getTypeStoreSize(Ty) + Offset <= DL.getTypeStoreSize(IntTy) &&
2055          "Element store outside of alloca store");
2056   uint64_t ShAmt = 8 * Offset;
2057   if (DL.isBigEndian())
2058     ShAmt = 8 * (DL.getTypeStoreSize(IntTy) - DL.getTypeStoreSize(Ty) - Offset);
2059   if (ShAmt) {
2060     V = IRB.CreateShl(V, ShAmt, Name + ".shift");
2061     DEBUG(dbgs() << "     shifted: " << *V << "\n");
2062   }
2063
2064   if (ShAmt || Ty->getBitWidth() < IntTy->getBitWidth()) {
2065     APInt Mask = ~Ty->getMask().zext(IntTy->getBitWidth()).shl(ShAmt);
2066     Old = IRB.CreateAnd(Old, Mask, Name + ".mask");
2067     DEBUG(dbgs() << "      masked: " << *Old << "\n");
2068     V = IRB.CreateOr(Old, V, Name + ".insert");
2069     DEBUG(dbgs() << "    inserted: " << *V << "\n");
2070   }
2071   return V;
2072 }
2073
2074 static Value *extractVector(IRBuilderTy &IRB, Value *V, unsigned BeginIndex,
2075                             unsigned EndIndex, const Twine &Name) {
2076   VectorType *VecTy = cast<VectorType>(V->getType());
2077   unsigned NumElements = EndIndex - BeginIndex;
2078   assert(NumElements <= VecTy->getNumElements() && "Too many elements!");
2079
2080   if (NumElements == VecTy->getNumElements())
2081     return V;
2082
2083   if (NumElements == 1) {
2084     V = IRB.CreateExtractElement(V, IRB.getInt32(BeginIndex),
2085                                  Name + ".extract");
2086     DEBUG(dbgs() << "     extract: " << *V << "\n");
2087     return V;
2088   }
2089
2090   SmallVector<Constant *, 8> Mask;
2091   Mask.reserve(NumElements);
2092   for (unsigned i = BeginIndex; i != EndIndex; ++i)
2093     Mask.push_back(IRB.getInt32(i));
2094   V = IRB.CreateShuffleVector(V, UndefValue::get(V->getType()),
2095                               ConstantVector::get(Mask), Name + ".extract");
2096   DEBUG(dbgs() << "     shuffle: " << *V << "\n");
2097   return V;
2098 }
2099
2100 static Value *insertVector(IRBuilderTy &IRB, Value *Old, Value *V,
2101                            unsigned BeginIndex, const Twine &Name) {
2102   VectorType *VecTy = cast<VectorType>(Old->getType());
2103   assert(VecTy && "Can only insert a vector into a vector");
2104
2105   VectorType *Ty = dyn_cast<VectorType>(V->getType());
2106   if (!Ty) {
2107     // Single element to insert.
2108     V = IRB.CreateInsertElement(Old, V, IRB.getInt32(BeginIndex),
2109                                 Name + ".insert");
2110     DEBUG(dbgs() << "     insert: " << *V << "\n");
2111     return V;
2112   }
2113
2114   assert(Ty->getNumElements() <= VecTy->getNumElements() &&
2115          "Too many elements!");
2116   if (Ty->getNumElements() == VecTy->getNumElements()) {
2117     assert(V->getType() == VecTy && "Vector type mismatch");
2118     return V;
2119   }
2120   unsigned EndIndex = BeginIndex + Ty->getNumElements();
2121
2122   // When inserting a smaller vector into the larger to store, we first
2123   // use a shuffle vector to widen it with undef elements, and then
2124   // a second shuffle vector to select between the loaded vector and the
2125   // incoming vector.
2126   SmallVector<Constant *, 8> Mask;
2127   Mask.reserve(VecTy->getNumElements());
2128   for (unsigned i = 0; i != VecTy->getNumElements(); ++i)
2129     if (i >= BeginIndex && i < EndIndex)
2130       Mask.push_back(IRB.getInt32(i - BeginIndex));
2131     else
2132       Mask.push_back(UndefValue::get(IRB.getInt32Ty()));
2133   V = IRB.CreateShuffleVector(V, UndefValue::get(V->getType()),
2134                               ConstantVector::get(Mask), Name + ".expand");
2135   DEBUG(dbgs() << "    shuffle: " << *V << "\n");
2136
2137   Mask.clear();
2138   for (unsigned i = 0; i != VecTy->getNumElements(); ++i)
2139     Mask.push_back(IRB.getInt1(i >= BeginIndex && i < EndIndex));
2140
2141   V = IRB.CreateSelect(ConstantVector::get(Mask), V, Old, Name + "blend");
2142
2143   DEBUG(dbgs() << "    blend: " << *V << "\n");
2144   return V;
2145 }
2146
2147 /// \brief Visitor to rewrite instructions using p particular slice of an alloca
2148 /// to use a new alloca.
2149 ///
2150 /// Also implements the rewriting to vector-based accesses when the partition
2151 /// passes the isVectorPromotionViable predicate. Most of the rewriting logic
2152 /// lives here.
2153 class llvm::sroa::AllocaSliceRewriter
2154     : public InstVisitor<AllocaSliceRewriter, bool> {
2155   // Befriend the base class so it can delegate to private visit methods.
2156   friend class llvm::InstVisitor<AllocaSliceRewriter, bool>;
2157   typedef llvm::InstVisitor<AllocaSliceRewriter, bool> Base;
2158
2159   const DataLayout &DL;
2160   AllocaSlices &AS;
2161   SROA &Pass;
2162   AllocaInst &OldAI, &NewAI;
2163   const uint64_t NewAllocaBeginOffset, NewAllocaEndOffset;
2164   Type *NewAllocaTy;
2165
2166   // This is a convenience and flag variable that will be null unless the new
2167   // alloca's integer operations should be widened to this integer type due to
2168   // passing isIntegerWideningViable above. If it is non-null, the desired
2169   // integer type will be stored here for easy access during rewriting.
2170   IntegerType *IntTy;
2171
2172   // If we are rewriting an alloca partition which can be written as pure
2173   // vector operations, we stash extra information here. When VecTy is
2174   // non-null, we have some strict guarantees about the rewritten alloca:
2175   //   - The new alloca is exactly the size of the vector type here.
2176   //   - The accesses all either map to the entire vector or to a single
2177   //     element.
2178   //   - The set of accessing instructions is only one of those handled above
2179   //     in isVectorPromotionViable. Generally these are the same access kinds
2180   //     which are promotable via mem2reg.
2181   VectorType *VecTy;
2182   Type *ElementTy;
2183   uint64_t ElementSize;
2184
2185   // The original offset of the slice currently being rewritten relative to
2186   // the original alloca.
2187   uint64_t BeginOffset, EndOffset;
2188   // The new offsets of the slice currently being rewritten relative to the
2189   // original alloca.
2190   uint64_t NewBeginOffset, NewEndOffset;
2191
2192   uint64_t SliceSize;
2193   bool IsSplittable;
2194   bool IsSplit;
2195   Use *OldUse;
2196   Instruction *OldPtr;
2197
2198   // Track post-rewrite users which are PHI nodes and Selects.
2199   SmallSetVector<PHINode *, 8> &PHIUsers;
2200   SmallSetVector<SelectInst *, 8> &SelectUsers;
2201
2202   // Utility IR builder, whose name prefix is setup for each visited use, and
2203   // the insertion point is set to point to the user.
2204   IRBuilderTy IRB;
2205
2206 public:
2207   AllocaSliceRewriter(const DataLayout &DL, AllocaSlices &AS, SROA &Pass,
2208                       AllocaInst &OldAI, AllocaInst &NewAI,
2209                       uint64_t NewAllocaBeginOffset,
2210                       uint64_t NewAllocaEndOffset, bool IsIntegerPromotable,
2211                       VectorType *PromotableVecTy,
2212                       SmallSetVector<PHINode *, 8> &PHIUsers,
2213                       SmallSetVector<SelectInst *, 8> &SelectUsers)
2214       : DL(DL), AS(AS), Pass(Pass), OldAI(OldAI), NewAI(NewAI),
2215         NewAllocaBeginOffset(NewAllocaBeginOffset),
2216         NewAllocaEndOffset(NewAllocaEndOffset),
2217         NewAllocaTy(NewAI.getAllocatedType()),
2218         IntTy(IsIntegerPromotable
2219                   ? Type::getIntNTy(
2220                         NewAI.getContext(),
2221                         DL.getTypeSizeInBits(NewAI.getAllocatedType()))
2222                   : nullptr),
2223         VecTy(PromotableVecTy),
2224         ElementTy(VecTy ? VecTy->getElementType() : nullptr),
2225         ElementSize(VecTy ? DL.getTypeSizeInBits(ElementTy) / 8 : 0),
2226         BeginOffset(), EndOffset(), IsSplittable(), IsSplit(), OldUse(),
2227         OldPtr(), PHIUsers(PHIUsers), SelectUsers(SelectUsers),
2228         IRB(NewAI.getContext(), ConstantFolder()) {
2229     if (VecTy) {
2230       assert((DL.getTypeSizeInBits(ElementTy) % 8) == 0 &&
2231              "Only multiple-of-8 sized vector elements are viable");
2232       ++NumVectorized;
2233     }
2234     assert((!IntTy && !VecTy) || (IntTy && !VecTy) || (!IntTy && VecTy));
2235   }
2236
2237   bool visit(AllocaSlices::const_iterator I) {
2238     bool CanSROA = true;
2239     BeginOffset = I->beginOffset();
2240     EndOffset = I->endOffset();
2241     IsSplittable = I->isSplittable();
2242     IsSplit =
2243         BeginOffset < NewAllocaBeginOffset || EndOffset > NewAllocaEndOffset;
2244     DEBUG(dbgs() << "  rewriting " << (IsSplit ? "split " : ""));
2245     DEBUG(AS.printSlice(dbgs(), I, ""));
2246     DEBUG(dbgs() << "\n");
2247
2248     // Compute the intersecting offset range.
2249     assert(BeginOffset < NewAllocaEndOffset);
2250     assert(EndOffset > NewAllocaBeginOffset);
2251     NewBeginOffset = std::max(BeginOffset, NewAllocaBeginOffset);
2252     NewEndOffset = std::min(EndOffset, NewAllocaEndOffset);
2253
2254     SliceSize = NewEndOffset - NewBeginOffset;
2255
2256     OldUse = I->getUse();
2257     OldPtr = cast<Instruction>(OldUse->get());
2258
2259     Instruction *OldUserI = cast<Instruction>(OldUse->getUser());
2260     IRB.SetInsertPoint(OldUserI);
2261     IRB.SetCurrentDebugLocation(OldUserI->getDebugLoc());
2262     IRB.SetNamePrefix(Twine(NewAI.getName()) + "." + Twine(BeginOffset) + ".");
2263
2264     CanSROA &= visit(cast<Instruction>(OldUse->getUser()));
2265     if (VecTy || IntTy)
2266       assert(CanSROA);
2267     return CanSROA;
2268   }
2269
2270 private:
2271   // Make sure the other visit overloads are visible.
2272   using Base::visit;
2273
2274   // Every instruction which can end up as a user must have a rewrite rule.
2275   bool visitInstruction(Instruction &I) {
2276     DEBUG(dbgs() << "    !!!! Cannot rewrite: " << I << "\n");
2277     llvm_unreachable("No rewrite rule for this instruction!");
2278   }
2279
2280   Value *getNewAllocaSlicePtr(IRBuilderTy &IRB, Type *PointerTy) {
2281     // Note that the offset computation can use BeginOffset or NewBeginOffset
2282     // interchangeably for unsplit slices.
2283     assert(IsSplit || BeginOffset == NewBeginOffset);
2284     uint64_t Offset = NewBeginOffset - NewAllocaBeginOffset;
2285
2286 #ifndef NDEBUG
2287     StringRef OldName = OldPtr->getName();
2288     // Skip through the last '.sroa.' component of the name.
2289     size_t LastSROAPrefix = OldName.rfind(".sroa.");
2290     if (LastSROAPrefix != StringRef::npos) {
2291       OldName = OldName.substr(LastSROAPrefix + strlen(".sroa."));
2292       // Look for an SROA slice index.
2293       size_t IndexEnd = OldName.find_first_not_of("0123456789");
2294       if (IndexEnd != StringRef::npos && OldName[IndexEnd] == '.') {
2295         // Strip the index and look for the offset.
2296         OldName = OldName.substr(IndexEnd + 1);
2297         size_t OffsetEnd = OldName.find_first_not_of("0123456789");
2298         if (OffsetEnd != StringRef::npos && OldName[OffsetEnd] == '.')
2299           // Strip the offset.
2300           OldName = OldName.substr(OffsetEnd + 1);
2301       }
2302     }
2303     // Strip any SROA suffixes as well.
2304     OldName = OldName.substr(0, OldName.find(".sroa_"));
2305 #endif
2306
2307     return getAdjustedPtr(IRB, DL, &NewAI,
2308                           APInt(DL.getPointerTypeSizeInBits(PointerTy), Offset),
2309                           PointerTy,
2310 #ifndef NDEBUG
2311                           Twine(OldName) + "."
2312 #else
2313                           Twine()
2314 #endif
2315                           );
2316   }
2317
2318   /// \brief Compute suitable alignment to access this slice of the *new*
2319   /// alloca.
2320   ///
2321   /// You can optionally pass a type to this routine and if that type's ABI
2322   /// alignment is itself suitable, this will return zero.
2323   unsigned getSliceAlign(Type *Ty = nullptr) {
2324     unsigned NewAIAlign = NewAI.getAlignment();
2325     if (!NewAIAlign)
2326       NewAIAlign = DL.getABITypeAlignment(NewAI.getAllocatedType());
2327     unsigned Align =
2328         MinAlign(NewAIAlign, NewBeginOffset - NewAllocaBeginOffset);
2329     return (Ty && Align == DL.getABITypeAlignment(Ty)) ? 0 : Align;
2330   }
2331
2332   unsigned getIndex(uint64_t Offset) {
2333     assert(VecTy && "Can only call getIndex when rewriting a vector");
2334     uint64_t RelOffset = Offset - NewAllocaBeginOffset;
2335     assert(RelOffset / ElementSize < UINT32_MAX && "Index out of bounds");
2336     uint32_t Index = RelOffset / ElementSize;
2337     assert(Index * ElementSize == RelOffset);
2338     return Index;
2339   }
2340
2341   void deleteIfTriviallyDead(Value *V) {
2342     Instruction *I = cast<Instruction>(V);
2343     if (isInstructionTriviallyDead(I))
2344       Pass.DeadInsts.insert(I);
2345   }
2346
2347   Value *rewriteVectorizedLoadInst() {
2348     unsigned BeginIndex = getIndex(NewBeginOffset);
2349     unsigned EndIndex = getIndex(NewEndOffset);
2350     assert(EndIndex > BeginIndex && "Empty vector!");
2351
2352     Value *V = IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(), "load");
2353     return extractVector(IRB, V, BeginIndex, EndIndex, "vec");
2354   }
2355
2356   Value *rewriteIntegerLoad(LoadInst &LI) {
2357     assert(IntTy && "We cannot insert an integer to the alloca");
2358     assert(!LI.isVolatile());
2359     Value *V = IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(), "load");
2360     V = convertValue(DL, IRB, V, IntTy);
2361     assert(NewBeginOffset >= NewAllocaBeginOffset && "Out of bounds offset");
2362     uint64_t Offset = NewBeginOffset - NewAllocaBeginOffset;
2363     if (Offset > 0 || NewEndOffset < NewAllocaEndOffset) {
2364       IntegerType *ExtractTy = Type::getIntNTy(LI.getContext(), SliceSize * 8);
2365       V = extractInteger(DL, IRB, V, ExtractTy, Offset, "extract");
2366     }
2367     // It is possible that the extracted type is not the load type. This
2368     // happens if there is a load past the end of the alloca, and as
2369     // a consequence the slice is narrower but still a candidate for integer
2370     // lowering. To handle this case, we just zero extend the extracted
2371     // integer.
2372     assert(cast<IntegerType>(LI.getType())->getBitWidth() >= SliceSize * 8 &&
2373            "Can only handle an extract for an overly wide load");
2374     if (cast<IntegerType>(LI.getType())->getBitWidth() > SliceSize * 8)
2375       V = IRB.CreateZExt(V, LI.getType());
2376     return V;
2377   }
2378
2379   bool visitLoadInst(LoadInst &LI) {
2380     DEBUG(dbgs() << "    original: " << LI << "\n");
2381     Value *OldOp = LI.getOperand(0);
2382     assert(OldOp == OldPtr);
2383
2384     unsigned AS = LI.getPointerAddressSpace();
2385
2386     Type *TargetTy = IsSplit ? Type::getIntNTy(LI.getContext(), SliceSize * 8)
2387                              : LI.getType();
2388     const bool IsLoadPastEnd = DL.getTypeStoreSize(TargetTy) > SliceSize;
2389     bool IsPtrAdjusted = false;
2390     Value *V;
2391     if (VecTy) {
2392       V = rewriteVectorizedLoadInst();
2393     } else if (IntTy && LI.getType()->isIntegerTy()) {
2394       V = rewriteIntegerLoad(LI);
2395     } else if (NewBeginOffset == NewAllocaBeginOffset &&
2396                NewEndOffset == NewAllocaEndOffset &&
2397                (canConvertValue(DL, NewAllocaTy, TargetTy) ||
2398                 (IsLoadPastEnd && NewAllocaTy->isIntegerTy() &&
2399                  TargetTy->isIntegerTy()))) {
2400       LoadInst *NewLI = IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(),
2401                                               LI.isVolatile(), LI.getName());
2402       if (LI.isVolatile())
2403         NewLI->setAtomic(LI.getOrdering(), LI.getSynchScope());
2404
2405       // Any !nonnull metadata or !range metadata on the old load is also valid
2406       // on the new load. This is even true in some cases even when the loads
2407       // are different types, for example by mapping !nonnull metadata to
2408       // !range metadata by modeling the null pointer constant converted to the
2409       // integer type.
2410       // FIXME: Add support for range metadata here. Currently the utilities
2411       // for this don't propagate range metadata in trivial cases from one
2412       // integer load to another, don't handle non-addrspace-0 null pointers
2413       // correctly, and don't have any support for mapping ranges as the
2414       // integer type becomes winder or narrower.
2415       if (MDNode *N = LI.getMetadata(LLVMContext::MD_nonnull))
2416         copyNonnullMetadata(LI, N, *NewLI);
2417
2418       // Try to preserve nonnull metadata
2419       V = NewLI;
2420
2421       // If this is an integer load past the end of the slice (which means the
2422       // bytes outside the slice are undef or this load is dead) just forcibly
2423       // fix the integer size with correct handling of endianness.
2424       if (auto *AITy = dyn_cast<IntegerType>(NewAllocaTy))
2425         if (auto *TITy = dyn_cast<IntegerType>(TargetTy))
2426           if (AITy->getBitWidth() < TITy->getBitWidth()) {
2427             V = IRB.CreateZExt(V, TITy, "load.ext");
2428             if (DL.isBigEndian())
2429               V = IRB.CreateShl(V, TITy->getBitWidth() - AITy->getBitWidth(),
2430                                 "endian_shift");
2431           }
2432     } else {
2433       Type *LTy = TargetTy->getPointerTo(AS);
2434       LoadInst *NewLI = IRB.CreateAlignedLoad(getNewAllocaSlicePtr(IRB, LTy),
2435                                               getSliceAlign(TargetTy),
2436                                               LI.isVolatile(), LI.getName());
2437       if (LI.isVolatile())
2438         NewLI->setAtomic(LI.getOrdering(), LI.getSynchScope());
2439
2440       V = NewLI;
2441       IsPtrAdjusted = true;
2442     }
2443     V = convertValue(DL, IRB, V, TargetTy);
2444
2445     if (IsSplit) {
2446       assert(!LI.isVolatile());
2447       assert(LI.getType()->isIntegerTy() &&
2448              "Only integer type loads and stores are split");
2449       assert(SliceSize < DL.getTypeStoreSize(LI.getType()) &&
2450              "Split load isn't smaller than original load");
2451       assert(LI.getType()->getIntegerBitWidth() ==
2452                  DL.getTypeStoreSizeInBits(LI.getType()) &&
2453              "Non-byte-multiple bit width");
2454       // Move the insertion point just past the load so that we can refer to it.
2455       IRB.SetInsertPoint(&*std::next(BasicBlock::iterator(&LI)));
2456       // Create a placeholder value with the same type as LI to use as the
2457       // basis for the new value. This allows us to replace the uses of LI with
2458       // the computed value, and then replace the placeholder with LI, leaving
2459       // LI only used for this computation.
2460       Value *Placeholder =
2461           new LoadInst(UndefValue::get(LI.getType()->getPointerTo(AS)));
2462       V = insertInteger(DL, IRB, Placeholder, V, NewBeginOffset - BeginOffset,
2463                         "insert");
2464       LI.replaceAllUsesWith(V);
2465       Placeholder->replaceAllUsesWith(&LI);
2466       Placeholder->deleteValue();
2467     } else {
2468       LI.replaceAllUsesWith(V);
2469     }
2470
2471     Pass.DeadInsts.insert(&LI);
2472     deleteIfTriviallyDead(OldOp);
2473     DEBUG(dbgs() << "          to: " << *V << "\n");
2474     return !LI.isVolatile() && !IsPtrAdjusted;
2475   }
2476
2477   bool rewriteVectorizedStoreInst(Value *V, StoreInst &SI, Value *OldOp) {
2478     if (V->getType() != VecTy) {
2479       unsigned BeginIndex = getIndex(NewBeginOffset);
2480       unsigned EndIndex = getIndex(NewEndOffset);
2481       assert(EndIndex > BeginIndex && "Empty vector!");
2482       unsigned NumElements = EndIndex - BeginIndex;
2483       assert(NumElements <= VecTy->getNumElements() && "Too many elements!");
2484       Type *SliceTy = (NumElements == 1)
2485                           ? ElementTy
2486                           : VectorType::get(ElementTy, NumElements);
2487       if (V->getType() != SliceTy)
2488         V = convertValue(DL, IRB, V, SliceTy);
2489
2490       // Mix in the existing elements.
2491       Value *Old = IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(), "load");
2492       V = insertVector(IRB, Old, V, BeginIndex, "vec");
2493     }
2494     StoreInst *Store = IRB.CreateAlignedStore(V, &NewAI, NewAI.getAlignment());
2495     Pass.DeadInsts.insert(&SI);
2496
2497     (void)Store;
2498     DEBUG(dbgs() << "          to: " << *Store << "\n");
2499     return true;
2500   }
2501
2502   bool rewriteIntegerStore(Value *V, StoreInst &SI) {
2503     assert(IntTy && "We cannot extract an integer from the alloca");
2504     assert(!SI.isVolatile());
2505     if (DL.getTypeSizeInBits(V->getType()) != IntTy->getBitWidth()) {
2506       Value *Old =
2507           IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(), "oldload");
2508       Old = convertValue(DL, IRB, Old, IntTy);
2509       assert(BeginOffset >= NewAllocaBeginOffset && "Out of bounds offset");
2510       uint64_t Offset = BeginOffset - NewAllocaBeginOffset;
2511       V = insertInteger(DL, IRB, Old, SI.getValueOperand(), Offset, "insert");
2512     }
2513     V = convertValue(DL, IRB, V, NewAllocaTy);
2514     StoreInst *Store = IRB.CreateAlignedStore(V, &NewAI, NewAI.getAlignment());
2515     Store->copyMetadata(SI, LLVMContext::MD_mem_parallel_loop_access);
2516     Pass.DeadInsts.insert(&SI);
2517     DEBUG(dbgs() << "          to: " << *Store << "\n");
2518     return true;
2519   }
2520
2521   bool visitStoreInst(StoreInst &SI) {
2522     DEBUG(dbgs() << "    original: " << SI << "\n");
2523     Value *OldOp = SI.getOperand(1);
2524     assert(OldOp == OldPtr);
2525
2526     Value *V = SI.getValueOperand();
2527
2528     // Strip all inbounds GEPs and pointer casts to try to dig out any root
2529     // alloca that should be re-examined after promoting this alloca.
2530     if (V->getType()->isPointerTy())
2531       if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(V->stripInBoundsOffsets()))
2532         Pass.PostPromotionWorklist.insert(AI);
2533
2534     if (SliceSize < DL.getTypeStoreSize(V->getType())) {
2535       assert(!SI.isVolatile());
2536       assert(V->getType()->isIntegerTy() &&
2537              "Only integer type loads and stores are split");
2538       assert(V->getType()->getIntegerBitWidth() ==
2539                  DL.getTypeStoreSizeInBits(V->getType()) &&
2540              "Non-byte-multiple bit width");
2541       IntegerType *NarrowTy = Type::getIntNTy(SI.getContext(), SliceSize * 8);
2542       V = extractInteger(DL, IRB, V, NarrowTy, NewBeginOffset - BeginOffset,
2543                          "extract");
2544     }
2545
2546     if (VecTy)
2547       return rewriteVectorizedStoreInst(V, SI, OldOp);
2548     if (IntTy && V->getType()->isIntegerTy())
2549       return rewriteIntegerStore(V, SI);
2550
2551     const bool IsStorePastEnd = DL.getTypeStoreSize(V->getType()) > SliceSize;
2552     StoreInst *NewSI;
2553     if (NewBeginOffset == NewAllocaBeginOffset &&
2554         NewEndOffset == NewAllocaEndOffset &&
2555         (canConvertValue(DL, V->getType(), NewAllocaTy) ||
2556          (IsStorePastEnd && NewAllocaTy->isIntegerTy() &&
2557           V->getType()->isIntegerTy()))) {
2558       // If this is an integer store past the end of slice (and thus the bytes
2559       // past that point are irrelevant or this is unreachable), truncate the
2560       // value prior to storing.
2561       if (auto *VITy = dyn_cast<IntegerType>(V->getType()))
2562         if (auto *AITy = dyn_cast<IntegerType>(NewAllocaTy))
2563           if (VITy->getBitWidth() > AITy->getBitWidth()) {
2564             if (DL.isBigEndian())
2565               V = IRB.CreateLShr(V, VITy->getBitWidth() - AITy->getBitWidth(),
2566                                  "endian_shift");
2567             V = IRB.CreateTrunc(V, AITy, "load.trunc");
2568           }
2569
2570       V = convertValue(DL, IRB, V, NewAllocaTy);
2571       NewSI = IRB.CreateAlignedStore(V, &NewAI, NewAI.getAlignment(),
2572                                      SI.isVolatile());
2573     } else {
2574       unsigned AS = SI.getPointerAddressSpace();
2575       Value *NewPtr = getNewAllocaSlicePtr(IRB, V->getType()->getPointerTo(AS));
2576       NewSI = IRB.CreateAlignedStore(V, NewPtr, getSliceAlign(V->getType()),
2577                                      SI.isVolatile());
2578     }
2579     NewSI->copyMetadata(SI, LLVMContext::MD_mem_parallel_loop_access);
2580     if (SI.isVolatile())
2581       NewSI->setAtomic(SI.getOrdering(), SI.getSynchScope());
2582     Pass.DeadInsts.insert(&SI);
2583     deleteIfTriviallyDead(OldOp);
2584
2585     DEBUG(dbgs() << "          to: " << *NewSI << "\n");
2586     return NewSI->getPointerOperand() == &NewAI && !SI.isVolatile();
2587   }
2588
2589   /// \brief Compute an integer value from splatting an i8 across the given
2590   /// number of bytes.
2591   ///
2592   /// Note that this routine assumes an i8 is a byte. If that isn't true, don't
2593   /// call this routine.
2594   /// FIXME: Heed the advice above.
2595   ///
2596   /// \param V The i8 value to splat.
2597   /// \param Size The number of bytes in the output (assuming i8 is one byte)
2598   Value *getIntegerSplat(Value *V, unsigned Size) {
2599     assert(Size > 0 && "Expected a positive number of bytes.");
2600     IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
2601     assert(VTy->getBitWidth() == 8 && "Expected an i8 value for the byte");
2602     if (Size == 1)
2603       return V;
2604
2605     Type *SplatIntTy = Type::getIntNTy(VTy->getContext(), Size * 8);
2606     V = IRB.CreateMul(
2607         IRB.CreateZExt(V, SplatIntTy, "zext"),
2608         ConstantExpr::getUDiv(
2609             Constant::getAllOnesValue(SplatIntTy),
2610             ConstantExpr::getZExt(Constant::getAllOnesValue(V->getType()),
2611                                   SplatIntTy)),
2612         "isplat");
2613     return V;
2614   }
2615
2616   /// \brief Compute a vector splat for a given element value.
2617   Value *getVectorSplat(Value *V, unsigned NumElements) {
2618     V = IRB.CreateVectorSplat(NumElements, V, "vsplat");
2619     DEBUG(dbgs() << "       splat: " << *V << "\n");
2620     return V;
2621   }
2622
2623   bool visitMemSetInst(MemSetInst &II) {
2624     DEBUG(dbgs() << "    original: " << II << "\n");
2625     assert(II.getRawDest() == OldPtr);
2626
2627     // If the memset has a variable size, it cannot be split, just adjust the
2628     // pointer to the new alloca.
2629     if (!isa<Constant>(II.getLength())) {
2630       assert(!IsSplit);
2631       assert(NewBeginOffset == BeginOffset);
2632       II.setDest(getNewAllocaSlicePtr(IRB, OldPtr->getType()));
2633       Type *CstTy = II.getAlignmentCst()->getType();
2634       II.setAlignment(ConstantInt::get(CstTy, getSliceAlign()));
2635
2636       deleteIfTriviallyDead(OldPtr);
2637       return false;
2638     }
2639
2640     // Record this instruction for deletion.
2641     Pass.DeadInsts.insert(&II);
2642
2643     Type *AllocaTy = NewAI.getAllocatedType();
2644     Type *ScalarTy = AllocaTy->getScalarType();
2645
2646     // If this doesn't map cleanly onto the alloca type, and that type isn't
2647     // a single value type, just emit a memset.
2648     if (!VecTy && !IntTy &&
2649         (BeginOffset > NewAllocaBeginOffset || EndOffset < NewAllocaEndOffset ||
2650          SliceSize != DL.getTypeStoreSize(AllocaTy) ||
2651          !AllocaTy->isSingleValueType() ||
2652          !DL.isLegalInteger(DL.getTypeSizeInBits(ScalarTy)) ||
2653          DL.getTypeSizeInBits(ScalarTy) % 8 != 0)) {
2654       Type *SizeTy = II.getLength()->getType();
2655       Constant *Size = ConstantInt::get(SizeTy, NewEndOffset - NewBeginOffset);
2656       CallInst *New = IRB.CreateMemSet(
2657           getNewAllocaSlicePtr(IRB, OldPtr->getType()), II.getValue(), Size,
2658           getSliceAlign(), II.isVolatile());
2659       (void)New;
2660       DEBUG(dbgs() << "          to: " << *New << "\n");
2661       return false;
2662     }
2663
2664     // If we can represent this as a simple value, we have to build the actual
2665     // value to store, which requires expanding the byte present in memset to
2666     // a sensible representation for the alloca type. This is essentially
2667     // splatting the byte to a sufficiently wide integer, splatting it across
2668     // any desired vector width, and bitcasting to the final type.
2669     Value *V;
2670
2671     if (VecTy) {
2672       // If this is a memset of a vectorized alloca, insert it.
2673       assert(ElementTy == ScalarTy);
2674
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
2681       Value *Splat =
2682           getIntegerSplat(II.getValue(), DL.getTypeSizeInBits(ElementTy) / 8);
2683       Splat = convertValue(DL, IRB, Splat, ElementTy);
2684       if (NumElements > 1)
2685         Splat = getVectorSplat(Splat, NumElements);
2686
2687       Value *Old =
2688           IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(), "oldload");
2689       V = insertVector(IRB, Old, Splat, BeginIndex, "vec");
2690     } else if (IntTy) {
2691       // If this is a memset on an alloca where we can widen stores, insert the
2692       // set integer.
2693       assert(!II.isVolatile());
2694
2695       uint64_t Size = NewEndOffset - NewBeginOffset;
2696       V = getIntegerSplat(II.getValue(), Size);
2697
2698       if (IntTy && (BeginOffset != NewAllocaBeginOffset ||
2699                     EndOffset != NewAllocaBeginOffset)) {
2700         Value *Old =
2701             IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(), "oldload");
2702         Old = convertValue(DL, IRB, Old, IntTy);
2703         uint64_t Offset = NewBeginOffset - NewAllocaBeginOffset;
2704         V = insertInteger(DL, IRB, Old, V, Offset, "insert");
2705       } else {
2706         assert(V->getType() == IntTy &&
2707                "Wrong type for an alloca wide integer!");
2708       }
2709       V = convertValue(DL, IRB, V, AllocaTy);
2710     } else {
2711       // Established these invariants above.
2712       assert(NewBeginOffset == NewAllocaBeginOffset);
2713       assert(NewEndOffset == NewAllocaEndOffset);
2714
2715       V = getIntegerSplat(II.getValue(), DL.getTypeSizeInBits(ScalarTy) / 8);
2716       if (VectorType *AllocaVecTy = dyn_cast<VectorType>(AllocaTy))
2717         V = getVectorSplat(V, AllocaVecTy->getNumElements());
2718
2719       V = convertValue(DL, IRB, V, AllocaTy);
2720     }
2721
2722     Value *New = IRB.CreateAlignedStore(V, &NewAI, NewAI.getAlignment(),
2723                                         II.isVolatile());
2724     (void)New;
2725     DEBUG(dbgs() << "          to: " << *New << "\n");
2726     return !II.isVolatile();
2727   }
2728
2729   bool visitMemTransferInst(MemTransferInst &II) {
2730     // Rewriting of memory transfer instructions can be a bit tricky. We break
2731     // them into two categories: split intrinsics and unsplit intrinsics.
2732
2733     DEBUG(dbgs() << "    original: " << II << "\n");
2734
2735     bool IsDest = &II.getRawDestUse() == OldUse;
2736     assert((IsDest && II.getRawDest() == OldPtr) ||
2737            (!IsDest && II.getRawSource() == OldPtr));
2738
2739     unsigned SliceAlign = getSliceAlign();
2740
2741     // For unsplit intrinsics, we simply modify the source and destination
2742     // pointers in place. This isn't just an optimization, it is a matter of
2743     // correctness. With unsplit intrinsics we may be dealing with transfers
2744     // within a single alloca before SROA ran, or with transfers that have
2745     // a variable length. We may also be dealing with memmove instead of
2746     // memcpy, and so simply updating the pointers is the necessary for us to
2747     // update both source and dest of a single call.
2748     if (!IsSplittable) {
2749       Value *AdjustedPtr = getNewAllocaSlicePtr(IRB, OldPtr->getType());
2750       if (IsDest)
2751         II.setDest(AdjustedPtr);
2752       else
2753         II.setSource(AdjustedPtr);
2754
2755       if (II.getAlignment() > SliceAlign) {
2756         Type *CstTy = II.getAlignmentCst()->getType();
2757         II.setAlignment(
2758             ConstantInt::get(CstTy, MinAlign(II.getAlignment(), SliceAlign)));
2759       }
2760
2761       DEBUG(dbgs() << "          to: " << II << "\n");
2762       deleteIfTriviallyDead(OldPtr);
2763       return false;
2764     }
2765     // For split transfer intrinsics we have an incredibly useful assurance:
2766     // the source and destination do not reside within the same alloca, and at
2767     // least one of them does not escape. This means that we can replace
2768     // memmove with memcpy, and we don't need to worry about all manner of
2769     // downsides to splitting and transforming the operations.
2770
2771     // If this doesn't map cleanly onto the alloca type, and that type isn't
2772     // a single value type, just emit a memcpy.
2773     bool EmitMemCpy =
2774         !VecTy && !IntTy &&
2775         (BeginOffset > NewAllocaBeginOffset || EndOffset < NewAllocaEndOffset ||
2776          SliceSize != DL.getTypeStoreSize(NewAI.getAllocatedType()) ||
2777          !NewAI.getAllocatedType()->isSingleValueType());
2778
2779     // If we're just going to emit a memcpy, the alloca hasn't changed, and the
2780     // size hasn't been shrunk based on analysis of the viable range, this is
2781     // a no-op.
2782     if (EmitMemCpy && &OldAI == &NewAI) {
2783       // Ensure the start lines up.
2784       assert(NewBeginOffset == BeginOffset);
2785
2786       // Rewrite the size as needed.
2787       if (NewEndOffset != EndOffset)
2788         II.setLength(ConstantInt::get(II.getLength()->getType(),
2789                                       NewEndOffset - NewBeginOffset));
2790       return false;
2791     }
2792     // Record this instruction for deletion.
2793     Pass.DeadInsts.insert(&II);
2794
2795     // Strip all inbounds GEPs and pointer casts to try to dig out any root
2796     // alloca that should be re-examined after rewriting this instruction.
2797     Value *OtherPtr = IsDest ? II.getRawSource() : II.getRawDest();
2798     if (AllocaInst *AI =
2799             dyn_cast<AllocaInst>(OtherPtr->stripInBoundsOffsets())) {
2800       assert(AI != &OldAI && AI != &NewAI &&
2801              "Splittable transfers cannot reach the same alloca on both ends.");
2802       Pass.Worklist.insert(AI);
2803     }
2804
2805     Type *OtherPtrTy = OtherPtr->getType();
2806     unsigned OtherAS = OtherPtrTy->getPointerAddressSpace();
2807
2808     // Compute the relative offset for the other pointer within the transfer.
2809     unsigned IntPtrWidth = DL.getPointerSizeInBits(OtherAS);
2810     APInt OtherOffset(IntPtrWidth, NewBeginOffset - BeginOffset);
2811     unsigned OtherAlign = MinAlign(II.getAlignment() ? II.getAlignment() : 1,
2812                                    OtherOffset.zextOrTrunc(64).getZExtValue());
2813
2814     if (EmitMemCpy) {
2815       // Compute the other pointer, folding as much as possible to produce
2816       // a single, simple GEP in most cases.
2817       OtherPtr = getAdjustedPtr(IRB, DL, OtherPtr, OtherOffset, OtherPtrTy,
2818                                 OtherPtr->getName() + ".");
2819
2820       Value *OurPtr = getNewAllocaSlicePtr(IRB, OldPtr->getType());
2821       Type *SizeTy = II.getLength()->getType();
2822       Constant *Size = ConstantInt::get(SizeTy, NewEndOffset - NewBeginOffset);
2823
2824       CallInst *New = IRB.CreateMemCpy(
2825           IsDest ? OurPtr : OtherPtr, IsDest ? OtherPtr : OurPtr, Size,
2826           MinAlign(SliceAlign, OtherAlign), II.isVolatile());
2827       (void)New;
2828       DEBUG(dbgs() << "          to: " << *New << "\n");
2829       return false;
2830     }
2831
2832     bool IsWholeAlloca = NewBeginOffset == NewAllocaBeginOffset &&
2833                          NewEndOffset == NewAllocaEndOffset;
2834     uint64_t Size = NewEndOffset - NewBeginOffset;
2835     unsigned BeginIndex = VecTy ? getIndex(NewBeginOffset) : 0;
2836     unsigned EndIndex = VecTy ? getIndex(NewEndOffset) : 0;
2837     unsigned NumElements = EndIndex - BeginIndex;
2838     IntegerType *SubIntTy =
2839         IntTy ? Type::getIntNTy(IntTy->getContext(), Size * 8) : nullptr;
2840
2841     // Reset the other pointer type to match the register type we're going to
2842     // use, but using the address space of the original other pointer.
2843     if (VecTy && !IsWholeAlloca) {
2844       if (NumElements == 1)
2845         OtherPtrTy = VecTy->getElementType();
2846       else
2847         OtherPtrTy = VectorType::get(VecTy->getElementType(), NumElements);
2848
2849       OtherPtrTy = OtherPtrTy->getPointerTo(OtherAS);
2850     } else if (IntTy && !IsWholeAlloca) {
2851       OtherPtrTy = SubIntTy->getPointerTo(OtherAS);
2852     } else {
2853       OtherPtrTy = NewAllocaTy->getPointerTo(OtherAS);
2854     }
2855
2856     Value *SrcPtr = getAdjustedPtr(IRB, DL, OtherPtr, OtherOffset, OtherPtrTy,
2857                                    OtherPtr->getName() + ".");
2858     unsigned SrcAlign = OtherAlign;
2859     Value *DstPtr = &NewAI;
2860     unsigned DstAlign = SliceAlign;
2861     if (!IsDest) {
2862       std::swap(SrcPtr, DstPtr);
2863       std::swap(SrcAlign, DstAlign);
2864     }
2865
2866     Value *Src;
2867     if (VecTy && !IsWholeAlloca && !IsDest) {
2868       Src = IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(), "load");
2869       Src = extractVector(IRB, Src, BeginIndex, EndIndex, "vec");
2870     } else if (IntTy && !IsWholeAlloca && !IsDest) {
2871       Src = IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(), "load");
2872       Src = convertValue(DL, IRB, Src, IntTy);
2873       uint64_t Offset = NewBeginOffset - NewAllocaBeginOffset;
2874       Src = extractInteger(DL, IRB, Src, SubIntTy, Offset, "extract");
2875     } else {
2876       Src =
2877           IRB.CreateAlignedLoad(SrcPtr, SrcAlign, II.isVolatile(), "copyload");
2878     }
2879
2880     if (VecTy && !IsWholeAlloca && IsDest) {
2881       Value *Old =
2882           IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(), "oldload");
2883       Src = insertVector(IRB, Old, Src, BeginIndex, "vec");
2884     } else if (IntTy && !IsWholeAlloca && IsDest) {
2885       Value *Old =
2886           IRB.CreateAlignedLoad(&NewAI, NewAI.getAlignment(), "oldload");
2887       Old = convertValue(DL, IRB, Old, IntTy);
2888       uint64_t Offset = NewBeginOffset - NewAllocaBeginOffset;
2889       Src = insertInteger(DL, IRB, Old, Src, Offset, "insert");
2890       Src = convertValue(DL, IRB, Src, NewAllocaTy);
2891     }
2892
2893     StoreInst *Store = cast<StoreInst>(
2894         IRB.CreateAlignedStore(Src, DstPtr, DstAlign, II.isVolatile()));
2895     (void)Store;
2896     DEBUG(dbgs() << "          to: " << *Store << "\n");
2897     return !II.isVolatile();
2898   }
2899
2900   bool visitIntrinsicInst(IntrinsicInst &II) {
2901     assert(II.getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start ||
2902            II.getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_end);
2903     DEBUG(dbgs() << "    original: " << II << "\n");
2904     assert(II.getArgOperand(1) == OldPtr);
2905
2906     // Record this instruction for deletion.
2907     Pass.DeadInsts.insert(&II);
2908
2909     // Lifetime intrinsics are only promotable if they cover the whole alloca.
2910     // Therefore, we drop lifetime intrinsics which don't cover the whole
2911     // alloca.
2912     // (In theory, intrinsics which partially cover an alloca could be
2913     // promoted, but PromoteMemToReg doesn't handle that case.)
2914     // FIXME: Check whether the alloca is promotable before dropping the
2915     // lifetime intrinsics?
2916     if (NewBeginOffset != NewAllocaBeginOffset ||
2917         NewEndOffset != NewAllocaEndOffset)
2918       return true;
2919
2920     ConstantInt *Size =
2921         ConstantInt::get(cast<IntegerType>(II.getArgOperand(0)->getType()),
2922                          NewEndOffset - NewBeginOffset);
2923     Value *Ptr = getNewAllocaSlicePtr(IRB, OldPtr->getType());
2924     Value *New;
2925     if (II.getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start)
2926       New = IRB.CreateLifetimeStart(Ptr, Size);
2927     else
2928       New = IRB.CreateLifetimeEnd(Ptr, Size);
2929
2930     (void)New;
2931     DEBUG(dbgs() << "          to: " << *New << "\n");
2932
2933     return true;
2934   }
2935
2936   bool visitPHINode(PHINode &PN) {
2937     DEBUG(dbgs() << "    original: " << PN << "\n");
2938     assert(BeginOffset >= NewAllocaBeginOffset && "PHIs are unsplittable");
2939     assert(EndOffset <= NewAllocaEndOffset && "PHIs are unsplittable");
2940
2941     // We would like to compute a new pointer in only one place, but have it be
2942     // as local as possible to the PHI. To do that, we re-use the location of
2943     // the old pointer, which necessarily must be in the right position to
2944     // dominate the PHI.
2945     IRBuilderTy PtrBuilder(IRB);
2946     if (isa<PHINode>(OldPtr))
2947       PtrBuilder.SetInsertPoint(&*OldPtr->getParent()->getFirstInsertionPt());
2948     else
2949       PtrBuilder.SetInsertPoint(OldPtr);
2950     PtrBuilder.SetCurrentDebugLocation(OldPtr->getDebugLoc());
2951
2952     Value *NewPtr = getNewAllocaSlicePtr(PtrBuilder, OldPtr->getType());
2953     // Replace the operands which were using the old pointer.
2954     std::replace(PN.op_begin(), PN.op_end(), cast<Value>(OldPtr), NewPtr);
2955
2956     DEBUG(dbgs() << "          to: " << PN << "\n");
2957     deleteIfTriviallyDead(OldPtr);
2958
2959     // PHIs can't be promoted on their own, but often can be speculated. We
2960     // check the speculation outside of the rewriter so that we see the
2961     // fully-rewritten alloca.
2962     PHIUsers.insert(&PN);
2963     return true;
2964   }
2965
2966   bool visitSelectInst(SelectInst &SI) {
2967     DEBUG(dbgs() << "    original: " << SI << "\n");
2968     assert((SI.getTrueValue() == OldPtr || SI.getFalseValue() == OldPtr) &&
2969            "Pointer isn't an operand!");
2970     assert(BeginOffset >= NewAllocaBeginOffset && "Selects are unsplittable");
2971     assert(EndOffset <= NewAllocaEndOffset && "Selects are unsplittable");
2972
2973     Value *NewPtr = getNewAllocaSlicePtr(IRB, OldPtr->getType());
2974     // Replace the operands which were using the old pointer.
2975     if (SI.getOperand(1) == OldPtr)
2976       SI.setOperand(1, NewPtr);
2977     if (SI.getOperand(2) == OldPtr)
2978       SI.setOperand(2, NewPtr);
2979
2980     DEBUG(dbgs() << "          to: " << SI << "\n");
2981     deleteIfTriviallyDead(OldPtr);
2982
2983     // Selects can't be promoted on their own, but often can be speculated. We
2984     // check the speculation outside of the rewriter so that we see the
2985     // fully-rewritten alloca.
2986     SelectUsers.insert(&SI);
2987     return true;
2988   }
2989 };
2990
2991 namespace {
2992 /// \brief Visitor to rewrite aggregate loads and stores as scalar.
2993 ///
2994 /// This pass aggressively rewrites all aggregate loads and stores on
2995 /// a particular pointer (or any pointer derived from it which we can identify)
2996 /// with scalar loads and stores.
2997 class AggLoadStoreRewriter : public InstVisitor<AggLoadStoreRewriter, bool> {
2998   // Befriend the base class so it can delegate to private visit methods.
2999   friend class llvm::InstVisitor<AggLoadStoreRewriter, bool>;
3000
3001   /// Queue of pointer uses to analyze and potentially rewrite.
3002   SmallVector<Use *, 8> Queue;
3003
3004   /// Set to prevent us from cycling with phi nodes and loops.
3005   SmallPtrSet<User *, 8> Visited;
3006
3007   /// The current pointer use being rewritten. This is used to dig up the used
3008   /// value (as opposed to the user).
3009   Use *U;
3010
3011 public:
3012   /// Rewrite loads and stores through a pointer and all pointers derived from
3013   /// it.
3014   bool rewrite(Instruction &I) {
3015     DEBUG(dbgs() << "  Rewriting FCA loads and stores...\n");
3016     enqueueUsers(I);
3017     bool Changed = false;
3018     while (!Queue.empty()) {
3019       U = Queue.pop_back_val();
3020       Changed |= visit(cast<Instruction>(U->getUser()));
3021     }
3022     return Changed;
3023   }
3024
3025 private:
3026   /// Enqueue all the users of the given instruction for further processing.
3027   /// This uses a set to de-duplicate users.
3028   void enqueueUsers(Instruction &I) {
3029     for (Use &U : I.uses())
3030       if (Visited.insert(U.getUser()).second)
3031         Queue.push_back(&U);
3032   }
3033
3034   // Conservative default is to not rewrite anything.
3035   bool visitInstruction(Instruction &I) { return false; }
3036
3037   /// \brief Generic recursive split emission class.
3038   template <typename Derived> class OpSplitter {
3039   protected:
3040     /// The builder used to form new instructions.
3041     IRBuilderTy IRB;
3042     /// The indices which to be used with insert- or extractvalue to select the
3043     /// appropriate value within the aggregate.
3044     SmallVector<unsigned, 4> Indices;
3045     /// The indices to a GEP instruction which will move Ptr to the correct slot
3046     /// within the aggregate.
3047     SmallVector<Value *, 4> GEPIndices;
3048     /// The base pointer of the original op, used as a base for GEPing the
3049     /// split operations.
3050     Value *Ptr;
3051
3052     /// Initialize the splitter with an insertion point, Ptr and start with a
3053     /// single zero GEP index.
3054     OpSplitter(Instruction *InsertionPoint, Value *Ptr)
3055         : IRB(InsertionPoint), GEPIndices(1, IRB.getInt32(0)), Ptr(Ptr) {}
3056
3057   public:
3058     /// \brief Generic recursive split emission routine.
3059     ///
3060     /// This method recursively splits an aggregate op (load or store) into
3061     /// scalar or vector ops. It splits recursively until it hits a single value
3062     /// and emits that single value operation via the template argument.
3063     ///
3064     /// The logic of this routine relies on GEPs and insertvalue and
3065     /// extractvalue all operating with the same fundamental index list, merely
3066     /// formatted differently (GEPs need actual values).
3067     ///
3068     /// \param Ty  The type being split recursively into smaller ops.
3069     /// \param Agg The aggregate value being built up or stored, depending on
3070     /// whether this is splitting a load or a store respectively.
3071     void emitSplitOps(Type *Ty, Value *&Agg, const Twine &Name) {
3072       if (Ty->isSingleValueType())
3073         return static_cast<Derived *>(this)->emitFunc(Ty, Agg, Name);
3074
3075       if (ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(Ty)) {
3076         unsigned OldSize = Indices.size();
3077         (void)OldSize;
3078         for (unsigned Idx = 0, Size = ATy->getNumElements(); Idx != Size;
3079              ++Idx) {
3080           assert(Indices.size() == OldSize && "Did not return to the old size");
3081           Indices.push_back(Idx);
3082           GEPIndices.push_back(IRB.getInt32(Idx));
3083           emitSplitOps(ATy->getElementType(), Agg, Name + "." + Twine(Idx));
3084           GEPIndices.pop_back();
3085           Indices.pop_back();
3086         }
3087         return;
3088       }
3089
3090       if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
3091         unsigned OldSize = Indices.size();
3092         (void)OldSize;
3093         for (unsigned Idx = 0, Size = STy->getNumElements(); Idx != Size;
3094              ++Idx) {
3095           assert(Indices.size() == OldSize && "Did not return to the old size");
3096           Indices.push_back(Idx);
3097           GEPIndices.push_back(IRB.getInt32(Idx));
3098           emitSplitOps(STy->getElementType(Idx), Agg, Name + "." + Twine(Idx));
3099           GEPIndices.pop_back();
3100           Indices.pop_back();
3101         }
3102         return;
3103       }
3104
3105       llvm_unreachable("Only arrays and structs are aggregate loadable types");
3106     }
3107   };
3108
3109   struct LoadOpSplitter : public OpSplitter<LoadOpSplitter> {
3110     LoadOpSplitter(Instruction *InsertionPoint, Value *Ptr)
3111         : OpSplitter<LoadOpSplitter>(InsertionPoint, Ptr) {}
3112
3113     /// Emit a leaf load of a single value. This is called at the leaves of the
3114     /// recursive emission to actually load values.
3115     void emitFunc(Type *Ty, Value *&Agg, const Twine &Name) {
3116       assert(Ty->isSingleValueType());
3117       // Load the single value and insert it using the indices.
3118       Value *GEP =
3119           IRB.CreateInBoundsGEP(nullptr, Ptr, GEPIndices, Name + ".gep");
3120       Value *Load = IRB.CreateLoad(GEP, Name + ".load");
3121       Agg = IRB.CreateInsertValue(Agg, Load, Indices, Name + ".insert");
3122       DEBUG(dbgs() << "          to: " << *Load << "\n");
3123     }
3124   };
3125
3126   bool visitLoadInst(LoadInst &LI) {
3127     assert(LI.getPointerOperand() == *U);
3128     if (!LI.isSimple() || LI.getType()->isSingleValueType())
3129       return false;
3130
3131     // We have an aggregate being loaded, split it apart.
3132     DEBUG(dbgs() << "    original: " << LI << "\n");
3133     LoadOpSplitter Splitter(&LI, *U);
3134     Value *V = UndefValue::get(LI.getType());
3135     Splitter.emitSplitOps(LI.getType(), V, LI.getName() + ".fca");
3136     LI.replaceAllUsesWith(V);
3137     LI.eraseFromParent();
3138     return true;
3139   }
3140
3141   struct StoreOpSplitter : public OpSplitter<StoreOpSplitter> {
3142     StoreOpSplitter(Instruction *InsertionPoint, Value *Ptr)
3143         : OpSplitter<StoreOpSplitter>(InsertionPoint, Ptr) {}
3144
3145     /// Emit a leaf store of a single value. This is called at the leaves of the
3146     /// recursive emission to actually produce stores.
3147     void emitFunc(Type *Ty, Value *&Agg, const Twine &Name) {
3148       assert(Ty->isSingleValueType());
3149       // Extract the single value and store it using the indices.
3150       //
3151       // The gep and extractvalue values are factored out of the CreateStore
3152       // call to make the output independent of the argument evaluation order.
3153       Value *ExtractValue =
3154           IRB.CreateExtractValue(Agg, Indices, Name + ".extract");
3155       Value *InBoundsGEP =
3156           IRB.CreateInBoundsGEP(nullptr, Ptr, GEPIndices, Name + ".gep");
3157       Value *Store = IRB.CreateStore(ExtractValue, InBoundsGEP);
3158       (void)Store;
3159       DEBUG(dbgs() << "          to: " << *Store << "\n");
3160     }
3161   };
3162
3163   bool visitStoreInst(StoreInst &SI) {
3164     if (!SI.isSimple() || SI.getPointerOperand() != *U)
3165       return false;
3166     Value *V = SI.getValueOperand();
3167     if (V->getType()->isSingleValueType())
3168       return false;
3169
3170     // We have an aggregate being stored, split it apart.
3171     DEBUG(dbgs() << "    original: " << SI << "\n");
3172     StoreOpSplitter Splitter(&SI, *U);
3173     Splitter.emitSplitOps(V->getType(), V, V->getName() + ".fca");
3174     SI.eraseFromParent();
3175     return true;
3176   }
3177
3178   bool visitBitCastInst(BitCastInst &BC) {
3179     enqueueUsers(BC);
3180     return false;
3181   }
3182
3183   bool visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEPI) {
3184     enqueueUsers(GEPI);
3185     return false;
3186   }
3187
3188   bool visitPHINode(PHINode &PN) {
3189     enqueueUsers(PN);
3190     return false;
3191   }
3192
3193   bool visitSelectInst(SelectInst &SI) {
3194     enqueueUsers(SI);
3195     return false;
3196   }
3197 };
3198 }
3199
3200 /// \brief Strip aggregate type wrapping.
3201 ///
3202 /// This removes no-op aggregate types wrapping an underlying type. It will
3203 /// strip as many layers of types as it can without changing either the type
3204 /// size or the allocated size.
3205 static Type *stripAggregateTypeWrapping(const DataLayout &DL, Type *Ty) {
3206   if (Ty->isSingleValueType())
3207     return Ty;
3208
3209   uint64_t AllocSize = DL.getTypeAllocSize(Ty);
3210   uint64_t TypeSize = DL.getTypeSizeInBits(Ty);
3211
3212   Type *InnerTy;
3213   if (ArrayType *ArrTy = dyn_cast<ArrayType>(Ty)) {
3214     InnerTy = ArrTy->getElementType();
3215   } else if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
3216     const StructLayout *SL = DL.getStructLayout(STy);
3217     unsigned Index = SL->getElementContainingOffset(0);
3218     InnerTy = STy->getElementType(Index);
3219   } else {
3220     return Ty;
3221   }
3222
3223   if (AllocSize > DL.getTypeAllocSize(InnerTy) ||
3224       TypeSize > DL.getTypeSizeInBits(InnerTy))
3225     return Ty;
3226
3227   return stripAggregateTypeWrapping(DL, InnerTy);
3228 }
3229
3230 /// \brief Try to find a partition of the aggregate type passed in for a given
3231 /// offset and size.
3232 ///
3233 /// This recurses through the aggregate type and tries to compute a subtype
3234 /// based on the offset and size. When the offset and size span a sub-section
3235 /// of an array, it will even compute a new array type for that sub-section,
3236 /// and the same for structs.
3237 ///
3238 /// Note that this routine is very strict and tries to find a partition of the
3239 /// type which produces the *exact* right offset and size. It is not forgiving
3240 /// when the size or offset cause either end of type-based partition to be off.
3241 /// Also, this is a best-effort routine. It is reasonable to give up and not
3242 /// return a type if necessary.
3243 static Type *getTypePartition(const DataLayout &DL, Type *Ty, uint64_t Offset,
3244                               uint64_t Size) {
3245   if (Offset == 0 && DL.getTypeAllocSize(Ty) == Size)
3246     return stripAggregateTypeWrapping(DL, Ty);
3247   if (Offset > DL.getTypeAllocSize(Ty) ||
3248       (DL.getTypeAllocSize(Ty) - Offset) < Size)
3249     return nullptr;
3250
3251   if (SequentialType *SeqTy = dyn_cast<SequentialType>(Ty)) {
3252     Type *ElementTy = SeqTy->getElementType();
3253     uint64_t ElementSize = DL.getTypeAllocSize(ElementTy);
3254     uint64_t NumSkippedElements = Offset / ElementSize;
3255     if (NumSkippedElements >= SeqTy->getNumElements())
3256       return nullptr;
3257     Offset -= NumSkippedElements * ElementSize;
3258
3259     // First check if we need to recurse.
3260     if (Offset > 0 || Size < ElementSize) {
3261       // Bail if the partition ends in a different array element.
3262       if ((Offset + Size) > ElementSize)
3263         return nullptr;
3264       // Recurse through the element type trying to peel off offset bytes.
3265       return getTypePartition(DL, ElementTy, Offset, Size);
3266     }
3267     assert(Offset == 0);
3268
3269     if (Size == ElementSize)
3270       return stripAggregateTypeWrapping(DL, ElementTy);
3271     assert(Size > ElementSize);
3272     uint64_t NumElements = Size / ElementSize;
3273     if (NumElements * ElementSize != Size)
3274       return nullptr;
3275     return ArrayType::get(ElementTy, NumElements);
3276   }
3277
3278   StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty);
3279   if (!STy)
3280     return nullptr;
3281
3282   const StructLayout *SL = DL.getStructLayout(STy);
3283   if (Offset >= SL->getSizeInBytes())
3284     return nullptr;
3285   uint64_t EndOffset = Offset + Size;
3286   if (EndOffset > SL->getSizeInBytes())
3287     return nullptr;
3288
3289   unsigned Index = SL->getElementContainingOffset(Offset);
3290   Offset -= SL->getElementOffset(Index);
3291
3292   Type *ElementTy = STy->getElementType(Index);
3293   uint64_t ElementSize = DL.getTypeAllocSize(ElementTy);
3294   if (Offset >= ElementSize)
3295     return nullptr; // The offset points into alignment padding.
3296
3297   // See if any partition must be contained by the element.
3298   if (Offset > 0 || Size < ElementSize) {
3299     if ((Offset + Size) > ElementSize)
3300       return nullptr;
3301     return getTypePartition(DL, ElementTy, Offset, Size);
3302   }
3303   assert(Offset == 0);
3304
3305   if (Size == ElementSize)
3306     return stripAggregateTypeWrapping(DL, ElementTy);
3307
3308   StructType::element_iterator EI = STy->element_begin() + Index,
3309                                EE = STy->element_end();
3310   if (EndOffset < SL->getSizeInBytes()) {
3311     unsigned EndIndex = SL->getElementContainingOffset(EndOffset);
3312     if (Index == EndIndex)
3313       return nullptr; // Within a single element and its padding.
3314
3315     // Don't try to form "natural" types if the elements don't line up with the
3316     // expected size.
3317     // FIXME: We could potentially recurse down through the last element in the
3318     // sub-struct to find a natural end point.
3319     if (SL->getElementOffset(EndIndex) != EndOffset)
3320       return nullptr;
3321
3322     assert(Index < EndIndex);
3323     EE = STy->element_begin() + EndIndex;
3324   }
3325
3326   // Try to build up a sub-structure.
3327   StructType *SubTy =
3328       StructType::get(STy->getContext(), makeArrayRef(EI, EE), STy->isPacked());
3329   const StructLayout *SubSL = DL.getStructLayout(SubTy);
3330   if (Size != SubSL->getSizeInBytes())
3331     return nullptr; // The sub-struct doesn't have quite the size needed.
3332
3333   return SubTy;
3334 }
3335
3336 /// \brief Pre-split loads and stores to simplify rewriting.
3337 ///
3338 /// We want to break up the splittable load+store pairs as much as
3339 /// possible. This is important to do as a preprocessing step, as once we
3340 /// start rewriting the accesses to partitions of the alloca we lose the
3341 /// necessary information to correctly split apart paired loads and stores
3342 /// which both point into this alloca. The case to consider is something like
3343 /// the following:
3344 ///
3345 ///   %a = alloca [12 x i8]
3346 ///   %gep1 = getelementptr [12 x i8]* %a, i32 0, i32 0
3347 ///   %gep2 = getelementptr [12 x i8]* %a, i32 0, i32 4
3348 ///   %gep3 = getelementptr [12 x i8]* %a, i32 0, i32 8
3349 ///   %iptr1 = bitcast i8* %gep1 to i64*
3350 ///   %iptr2 = bitcast i8* %gep2 to i64*
3351 ///   %fptr1 = bitcast i8* %gep1 to float*
3352 ///   %fptr2 = bitcast i8* %gep2 to float*
3353 ///   %fptr3 = bitcast i8* %gep3 to float*
3354 ///   store float 0.0, float* %fptr1
3355 ///   store float 1.0, float* %fptr2
3356 ///   %v = load i64* %iptr1
3357 ///   store i64 %v, i64* %iptr2
3358 ///   %f1 = load float* %fptr2
3359 ///   %f2 = load float* %fptr3
3360 ///
3361 /// Here we want to form 3 partitions of the alloca, each 4 bytes large, and
3362 /// promote everything so we recover the 2 SSA values that should have been
3363 /// there all along.
3364 ///
3365 /// \returns true if any changes are made.
3366 bool SROA::presplitLoadsAndStores(AllocaInst &AI, AllocaSlices &AS) {
3367   DEBUG(dbgs() << "Pre-splitting loads and stores\n");
3368
3369   // Track the loads and stores which are candidates for pre-splitting here, in
3370   // the order they first appear during the partition scan. These give stable
3371   // iteration order and a basis for tracking which loads and stores we
3372   // actually split.
3373   SmallVector<LoadInst *, 4> Loads;
3374   SmallVector<StoreInst *, 4> Stores;
3375
3376   // We need to accumulate the splits required of each load or store where we
3377   // can find them via a direct lookup. This is important to cross-check loads
3378   // and stores against each other. We also track the slice so that we can kill
3379   // all the slices that end up split.
3380   struct SplitOffsets {
3381     Slice *S;
3382     std::vector<uint64_t> Splits;
3383   };
3384   SmallDenseMap<Instruction *, SplitOffsets, 8> SplitOffsetsMap;
3385
3386   // Track loads out of this alloca which cannot, for any reason, be pre-split.
3387   // This is important as we also cannot pre-split stores of those loads!
3388   // FIXME: This is all pretty gross. It means that we can be more aggressive
3389   // in pre-splitting when the load feeding the store happens to come from
3390   // a separate alloca. Put another way, the effectiveness of SROA would be
3391   // decreased by a frontend which just concatenated all of its local allocas
3392   // into one big flat alloca. But defeating such patterns is exactly the job
3393   // SROA is tasked with! Sadly, to not have this discrepancy we would have
3394   // change store pre-splitting to actually force pre-splitting of the load
3395   // that feeds it *and all stores*. That makes pre-splitting much harder, but
3396   // maybe it would make it more principled?
3397   SmallPtrSet<LoadInst *, 8> UnsplittableLoads;
3398
3399   DEBUG(dbgs() << "  Searching for candidate loads and stores\n");
3400   for (auto &P : AS.partitions()) {
3401     for (Slice &S : P) {
3402       Instruction *I = cast<Instruction>(S.getUse()->getUser());
3403       if (!S.isSplittable() || S.endOffset() <= P.endOffset()) {
3404         // If this is a load we have to track that it can't participate in any
3405         // pre-splitting. If this is a store of a load we have to track that
3406         // that load also can't participate in any pre-splitting.
3407         if (auto *LI = dyn_cast<LoadInst>(I))
3408           UnsplittableLoads.insert(LI);
3409         else if (auto *SI = dyn_cast<StoreInst>(I))
3410           if (auto *LI = dyn_cast<LoadInst>(SI->getValueOperand()))
3411             UnsplittableLoads.insert(LI);
3412         continue;
3413       }
3414       assert(P.endOffset() > S.beginOffset() &&
3415              "Empty or backwards partition!");
3416
3417       // Determine if this is a pre-splittable slice.
3418       if (auto *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
3419         assert(!LI->isVolatile() && "Cannot split volatile loads!");
3420
3421         // The load must be used exclusively to store into other pointers for
3422         // us to be able to arbitrarily pre-split it. The stores must also be
3423         // simple to avoid changing semantics.
3424         auto IsLoadSimplyStored = [](LoadInst *LI) {
3425           for (User *LU : LI->users()) {
3426             auto *SI = dyn_cast<StoreInst>(LU);
3427             if (!SI || !SI->isSimple())
3428               return false;
3429           }
3430           return true;
3431         };
3432         if (!IsLoadSimplyStored(LI)) {
3433           UnsplittableLoads.insert(LI);
3434           continue;
3435         }
3436
3437         Loads.push_back(LI);
3438       } else if (auto *SI = dyn_cast<StoreInst>(I)) {
3439         if (S.getUse() != &SI->getOperandUse(SI->getPointerOperandIndex()))
3440           // Skip stores *of* pointers. FIXME: This shouldn't even be possible!
3441           continue;
3442         auto *StoredLoad = dyn_cast<LoadInst>(SI->getValueOperand());
3443         if (!StoredLoad || !StoredLoad->isSimple())
3444           continue;
3445         assert(!SI->isVolatile() && "Cannot split volatile stores!");
3446
3447         Stores.push_back(SI);
3448       } else {
3449         // Other uses cannot be pre-split.
3450         continue;
3451       }
3452
3453       // Record the initial split.
3454       DEBUG(dbgs() << "    Candidate: " << *I << "\n");
3455       auto &Offsets = SplitOffsetsMap[I];
3456       assert(Offsets.Splits.empty() &&
3457              "Should not have splits the first time we see an instruction!");
3458       Offsets.S = &S;
3459       Offsets.Splits.push_back(P.endOffset() - S.beginOffset());
3460     }
3461
3462     // Now scan the already split slices, and add a split for any of them which
3463     // we're going to pre-split.
3464     for (Slice *S : P.splitSliceTails()) {
3465       auto SplitOffsetsMapI =
3466           SplitOffsetsMap.find(cast<Instruction>(S->getUse()->getUser()));
3467       if (SplitOffsetsMapI == SplitOffsetsMap.end())
3468         continue;
3469       auto &Offsets = SplitOffsetsMapI->second;
3470
3471       assert(Offsets.S == S && "Found a mismatched slice!");
3472       assert(!Offsets.Splits.empty() &&
3473              "Cannot have an empty set of splits on the second partition!");
3474       assert(Offsets.Splits.back() ==
3475                  P.beginOffset() - Offsets.S->beginOffset() &&
3476              "Previous split does not end where this one begins!");
3477
3478       // Record each split. The last partition's end isn't needed as the size
3479       // of the slice dictates that.
3480       if (S->endOffset() > P.endOffset())
3481         Offsets.Splits.push_back(P.endOffset() - Offsets.S->beginOffset());
3482     }
3483   }
3484
3485   // We may have split loads where some of their stores are split stores. For
3486   // such loads and stores, we can only pre-split them if their splits exactly
3487   // match relative to their starting offset. We have to verify this prior to
3488   // any rewriting.
3489   Stores.erase(
3490       remove_if(Stores,
3491                 [&UnsplittableLoads, &SplitOffsetsMap](StoreInst *SI) {
3492                   // Lookup the load we are storing in our map of split
3493                   // offsets.
3494                   auto *LI = cast<LoadInst>(SI->getValueOperand());
3495                   // If it was completely unsplittable, then we're done,
3496                   // and this store can't be pre-split.
3497                   if (UnsplittableLoads.count(LI))
3498                     return true;
3499
3500                   auto LoadOffsetsI = SplitOffsetsMap.find(LI);
3501                   if (LoadOffsetsI == SplitOffsetsMap.end())
3502                     return false; // Unrelated loads are definitely safe.
3503                   auto &LoadOffsets = LoadOffsetsI->second;
3504
3505                   // Now lookup the store's offsets.
3506                   auto &StoreOffsets = SplitOffsetsMap[SI];
3507
3508                   // If the relative offsets of each split in the load and
3509                   // store match exactly, then we can split them and we
3510                   // don't need to remove them here.
3511                   if (LoadOffsets.Splits == StoreOffsets.Splits)
3512                     return false;
3513
3514                   DEBUG(dbgs() << "    Mismatched splits for load and store:\n"
3515                                << "      " << *LI << "\n"
3516                                << "      " << *SI << "\n");
3517
3518                   // We've found a store and load that we need to split
3519                   // with mismatched relative splits. Just give up on them
3520                   // and remove both instructions from our list of
3521                   // candidates.
3522                   UnsplittableLoads.insert(LI);
3523                   return true;
3524                 }),
3525       Stores.end());
3526   // Now we have to go *back* through all the stores, because a later store may
3527   // have caused an earlier store's load to become unsplittable and if it is
3528   // unsplittable for the later store, then we can't rely on it being split in
3529   // the earlier store either.
3530   Stores.erase(remove_if(Stores,
3531                          [&UnsplittableLoads](StoreInst *SI) {
3532                            auto *LI = cast<LoadInst>(SI->getValueOperand());
3533                            return UnsplittableLoads.count(LI);
3534                          }),
3535                Stores.end());
3536   // Once we've established all the loads that can't be split for some reason,
3537   // filter any that made it into our list out.
3538   Loads.erase(remove_if(Loads,
3539                         [&UnsplittableLoads](LoadInst *LI) {
3540                           return UnsplittableLoads.count(LI);
3541                         }),
3542               Loads.end());
3543
3544   // If no loads or stores are left, there is no pre-splitting to be done for
3545   // this alloca.
3546   if (Loads.empty() && Stores.empty())
3547     return false;
3548
3549   // From here on, we can't fail and will be building new accesses, so rig up
3550   // an IR builder.
3551   IRBuilderTy IRB(&AI);
3552
3553   // Collect the new slices which we will merge into the alloca slices.
3554   SmallVector<Slice, 4> NewSlices;
3555
3556   // Track any allocas we end up splitting loads and stores for so we iterate
3557   // on them.
3558   SmallPtrSet<AllocaInst *, 4> ResplitPromotableAllocas;
3559
3560   // At this point, we have collected all of the loads and stores we can
3561   // pre-split, and the specific splits needed for them. We actually do the
3562   // splitting in a specific order in order to handle when one of the loads in
3563   // the value operand to one of the stores.
3564   //
3565   // First, we rewrite all of the split loads, and just accumulate each split
3566   // load in a parallel structure. We also build the slices for them and append
3567   // them to the alloca slices.
3568   SmallDenseMap<LoadInst *, std::vector<LoadInst *>, 1> SplitLoadsMap;
3569   std::vector<LoadInst *> SplitLoads;
3570   const DataLayout &DL = AI.getModule()->getDataLayout();
3571   for (LoadInst *LI : Loads) {
3572     SplitLoads.clear();
3573
3574     IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(LI->getType());
3575     uint64_t LoadSize = Ty->getBitWidth() / 8;
3576     assert(LoadSize > 0 && "Cannot have a zero-sized integer load!");
3577
3578     auto &Offsets = SplitOffsetsMap[LI];
3579     assert(LoadSize == Offsets.S->endOffset() - Offsets.S->beginOffset() &&
3580            "Slice size should always match load size exactly!");
3581     uint64_t BaseOffset = Offsets.S->beginOffset();
3582     assert(BaseOffset + LoadSize > BaseOffset &&
3583            "Cannot represent alloca access size using 64-bit integers!");
3584
3585     Instruction *BasePtr = cast<Instruction>(LI->getPointerOperand());
3586     IRB.SetInsertPoint(LI);
3587
3588     DEBUG(dbgs() << "  Splitting load: " << *LI << "\n");
3589
3590     uint64_t PartOffset = 0, PartSize = Offsets.Splits.front();
3591     int Idx = 0, Size = Offsets.Splits.size();
3592     for (;;) {
3593       auto *PartTy = Type::getIntNTy(Ty->getContext(), PartSize * 8);
3594       auto AS = LI->getPointerAddressSpace();
3595       auto *PartPtrTy = PartTy->getPointerTo(AS);
3596       LoadInst *PLoad = IRB.CreateAlignedLoad(
3597           getAdjustedPtr(IRB, DL, BasePtr,
3598                          APInt(DL.getPointerSizeInBits(AS), PartOffset),
3599                          PartPtrTy, BasePtr->getName() + "."),
3600           getAdjustedAlignment(LI, PartOffset, DL), /*IsVolatile*/ false,
3601           LI->getName());
3602       PLoad->copyMetadata(*LI, LLVMContext::MD_mem_parallel_loop_access); 
3603
3604       // Append this load onto the list of split loads so we can find it later
3605       // to rewrite the stores.
3606       SplitLoads.push_back(PLoad);
3607
3608       // Now build a new slice for the alloca.
3609       NewSlices.push_back(
3610           Slice(BaseOffset + PartOffset, BaseOffset + PartOffset + PartSize,
3611                 &PLoad->getOperandUse(PLoad->getPointerOperandIndex()),
3612                 /*IsSplittable*/ false));
3613       DEBUG(dbgs() << "    new slice [" << NewSlices.back().beginOffset()
3614                    << ", " << NewSlices.back().endOffset() << "): " << *PLoad
3615                    << "\n");
3616
3617       // See if we've handled all the splits.
3618       if (Idx >= Size)
3619         break;
3620
3621       // Setup the next partition.
3622       PartOffset = Offsets.Splits[Idx];
3623       ++Idx;
3624       PartSize = (Idx < Size ? Offsets.Splits[Idx] : LoadSize) - PartOffset;
3625     }
3626
3627     // Now that we have the split loads, do the slow walk over all uses of the
3628     // load and rewrite them as split stores, or save the split loads to use
3629     // below if the store is going to be split there anyways.
3630     bool DeferredStores = false;
3631     for (User *LU : LI->users()) {
3632       StoreInst *SI = cast<StoreInst>(LU);
3633       if (!Stores.empty() && SplitOffsetsMap.count(SI)) {
3634         DeferredStores = true;
3635         DEBUG(dbgs() << "    Deferred splitting of store: " << *SI << "\n");
3636         continue;
3637       }
3638
3639       Value *StoreBasePtr = SI->getPointerOperand();
3640       IRB.SetInsertPoint(SI);
3641
3642       DEBUG(dbgs() << "    Splitting store of load: " << *SI << "\n");
3643
3644       for (int Idx = 0, Size = SplitLoads.size(); Idx < Size; ++Idx) {
3645         LoadInst *PLoad = SplitLoads[Idx];
3646         uint64_t PartOffset = Idx == 0 ? 0 : Offsets.Splits[Idx - 1];
3647         auto *PartPtrTy =
3648             PLoad->getType()->getPointerTo(SI->getPointerAddressSpace());
3649
3650         auto AS = SI->getPointerAddressSpace();
3651         StoreInst *PStore = IRB.CreateAlignedStore(
3652             PLoad,
3653             getAdjustedPtr(IRB, DL, StoreBasePtr,
3654                            APInt(DL.getPointerSizeInBits(AS), PartOffset),
3655                            PartPtrTy, StoreBasePtr->getName() + "."),
3656             getAdjustedAlignment(SI, PartOffset, DL), /*IsVolatile*/ false);
3657         PStore->copyMetadata(*LI, LLVMContext::MD_mem_parallel_loop_access);
3658         DEBUG(dbgs() << "      +" << PartOffset << ":" << *PStore << "\n");
3659       }
3660
3661       // We want to immediately iterate on any allocas impacted by splitting
3662       // this store, and we have to track any promotable alloca (indicated by
3663       // a direct store) as needing to be resplit because it is no longer
3664       // promotable.
3665       if (AllocaInst *OtherAI = dyn_cast<AllocaInst>(StoreBasePtr)) {
3666         ResplitPromotableAllocas.insert(OtherAI);
3667         Worklist.insert(OtherAI);
3668       } else if (AllocaInst *OtherAI = dyn_cast<AllocaInst>(
3669                      StoreBasePtr->stripInBoundsOffsets())) {
3670         Worklist.insert(OtherAI);
3671       }
3672
3673       // Mark the original store as dead.
3674       DeadInsts.insert(SI);
3675     }
3676
3677     // Save the split loads if there are deferred stores among the users.
3678     if (DeferredStores)
3679       SplitLoadsMap.insert(std::make_pair(LI, std::move(SplitLoads)));
3680
3681     // Mark the original load as dead and kill the original slice.
3682     DeadInsts.insert(LI);
3683     Offsets.S->kill();
3684   }
3685
3686   // Second, we rewrite all of the split stores. At this point, we know that
3687   // all loads from this alloca have been split already. For stores of such
3688   // loads, we can simply look up the pre-existing split loads. For stores of
3689   // other loads, we split those loads first and then write split stores of
3690   // them.
3691   for (StoreInst *SI : Stores) {
3692     auto *LI = cast<LoadInst>(SI->getValueOperand());
3693     IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(LI->getType());
3694     uint64_t StoreSize = Ty->getBitWidth() / 8;
3695     assert(StoreSize > 0 && "Cannot have a zero-sized integer store!");
3696
3697     auto &Offsets = SplitOffsetsMap[SI];
3698     assert(StoreSize == Offsets.S->endOffset() - Offsets.S->beginOffset() &&
3699            "Slice size should always match load size exactly!");
3700     uint64_t BaseOffset = Offsets.S->beginOffset();
3701     assert(BaseOffset + StoreSize > BaseOffset &&
3702            "Cannot represent alloca access size using 64-bit integers!");
3703
3704     Value *LoadBasePtr = LI->getPointerOperand();
3705     Instruction *StoreBasePtr = cast<Instruction>(SI->getPointerOperand());
3706
3707     DEBUG(dbgs() << "  Splitting store: " << *SI << "\n");
3708
3709     // Check whether we have an already split load.
3710     auto SplitLoadsMapI = SplitLoadsMap.find(LI);
3711     std::vector<LoadInst *> *SplitLoads = nullptr;
3712     if (SplitLoadsMapI != SplitLoadsMap.end()) {
3713       SplitLoads = &SplitLoadsMapI->second;
3714       assert(SplitLoads->size() == Offsets.Splits.size() + 1 &&
3715              "Too few split loads for the number of splits in the store!");
3716     } else {
3717       DEBUG(dbgs() << "          of load: " << *LI << "\n");
3718     }
3719
3720     uint64_t PartOffset = 0, PartSize = Offsets.Splits.front();
3721     int Idx = 0, Size = Offsets.Splits.size();
3722     for (;;) {
3723       auto *PartTy = Type::getIntNTy(Ty->getContext(), PartSize * 8);
3724       auto *LoadPartPtrTy = PartTy->getPointerTo(LI->getPointerAddressSpace());
3725       auto *StorePartPtrTy = PartTy->getPointerTo(SI->getPointerAddressSpace());
3726
3727       // Either lookup a split load or create one.
3728       LoadInst *PLoad;
3729       if (SplitLoads) {
3730         PLoad = (*SplitLoads)[Idx];
3731       } else {
3732         IRB.SetInsertPoint(LI);
3733         auto AS = LI->getPointerAddressSpace();
3734         PLoad = IRB.CreateAlignedLoad(
3735             getAdjustedPtr(IRB, DL, LoadBasePtr,
3736                            APInt(DL.getPointerSizeInBits(AS), PartOffset),
3737                            LoadPartPtrTy, LoadBasePtr->getName() + "."),
3738             getAdjustedAlignment(LI, PartOffset, DL), /*IsVolatile*/ false,
3739             LI->getName());
3740       }
3741
3742       // And store this partition.
3743       IRB.SetInsertPoint(SI);
3744       auto AS = SI->getPointerAddressSpace();
3745       StoreInst *PStore = IRB.CreateAlignedStore(
3746           PLoad,
3747           getAdjustedPtr(IRB, DL, StoreBasePtr,
3748                          APInt(DL.getPointerSizeInBits(AS), PartOffset),
3749                          StorePartPtrTy, StoreBasePtr->getName() + "."),
3750           getAdjustedAlignment(SI, PartOffset, DL), /*IsVolatile*/ false);
3751
3752       // Now build a new slice for the alloca.
3753       NewSlices.push_back(
3754           Slice(BaseOffset + PartOffset, BaseOffset + PartOffset + PartSize,
3755                 &PStore->getOperandUse(PStore->getPointerOperandIndex()),
3756                 /*IsSplittable*/ false));
3757       DEBUG(dbgs() << "    new slice [" << NewSlices.back().beginOffset()
3758                    << ", " << NewSlices.back().endOffset() << "): " << *PStore
3759                    << "\n");
3760       if (!SplitLoads) {
3761         DEBUG(dbgs() << "      of split load: " << *PLoad << "\n");
3762       }
3763
3764       // See if we've finished all the splits.
3765       if (Idx >= Size)
3766         break;
3767
3768       // Setup the next partition.
3769       PartOffset = Offsets.Splits[Idx];
3770       ++Idx;
3771       PartSize = (Idx < Size ? Offsets.Splits[Idx] : StoreSize) - PartOffset;
3772     }
3773
3774     // We want to immediately iterate on any allocas impacted by splitting
3775     // this load, which is only relevant if it isn't a load of this alloca and
3776     // thus we didn't already split the loads above. We also have to keep track
3777     // of any promotable allocas we split loads on as they can no longer be
3778     // promoted.
3779     if (!SplitLoads) {
3780       if (AllocaInst *OtherAI = dyn_cast<AllocaInst>(LoadBasePtr)) {
3781         assert(OtherAI != &AI && "We can't re-split our own alloca!");
3782         ResplitPromotableAllocas.insert(OtherAI);
3783         Worklist.insert(OtherAI);
3784       } else if (AllocaInst *OtherAI = dyn_cast<AllocaInst>(
3785                      LoadBasePtr->stripInBoundsOffsets())) {
3786         assert(OtherAI != &AI && "We can't re-split our own alloca!");
3787         Worklist.insert(OtherAI);
3788       }
3789     }
3790
3791     // Mark the original store as dead now that we've split it up and kill its
3792     // slice. Note that we leave the original load in place unless this store
3793     // was its only use. It may in turn be split up if it is an alloca load
3794     // for some other alloca, but it may be a normal load. This may introduce
3795     // redundant loads, but where those can be merged the rest of the optimizer
3796     // should handle the merging, and this uncovers SSA splits which is more
3797     // important. In practice, the original loads will almost always be fully
3798     // split and removed eventually, and the splits will be merged by any
3799     // trivial CSE, including instcombine.
3800     if (LI->hasOneUse()) {
3801       assert(*LI->user_begin() == SI && "Single use isn't this store!");
3802       DeadInsts.insert(LI);
3803     }
3804     DeadInsts.insert(SI);
3805     Offsets.S->kill();
3806   }
3807
3808   // Remove the killed slices that have ben pre-split.
3809   AS.erase(remove_if(AS, [](const Slice &S) { return S.isDead(); }), AS.end());
3810
3811   // Insert our new slices. This will sort and merge them into the sorted
3812   // sequence.
3813   AS.insert(NewSlices);
3814
3815   DEBUG(dbgs() << "  Pre-split slices:\n");
3816 #ifndef NDEBUG
3817   for (auto I = AS.begin(), E = AS.end(); I != E; ++I)
3818     DEBUG(AS.print(dbgs(), I, "    "));
3819 #endif
3820
3821   // Finally, don't try to promote any allocas that new require re-splitting.
3822   // They have already been added to the worklist above.
3823   PromotableAllocas.erase(
3824       remove_if(
3825           PromotableAllocas,
3826           [&](AllocaInst *AI) { return ResplitPromotableAllocas.count(AI); }),
3827       PromotableAllocas.end());
3828
3829   return true;
3830 }
3831
3832 /// \brief Rewrite an alloca partition's users.
3833 ///
3834 /// This routine drives both of the rewriting goals of the SROA pass. It tries
3835 /// to rewrite uses of an alloca partition to be conducive for SSA value
3836 /// promotion. If the partition needs a new, more refined alloca, this will
3837 /// build that new alloca, preserving as much type information as possible, and
3838 /// rewrite the uses of the old alloca to point at the new one and have the
3839 /// appropriate new offsets. It also evaluates how successful the rewrite was
3840 /// at enabling promotion and if it was successful queues the alloca to be
3841 /// promoted.
3842 AllocaInst *SROA::rewritePartition(AllocaInst &AI, AllocaSlices &AS,
3843                                    Partition &P) {
3844   // Try to compute a friendly type for this partition of the alloca. This
3845   // won't always succeed, in which case we fall back to a legal integer type
3846   // or an i8 array of an appropriate size.
3847   Type *SliceTy = nullptr;
3848   const DataLayout &DL = AI.getModule()->getDataLayout();
3849   if (Type *CommonUseTy = findCommonType(P.begin(), P.end(), P.endOffset()))
3850     if (DL.getTypeAllocSize(CommonUseTy) >= P.size())
3851       SliceTy = CommonUseTy;
3852   if (!SliceTy)
3853     if (Type *TypePartitionTy = getTypePartition(DL, AI.getAllocatedType(),
3854                                                  P.beginOffset(), P.size()))
3855       SliceTy = TypePartitionTy;
3856   if ((!SliceTy || (SliceTy->isArrayTy() &&
3857                     SliceTy->getArrayElementType()->isIntegerTy())) &&
3858       DL.isLegalInteger(P.size() * 8))
3859     SliceTy = Type::getIntNTy(*C, P.size() * 8);
3860   if (!SliceTy)
3861     SliceTy = ArrayType::get(Type::getInt8Ty(*C), P.size());
3862   assert(DL.getTypeAllocSize(SliceTy) >= P.size());
3863
3864   bool IsIntegerPromotable = isIntegerWideningViable(P, SliceTy, DL);
3865
3866   VectorType *VecTy =
3867       IsIntegerPromotable ? nullptr : isVectorPromotionViable(P, DL);
3868   if (VecTy)
3869     SliceTy = VecTy;
3870
3871   // Check for the case where we're going to rewrite to a new alloca of the
3872   // exact same type as the original, and with the same access offsets. In that
3873   // case, re-use the existing alloca, but still run through the rewriter to
3874   // perform phi and select speculation.
3875   AllocaInst *NewAI;
3876   if (SliceTy == AI.getAllocatedType()) {
3877     assert(P.beginOffset() == 0 &&
3878            "Non-zero begin offset but same alloca type");
3879     NewAI = &AI;
3880     // FIXME: We should be able to bail at this point with "nothing changed".
3881     // FIXME: We might want to defer PHI speculation until after here.
3882     // FIXME: return nullptr;
3883   } else {
3884     unsigned Alignment = AI.getAlignment();
3885     if (!Alignment) {
3886       // The minimum alignment which users can rely on when the explicit
3887       // alignment is omitted or zero is that required by the ABI for this
3888       // type.
3889       Alignment = DL.getABITypeAlignment(AI.getAllocatedType());
3890     }
3891     Alignment = MinAlign(Alignment, P.beginOffset());
3892     // If we will get at least this much alignment from the type alone, leave
3893     // the alloca's alignment unconstrained.
3894     if (Alignment <= DL.getABITypeAlignment(SliceTy))
3895       Alignment = 0;
3896     NewAI = new AllocaInst(
3897       SliceTy, AI.getType()->getAddressSpace(), nullptr, Alignment,
3898         AI.getName() + ".sroa." + Twine(P.begin() - AS.begin()), &AI);
3899     ++NumNewAllocas;
3900   }
3901
3902   DEBUG(dbgs() << "Rewriting alloca partition "
3903                << "[" << P.beginOffset() << "," << P.endOffset()
3904                << ") to: " << *NewAI << "\n");
3905
3906   // Track the high watermark on the worklist as it is only relevant for
3907   // promoted allocas. We will reset it to this point if the alloca is not in
3908   // fact scheduled for promotion.
3909   unsigned PPWOldSize = PostPromotionWorklist.size();
3910   unsigned NumUses = 0;
3911   SmallSetVector<PHINode *, 8> PHIUsers;
3912   SmallSetVector<SelectInst *, 8> SelectUsers;
3913
3914   AllocaSliceRewriter Rewriter(DL, AS, *this, AI, *NewAI, P.beginOffset(),
3915                                P.endOffset(), IsIntegerPromotable, VecTy,
3916                                PHIUsers, SelectUsers);
3917   bool Promotable = true;
3918   for (Slice *S : P.splitSliceTails()) {
3919     Promotable &= Rewriter.visit(S);
3920     ++NumUses;
3921   }
3922   for (Slice &S : P) {
3923     Promotable &= Rewriter.visit(&S);
3924     ++NumUses;
3925   }
3926
3927   NumAllocaPartitionUses += NumUses;
3928   MaxUsesPerAllocaPartition.updateMax(NumUses);
3929
3930   // Now that we've processed all the slices in the new partition, check if any
3931   // PHIs or Selects would block promotion.
3932   for (PHINode *PHI : PHIUsers)
3933     if (!isSafePHIToSpeculate(*PHI)) {
3934       Promotable = false;
3935       PHIUsers.clear();
3936       SelectUsers.clear();
3937       break;
3938     }
3939
3940   for (SelectInst *Sel : SelectUsers)
3941     if (!isSafeSelectToSpeculate(*Sel)) {
3942       Promotable = false;
3943       PHIUsers.clear();
3944       SelectUsers.clear();
3945       break;
3946     }
3947
3948   if (Promotable) {
3949     if (PHIUsers.empty() && SelectUsers.empty()) {
3950       // Promote the alloca.
3951       PromotableAllocas.push_back(NewAI);
3952     } else {
3953       // If we have either PHIs or Selects to speculate, add them to those
3954       // worklists and re-queue the new alloca so that we promote in on the
3955       // next iteration.
3956       for (PHINode *PHIUser : PHIUsers)
3957         SpeculatablePHIs.insert(PHIUser);
3958       for (SelectInst *SelectUser : SelectUsers)
3959         SpeculatableSelects.insert(SelectUser);
3960       Worklist.insert(NewAI);
3961     }
3962   } else {
3963     // Drop any post-promotion work items if promotion didn't happen.
3964     while (PostPromotionWorklist.size() > PPWOldSize)
3965       PostPromotionWorklist.pop_back();
3966
3967     // We couldn't promote and we didn't create a new partition, nothing
3968     // happened.
3969     if (NewAI == &AI)
3970       return nullptr;
3971
3972     // If we can't promote the alloca, iterate on it to check for new
3973     // refinements exposed by splitting the current alloca. Don't iterate on an
3974     // alloca which didn't actually change and didn't get promoted.
3975     Worklist.insert(NewAI);
3976   }
3977
3978   return NewAI;
3979 }
3980
3981 /// \brief Walks the slices of an alloca and form partitions based on them,
3982 /// rewriting each of their uses.
3983 bool SROA::splitAlloca(AllocaInst &AI, AllocaSlices &AS) {
3984   if (AS.begin() == AS.end())
3985     return false;
3986
3987   unsigned NumPartitions = 0;
3988   bool Changed = false;
3989   const DataLayout &DL = AI.getModule()->getDataLayout();
3990
3991   // First try to pre-split loads and stores.
3992   Changed |= presplitLoadsAndStores(AI, AS);
3993
3994   // Now that we have identified any pre-splitting opportunities, mark any
3995   // splittable (non-whole-alloca) loads and stores as unsplittable. If we fail
3996   // to split these during pre-splitting, we want to force them to be
3997   // rewritten into a partition.
3998   bool IsSorted = true;
3999   for (Slice &S : AS) {
4000     if (!S.isSplittable())
4001       continue;
4002     // FIXME: We currently leave whole-alloca splittable loads and stores. This
4003     // used to be the only splittable loads and stores and we need to be
4004     // confident that the above handling of splittable loads and stores is
4005     // completely sufficient before we forcibly disable the remaining handling.
4006     if (S.beginOffset() == 0 &&
4007         S.endOffset() >= DL.getTypeAllocSize(AI.getAllocatedType()))
4008       continue;
4009     if (isa<LoadInst>(S.getUse()->getUser()) ||
4010         isa<StoreInst>(S.getUse()->getUser())) {
4011       S.makeUnsplittable();
4012       IsSorted = false;
4013     }
4014   }
4015   if (!IsSorted)
4016     std::sort(AS.begin(), AS.end());
4017
4018   /// Describes the allocas introduced by rewritePartition in order to migrate
4019   /// the debug info.
4020   struct Fragment {
4021     AllocaInst *Alloca;
4022     uint64_t Offset;
4023     uint64_t Size;
4024     Fragment(AllocaInst *AI, uint64_t O, uint64_t S)
4025       : Alloca(AI), Offset(O), Size(S) {}
4026   };
4027   SmallVector<Fragment, 4> Fragments;
4028
4029   // Rewrite each partition.
4030   for (auto &P : AS.partitions()) {
4031     if (AllocaInst *NewAI = rewritePartition(AI, AS, P)) {
4032       Changed = true;
4033       if (NewAI != &AI) {
4034         uint64_t SizeOfByte = 8;
4035         uint64_t AllocaSize = DL.getTypeSizeInBits(NewAI->getAllocatedType());
4036         // Don't include any padding.
4037         uint64_t Size = std::min(AllocaSize, P.size() * SizeOfByte);
4038         Fragments.push_back(Fragment(NewAI, P.beginOffset() * SizeOfByte, Size));
4039       }
4040     }
4041     ++NumPartitions;
4042   }
4043
4044   NumAllocaPartitions += NumPartitions;
4045   MaxPartitionsPerAlloca.updateMax(NumPartitions);
4046
4047   // Migrate debug information from the old alloca to the new alloca(s)
4048   // and the individual partitions.
4049   if (DbgDeclareInst *DbgDecl = FindAllocaDbgDeclare(&AI)) {
4050     auto *Var = DbgDecl->getVariable();
4051     auto *Expr = DbgDecl->getExpression();
4052     DIBuilder DIB(*AI.getModule(), /*AllowUnresolved*/ false);
4053     uint64_t AllocaSize = DL.getTypeSizeInBits(AI.getAllocatedType());
4054     for (auto Fragment : Fragments) {
4055       // Create a fragment expression describing the new partition or reuse AI's
4056       // expression if there is only one partition.
4057       auto *FragmentExpr = Expr;
4058       if (Fragment.Size < AllocaSize || Expr->isFragment()) {
4059         // If this alloca is already a scalar replacement of a larger aggregate,
4060         // Fragment.Offset describes the offset inside the scalar.
4061         auto ExprFragment = Expr->getFragmentInfo();
4062         uint64_t Offset = ExprFragment ? ExprFragment->OffsetInBits : 0;
4063         uint64_t Start = Offset + Fragment.Offset;
4064         uint64_t Size = Fragment.Size;
4065         if (ExprFragment) {
4066           uint64_t AbsEnd =
4067             ExprFragment->OffsetInBits + ExprFragment->SizeInBits;
4068           if (Start >= AbsEnd)
4069             // No need to describe a SROAed padding.
4070             continue;
4071           Size = std::min(Size, AbsEnd - Start);
4072         }
4073         FragmentExpr = DIB.createFragmentExpression(Start, Size);
4074       }
4075
4076       // Remove any existing dbg.declare intrinsic describing the same alloca.
4077       if (DbgDeclareInst *OldDDI = FindAllocaDbgDeclare(Fragment.Alloca))
4078         OldDDI->eraseFromParent();
4079
4080       DIB.insertDeclare(Fragment.Alloca, Var, FragmentExpr,
4081                         DbgDecl->getDebugLoc(), &AI);
4082     }
4083   }
4084   return Changed;
4085 }
4086
4087 /// \brief Clobber a use with undef, deleting the used value if it becomes dead.
4088 void SROA::clobberUse(Use &U) {
4089   Value *OldV = U;
4090   // Replace the use with an undef value.
4091   U = UndefValue::get(OldV->getType());
4092
4093   // Check for this making an instruction dead. We have to garbage collect
4094   // all the dead instructions to ensure the uses of any alloca end up being
4095   // minimal.
4096   if (Instruction *OldI = dyn_cast<Instruction>(OldV))
4097     if (isInstructionTriviallyDead(OldI)) {
4098       DeadInsts.insert(OldI);
4099     }
4100 }
4101
4102 /// \brief Analyze an alloca for SROA.
4103 ///
4104 /// This analyzes the alloca to ensure we can reason about it, builds
4105 /// the slices of the alloca, and then hands it off to be split and
4106 /// rewritten as needed.
4107 bool SROA::runOnAlloca(AllocaInst &AI) {
4108   DEBUG(dbgs() << "SROA alloca: " << AI << "\n");
4109   ++NumAllocasAnalyzed;
4110
4111   // Special case dead allocas, as they're trivial.
4112   if (AI.use_empty()) {
4113     AI.eraseFromParent();
4114     return true;
4115   }
4116   const DataLayout &DL = AI.getModule()->getDataLayout();
4117
4118   // Skip alloca forms that this analysis can't handle.
4119   if (AI.isArrayAllocation() || !AI.getAllocatedType()->isSized() ||
4120       DL.getTypeAllocSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
4121     return false;
4122
4123   bool Changed = false;
4124
4125   // First, split any FCA loads and stores touching this alloca to promote
4126   // better splitting and promotion opportunities.
4127   AggLoadStoreRewriter AggRewriter;
4128   Changed |= AggRewriter.rewrite(AI);
4129
4130   // Build the slices using a recursive instruction-visiting builder.
4131   AllocaSlices AS(DL, AI);
4132   DEBUG(AS.print(dbgs()));
4133   if (AS.isEscaped())
4134     return Changed;
4135
4136   // Delete all the dead users of this alloca before splitting and rewriting it.
4137   for (Instruction *DeadUser : AS.getDeadUsers()) {
4138     // Free up everything used by this instruction.
4139     for (Use &DeadOp : DeadUser->operands())
4140       clobberUse(DeadOp);
4141
4142     // Now replace the uses of this instruction.
4143     DeadUser->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(DeadUser->getType()));
4144
4145     // And mark it for deletion.
4146     DeadInsts.insert(DeadUser);
4147     Changed = true;
4148   }
4149   for (Use *DeadOp : AS.getDeadOperands()) {
4150     clobberUse(*DeadOp);
4151     Changed = true;
4152   }
4153
4154   // No slices to split. Leave the dead alloca for a later pass to clean up.
4155   if (AS.begin() == AS.end())
4156     return Changed;
4157
4158   Changed |= splitAlloca(AI, AS);
4159
4160   DEBUG(dbgs() << "  Speculating PHIs\n");
4161   while (!SpeculatablePHIs.empty())
4162     speculatePHINodeLoads(*SpeculatablePHIs.pop_back_val());
4163
4164   DEBUG(dbgs() << "  Speculating Selects\n");
4165   while (!SpeculatableSelects.empty())
4166     speculateSelectInstLoads(*SpeculatableSelects.pop_back_val());
4167
4168   return Changed;
4169 }
4170
4171 /// \brief Delete the dead instructions accumulated in this run.
4172 ///
4173 /// Recursively deletes the dead instructions we've accumulated. This is done
4174 /// at the very end to maximize locality of the recursive delete and to
4175 /// minimize the problems of invalidated instruction pointers as such pointers
4176 /// are used heavily in the intermediate stages of the algorithm.
4177 ///
4178 /// We also record the alloca instructions deleted here so that they aren't
4179 /// subsequently handed to mem2reg to promote.
4180 void SROA::deleteDeadInstructions(
4181     SmallPtrSetImpl<AllocaInst *> &DeletedAllocas) {
4182   while (!DeadInsts.empty()) {
4183     Instruction *I = DeadInsts.pop_back_val();
4184     DEBUG(dbgs() << "Deleting dead instruction: " << *I << "\n");
4185
4186     I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
4187
4188     for (Use &Operand : I->operands())
4189       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Operand)) {
4190         // Zero out the operand and see if it becomes trivially dead.
4191         Operand = nullptr;
4192         if (isInstructionTriviallyDead(U))
4193           DeadInsts.insert(U);
4194       }
4195
4196     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(I)) {
4197       DeletedAllocas.insert(AI);
4198       if (DbgDeclareInst *DbgDecl = FindAllocaDbgDeclare(AI))
4199         DbgDecl->eraseFromParent();
4200     }
4201
4202     ++NumDeleted;
4203     I->eraseFromParent();
4204   }
4205 }
4206
4207 /// \brief Promote the allocas, using the best available technique.
4208 ///
4209 /// This attempts to promote whatever allocas have been identified as viable in
4210 /// the PromotableAllocas list. If that list is empty, there is nothing to do.
4211 /// This function returns whether any promotion occurred.
4212 bool SROA::promoteAllocas(Function &F) {
4213   if (PromotableAllocas.empty())
4214     return false;
4215
4216   NumPromoted += PromotableAllocas.size();
4217
4218   DEBUG(dbgs() << "Promoting allocas with mem2reg...\n");
4219   PromoteMemToReg(PromotableAllocas, *DT, AC);
4220   PromotableAllocas.clear();
4221   return true;
4222 }
4223
4224 PreservedAnalyses SROA::runImpl(Function &F, DominatorTree &RunDT,
4225                                 AssumptionCache &RunAC) {
4226   DEBUG(dbgs() << "SROA function: " << F.getName() << "\n");
4227   C = &F.getContext();
4228   DT = &RunDT;
4229   AC = &RunAC;
4230
4231   BasicBlock &EntryBB = F.getEntryBlock();
4232   for (BasicBlock::iterator I = EntryBB.begin(), E = std::prev(EntryBB.end());
4233        I != E; ++I) {
4234     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(I))
4235       Worklist.insert(AI);
4236   }
4237
4238   bool Changed = false;
4239   // A set of deleted alloca instruction pointers which should be removed from
4240   // the list of promotable allocas.
4241   SmallPtrSet<AllocaInst *, 4> DeletedAllocas;
4242
4243   do {
4244     while (!Worklist.empty()) {
4245       Changed |= runOnAlloca(*Worklist.pop_back_val());
4246       deleteDeadInstructions(DeletedAllocas);
4247
4248       // Remove the deleted allocas from various lists so that we don't try to
4249       // continue processing them.
4250       if (!DeletedAllocas.empty()) {
4251         auto IsInSet = [&](AllocaInst *AI) { return DeletedAllocas.count(AI); };
4252         Worklist.remove_if(IsInSet);
4253         PostPromotionWorklist.remove_if(IsInSet);
4254         PromotableAllocas.erase(remove_if(PromotableAllocas, IsInSet),
4255                                 PromotableAllocas.end());
4256         DeletedAllocas.clear();
4257       }
4258     }
4259
4260     Changed |= promoteAllocas(F);
4261
4262     Worklist = PostPromotionWorklist;
4263     PostPromotionWorklist.clear();
4264   } while (!Worklist.empty());
4265
4266   if (!Changed)
4267     return PreservedAnalyses::all();
4268
4269   PreservedAnalyses PA;
4270   PA.preserveSet<CFGAnalyses>();
4271   PA.preserve<GlobalsAA>();
4272   return PA;
4273 }
4274
4275 PreservedAnalyses SROA::run(Function &F, FunctionAnalysisManager &AM) {
4276   return runImpl(F, AM.getResult<DominatorTreeAnalysis>(F),
4277                  AM.getResult<AssumptionAnalysis>(F));
4278 }
4279
4280 /// A legacy pass for the legacy pass manager that wraps the \c SROA pass.
4281 ///
4282 /// This is in the llvm namespace purely to allow it to be a friend of the \c
4283 /// SROA pass.
4284 class llvm::sroa::SROALegacyPass : public FunctionPass {
4285   /// The SROA implementation.
4286   SROA Impl;
4287
4288 public:
4289   SROALegacyPass() : FunctionPass(ID) {
4290     initializeSROALegacyPassPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
4291   }
4292   bool runOnFunction(Function &F) override {
4293     if (skipFunction(F))
4294       return false;
4295
4296     auto PA = Impl.runImpl(
4297         F, getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>().getDomTree(),
4298         getAnalysis<AssumptionCacheTracker>().getAssumptionCache(F));
4299     return !PA.areAllPreserved();
4300   }
4301   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
4302     AU.addRequired<AssumptionCacheTracker>();
4303     AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
4304     AU.addPreserved<GlobalsAAWrapperPass>();
4305     AU.setPreservesCFG();
4306   }
4307
4308   StringRef getPassName() const override { return "SROA"; }
4309   static char ID;
4310 };
4311
4312 char SROALegacyPass::ID = 0;
4313
4314 FunctionPass *llvm::createSROAPass() { return new SROALegacyPass(); }
4315
4316 INITIALIZE_PASS_BEGIN(SROALegacyPass, "sroa",
4317                       "Scalar Replacement Of Aggregates", false, false)
4318 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(AssumptionCacheTracker)
4319 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTreeWrapperPass)
4320 INITIALIZE_PASS_END(SROALegacyPass, "sroa", "Scalar Replacement Of Aggregates",
4321                     false, false)