]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - lib/Analysis/BasicAliasAnalysis.cpp
Vendor import of llvm trunk r300890:
[FreeBSD/FreeBSD.git] / lib / Analysis / BasicAliasAnalysis.cpp
1 //===- BasicAliasAnalysis.cpp - Stateless Alias Analysis Impl -------------===//
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 //
10 // This file defines the primary stateless implementation of the
11 // Alias Analysis interface that implements identities (two different
12 // globals cannot alias, etc), but does no stateful analysis.
13 //
14 //===----------------------------------------------------------------------===//
15
16 #include "llvm/Analysis/BasicAliasAnalysis.h"
17 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
18 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
19 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
20 #include "llvm/Analysis/CFG.h"
21 #include "llvm/Analysis/CaptureTracking.h"
22 #include "llvm/Analysis/InstructionSimplify.h"
23 #include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
24 #include "llvm/Analysis/MemoryBuiltins.h"
25 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
26 #include "llvm/Analysis/AssumptionCache.h"
27 #include "llvm/IR/Constants.h"
28 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
29 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
30 #include "llvm/IR/Dominators.h"
31 #include "llvm/IR/GlobalAlias.h"
32 #include "llvm/IR/GlobalVariable.h"
33 #include "llvm/IR/Instructions.h"
34 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
35 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
36 #include "llvm/IR/Operator.h"
37 #include "llvm/Pass.h"
38 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
39 #include <algorithm>
40
41 #define DEBUG_TYPE "basicaa"
42
43 using namespace llvm;
44
45 /// Enable analysis of recursive PHI nodes.
46 static cl::opt<bool> EnableRecPhiAnalysis("basicaa-recphi", cl::Hidden,
47                                           cl::init(false));
48 /// SearchLimitReached / SearchTimes shows how often the limit of
49 /// to decompose GEPs is reached. It will affect the precision
50 /// of basic alias analysis.
51 STATISTIC(SearchLimitReached, "Number of times the limit to "
52                               "decompose GEPs is reached");
53 STATISTIC(SearchTimes, "Number of times a GEP is decomposed");
54
55 /// Cutoff after which to stop analysing a set of phi nodes potentially involved
56 /// in a cycle. Because we are analysing 'through' phi nodes, we need to be
57 /// careful with value equivalence. We use reachability to make sure a value
58 /// cannot be involved in a cycle.
59 const unsigned MaxNumPhiBBsValueReachabilityCheck = 20;
60
61 // The max limit of the search depth in DecomposeGEPExpression() and
62 // GetUnderlyingObject(), both functions need to use the same search
63 // depth otherwise the algorithm in aliasGEP will assert.
64 static const unsigned MaxLookupSearchDepth = 6;
65
66 bool BasicAAResult::invalidate(Function &F, const PreservedAnalyses &PA,
67                                FunctionAnalysisManager::Invalidator &Inv) {
68   // We don't care if this analysis itself is preserved, it has no state. But
69   // we need to check that the analyses it depends on have been. Note that we
70   // may be created without handles to some analyses and in that case don't
71   // depend on them.
72   if (Inv.invalidate<AssumptionAnalysis>(F, PA) ||
73       (DT && Inv.invalidate<DominatorTreeAnalysis>(F, PA)) ||
74       (LI && Inv.invalidate<LoopAnalysis>(F, PA)))
75     return true;
76
77   // Otherwise this analysis result remains valid.
78   return false;
79 }
80
81 //===----------------------------------------------------------------------===//
82 // Useful predicates
83 //===----------------------------------------------------------------------===//
84
85 /// Returns true if the pointer is to a function-local object that never
86 /// escapes from the function.
87 static bool isNonEscapingLocalObject(const Value *V) {
88   // If this is a local allocation, check to see if it escapes.
89   if (isa<AllocaInst>(V) || isNoAliasCall(V))
90     // Set StoreCaptures to True so that we can assume in our callers that the
91     // pointer is not the result of a load instruction. Currently
92     // PointerMayBeCaptured doesn't have any special analysis for the
93     // StoreCaptures=false case; if it did, our callers could be refined to be
94     // more precise.
95     return !PointerMayBeCaptured(V, false, /*StoreCaptures=*/true);
96
97   // If this is an argument that corresponds to a byval or noalias argument,
98   // then it has not escaped before entering the function.  Check if it escapes
99   // inside the function.
100   if (const Argument *A = dyn_cast<Argument>(V))
101     if (A->hasByValAttr() || A->hasNoAliasAttr())
102       // Note even if the argument is marked nocapture, we still need to check
103       // for copies made inside the function. The nocapture attribute only
104       // specifies that there are no copies made that outlive the function.
105       return !PointerMayBeCaptured(V, false, /*StoreCaptures=*/true);
106
107   return false;
108 }
109
110 /// Returns true if the pointer is one which would have been considered an
111 /// escape by isNonEscapingLocalObject.
112 static bool isEscapeSource(const Value *V) {
113   if (isa<CallInst>(V) || isa<InvokeInst>(V) || isa<Argument>(V))
114     return true;
115
116   // The load case works because isNonEscapingLocalObject considers all
117   // stores to be escapes (it passes true for the StoreCaptures argument
118   // to PointerMayBeCaptured).
119   if (isa<LoadInst>(V))
120     return true;
121
122   return false;
123 }
124
125 /// Returns the size of the object specified by V or UnknownSize if unknown.
126 static uint64_t getObjectSize(const Value *V, const DataLayout &DL,
127                               const TargetLibraryInfo &TLI,
128                               bool RoundToAlign = false) {
129   uint64_t Size;
130   ObjectSizeOpts Opts;
131   Opts.RoundToAlign = RoundToAlign;
132   if (getObjectSize(V, Size, DL, &TLI, Opts))
133     return Size;
134   return MemoryLocation::UnknownSize;
135 }
136
137 /// Returns true if we can prove that the object specified by V is smaller than
138 /// Size.
139 static bool isObjectSmallerThan(const Value *V, uint64_t Size,
140                                 const DataLayout &DL,
141                                 const TargetLibraryInfo &TLI) {
142   // Note that the meanings of the "object" are slightly different in the
143   // following contexts:
144   //    c1: llvm::getObjectSize()
145   //    c2: llvm.objectsize() intrinsic
146   //    c3: isObjectSmallerThan()
147   // c1 and c2 share the same meaning; however, the meaning of "object" in c3
148   // refers to the "entire object".
149   //
150   //  Consider this example:
151   //     char *p = (char*)malloc(100)
152   //     char *q = p+80;
153   //
154   //  In the context of c1 and c2, the "object" pointed by q refers to the
155   // stretch of memory of q[0:19]. So, getObjectSize(q) should return 20.
156   //
157   //  However, in the context of c3, the "object" refers to the chunk of memory
158   // being allocated. So, the "object" has 100 bytes, and q points to the middle
159   // the "object". In case q is passed to isObjectSmallerThan() as the 1st
160   // parameter, before the llvm::getObjectSize() is called to get the size of
161   // entire object, we should:
162   //    - either rewind the pointer q to the base-address of the object in
163   //      question (in this case rewind to p), or
164   //    - just give up. It is up to caller to make sure the pointer is pointing
165   //      to the base address the object.
166   //
167   // We go for 2nd option for simplicity.
168   if (!isIdentifiedObject(V))
169     return false;
170
171   // This function needs to use the aligned object size because we allow
172   // reads a bit past the end given sufficient alignment.
173   uint64_t ObjectSize = getObjectSize(V, DL, TLI, /*RoundToAlign*/ true);
174
175   return ObjectSize != MemoryLocation::UnknownSize && ObjectSize < Size;
176 }
177
178 /// Returns true if we can prove that the object specified by V has size Size.
179 static bool isObjectSize(const Value *V, uint64_t Size, const DataLayout &DL,
180                          const TargetLibraryInfo &TLI) {
181   uint64_t ObjectSize = getObjectSize(V, DL, TLI);
182   return ObjectSize != MemoryLocation::UnknownSize && ObjectSize == Size;
183 }
184
185 //===----------------------------------------------------------------------===//
186 // GetElementPtr Instruction Decomposition and Analysis
187 //===----------------------------------------------------------------------===//
188
189 /// Analyzes the specified value as a linear expression: "A*V + B", where A and
190 /// B are constant integers.
191 ///
192 /// Returns the scale and offset values as APInts and return V as a Value*, and
193 /// return whether we looked through any sign or zero extends.  The incoming
194 /// Value is known to have IntegerType, and it may already be sign or zero
195 /// extended.
196 ///
197 /// Note that this looks through extends, so the high bits may not be
198 /// represented in the result.
199 /*static*/ const Value *BasicAAResult::GetLinearExpression(
200     const Value *V, APInt &Scale, APInt &Offset, unsigned &ZExtBits,
201     unsigned &SExtBits, const DataLayout &DL, unsigned Depth,
202     AssumptionCache *AC, DominatorTree *DT, bool &NSW, bool &NUW) {
203   assert(V->getType()->isIntegerTy() && "Not an integer value");
204
205   // Limit our recursion depth.
206   if (Depth == 6) {
207     Scale = 1;
208     Offset = 0;
209     return V;
210   }
211
212   if (const ConstantInt *Const = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
213     // If it's a constant, just convert it to an offset and remove the variable.
214     // If we've been called recursively, the Offset bit width will be greater
215     // than the constant's (the Offset's always as wide as the outermost call),
216     // so we'll zext here and process any extension in the isa<SExtInst> &
217     // isa<ZExtInst> cases below.
218     Offset += Const->getValue().zextOrSelf(Offset.getBitWidth());
219     assert(Scale == 0 && "Constant values don't have a scale");
220     return V;
221   }
222
223   if (const BinaryOperator *BOp = dyn_cast<BinaryOperator>(V)) {
224     if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(BOp->getOperand(1))) {
225
226       // If we've been called recursively, then Offset and Scale will be wider
227       // than the BOp operands. We'll always zext it here as we'll process sign
228       // extensions below (see the isa<SExtInst> / isa<ZExtInst> cases).
229       APInt RHS = RHSC->getValue().zextOrSelf(Offset.getBitWidth());
230
231       switch (BOp->getOpcode()) {
232       default:
233         // We don't understand this instruction, so we can't decompose it any
234         // further.
235         Scale = 1;
236         Offset = 0;
237         return V;
238       case Instruction::Or:
239         // X|C == X+C if all the bits in C are unset in X.  Otherwise we can't
240         // analyze it.
241         if (!MaskedValueIsZero(BOp->getOperand(0), RHSC->getValue(), DL, 0, AC,
242                                BOp, DT)) {
243           Scale = 1;
244           Offset = 0;
245           return V;
246         }
247         LLVM_FALLTHROUGH;
248       case Instruction::Add:
249         V = GetLinearExpression(BOp->getOperand(0), Scale, Offset, ZExtBits,
250                                 SExtBits, DL, Depth + 1, AC, DT, NSW, NUW);
251         Offset += RHS;
252         break;
253       case Instruction::Sub:
254         V = GetLinearExpression(BOp->getOperand(0), Scale, Offset, ZExtBits,
255                                 SExtBits, DL, Depth + 1, AC, DT, NSW, NUW);
256         Offset -= RHS;
257         break;
258       case Instruction::Mul:
259         V = GetLinearExpression(BOp->getOperand(0), Scale, Offset, ZExtBits,
260                                 SExtBits, DL, Depth + 1, AC, DT, NSW, NUW);
261         Offset *= RHS;
262         Scale *= RHS;
263         break;
264       case Instruction::Shl:
265         V = GetLinearExpression(BOp->getOperand(0), Scale, Offset, ZExtBits,
266                                 SExtBits, DL, Depth + 1, AC, DT, NSW, NUW);
267         Offset <<= RHS.getLimitedValue();
268         Scale <<= RHS.getLimitedValue();
269         // the semantics of nsw and nuw for left shifts don't match those of
270         // multiplications, so we won't propagate them.
271         NSW = NUW = false;
272         return V;
273       }
274
275       if (isa<OverflowingBinaryOperator>(BOp)) {
276         NUW &= BOp->hasNoUnsignedWrap();
277         NSW &= BOp->hasNoSignedWrap();
278       }
279       return V;
280     }
281   }
282
283   // Since GEP indices are sign extended anyway, we don't care about the high
284   // bits of a sign or zero extended value - just scales and offsets.  The
285   // extensions have to be consistent though.
286   if (isa<SExtInst>(V) || isa<ZExtInst>(V)) {
287     Value *CastOp = cast<CastInst>(V)->getOperand(0);
288     unsigned NewWidth = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
289     unsigned SmallWidth = CastOp->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
290     unsigned OldZExtBits = ZExtBits, OldSExtBits = SExtBits;
291     const Value *Result =
292         GetLinearExpression(CastOp, Scale, Offset, ZExtBits, SExtBits, DL,
293                             Depth + 1, AC, DT, NSW, NUW);
294
295     // zext(zext(%x)) == zext(%x), and similarly for sext; we'll handle this
296     // by just incrementing the number of bits we've extended by.
297     unsigned ExtendedBy = NewWidth - SmallWidth;
298
299     if (isa<SExtInst>(V) && ZExtBits == 0) {
300       // sext(sext(%x, a), b) == sext(%x, a + b)
301
302       if (NSW) {
303         // We haven't sign-wrapped, so it's valid to decompose sext(%x + c)
304         // into sext(%x) + sext(c). We'll sext the Offset ourselves:
305         unsigned OldWidth = Offset.getBitWidth();
306         Offset = Offset.trunc(SmallWidth).sext(NewWidth).zextOrSelf(OldWidth);
307       } else {
308         // We may have signed-wrapped, so don't decompose sext(%x + c) into
309         // sext(%x) + sext(c)
310         Scale = 1;
311         Offset = 0;
312         Result = CastOp;
313         ZExtBits = OldZExtBits;
314         SExtBits = OldSExtBits;
315       }
316       SExtBits += ExtendedBy;
317     } else {
318       // sext(zext(%x, a), b) = zext(zext(%x, a), b) = zext(%x, a + b)
319
320       if (!NUW) {
321         // We may have unsigned-wrapped, so don't decompose zext(%x + c) into
322         // zext(%x) + zext(c)
323         Scale = 1;
324         Offset = 0;
325         Result = CastOp;
326         ZExtBits = OldZExtBits;
327         SExtBits = OldSExtBits;
328       }
329       ZExtBits += ExtendedBy;
330     }
331
332     return Result;
333   }
334
335   Scale = 1;
336   Offset = 0;
337   return V;
338 }
339
340 /// To ensure a pointer offset fits in an integer of size PointerSize
341 /// (in bits) when that size is smaller than 64. This is an issue in
342 /// particular for 32b programs with negative indices that rely on two's
343 /// complement wrap-arounds for precise alias information.
344 static int64_t adjustToPointerSize(int64_t Offset, unsigned PointerSize) {
345   assert(PointerSize <= 64 && "Invalid PointerSize!");
346   unsigned ShiftBits = 64 - PointerSize;
347   return (int64_t)((uint64_t)Offset << ShiftBits) >> ShiftBits;
348 }
349
350 /// If V is a symbolic pointer expression, decompose it into a base pointer
351 /// with a constant offset and a number of scaled symbolic offsets.
352 ///
353 /// The scaled symbolic offsets (represented by pairs of a Value* and a scale
354 /// in the VarIndices vector) are Value*'s that are known to be scaled by the
355 /// specified amount, but which may have other unrepresented high bits. As
356 /// such, the gep cannot necessarily be reconstructed from its decomposed form.
357 ///
358 /// When DataLayout is around, this function is capable of analyzing everything
359 /// that GetUnderlyingObject can look through. To be able to do that
360 /// GetUnderlyingObject and DecomposeGEPExpression must use the same search
361 /// depth (MaxLookupSearchDepth). When DataLayout not is around, it just looks
362 /// through pointer casts.
363 bool BasicAAResult::DecomposeGEPExpression(const Value *V,
364        DecomposedGEP &Decomposed, const DataLayout &DL, AssumptionCache *AC,
365        DominatorTree *DT) {
366   // Limit recursion depth to limit compile time in crazy cases.
367   unsigned MaxLookup = MaxLookupSearchDepth;
368   SearchTimes++;
369
370   Decomposed.StructOffset = 0;
371   Decomposed.OtherOffset = 0;
372   Decomposed.VarIndices.clear();
373   do {
374     // See if this is a bitcast or GEP.
375     const Operator *Op = dyn_cast<Operator>(V);
376     if (!Op) {
377       // The only non-operator case we can handle are GlobalAliases.
378       if (const GlobalAlias *GA = dyn_cast<GlobalAlias>(V)) {
379         if (!GA->isInterposable()) {
380           V = GA->getAliasee();
381           continue;
382         }
383       }
384       Decomposed.Base = V;
385       return false;
386     }
387
388     if (Op->getOpcode() == Instruction::BitCast ||
389         Op->getOpcode() == Instruction::AddrSpaceCast) {
390       V = Op->getOperand(0);
391       continue;
392     }
393
394     const GEPOperator *GEPOp = dyn_cast<GEPOperator>(Op);
395     if (!GEPOp) {
396       if (auto CS = ImmutableCallSite(V))
397         if (const Value *RV = CS.getReturnedArgOperand()) {
398           V = RV;
399           continue;
400         }
401
402       // If it's not a GEP, hand it off to SimplifyInstruction to see if it
403       // can come up with something. This matches what GetUnderlyingObject does.
404       if (const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
405         // TODO: Get a DominatorTree and AssumptionCache and use them here
406         // (these are both now available in this function, but this should be
407         // updated when GetUnderlyingObject is updated). TLI should be
408         // provided also.
409         if (const Value *Simplified =
410                 SimplifyInstruction(const_cast<Instruction *>(I), DL)) {
411           V = Simplified;
412           continue;
413         }
414
415       Decomposed.Base = V;
416       return false;
417     }
418
419     // Don't attempt to analyze GEPs over unsized objects.
420     if (!GEPOp->getSourceElementType()->isSized()) {
421       Decomposed.Base = V;
422       return false;
423     }
424
425     unsigned AS = GEPOp->getPointerAddressSpace();
426     // Walk the indices of the GEP, accumulating them into BaseOff/VarIndices.
427     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEPOp);
428     unsigned PointerSize = DL.getPointerSizeInBits(AS);
429     // Assume all GEP operands are constants until proven otherwise.
430     bool GepHasConstantOffset = true;
431     for (User::const_op_iterator I = GEPOp->op_begin() + 1, E = GEPOp->op_end();
432          I != E; ++I, ++GTI) {
433       const Value *Index = *I;
434       // Compute the (potentially symbolic) offset in bytes for this index.
435       if (StructType *STy = GTI.getStructTypeOrNull()) {
436         // For a struct, add the member offset.
437         unsigned FieldNo = cast<ConstantInt>(Index)->getZExtValue();
438         if (FieldNo == 0)
439           continue;
440
441         Decomposed.StructOffset +=
442           DL.getStructLayout(STy)->getElementOffset(FieldNo);
443         continue;
444       }
445
446       // For an array/pointer, add the element offset, explicitly scaled.
447       if (const ConstantInt *CIdx = dyn_cast<ConstantInt>(Index)) {
448         if (CIdx->isZero())
449           continue;
450         Decomposed.OtherOffset +=
451           DL.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType()) * CIdx->getSExtValue();
452         continue;
453       }
454
455       GepHasConstantOffset = false;
456
457       uint64_t Scale = DL.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
458       unsigned ZExtBits = 0, SExtBits = 0;
459
460       // If the integer type is smaller than the pointer size, it is implicitly
461       // sign extended to pointer size.
462       unsigned Width = Index->getType()->getIntegerBitWidth();
463       if (PointerSize > Width)
464         SExtBits += PointerSize - Width;
465
466       // Use GetLinearExpression to decompose the index into a C1*V+C2 form.
467       APInt IndexScale(Width, 0), IndexOffset(Width, 0);
468       bool NSW = true, NUW = true;
469       Index = GetLinearExpression(Index, IndexScale, IndexOffset, ZExtBits,
470                                   SExtBits, DL, 0, AC, DT, NSW, NUW);
471
472       // The GEP index scale ("Scale") scales C1*V+C2, yielding (C1*V+C2)*Scale.
473       // This gives us an aggregate computation of (C1*Scale)*V + C2*Scale.
474       Decomposed.OtherOffset += IndexOffset.getSExtValue() * Scale;
475       Scale *= IndexScale.getSExtValue();
476
477       // If we already had an occurrence of this index variable, merge this
478       // scale into it.  For example, we want to handle:
479       //   A[x][x] -> x*16 + x*4 -> x*20
480       // This also ensures that 'x' only appears in the index list once.
481       for (unsigned i = 0, e = Decomposed.VarIndices.size(); i != e; ++i) {
482         if (Decomposed.VarIndices[i].V == Index &&
483             Decomposed.VarIndices[i].ZExtBits == ZExtBits &&
484             Decomposed.VarIndices[i].SExtBits == SExtBits) {
485           Scale += Decomposed.VarIndices[i].Scale;
486           Decomposed.VarIndices.erase(Decomposed.VarIndices.begin() + i);
487           break;
488         }
489       }
490
491       // Make sure that we have a scale that makes sense for this target's
492       // pointer size.
493       Scale = adjustToPointerSize(Scale, PointerSize);
494
495       if (Scale) {
496         VariableGEPIndex Entry = {Index, ZExtBits, SExtBits,
497                                   static_cast<int64_t>(Scale)};
498         Decomposed.VarIndices.push_back(Entry);
499       }
500     }
501
502     // Take care of wrap-arounds
503     if (GepHasConstantOffset) {
504       Decomposed.StructOffset =
505           adjustToPointerSize(Decomposed.StructOffset, PointerSize);
506       Decomposed.OtherOffset =
507           adjustToPointerSize(Decomposed.OtherOffset, PointerSize);
508     }
509
510     // Analyze the base pointer next.
511     V = GEPOp->getOperand(0);
512   } while (--MaxLookup);
513
514   // If the chain of expressions is too deep, just return early.
515   Decomposed.Base = V;
516   SearchLimitReached++;
517   return true;
518 }
519
520 /// Returns whether the given pointer value points to memory that is local to
521 /// the function, with global constants being considered local to all
522 /// functions.
523 bool BasicAAResult::pointsToConstantMemory(const MemoryLocation &Loc,
524                                            bool OrLocal) {
525   assert(Visited.empty() && "Visited must be cleared after use!");
526
527   unsigned MaxLookup = 8;
528   SmallVector<const Value *, 16> Worklist;
529   Worklist.push_back(Loc.Ptr);
530   do {
531     const Value *V = GetUnderlyingObject(Worklist.pop_back_val(), DL);
532     if (!Visited.insert(V).second) {
533       Visited.clear();
534       return AAResultBase::pointsToConstantMemory(Loc, OrLocal);
535     }
536
537     // An alloca instruction defines local memory.
538     if (OrLocal && isa<AllocaInst>(V))
539       continue;
540
541     // A global constant counts as local memory for our purposes.
542     if (const GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V)) {
543       // Note: this doesn't require GV to be "ODR" because it isn't legal for a
544       // global to be marked constant in some modules and non-constant in
545       // others.  GV may even be a declaration, not a definition.
546       if (!GV->isConstant()) {
547         Visited.clear();
548         return AAResultBase::pointsToConstantMemory(Loc, OrLocal);
549       }
550       continue;
551     }
552
553     // If both select values point to local memory, then so does the select.
554     if (const SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(V)) {
555       Worklist.push_back(SI->getTrueValue());
556       Worklist.push_back(SI->getFalseValue());
557       continue;
558     }
559
560     // If all values incoming to a phi node point to local memory, then so does
561     // the phi.
562     if (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(V)) {
563       // Don't bother inspecting phi nodes with many operands.
564       if (PN->getNumIncomingValues() > MaxLookup) {
565         Visited.clear();
566         return AAResultBase::pointsToConstantMemory(Loc, OrLocal);
567       }
568       for (Value *IncValue : PN->incoming_values())
569         Worklist.push_back(IncValue);
570       continue;
571     }
572
573     // Otherwise be conservative.
574     Visited.clear();
575     return AAResultBase::pointsToConstantMemory(Loc, OrLocal);
576
577   } while (!Worklist.empty() && --MaxLookup);
578
579   Visited.clear();
580   return Worklist.empty();
581 }
582
583 /// Returns the behavior when calling the given call site.
584 FunctionModRefBehavior BasicAAResult::getModRefBehavior(ImmutableCallSite CS) {
585   if (CS.doesNotAccessMemory())
586     // Can't do better than this.
587     return FMRB_DoesNotAccessMemory;
588
589   FunctionModRefBehavior Min = FMRB_UnknownModRefBehavior;
590
591   // If the callsite knows it only reads memory, don't return worse
592   // than that.
593   if (CS.onlyReadsMemory())
594     Min = FMRB_OnlyReadsMemory;
595   else if (CS.doesNotReadMemory())
596     Min = FMRB_DoesNotReadMemory;
597
598   if (CS.onlyAccessesArgMemory())
599     Min = FunctionModRefBehavior(Min & FMRB_OnlyAccessesArgumentPointees);
600
601   // If CS has operand bundles then aliasing attributes from the function it
602   // calls do not directly apply to the CallSite.  This can be made more
603   // precise in the future.
604   if (!CS.hasOperandBundles())
605     if (const Function *F = CS.getCalledFunction())
606       Min =
607           FunctionModRefBehavior(Min & getBestAAResults().getModRefBehavior(F));
608
609   return Min;
610 }
611
612 /// Returns the behavior when calling the given function. For use when the call
613 /// site is not known.
614 FunctionModRefBehavior BasicAAResult::getModRefBehavior(const Function *F) {
615   // If the function declares it doesn't access memory, we can't do better.
616   if (F->doesNotAccessMemory())
617     return FMRB_DoesNotAccessMemory;
618
619   FunctionModRefBehavior Min = FMRB_UnknownModRefBehavior;
620
621   // If the function declares it only reads memory, go with that.
622   if (F->onlyReadsMemory())
623     Min = FMRB_OnlyReadsMemory;
624   else if (F->doesNotReadMemory())
625     Min = FMRB_DoesNotReadMemory;
626
627   if (F->onlyAccessesArgMemory())
628     Min = FunctionModRefBehavior(Min & FMRB_OnlyAccessesArgumentPointees);
629   else if (F->onlyAccessesInaccessibleMemory())
630     Min = FunctionModRefBehavior(Min & FMRB_OnlyAccessesInaccessibleMem);
631   else if (F->onlyAccessesInaccessibleMemOrArgMem())
632     Min = FunctionModRefBehavior(Min & FMRB_OnlyAccessesInaccessibleOrArgMem);
633
634   return Min;
635 }
636
637 /// Returns true if this is a writeonly (i.e Mod only) parameter.
638 static bool isWriteOnlyParam(ImmutableCallSite CS, unsigned ArgIdx,
639                              const TargetLibraryInfo &TLI) {
640   if (CS.paramHasAttr(ArgIdx, Attribute::WriteOnly))
641     return true;
642
643   // We can bound the aliasing properties of memset_pattern16 just as we can
644   // for memcpy/memset.  This is particularly important because the
645   // LoopIdiomRecognizer likes to turn loops into calls to memset_pattern16
646   // whenever possible.
647   // FIXME Consider handling this in InferFunctionAttr.cpp together with other
648   // attributes.
649   LibFunc F;
650   if (CS.getCalledFunction() && TLI.getLibFunc(*CS.getCalledFunction(), F) &&
651       F == LibFunc_memset_pattern16 && TLI.has(F))
652     if (ArgIdx == 0)
653       return true;
654
655   // TODO: memset_pattern4, memset_pattern8
656   // TODO: _chk variants
657   // TODO: strcmp, strcpy
658
659   return false;
660 }
661
662 ModRefInfo BasicAAResult::getArgModRefInfo(ImmutableCallSite CS,
663                                            unsigned ArgIdx) {
664
665   // Checking for known builtin intrinsics and target library functions.
666   if (isWriteOnlyParam(CS, ArgIdx, TLI))
667     return MRI_Mod;
668
669   if (CS.paramHasAttr(ArgIdx, Attribute::ReadOnly))
670     return MRI_Ref;
671
672   if (CS.paramHasAttr(ArgIdx, Attribute::ReadNone))
673     return MRI_NoModRef;
674
675   return AAResultBase::getArgModRefInfo(CS, ArgIdx);
676 }
677
678 static bool isIntrinsicCall(ImmutableCallSite CS, Intrinsic::ID IID) {
679   const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(CS.getInstruction());
680   return II && II->getIntrinsicID() == IID;
681 }
682
683 #ifndef NDEBUG
684 static const Function *getParent(const Value *V) {
685   if (const Instruction *inst = dyn_cast<Instruction>(V))
686     return inst->getParent()->getParent();
687
688   if (const Argument *arg = dyn_cast<Argument>(V))
689     return arg->getParent();
690
691   return nullptr;
692 }
693
694 static bool notDifferentParent(const Value *O1, const Value *O2) {
695
696   const Function *F1 = getParent(O1);
697   const Function *F2 = getParent(O2);
698
699   return !F1 || !F2 || F1 == F2;
700 }
701 #endif
702
703 AliasResult BasicAAResult::alias(const MemoryLocation &LocA,
704                                  const MemoryLocation &LocB) {
705   assert(notDifferentParent(LocA.Ptr, LocB.Ptr) &&
706          "BasicAliasAnalysis doesn't support interprocedural queries.");
707
708   // If we have a directly cached entry for these locations, we have recursed
709   // through this once, so just return the cached results. Notably, when this
710   // happens, we don't clear the cache.
711   auto CacheIt = AliasCache.find(LocPair(LocA, LocB));
712   if (CacheIt != AliasCache.end())
713     return CacheIt->second;
714
715   AliasResult Alias = aliasCheck(LocA.Ptr, LocA.Size, LocA.AATags, LocB.Ptr,
716                                  LocB.Size, LocB.AATags);
717   // AliasCache rarely has more than 1 or 2 elements, always use
718   // shrink_and_clear so it quickly returns to the inline capacity of the
719   // SmallDenseMap if it ever grows larger.
720   // FIXME: This should really be shrink_to_inline_capacity_and_clear().
721   AliasCache.shrink_and_clear();
722   VisitedPhiBBs.clear();
723   return Alias;
724 }
725
726 /// Checks to see if the specified callsite can clobber the specified memory
727 /// object.
728 ///
729 /// Since we only look at local properties of this function, we really can't
730 /// say much about this query.  We do, however, use simple "address taken"
731 /// analysis on local objects.
732 ModRefInfo BasicAAResult::getModRefInfo(ImmutableCallSite CS,
733                                         const MemoryLocation &Loc) {
734   assert(notDifferentParent(CS.getInstruction(), Loc.Ptr) &&
735          "AliasAnalysis query involving multiple functions!");
736
737   const Value *Object = GetUnderlyingObject(Loc.Ptr, DL);
738
739   // If this is a tail call and Loc.Ptr points to a stack location, we know that
740   // the tail call cannot access or modify the local stack.
741   // We cannot exclude byval arguments here; these belong to the caller of
742   // the current function not to the current function, and a tail callee
743   // may reference them.
744   if (isa<AllocaInst>(Object))
745     if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(CS.getInstruction()))
746       if (CI->isTailCall())
747         return MRI_NoModRef;
748
749   // If the pointer is to a locally allocated object that does not escape,
750   // then the call can not mod/ref the pointer unless the call takes the pointer
751   // as an argument, and itself doesn't capture it.
752   if (!isa<Constant>(Object) && CS.getInstruction() != Object &&
753       isNonEscapingLocalObject(Object)) {
754
755     // Optimistically assume that call doesn't touch Object and check this
756     // assumption in the following loop.
757     ModRefInfo Result = MRI_NoModRef;
758
759     unsigned OperandNo = 0;
760     for (auto CI = CS.data_operands_begin(), CE = CS.data_operands_end();
761          CI != CE; ++CI, ++OperandNo) {
762       // Only look at the no-capture or byval pointer arguments.  If this
763       // pointer were passed to arguments that were neither of these, then it
764       // couldn't be no-capture.
765       if (!(*CI)->getType()->isPointerTy() ||
766           (!CS.doesNotCapture(OperandNo) &&
767            OperandNo < CS.getNumArgOperands() && !CS.isByValArgument(OperandNo)))
768         continue;
769
770       // Call doesn't access memory through this operand, so we don't care
771       // if it aliases with Object.
772       if (CS.doesNotAccessMemory(OperandNo))
773         continue;
774
775       // If this is a no-capture pointer argument, see if we can tell that it
776       // is impossible to alias the pointer we're checking.
777       AliasResult AR =
778           getBestAAResults().alias(MemoryLocation(*CI), MemoryLocation(Object));
779
780       // Operand doesnt alias 'Object', continue looking for other aliases
781       if (AR == NoAlias)
782         continue;
783       // Operand aliases 'Object', but call doesn't modify it. Strengthen
784       // initial assumption and keep looking in case if there are more aliases.
785       if (CS.onlyReadsMemory(OperandNo)) {
786         Result = static_cast<ModRefInfo>(Result | MRI_Ref);
787         continue;
788       }
789       // Operand aliases 'Object' but call only writes into it.
790       if (CS.doesNotReadMemory(OperandNo)) {
791         Result = static_cast<ModRefInfo>(Result | MRI_Mod);
792         continue;
793       }
794       // This operand aliases 'Object' and call reads and writes into it.
795       Result = MRI_ModRef;
796       break;
797     }
798
799     // Early return if we improved mod ref information
800     if (Result != MRI_ModRef)
801       return Result;
802   }
803
804   // If the CallSite is to malloc or calloc, we can assume that it doesn't
805   // modify any IR visible value.  This is only valid because we assume these
806   // routines do not read values visible in the IR.  TODO: Consider special
807   // casing realloc and strdup routines which access only their arguments as
808   // well.  Or alternatively, replace all of this with inaccessiblememonly once
809   // that's implemented fully. 
810   auto *Inst = CS.getInstruction();
811   if (isMallocOrCallocLikeFn(Inst, &TLI)) {
812     // Be conservative if the accessed pointer may alias the allocation -
813     // fallback to the generic handling below.
814     if (getBestAAResults().alias(MemoryLocation(Inst), Loc) == NoAlias)
815       return MRI_NoModRef;
816   }
817
818   // The semantics of memcpy intrinsics forbid overlap between their respective
819   // operands, i.e., source and destination of any given memcpy must no-alias.
820   // If Loc must-aliases either one of these two locations, then it necessarily
821   // no-aliases the other.
822   if (auto *Inst = dyn_cast<MemCpyInst>(CS.getInstruction())) {
823     AliasResult SrcAA, DestAA;
824
825     if ((SrcAA = getBestAAResults().alias(MemoryLocation::getForSource(Inst),
826                                           Loc)) == MustAlias)
827       // Loc is exactly the memcpy source thus disjoint from memcpy dest.
828       return MRI_Ref;
829     if ((DestAA = getBestAAResults().alias(MemoryLocation::getForDest(Inst),
830                                            Loc)) == MustAlias)
831       // The converse case.
832       return MRI_Mod;
833
834     // It's also possible for Loc to alias both src and dest, or neither.
835     ModRefInfo rv = MRI_NoModRef;
836     if (SrcAA != NoAlias)
837       rv = static_cast<ModRefInfo>(rv | MRI_Ref);
838     if (DestAA != NoAlias)
839       rv = static_cast<ModRefInfo>(rv | MRI_Mod);
840     return rv;
841   }
842
843   // While the assume intrinsic is marked as arbitrarily writing so that
844   // proper control dependencies will be maintained, it never aliases any
845   // particular memory location.
846   if (isIntrinsicCall(CS, Intrinsic::assume))
847     return MRI_NoModRef;
848
849   // Like assumes, guard intrinsics are also marked as arbitrarily writing so
850   // that proper control dependencies are maintained but they never mods any
851   // particular memory location.
852   //
853   // *Unlike* assumes, guard intrinsics are modeled as reading memory since the
854   // heap state at the point the guard is issued needs to be consistent in case
855   // the guard invokes the "deopt" continuation.
856   if (isIntrinsicCall(CS, Intrinsic::experimental_guard))
857     return MRI_Ref;
858
859   // Like assumes, invariant.start intrinsics were also marked as arbitrarily
860   // writing so that proper control dependencies are maintained but they never
861   // mod any particular memory location visible to the IR.
862   // *Unlike* assumes (which are now modeled as NoModRef), invariant.start
863   // intrinsic is now modeled as reading memory. This prevents hoisting the
864   // invariant.start intrinsic over stores. Consider:
865   // *ptr = 40;
866   // *ptr = 50;
867   // invariant_start(ptr)
868   // int val = *ptr;
869   // print(val);
870   //
871   // This cannot be transformed to:
872   //
873   // *ptr = 40;
874   // invariant_start(ptr)
875   // *ptr = 50;
876   // int val = *ptr;
877   // print(val);
878   //
879   // The transformation will cause the second store to be ignored (based on
880   // rules of invariant.start)  and print 40, while the first program always
881   // prints 50.
882   if (isIntrinsicCall(CS, Intrinsic::invariant_start))
883     return MRI_Ref;
884
885   // The AAResultBase base class has some smarts, lets use them.
886   return AAResultBase::getModRefInfo(CS, Loc);
887 }
888
889 ModRefInfo BasicAAResult::getModRefInfo(ImmutableCallSite CS1,
890                                         ImmutableCallSite CS2) {
891   // While the assume intrinsic is marked as arbitrarily writing so that
892   // proper control dependencies will be maintained, it never aliases any
893   // particular memory location.
894   if (isIntrinsicCall(CS1, Intrinsic::assume) ||
895       isIntrinsicCall(CS2, Intrinsic::assume))
896     return MRI_NoModRef;
897
898   // Like assumes, guard intrinsics are also marked as arbitrarily writing so
899   // that proper control dependencies are maintained but they never mod any
900   // particular memory location.
901   //
902   // *Unlike* assumes, guard intrinsics are modeled as reading memory since the
903   // heap state at the point the guard is issued needs to be consistent in case
904   // the guard invokes the "deopt" continuation.
905
906   // NB! This function is *not* commutative, so we specical case two
907   // possibilities for guard intrinsics.
908
909   if (isIntrinsicCall(CS1, Intrinsic::experimental_guard))
910     return getModRefBehavior(CS2) & MRI_Mod ? MRI_Ref : MRI_NoModRef;
911
912   if (isIntrinsicCall(CS2, Intrinsic::experimental_guard))
913     return getModRefBehavior(CS1) & MRI_Mod ? MRI_Mod : MRI_NoModRef;
914
915   // The AAResultBase base class has some smarts, lets use them.
916   return AAResultBase::getModRefInfo(CS1, CS2);
917 }
918
919 /// Provide ad-hoc rules to disambiguate accesses through two GEP operators,
920 /// both having the exact same pointer operand.
921 static AliasResult aliasSameBasePointerGEPs(const GEPOperator *GEP1,
922                                             uint64_t V1Size,
923                                             const GEPOperator *GEP2,
924                                             uint64_t V2Size,
925                                             const DataLayout &DL) {
926
927   assert(GEP1->getPointerOperand()->stripPointerCasts() ==
928              GEP2->getPointerOperand()->stripPointerCasts() &&
929          GEP1->getPointerOperandType() == GEP2->getPointerOperandType() &&
930          "Expected GEPs with the same pointer operand");
931
932   // Try to determine whether GEP1 and GEP2 index through arrays, into structs,
933   // such that the struct field accesses provably cannot alias.
934   // We also need at least two indices (the pointer, and the struct field).
935   if (GEP1->getNumIndices() != GEP2->getNumIndices() ||
936       GEP1->getNumIndices() < 2)
937     return MayAlias;
938
939   // If we don't know the size of the accesses through both GEPs, we can't
940   // determine whether the struct fields accessed can't alias.
941   if (V1Size == MemoryLocation::UnknownSize ||
942       V2Size == MemoryLocation::UnknownSize)
943     return MayAlias;
944
945   ConstantInt *C1 =
946       dyn_cast<ConstantInt>(GEP1->getOperand(GEP1->getNumOperands() - 1));
947   ConstantInt *C2 =
948       dyn_cast<ConstantInt>(GEP2->getOperand(GEP2->getNumOperands() - 1));
949
950   // If the last (struct) indices are constants and are equal, the other indices
951   // might be also be dynamically equal, so the GEPs can alias.
952   if (C1 && C2 && C1->getSExtValue() == C2->getSExtValue())
953     return MayAlias;
954
955   // Find the last-indexed type of the GEP, i.e., the type you'd get if
956   // you stripped the last index.
957   // On the way, look at each indexed type.  If there's something other
958   // than an array, different indices can lead to different final types.
959   SmallVector<Value *, 8> IntermediateIndices;
960
961   // Insert the first index; we don't need to check the type indexed
962   // through it as it only drops the pointer indirection.
963   assert(GEP1->getNumIndices() > 1 && "Not enough GEP indices to examine");
964   IntermediateIndices.push_back(GEP1->getOperand(1));
965
966   // Insert all the remaining indices but the last one.
967   // Also, check that they all index through arrays.
968   for (unsigned i = 1, e = GEP1->getNumIndices() - 1; i != e; ++i) {
969     if (!isa<ArrayType>(GetElementPtrInst::getIndexedType(
970             GEP1->getSourceElementType(), IntermediateIndices)))
971       return MayAlias;
972     IntermediateIndices.push_back(GEP1->getOperand(i + 1));
973   }
974
975   auto *Ty = GetElementPtrInst::getIndexedType(
976     GEP1->getSourceElementType(), IntermediateIndices);
977   StructType *LastIndexedStruct = dyn_cast<StructType>(Ty);
978
979   if (isa<SequentialType>(Ty)) {
980     // We know that:
981     // - both GEPs begin indexing from the exact same pointer;
982     // - the last indices in both GEPs are constants, indexing into a sequential
983     //   type (array or pointer);
984     // - both GEPs only index through arrays prior to that.
985     //
986     // Because array indices greater than the number of elements are valid in
987     // GEPs, unless we know the intermediate indices are identical between
988     // GEP1 and GEP2 we cannot guarantee that the last indexed arrays don't
989     // partially overlap. We also need to check that the loaded size matches
990     // the element size, otherwise we could still have overlap.
991     const uint64_t ElementSize =
992         DL.getTypeStoreSize(cast<SequentialType>(Ty)->getElementType());
993     if (V1Size != ElementSize || V2Size != ElementSize)
994       return MayAlias;
995
996     for (unsigned i = 0, e = GEP1->getNumIndices() - 1; i != e; ++i)
997       if (GEP1->getOperand(i + 1) != GEP2->getOperand(i + 1))
998         return MayAlias;
999
1000     // Now we know that the array/pointer that GEP1 indexes into and that
1001     // that GEP2 indexes into must either precisely overlap or be disjoint.
1002     // Because they cannot partially overlap and because fields in an array
1003     // cannot overlap, if we can prove the final indices are different between
1004     // GEP1 and GEP2, we can conclude GEP1 and GEP2 don't alias.
1005     
1006     // If the last indices are constants, we've already checked they don't
1007     // equal each other so we can exit early.
1008     if (C1 && C2)
1009       return NoAlias;
1010     if (isKnownNonEqual(GEP1->getOperand(GEP1->getNumOperands() - 1),
1011                         GEP2->getOperand(GEP2->getNumOperands() - 1),
1012                         DL))
1013       return NoAlias;
1014     return MayAlias;
1015   } else if (!LastIndexedStruct || !C1 || !C2) {
1016     return MayAlias;
1017   }
1018
1019   // We know that:
1020   // - both GEPs begin indexing from the exact same pointer;
1021   // - the last indices in both GEPs are constants, indexing into a struct;
1022   // - said indices are different, hence, the pointed-to fields are different;
1023   // - both GEPs only index through arrays prior to that.
1024   //
1025   // This lets us determine that the struct that GEP1 indexes into and the
1026   // struct that GEP2 indexes into must either precisely overlap or be
1027   // completely disjoint.  Because they cannot partially overlap, indexing into
1028   // different non-overlapping fields of the struct will never alias.
1029
1030   // Therefore, the only remaining thing needed to show that both GEPs can't
1031   // alias is that the fields are not overlapping.
1032   const StructLayout *SL = DL.getStructLayout(LastIndexedStruct);
1033   const uint64_t StructSize = SL->getSizeInBytes();
1034   const uint64_t V1Off = SL->getElementOffset(C1->getZExtValue());
1035   const uint64_t V2Off = SL->getElementOffset(C2->getZExtValue());
1036
1037   auto EltsDontOverlap = [StructSize](uint64_t V1Off, uint64_t V1Size,
1038                                       uint64_t V2Off, uint64_t V2Size) {
1039     return V1Off < V2Off && V1Off + V1Size <= V2Off &&
1040            ((V2Off + V2Size <= StructSize) ||
1041             (V2Off + V2Size - StructSize <= V1Off));
1042   };
1043
1044   if (EltsDontOverlap(V1Off, V1Size, V2Off, V2Size) ||
1045       EltsDontOverlap(V2Off, V2Size, V1Off, V1Size))
1046     return NoAlias;
1047
1048   return MayAlias;
1049 }
1050
1051 // If a we have (a) a GEP and (b) a pointer based on an alloca, and the
1052 // beginning of the object the GEP points would have a negative offset with
1053 // repsect to the alloca, that means the GEP can not alias pointer (b).
1054 // Note that the pointer based on the alloca may not be a GEP. For
1055 // example, it may be the alloca itself.
1056 // The same applies if (b) is based on a GlobalVariable. Note that just being
1057 // based on isIdentifiedObject() is not enough - we need an identified object
1058 // that does not permit access to negative offsets. For example, a negative
1059 // offset from a noalias argument or call can be inbounds w.r.t the actual
1060 // underlying object.
1061 //
1062 // For example, consider:
1063 //
1064 //   struct { int f0, int f1, ...} foo;
1065 //   foo alloca;
1066 //   foo* random = bar(alloca);
1067 //   int *f0 = &alloca.f0
1068 //   int *f1 = &random->f1;
1069 //
1070 // Which is lowered, approximately, to:
1071 //
1072 //  %alloca = alloca %struct.foo
1073 //  %random = call %struct.foo* @random(%struct.foo* %alloca)
1074 //  %f0 = getelementptr inbounds %struct, %struct.foo* %alloca, i32 0, i32 0
1075 //  %f1 = getelementptr inbounds %struct, %struct.foo* %random, i32 0, i32 1
1076 //
1077 // Assume %f1 and %f0 alias. Then %f1 would point into the object allocated
1078 // by %alloca. Since the %f1 GEP is inbounds, that means %random must also
1079 // point into the same object. But since %f0 points to the beginning of %alloca,
1080 // the highest %f1 can be is (%alloca + 3). This means %random can not be higher
1081 // than (%alloca - 1), and so is not inbounds, a contradiction.
1082 bool BasicAAResult::isGEPBaseAtNegativeOffset(const GEPOperator *GEPOp,
1083       const DecomposedGEP &DecompGEP, const DecomposedGEP &DecompObject, 
1084       uint64_t ObjectAccessSize) {
1085   // If the object access size is unknown, or the GEP isn't inbounds, bail.
1086   if (ObjectAccessSize == MemoryLocation::UnknownSize || !GEPOp->isInBounds())
1087     return false;
1088
1089   // We need the object to be an alloca or a globalvariable, and want to know
1090   // the offset of the pointer from the object precisely, so no variable
1091   // indices are allowed.
1092   if (!(isa<AllocaInst>(DecompObject.Base) ||
1093         isa<GlobalVariable>(DecompObject.Base)) ||
1094       !DecompObject.VarIndices.empty())
1095     return false;
1096
1097   int64_t ObjectBaseOffset = DecompObject.StructOffset +
1098                              DecompObject.OtherOffset;
1099
1100   // If the GEP has no variable indices, we know the precise offset
1101   // from the base, then use it. If the GEP has variable indices, we're in
1102   // a bit more trouble: we can't count on the constant offsets that come
1103   // from non-struct sources, since these can be "rewound" by a negative
1104   // variable offset. So use only offsets that came from structs.
1105   int64_t GEPBaseOffset = DecompGEP.StructOffset;
1106   if (DecompGEP.VarIndices.empty())
1107     GEPBaseOffset += DecompGEP.OtherOffset;
1108
1109   return (GEPBaseOffset >= ObjectBaseOffset + (int64_t)ObjectAccessSize);
1110 }
1111
1112 /// Provides a bunch of ad-hoc rules to disambiguate a GEP instruction against
1113 /// another pointer.
1114 ///
1115 /// We know that V1 is a GEP, but we don't know anything about V2.
1116 /// UnderlyingV1 is GetUnderlyingObject(GEP1, DL), UnderlyingV2 is the same for
1117 /// V2.
1118 AliasResult BasicAAResult::aliasGEP(const GEPOperator *GEP1, uint64_t V1Size,
1119                                     const AAMDNodes &V1AAInfo, const Value *V2,
1120                                     uint64_t V2Size, const AAMDNodes &V2AAInfo,
1121                                     const Value *UnderlyingV1,
1122                                     const Value *UnderlyingV2) {
1123   DecomposedGEP DecompGEP1, DecompGEP2;
1124   bool GEP1MaxLookupReached =
1125     DecomposeGEPExpression(GEP1, DecompGEP1, DL, &AC, DT);
1126   bool GEP2MaxLookupReached =
1127     DecomposeGEPExpression(V2, DecompGEP2, DL, &AC, DT);
1128
1129   int64_t GEP1BaseOffset = DecompGEP1.StructOffset + DecompGEP1.OtherOffset;
1130   int64_t GEP2BaseOffset = DecompGEP2.StructOffset + DecompGEP2.OtherOffset;
1131
1132   assert(DecompGEP1.Base == UnderlyingV1 && DecompGEP2.Base == UnderlyingV2 &&
1133          "DecomposeGEPExpression returned a result different from "
1134          "GetUnderlyingObject");
1135
1136   // If the GEP's offset relative to its base is such that the base would
1137   // fall below the start of the object underlying V2, then the GEP and V2
1138   // cannot alias.
1139   if (!GEP1MaxLookupReached && !GEP2MaxLookupReached &&
1140       isGEPBaseAtNegativeOffset(GEP1, DecompGEP1, DecompGEP2, V2Size))
1141     return NoAlias;
1142   // If we have two gep instructions with must-alias or not-alias'ing base
1143   // pointers, figure out if the indexes to the GEP tell us anything about the
1144   // derived pointer.
1145   if (const GEPOperator *GEP2 = dyn_cast<GEPOperator>(V2)) {
1146     // Check for the GEP base being at a negative offset, this time in the other
1147     // direction.
1148     if (!GEP1MaxLookupReached && !GEP2MaxLookupReached &&
1149         isGEPBaseAtNegativeOffset(GEP2, DecompGEP2, DecompGEP1, V1Size))
1150       return NoAlias;
1151     // Do the base pointers alias?
1152     AliasResult BaseAlias =
1153         aliasCheck(UnderlyingV1, MemoryLocation::UnknownSize, AAMDNodes(),
1154                    UnderlyingV2, MemoryLocation::UnknownSize, AAMDNodes());
1155
1156     // Check for geps of non-aliasing underlying pointers where the offsets are
1157     // identical.
1158     if ((BaseAlias == MayAlias) && V1Size == V2Size) {
1159       // Do the base pointers alias assuming type and size.
1160       AliasResult PreciseBaseAlias = aliasCheck(UnderlyingV1, V1Size, V1AAInfo,
1161                                                 UnderlyingV2, V2Size, V2AAInfo);
1162       if (PreciseBaseAlias == NoAlias) {
1163         // See if the computed offset from the common pointer tells us about the
1164         // relation of the resulting pointer.
1165         // If the max search depth is reached the result is undefined
1166         if (GEP2MaxLookupReached || GEP1MaxLookupReached)
1167           return MayAlias;
1168
1169         // Same offsets.
1170         if (GEP1BaseOffset == GEP2BaseOffset &&
1171             DecompGEP1.VarIndices == DecompGEP2.VarIndices)
1172           return NoAlias;
1173       }
1174     }
1175
1176     // If we get a No or May, then return it immediately, no amount of analysis
1177     // will improve this situation.
1178     if (BaseAlias != MustAlias)
1179       return BaseAlias;
1180
1181     // Otherwise, we have a MustAlias.  Since the base pointers alias each other
1182     // exactly, see if the computed offset from the common pointer tells us
1183     // about the relation of the resulting pointer.
1184     // If we know the two GEPs are based off of the exact same pointer (and not
1185     // just the same underlying object), see if that tells us anything about
1186     // the resulting pointers.
1187     if (GEP1->getPointerOperand()->stripPointerCasts() ==
1188             GEP2->getPointerOperand()->stripPointerCasts() &&
1189         GEP1->getPointerOperandType() == GEP2->getPointerOperandType()) {
1190       AliasResult R = aliasSameBasePointerGEPs(GEP1, V1Size, GEP2, V2Size, DL);
1191       // If we couldn't find anything interesting, don't abandon just yet.
1192       if (R != MayAlias)
1193         return R;
1194     }
1195
1196     // If the max search depth is reached, the result is undefined
1197     if (GEP2MaxLookupReached || GEP1MaxLookupReached)
1198       return MayAlias;
1199
1200     // Subtract the GEP2 pointer from the GEP1 pointer to find out their
1201     // symbolic difference.
1202     GEP1BaseOffset -= GEP2BaseOffset;
1203     GetIndexDifference(DecompGEP1.VarIndices, DecompGEP2.VarIndices);
1204
1205   } else {
1206     // Check to see if these two pointers are related by the getelementptr
1207     // instruction.  If one pointer is a GEP with a non-zero index of the other
1208     // pointer, we know they cannot alias.
1209
1210     // If both accesses are unknown size, we can't do anything useful here.
1211     if (V1Size == MemoryLocation::UnknownSize &&
1212         V2Size == MemoryLocation::UnknownSize)
1213       return MayAlias;
1214
1215     AliasResult R = aliasCheck(UnderlyingV1, MemoryLocation::UnknownSize,
1216                                AAMDNodes(), V2, MemoryLocation::UnknownSize,
1217                                V2AAInfo, nullptr, UnderlyingV2);
1218     if (R != MustAlias)
1219       // If V2 may alias GEP base pointer, conservatively returns MayAlias.
1220       // If V2 is known not to alias GEP base pointer, then the two values
1221       // cannot alias per GEP semantics: "Any memory access must be done through
1222       // a pointer value associated with an address range of the memory access,
1223       // otherwise the behavior is undefined.".
1224       return R;
1225
1226     // If the max search depth is reached the result is undefined
1227     if (GEP1MaxLookupReached)
1228       return MayAlias;
1229   }
1230
1231   // In the two GEP Case, if there is no difference in the offsets of the
1232   // computed pointers, the resultant pointers are a must alias.  This
1233   // happens when we have two lexically identical GEP's (for example).
1234   //
1235   // In the other case, if we have getelementptr <ptr>, 0, 0, 0, 0, ... and V2
1236   // must aliases the GEP, the end result is a must alias also.
1237   if (GEP1BaseOffset == 0 && DecompGEP1.VarIndices.empty())
1238     return MustAlias;
1239
1240   // If there is a constant difference between the pointers, but the difference
1241   // is less than the size of the associated memory object, then we know
1242   // that the objects are partially overlapping.  If the difference is
1243   // greater, we know they do not overlap.
1244   if (GEP1BaseOffset != 0 && DecompGEP1.VarIndices.empty()) {
1245     if (GEP1BaseOffset >= 0) {
1246       if (V2Size != MemoryLocation::UnknownSize) {
1247         if ((uint64_t)GEP1BaseOffset < V2Size)
1248           return PartialAlias;
1249         return NoAlias;
1250       }
1251     } else {
1252       // We have the situation where:
1253       // +                +
1254       // | BaseOffset     |
1255       // ---------------->|
1256       // |-->V1Size       |-------> V2Size
1257       // GEP1             V2
1258       // We need to know that V2Size is not unknown, otherwise we might have
1259       // stripped a gep with negative index ('gep <ptr>, -1, ...).
1260       if (V1Size != MemoryLocation::UnknownSize &&
1261           V2Size != MemoryLocation::UnknownSize) {
1262         if (-(uint64_t)GEP1BaseOffset < V1Size)
1263           return PartialAlias;
1264         return NoAlias;
1265       }
1266     }
1267   }
1268
1269   if (!DecompGEP1.VarIndices.empty()) {
1270     uint64_t Modulo = 0;
1271     bool AllPositive = true;
1272     for (unsigned i = 0, e = DecompGEP1.VarIndices.size(); i != e; ++i) {
1273
1274       // Try to distinguish something like &A[i][1] against &A[42][0].
1275       // Grab the least significant bit set in any of the scales. We
1276       // don't need std::abs here (even if the scale's negative) as we'll
1277       // be ^'ing Modulo with itself later.
1278       Modulo |= (uint64_t)DecompGEP1.VarIndices[i].Scale;
1279
1280       if (AllPositive) {
1281         // If the Value could change between cycles, then any reasoning about
1282         // the Value this cycle may not hold in the next cycle. We'll just
1283         // give up if we can't determine conditions that hold for every cycle:
1284         const Value *V = DecompGEP1.VarIndices[i].V;
1285
1286         bool SignKnownZero, SignKnownOne;
1287         ComputeSignBit(const_cast<Value *>(V), SignKnownZero, SignKnownOne, DL,
1288                        0, &AC, nullptr, DT);
1289
1290         // Zero-extension widens the variable, and so forces the sign
1291         // bit to zero.
1292         bool IsZExt = DecompGEP1.VarIndices[i].ZExtBits > 0 || isa<ZExtInst>(V);
1293         SignKnownZero |= IsZExt;
1294         SignKnownOne &= !IsZExt;
1295
1296         // If the variable begins with a zero then we know it's
1297         // positive, regardless of whether the value is signed or
1298         // unsigned.
1299         int64_t Scale = DecompGEP1.VarIndices[i].Scale;
1300         AllPositive =
1301             (SignKnownZero && Scale >= 0) || (SignKnownOne && Scale < 0);
1302       }
1303     }
1304
1305     Modulo = Modulo ^ (Modulo & (Modulo - 1));
1306
1307     // We can compute the difference between the two addresses
1308     // mod Modulo. Check whether that difference guarantees that the
1309     // two locations do not alias.
1310     uint64_t ModOffset = (uint64_t)GEP1BaseOffset & (Modulo - 1);
1311     if (V1Size != MemoryLocation::UnknownSize &&
1312         V2Size != MemoryLocation::UnknownSize && ModOffset >= V2Size &&
1313         V1Size <= Modulo - ModOffset)
1314       return NoAlias;
1315
1316     // If we know all the variables are positive, then GEP1 >= GEP1BasePtr.
1317     // If GEP1BasePtr > V2 (GEP1BaseOffset > 0) then we know the pointers
1318     // don't alias if V2Size can fit in the gap between V2 and GEP1BasePtr.
1319     if (AllPositive && GEP1BaseOffset > 0 && V2Size <= (uint64_t)GEP1BaseOffset)
1320       return NoAlias;
1321
1322     if (constantOffsetHeuristic(DecompGEP1.VarIndices, V1Size, V2Size,
1323                                 GEP1BaseOffset, &AC, DT))
1324       return NoAlias;
1325   }
1326
1327   // Statically, we can see that the base objects are the same, but the
1328   // pointers have dynamic offsets which we can't resolve. And none of our
1329   // little tricks above worked.
1330   //
1331   // TODO: Returning PartialAlias instead of MayAlias is a mild hack; the
1332   // practical effect of this is protecting TBAA in the case of dynamic
1333   // indices into arrays of unions or malloc'd memory.
1334   return PartialAlias;
1335 }
1336
1337 static AliasResult MergeAliasResults(AliasResult A, AliasResult B) {
1338   // If the results agree, take it.
1339   if (A == B)
1340     return A;
1341   // A mix of PartialAlias and MustAlias is PartialAlias.
1342   if ((A == PartialAlias && B == MustAlias) ||
1343       (B == PartialAlias && A == MustAlias))
1344     return PartialAlias;
1345   // Otherwise, we don't know anything.
1346   return MayAlias;
1347 }
1348
1349 /// Provides a bunch of ad-hoc rules to disambiguate a Select instruction
1350 /// against another.
1351 AliasResult BasicAAResult::aliasSelect(const SelectInst *SI, uint64_t SISize,
1352                                        const AAMDNodes &SIAAInfo,
1353                                        const Value *V2, uint64_t V2Size,
1354                                        const AAMDNodes &V2AAInfo,
1355                                        const Value *UnderV2) {
1356   // If the values are Selects with the same condition, we can do a more precise
1357   // check: just check for aliases between the values on corresponding arms.
1358   if (const SelectInst *SI2 = dyn_cast<SelectInst>(V2))
1359     if (SI->getCondition() == SI2->getCondition()) {
1360       AliasResult Alias = aliasCheck(SI->getTrueValue(), SISize, SIAAInfo,
1361                                      SI2->getTrueValue(), V2Size, V2AAInfo);
1362       if (Alias == MayAlias)
1363         return MayAlias;
1364       AliasResult ThisAlias =
1365           aliasCheck(SI->getFalseValue(), SISize, SIAAInfo,
1366                      SI2->getFalseValue(), V2Size, V2AAInfo);
1367       return MergeAliasResults(ThisAlias, Alias);
1368     }
1369
1370   // If both arms of the Select node NoAlias or MustAlias V2, then returns
1371   // NoAlias / MustAlias. Otherwise, returns MayAlias.
1372   AliasResult Alias =
1373       aliasCheck(V2, V2Size, V2AAInfo, SI->getTrueValue(),
1374                  SISize, SIAAInfo, UnderV2);
1375   if (Alias == MayAlias)
1376     return MayAlias;
1377
1378   AliasResult ThisAlias =
1379       aliasCheck(V2, V2Size, V2AAInfo, SI->getFalseValue(), SISize, SIAAInfo,
1380                  UnderV2);
1381   return MergeAliasResults(ThisAlias, Alias);
1382 }
1383
1384 /// Provide a bunch of ad-hoc rules to disambiguate a PHI instruction against
1385 /// another.
1386 AliasResult BasicAAResult::aliasPHI(const PHINode *PN, uint64_t PNSize,
1387                                     const AAMDNodes &PNAAInfo, const Value *V2,
1388                                     uint64_t V2Size, const AAMDNodes &V2AAInfo,
1389                                     const Value *UnderV2) {
1390   // Track phi nodes we have visited. We use this information when we determine
1391   // value equivalence.
1392   VisitedPhiBBs.insert(PN->getParent());
1393
1394   // If the values are PHIs in the same block, we can do a more precise
1395   // as well as efficient check: just check for aliases between the values
1396   // on corresponding edges.
1397   if (const PHINode *PN2 = dyn_cast<PHINode>(V2))
1398     if (PN2->getParent() == PN->getParent()) {
1399       LocPair Locs(MemoryLocation(PN, PNSize, PNAAInfo),
1400                    MemoryLocation(V2, V2Size, V2AAInfo));
1401       if (PN > V2)
1402         std::swap(Locs.first, Locs.second);
1403       // Analyse the PHIs' inputs under the assumption that the PHIs are
1404       // NoAlias.
1405       // If the PHIs are May/MustAlias there must be (recursively) an input
1406       // operand from outside the PHIs' cycle that is MayAlias/MustAlias or
1407       // there must be an operation on the PHIs within the PHIs' value cycle
1408       // that causes a MayAlias.
1409       // Pretend the phis do not alias.
1410       AliasResult Alias = NoAlias;
1411       assert(AliasCache.count(Locs) &&
1412              "There must exist an entry for the phi node");
1413       AliasResult OrigAliasResult = AliasCache[Locs];
1414       AliasCache[Locs] = NoAlias;
1415
1416       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1417         AliasResult ThisAlias =
1418             aliasCheck(PN->getIncomingValue(i), PNSize, PNAAInfo,
1419                        PN2->getIncomingValueForBlock(PN->getIncomingBlock(i)),
1420                        V2Size, V2AAInfo);
1421         Alias = MergeAliasResults(ThisAlias, Alias);
1422         if (Alias == MayAlias)
1423           break;
1424       }
1425
1426       // Reset if speculation failed.
1427       if (Alias != NoAlias)
1428         AliasCache[Locs] = OrigAliasResult;
1429
1430       return Alias;
1431     }
1432
1433   SmallPtrSet<Value *, 4> UniqueSrc;
1434   SmallVector<Value *, 4> V1Srcs;
1435   bool isRecursive = false;
1436   for (Value *PV1 : PN->incoming_values()) {
1437     if (isa<PHINode>(PV1))
1438       // If any of the source itself is a PHI, return MayAlias conservatively
1439       // to avoid compile time explosion. The worst possible case is if both
1440       // sides are PHI nodes. In which case, this is O(m x n) time where 'm'
1441       // and 'n' are the number of PHI sources.
1442       return MayAlias;
1443
1444     if (EnableRecPhiAnalysis)
1445       if (GEPOperator *PV1GEP = dyn_cast<GEPOperator>(PV1)) {
1446         // Check whether the incoming value is a GEP that advances the pointer
1447         // result of this PHI node (e.g. in a loop). If this is the case, we
1448         // would recurse and always get a MayAlias. Handle this case specially
1449         // below.
1450         if (PV1GEP->getPointerOperand() == PN && PV1GEP->getNumIndices() == 1 &&
1451             isa<ConstantInt>(PV1GEP->idx_begin())) {
1452           isRecursive = true;
1453           continue;
1454         }
1455       }
1456
1457     if (UniqueSrc.insert(PV1).second)
1458       V1Srcs.push_back(PV1);
1459   }
1460
1461   // If this PHI node is recursive, set the size of the accessed memory to
1462   // unknown to represent all the possible values the GEP could advance the
1463   // pointer to.
1464   if (isRecursive)
1465     PNSize = MemoryLocation::UnknownSize;
1466
1467   AliasResult Alias =
1468       aliasCheck(V2, V2Size, V2AAInfo, V1Srcs[0],
1469                  PNSize, PNAAInfo, UnderV2);
1470
1471   // Early exit if the check of the first PHI source against V2 is MayAlias.
1472   // Other results are not possible.
1473   if (Alias == MayAlias)
1474     return MayAlias;
1475
1476   // If all sources of the PHI node NoAlias or MustAlias V2, then returns
1477   // NoAlias / MustAlias. Otherwise, returns MayAlias.
1478   for (unsigned i = 1, e = V1Srcs.size(); i != e; ++i) {
1479     Value *V = V1Srcs[i];
1480
1481     AliasResult ThisAlias =
1482         aliasCheck(V2, V2Size, V2AAInfo, V, PNSize, PNAAInfo, UnderV2);
1483     Alias = MergeAliasResults(ThisAlias, Alias);
1484     if (Alias == MayAlias)
1485       break;
1486   }
1487
1488   return Alias;
1489 }
1490
1491 /// Provides a bunch of ad-hoc rules to disambiguate in common cases, such as
1492 /// array references.
1493 AliasResult BasicAAResult::aliasCheck(const Value *V1, uint64_t V1Size,
1494                                       AAMDNodes V1AAInfo, const Value *V2,
1495                                       uint64_t V2Size, AAMDNodes V2AAInfo, 
1496                                       const Value *O1, const Value *O2) {
1497   // If either of the memory references is empty, it doesn't matter what the
1498   // pointer values are.
1499   if (V1Size == 0 || V2Size == 0)
1500     return NoAlias;
1501
1502   // Strip off any casts if they exist.
1503   V1 = V1->stripPointerCasts();
1504   V2 = V2->stripPointerCasts();
1505
1506   // If V1 or V2 is undef, the result is NoAlias because we can always pick a
1507   // value for undef that aliases nothing in the program.
1508   if (isa<UndefValue>(V1) || isa<UndefValue>(V2))
1509     return NoAlias;
1510
1511   // Are we checking for alias of the same value?
1512   // Because we look 'through' phi nodes, we could look at "Value" pointers from
1513   // different iterations. We must therefore make sure that this is not the
1514   // case. The function isValueEqualInPotentialCycles ensures that this cannot
1515   // happen by looking at the visited phi nodes and making sure they cannot
1516   // reach the value.
1517   if (isValueEqualInPotentialCycles(V1, V2))
1518     return MustAlias;
1519
1520   if (!V1->getType()->isPointerTy() || !V2->getType()->isPointerTy())
1521     return NoAlias; // Scalars cannot alias each other
1522
1523   // Figure out what objects these things are pointing to if we can.
1524   if (O1 == nullptr)
1525     O1 = GetUnderlyingObject(V1, DL, MaxLookupSearchDepth);
1526
1527   if (O2 == nullptr)
1528     O2 = GetUnderlyingObject(V2, DL, MaxLookupSearchDepth);
1529
1530   // Null values in the default address space don't point to any object, so they
1531   // don't alias any other pointer.
1532   if (const ConstantPointerNull *CPN = dyn_cast<ConstantPointerNull>(O1))
1533     if (CPN->getType()->getAddressSpace() == 0)
1534       return NoAlias;
1535   if (const ConstantPointerNull *CPN = dyn_cast<ConstantPointerNull>(O2))
1536     if (CPN->getType()->getAddressSpace() == 0)
1537       return NoAlias;
1538
1539   if (O1 != O2) {
1540     // If V1/V2 point to two different objects, we know that we have no alias.
1541     if (isIdentifiedObject(O1) && isIdentifiedObject(O2))
1542       return NoAlias;
1543
1544     // Constant pointers can't alias with non-const isIdentifiedObject objects.
1545     if ((isa<Constant>(O1) && isIdentifiedObject(O2) && !isa<Constant>(O2)) ||
1546         (isa<Constant>(O2) && isIdentifiedObject(O1) && !isa<Constant>(O1)))
1547       return NoAlias;
1548
1549     // Function arguments can't alias with things that are known to be
1550     // unambigously identified at the function level.
1551     if ((isa<Argument>(O1) && isIdentifiedFunctionLocal(O2)) ||
1552         (isa<Argument>(O2) && isIdentifiedFunctionLocal(O1)))
1553       return NoAlias;
1554
1555     // Most objects can't alias null.
1556     if ((isa<ConstantPointerNull>(O2) && isKnownNonNull(O1)) ||
1557         (isa<ConstantPointerNull>(O1) && isKnownNonNull(O2)))
1558       return NoAlias;
1559
1560     // If one pointer is the result of a call/invoke or load and the other is a
1561     // non-escaping local object within the same function, then we know the
1562     // object couldn't escape to a point where the call could return it.
1563     //
1564     // Note that if the pointers are in different functions, there are a
1565     // variety of complications. A call with a nocapture argument may still
1566     // temporary store the nocapture argument's value in a temporary memory
1567     // location if that memory location doesn't escape. Or it may pass a
1568     // nocapture value to other functions as long as they don't capture it.
1569     if (isEscapeSource(O1) && isNonEscapingLocalObject(O2))
1570       return NoAlias;
1571     if (isEscapeSource(O2) && isNonEscapingLocalObject(O1))
1572       return NoAlias;
1573   }
1574
1575   // If the size of one access is larger than the entire object on the other
1576   // side, then we know such behavior is undefined and can assume no alias.
1577   if ((V1Size != MemoryLocation::UnknownSize &&
1578        isObjectSmallerThan(O2, V1Size, DL, TLI)) ||
1579       (V2Size != MemoryLocation::UnknownSize &&
1580        isObjectSmallerThan(O1, V2Size, DL, TLI)))
1581     return NoAlias;
1582
1583   // Check the cache before climbing up use-def chains. This also terminates
1584   // otherwise infinitely recursive queries.
1585   LocPair Locs(MemoryLocation(V1, V1Size, V1AAInfo),
1586                MemoryLocation(V2, V2Size, V2AAInfo));
1587   if (V1 > V2)
1588     std::swap(Locs.first, Locs.second);
1589   std::pair<AliasCacheTy::iterator, bool> Pair =
1590       AliasCache.insert(std::make_pair(Locs, MayAlias));
1591   if (!Pair.second)
1592     return Pair.first->second;
1593
1594   // FIXME: This isn't aggressively handling alias(GEP, PHI) for example: if the
1595   // GEP can't simplify, we don't even look at the PHI cases.
1596   if (!isa<GEPOperator>(V1) && isa<GEPOperator>(V2)) {
1597     std::swap(V1, V2);
1598     std::swap(V1Size, V2Size);
1599     std::swap(O1, O2);
1600     std::swap(V1AAInfo, V2AAInfo);
1601   }
1602   if (const GEPOperator *GV1 = dyn_cast<GEPOperator>(V1)) {
1603     AliasResult Result =
1604         aliasGEP(GV1, V1Size, V1AAInfo, V2, V2Size, V2AAInfo, O1, O2);
1605     if (Result != MayAlias)
1606       return AliasCache[Locs] = Result;
1607   }
1608
1609   if (isa<PHINode>(V2) && !isa<PHINode>(V1)) {
1610     std::swap(V1, V2);
1611     std::swap(O1, O2);
1612     std::swap(V1Size, V2Size);
1613     std::swap(V1AAInfo, V2AAInfo);
1614   }
1615   if (const PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(V1)) {
1616     AliasResult Result = aliasPHI(PN, V1Size, V1AAInfo,
1617                                   V2, V2Size, V2AAInfo, O2);
1618     if (Result != MayAlias)
1619       return AliasCache[Locs] = Result;
1620   }
1621
1622   if (isa<SelectInst>(V2) && !isa<SelectInst>(V1)) {
1623     std::swap(V1, V2);
1624     std::swap(O1, O2);
1625     std::swap(V1Size, V2Size);
1626     std::swap(V1AAInfo, V2AAInfo);
1627   }
1628   if (const SelectInst *S1 = dyn_cast<SelectInst>(V1)) {
1629     AliasResult Result =
1630         aliasSelect(S1, V1Size, V1AAInfo, V2, V2Size, V2AAInfo, O2);
1631     if (Result != MayAlias)
1632       return AliasCache[Locs] = Result;
1633   }
1634
1635   // If both pointers are pointing into the same object and one of them
1636   // accesses the entire object, then the accesses must overlap in some way.
1637   if (O1 == O2)
1638     if ((V1Size != MemoryLocation::UnknownSize &&
1639          isObjectSize(O1, V1Size, DL, TLI)) ||
1640         (V2Size != MemoryLocation::UnknownSize &&
1641          isObjectSize(O2, V2Size, DL, TLI)))
1642       return AliasCache[Locs] = PartialAlias;
1643
1644   // Recurse back into the best AA results we have, potentially with refined
1645   // memory locations. We have already ensured that BasicAA has a MayAlias
1646   // cache result for these, so any recursion back into BasicAA won't loop.
1647   AliasResult Result = getBestAAResults().alias(Locs.first, Locs.second);
1648   return AliasCache[Locs] = Result;
1649 }
1650
1651 /// Check whether two Values can be considered equivalent.
1652 ///
1653 /// In addition to pointer equivalence of \p V1 and \p V2 this checks whether
1654 /// they can not be part of a cycle in the value graph by looking at all
1655 /// visited phi nodes an making sure that the phis cannot reach the value. We
1656 /// have to do this because we are looking through phi nodes (That is we say
1657 /// noalias(V, phi(VA, VB)) if noalias(V, VA) and noalias(V, VB).
1658 bool BasicAAResult::isValueEqualInPotentialCycles(const Value *V,
1659                                                   const Value *V2) {
1660   if (V != V2)
1661     return false;
1662
1663   const Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(V);
1664   if (!Inst)
1665     return true;
1666
1667   if (VisitedPhiBBs.empty())
1668     return true;
1669
1670   if (VisitedPhiBBs.size() > MaxNumPhiBBsValueReachabilityCheck)
1671     return false;
1672
1673   // Make sure that the visited phis cannot reach the Value. This ensures that
1674   // the Values cannot come from different iterations of a potential cycle the
1675   // phi nodes could be involved in.
1676   for (auto *P : VisitedPhiBBs)
1677     if (isPotentiallyReachable(&P->front(), Inst, DT, LI))
1678       return false;
1679
1680   return true;
1681 }
1682
1683 /// Computes the symbolic difference between two de-composed GEPs.
1684 ///
1685 /// Dest and Src are the variable indices from two decomposed GetElementPtr
1686 /// instructions GEP1 and GEP2 which have common base pointers.
1687 void BasicAAResult::GetIndexDifference(
1688     SmallVectorImpl<VariableGEPIndex> &Dest,
1689     const SmallVectorImpl<VariableGEPIndex> &Src) {
1690   if (Src.empty())
1691     return;
1692
1693   for (unsigned i = 0, e = Src.size(); i != e; ++i) {
1694     const Value *V = Src[i].V;
1695     unsigned ZExtBits = Src[i].ZExtBits, SExtBits = Src[i].SExtBits;
1696     int64_t Scale = Src[i].Scale;
1697
1698     // Find V in Dest.  This is N^2, but pointer indices almost never have more
1699     // than a few variable indexes.
1700     for (unsigned j = 0, e = Dest.size(); j != e; ++j) {
1701       if (!isValueEqualInPotentialCycles(Dest[j].V, V) ||
1702           Dest[j].ZExtBits != ZExtBits || Dest[j].SExtBits != SExtBits)
1703         continue;
1704
1705       // If we found it, subtract off Scale V's from the entry in Dest.  If it
1706       // goes to zero, remove the entry.
1707       if (Dest[j].Scale != Scale)
1708         Dest[j].Scale -= Scale;
1709       else
1710         Dest.erase(Dest.begin() + j);
1711       Scale = 0;
1712       break;
1713     }
1714
1715     // If we didn't consume this entry, add it to the end of the Dest list.
1716     if (Scale) {
1717       VariableGEPIndex Entry = {V, ZExtBits, SExtBits, -Scale};
1718       Dest.push_back(Entry);
1719     }
1720   }
1721 }
1722
1723 bool BasicAAResult::constantOffsetHeuristic(
1724     const SmallVectorImpl<VariableGEPIndex> &VarIndices, uint64_t V1Size,
1725     uint64_t V2Size, int64_t BaseOffset, AssumptionCache *AC,
1726     DominatorTree *DT) {
1727   if (VarIndices.size() != 2 || V1Size == MemoryLocation::UnknownSize ||
1728       V2Size == MemoryLocation::UnknownSize)
1729     return false;
1730
1731   const VariableGEPIndex &Var0 = VarIndices[0], &Var1 = VarIndices[1];
1732
1733   if (Var0.ZExtBits != Var1.ZExtBits || Var0.SExtBits != Var1.SExtBits ||
1734       Var0.Scale != -Var1.Scale)
1735     return false;
1736
1737   unsigned Width = Var1.V->getType()->getIntegerBitWidth();
1738
1739   // We'll strip off the Extensions of Var0 and Var1 and do another round
1740   // of GetLinearExpression decomposition. In the example above, if Var0
1741   // is zext(%x + 1) we should get V1 == %x and V1Offset == 1.
1742
1743   APInt V0Scale(Width, 0), V0Offset(Width, 0), V1Scale(Width, 0),
1744       V1Offset(Width, 0);
1745   bool NSW = true, NUW = true;
1746   unsigned V0ZExtBits = 0, V0SExtBits = 0, V1ZExtBits = 0, V1SExtBits = 0;
1747   const Value *V0 = GetLinearExpression(Var0.V, V0Scale, V0Offset, V0ZExtBits,
1748                                         V0SExtBits, DL, 0, AC, DT, NSW, NUW);
1749   NSW = true;
1750   NUW = true;
1751   const Value *V1 = GetLinearExpression(Var1.V, V1Scale, V1Offset, V1ZExtBits,
1752                                         V1SExtBits, DL, 0, AC, DT, NSW, NUW);
1753
1754   if (V0Scale != V1Scale || V0ZExtBits != V1ZExtBits ||
1755       V0SExtBits != V1SExtBits || !isValueEqualInPotentialCycles(V0, V1))
1756     return false;
1757
1758   // We have a hit - Var0 and Var1 only differ by a constant offset!
1759
1760   // If we've been sext'ed then zext'd the maximum difference between Var0 and
1761   // Var1 is possible to calculate, but we're just interested in the absolute
1762   // minimum difference between the two. The minimum distance may occur due to
1763   // wrapping; consider "add i3 %i, 5": if %i == 7 then 7 + 5 mod 8 == 4, and so
1764   // the minimum distance between %i and %i + 5 is 3.
1765   APInt MinDiff = V0Offset - V1Offset, Wrapped = -MinDiff;
1766   MinDiff = APIntOps::umin(MinDiff, Wrapped);
1767   uint64_t MinDiffBytes = MinDiff.getZExtValue() * std::abs(Var0.Scale);
1768
1769   // We can't definitely say whether GEP1 is before or after V2 due to wrapping
1770   // arithmetic (i.e. for some values of GEP1 and V2 GEP1 < V2, and for other
1771   // values GEP1 > V2). We'll therefore only declare NoAlias if both V1Size and
1772   // V2Size can fit in the MinDiffBytes gap.
1773   return V1Size + std::abs(BaseOffset) <= MinDiffBytes &&
1774          V2Size + std::abs(BaseOffset) <= MinDiffBytes;
1775 }
1776
1777 //===----------------------------------------------------------------------===//
1778 // BasicAliasAnalysis Pass
1779 //===----------------------------------------------------------------------===//
1780
1781 AnalysisKey BasicAA::Key;
1782
1783 BasicAAResult BasicAA::run(Function &F, FunctionAnalysisManager &AM) {
1784   return BasicAAResult(F.getParent()->getDataLayout(),
1785                        AM.getResult<TargetLibraryAnalysis>(F),
1786                        AM.getResult<AssumptionAnalysis>(F),
1787                        &AM.getResult<DominatorTreeAnalysis>(F),
1788                        AM.getCachedResult<LoopAnalysis>(F));
1789 }
1790
1791 BasicAAWrapperPass::BasicAAWrapperPass() : FunctionPass(ID) {
1792     initializeBasicAAWrapperPassPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
1793 }
1794
1795 char BasicAAWrapperPass::ID = 0;
1796 void BasicAAWrapperPass::anchor() {}
1797
1798 INITIALIZE_PASS_BEGIN(BasicAAWrapperPass, "basicaa",
1799                       "Basic Alias Analysis (stateless AA impl)", true, true)
1800 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(AssumptionCacheTracker)
1801 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTreeWrapperPass)
1802 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(TargetLibraryInfoWrapperPass)
1803 INITIALIZE_PASS_END(BasicAAWrapperPass, "basicaa",
1804                     "Basic Alias Analysis (stateless AA impl)", true, true)
1805
1806 FunctionPass *llvm::createBasicAAWrapperPass() {
1807   return new BasicAAWrapperPass();
1808 }
1809
1810 bool BasicAAWrapperPass::runOnFunction(Function &F) {
1811   auto &ACT = getAnalysis<AssumptionCacheTracker>();
1812   auto &TLIWP = getAnalysis<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
1813   auto &DTWP = getAnalysis<DominatorTreeWrapperPass>();
1814   auto *LIWP = getAnalysisIfAvailable<LoopInfoWrapperPass>();
1815
1816   Result.reset(new BasicAAResult(F.getParent()->getDataLayout(), TLIWP.getTLI(),
1817                                  ACT.getAssumptionCache(F), &DTWP.getDomTree(),
1818                                  LIWP ? &LIWP->getLoopInfo() : nullptr));
1819
1820   return false;
1821 }
1822
1823 void BasicAAWrapperPass::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
1824   AU.setPreservesAll();
1825   AU.addRequired<AssumptionCacheTracker>();
1826   AU.addRequired<DominatorTreeWrapperPass>();
1827   AU.addRequired<TargetLibraryInfoWrapperPass>();
1828 }
1829
1830 BasicAAResult llvm::createLegacyPMBasicAAResult(Pass &P, Function &F) {
1831   return BasicAAResult(
1832       F.getParent()->getDataLayout(),
1833       P.getAnalysis<TargetLibraryInfoWrapperPass>().getTLI(),
1834       P.getAnalysis<AssumptionCacheTracker>().getAssumptionCache(F));
1835 }