lib/Analysis/ScalarEvolutionAliasAnalysis.cpp

   1 //===- ScalarEvolutionAliasAnalysis.cpp - SCEV-based Alias Analysis -------===//
   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 ScalarEvolutionAliasAnalysis pass, which implements a
  11 // simple alias analysis implemented in terms of ScalarEvolution queries.
  12 //
  13 // ScalarEvolution has a more complete understanding of pointer arithmetic
  14 // than BasicAliasAnalysis' collection of ad-hoc analyses.
  15 //
  16 //===----------------------------------------------------------------------===//
  17
  18 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
  19 #include "llvm/Analysis/ScalarEvolutionExpressions.h"
  20 #include "llvm/Analysis/Passes.h"
  21 #include "llvm/Pass.h"
  22 using namespace llvm;
  23
  24 namespace {
  25   /// ScalarEvolutionAliasAnalysis - This is a simple alias analysis
  26   /// implementation that uses ScalarEvolution to answer queries.
  27   class ScalarEvolutionAliasAnalysis : public FunctionPass,
  28                                        public AliasAnalysis {
  29     ScalarEvolution *SE;
  30
  31   public:
  32     static char ID; // Class identification, replacement for typeinfo
  33     ScalarEvolutionAliasAnalysis() : FunctionPass(&ID), SE(0) {}
  34
  35   private:
  36     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
  37     virtual bool runOnFunction(Function &F);
  38     virtual AliasResult alias(const Value *V1, unsigned V1Size,
  39                               const Value *V2, unsigned V2Size);
  40
  41     Value *GetBaseValue(const SCEV *S);
  42   };
  43 }  // End of anonymous namespace
  44
  45 // Register this pass...
  46 char ScalarEvolutionAliasAnalysis::ID = 0;
  47 static RegisterPass<ScalarEvolutionAliasAnalysis>
  48 X("scev-aa", "ScalarEvolution-based Alias Analysis", false, true);
  49
  50 // Declare that we implement the AliasAnalysis interface
  51 static RegisterAnalysisGroup<AliasAnalysis> Y(X);
  52
  53 FunctionPass *llvm::createScalarEvolutionAliasAnalysisPass() {
  54   return new ScalarEvolutionAliasAnalysis();
  55 }
  56
  57 void
  58 ScalarEvolutionAliasAnalysis::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  59   AU.addRequiredTransitive<ScalarEvolution>();
  60   AU.setPreservesAll();
  61   AliasAnalysis::getAnalysisUsage(AU);
  62 }
  63
  64 bool
  65 ScalarEvolutionAliasAnalysis::runOnFunction(Function &F) {
  66   InitializeAliasAnalysis(this);
  67   SE = &getAnalysis<ScalarEvolution>();
  68   return false;
  69 }
  70
  71 /// GetBaseValue - Given an expression, try to find a
  72 /// base value. Return null is none was found.
  73 Value *
  74 ScalarEvolutionAliasAnalysis::GetBaseValue(const SCEV *S) {
  75   if (const SCEVAddRecExpr *AR = dyn_cast<SCEVAddRecExpr>(S)) {
  76     // In an addrec, assume that the base will be in the start, rather
  77     // than the step.
  78     return GetBaseValue(AR->getStart());
  79   } else if (const SCEVAddExpr *A = dyn_cast<SCEVAddExpr>(S)) {
  80     // If there's a pointer operand, it'll be sorted at the end of the list.
  81     const SCEV *Last = A->getOperand(A->getNumOperands()-1);
  82     if (isa<PointerType>(Last->getType()))
  83       return GetBaseValue(Last);
  84   } else if (const SCEVUnknown *U = dyn_cast<SCEVUnknown>(S)) {
  85     // This is a leaf node.
  86     return U->getValue();
  87   }
  88   // No Identified object found.
  89   return 0;
  90 }
  91
  92 AliasAnalysis::AliasResult
  93 ScalarEvolutionAliasAnalysis::alias(const Value *A, unsigned ASize,
  94                                     const Value *B, unsigned BSize) {
  95   // This is ScalarEvolutionAliasAnalysis. Get the SCEVs!
  96   const SCEV *AS = SE->getSCEV(const_cast<Value *>(A));
  97   const SCEV *BS = SE->getSCEV(const_cast<Value *>(B));
  98
  99   // If they evaluate to the same expression, it's a MustAlias.
 100   if (AS == BS) return MustAlias;
 101
 102   // If something is known about the difference between the two addresses,
 103   // see if it's enough to prove a NoAlias.
 104   if (SE->getEffectiveSCEVType(AS->getType()) ==
 105       SE->getEffectiveSCEVType(BS->getType())) {
 106     unsigned BitWidth = SE->getTypeSizeInBits(AS->getType());
 107     APInt AI(BitWidth, ASize);
 108     const SCEV *BA = SE->getMinusSCEV(BS, AS);
 109     if (AI.ule(SE->getUnsignedRange(BA).getUnsignedMin())) {
 110       APInt BI(BitWidth, BSize);
 111       const SCEV *AB = SE->getMinusSCEV(AS, BS);
 112       if (BI.ule(SE->getUnsignedRange(AB).getUnsignedMin()))
 113         return NoAlias;
 114     }
 115   }
 116
 117   // If ScalarEvolution can find an underlying object, form a new query.
 118   // The correctness of this depends on ScalarEvolution not recognizing
 119   // inttoptr and ptrtoint operators.
 120   Value *AO = GetBaseValue(AS);
 121   Value *BO = GetBaseValue(BS);
 122   if ((AO && AO != A) || (BO && BO != B))
 123     if (alias(AO ? AO : A, AO ? ~0u : ASize,
 124               BO ? BO : B, BO ? ~0u : BSize) == NoAlias)
 125       return NoAlias;
 126
 127   // Forward the query to the next analysis.
 128   return AliasAnalysis::alias(A, ASize, B, BSize);
 129 }