]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/9.git/blob - contrib/llvm/lib/Transforms/Scalar/ScalarReplAggregates.cpp
Copy head to stable/9 as part of 9.0-RELEASE release cycle.
[FreeBSD/stable/9.git] / contrib / llvm / lib / Transforms / Scalar / ScalarReplAggregates.cpp
1 //===- ScalarReplAggregates.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 //
10 // This transformation implements the well known scalar replacement of
11 // aggregates transformation.  This xform breaks up alloca instructions of
12 // aggregate type (structure or array) into individual alloca instructions for
13 // each member (if possible).  Then, if possible, it transforms the individual
14 // alloca instructions into nice clean scalar SSA form.
15 //
16 // This combines a simple SRoA algorithm with the Mem2Reg algorithm because
17 // often interact, especially for C++ programs.  As such, iterating between
18 // SRoA, then Mem2Reg until we run out of things to promote works well.
19 //
20 //===----------------------------------------------------------------------===//
21
22 #define DEBUG_TYPE "scalarrepl"
23 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
24 #include "llvm/Constants.h"
25 #include "llvm/DerivedTypes.h"
26 #include "llvm/Function.h"
27 #include "llvm/GlobalVariable.h"
28 #include "llvm/Instructions.h"
29 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
30 #include "llvm/LLVMContext.h"
31 #include "llvm/Module.h"
32 #include "llvm/Pass.h"
33 #include "llvm/Analysis/DebugInfo.h"
34 #include "llvm/Analysis/DIBuilder.h"
35 #include "llvm/Analysis/Dominators.h"
36 #include "llvm/Analysis/Loads.h"
37 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
38 #include "llvm/Target/TargetData.h"
39 #include "llvm/Transforms/Utils/PromoteMemToReg.h"
40 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
41 #include "llvm/Transforms/Utils/SSAUpdater.h"
42 #include "llvm/Support/CallSite.h"
43 #include "llvm/Support/Debug.h"
44 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
45 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
46 #include "llvm/Support/IRBuilder.h"
47 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
48 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
49 #include "llvm/ADT/SetVector.h"
50 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
51 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
52 using namespace llvm;
53
54 STATISTIC(NumReplaced,  "Number of allocas broken up");
55 STATISTIC(NumPromoted,  "Number of allocas promoted");
56 STATISTIC(NumAdjusted,  "Number of scalar allocas adjusted to allow promotion");
57 STATISTIC(NumConverted, "Number of aggregates converted to scalar");
58 STATISTIC(NumGlobals,   "Number of allocas copied from constant global");
59
60 namespace {
61   struct SROA : public FunctionPass {
62     SROA(int T, bool hasDT, char &ID)
63       : FunctionPass(ID), HasDomTree(hasDT) {
64       if (T == -1)
65         SRThreshold = 128;
66       else
67         SRThreshold = T;
68     }
69
70     bool runOnFunction(Function &F);
71
72     bool performScalarRepl(Function &F);
73     bool performPromotion(Function &F);
74
75   private:
76     bool HasDomTree;
77     TargetData *TD;
78
79     /// DeadInsts - Keep track of instructions we have made dead, so that
80     /// we can remove them after we are done working.
81     SmallVector<Value*, 32> DeadInsts;
82
83     /// AllocaInfo - When analyzing uses of an alloca instruction, this captures
84     /// information about the uses.  All these fields are initialized to false
85     /// and set to true when something is learned.
86     struct AllocaInfo {
87       /// The alloca to promote.
88       AllocaInst *AI;
89       
90       /// CheckedPHIs - This is a set of verified PHI nodes, to prevent infinite
91       /// looping and avoid redundant work.
92       SmallPtrSet<PHINode*, 8> CheckedPHIs;
93       
94       /// isUnsafe - This is set to true if the alloca cannot be SROA'd.
95       bool isUnsafe : 1;
96
97       /// isMemCpySrc - This is true if this aggregate is memcpy'd from.
98       bool isMemCpySrc : 1;
99
100       /// isMemCpyDst - This is true if this aggregate is memcpy'd into.
101       bool isMemCpyDst : 1;
102
103       /// hasSubelementAccess - This is true if a subelement of the alloca is
104       /// ever accessed, or false if the alloca is only accessed with mem
105       /// intrinsics or load/store that only access the entire alloca at once.
106       bool hasSubelementAccess : 1;
107       
108       /// hasALoadOrStore - This is true if there are any loads or stores to it.
109       /// The alloca may just be accessed with memcpy, for example, which would
110       /// not set this.
111       bool hasALoadOrStore : 1;
112       
113       explicit AllocaInfo(AllocaInst *ai)
114         : AI(ai), isUnsafe(false), isMemCpySrc(false), isMemCpyDst(false),
115           hasSubelementAccess(false), hasALoadOrStore(false) {}
116     };
117
118     unsigned SRThreshold;
119
120     void MarkUnsafe(AllocaInfo &I, Instruction *User) {
121       I.isUnsafe = true;
122       DEBUG(dbgs() << "  Transformation preventing inst: " << *User << '\n');
123     }
124
125     bool isSafeAllocaToScalarRepl(AllocaInst *AI);
126
127     void isSafeForScalarRepl(Instruction *I, uint64_t Offset, AllocaInfo &Info);
128     void isSafePHISelectUseForScalarRepl(Instruction *User, uint64_t Offset,
129                                          AllocaInfo &Info);
130     void isSafeGEP(GetElementPtrInst *GEPI, uint64_t &Offset, AllocaInfo &Info);
131     void isSafeMemAccess(uint64_t Offset, uint64_t MemSize,
132                          const Type *MemOpType, bool isStore, AllocaInfo &Info,
133                          Instruction *TheAccess, bool AllowWholeAccess);
134     bool TypeHasComponent(const Type *T, uint64_t Offset, uint64_t Size);
135     uint64_t FindElementAndOffset(const Type *&T, uint64_t &Offset,
136                                   const Type *&IdxTy);
137
138     void DoScalarReplacement(AllocaInst *AI,
139                              std::vector<AllocaInst*> &WorkList);
140     void DeleteDeadInstructions();
141
142     void RewriteForScalarRepl(Instruction *I, AllocaInst *AI, uint64_t Offset,
143                               SmallVector<AllocaInst*, 32> &NewElts);
144     void RewriteBitCast(BitCastInst *BC, AllocaInst *AI, uint64_t Offset,
145                         SmallVector<AllocaInst*, 32> &NewElts);
146     void RewriteGEP(GetElementPtrInst *GEPI, AllocaInst *AI, uint64_t Offset,
147                     SmallVector<AllocaInst*, 32> &NewElts);
148     void RewriteMemIntrinUserOfAlloca(MemIntrinsic *MI, Instruction *Inst,
149                                       AllocaInst *AI,
150                                       SmallVector<AllocaInst*, 32> &NewElts);
151     void RewriteStoreUserOfWholeAlloca(StoreInst *SI, AllocaInst *AI,
152                                        SmallVector<AllocaInst*, 32> &NewElts);
153     void RewriteLoadUserOfWholeAlloca(LoadInst *LI, AllocaInst *AI,
154                                       SmallVector<AllocaInst*, 32> &NewElts);
155
156     static MemTransferInst *isOnlyCopiedFromConstantGlobal(
157         AllocaInst *AI, SmallVector<Instruction*, 4> &ToDelete);
158   };
159   
160   // SROA_DT - SROA that uses DominatorTree.
161   struct SROA_DT : public SROA {
162     static char ID;
163   public:
164     SROA_DT(int T = -1) : SROA(T, true, ID) {
165       initializeSROA_DTPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
166     }
167     
168     // getAnalysisUsage - This pass does not require any passes, but we know it
169     // will not alter the CFG, so say so.
170     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
171       AU.addRequired<DominatorTree>();
172       AU.setPreservesCFG();
173     }
174   };
175   
176   // SROA_SSAUp - SROA that uses SSAUpdater.
177   struct SROA_SSAUp : public SROA {
178     static char ID;
179   public:
180     SROA_SSAUp(int T = -1) : SROA(T, false, ID) {
181       initializeSROA_SSAUpPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
182     }
183     
184     // getAnalysisUsage - This pass does not require any passes, but we know it
185     // will not alter the CFG, so say so.
186     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
187       AU.setPreservesCFG();
188     }
189   };
190   
191 }
192
193 char SROA_DT::ID = 0;
194 char SROA_SSAUp::ID = 0;
195
196 INITIALIZE_PASS_BEGIN(SROA_DT, "scalarrepl",
197                 "Scalar Replacement of Aggregates (DT)", false, false)
198 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(DominatorTree)
199 INITIALIZE_PASS_END(SROA_DT, "scalarrepl",
200                 "Scalar Replacement of Aggregates (DT)", false, false)
201
202 INITIALIZE_PASS_BEGIN(SROA_SSAUp, "scalarrepl-ssa",
203                       "Scalar Replacement of Aggregates (SSAUp)", false, false)
204 INITIALIZE_PASS_END(SROA_SSAUp, "scalarrepl-ssa",
205                     "Scalar Replacement of Aggregates (SSAUp)", false, false)
206
207 // Public interface to the ScalarReplAggregates pass
208 FunctionPass *llvm::createScalarReplAggregatesPass(int Threshold,
209                                                    bool UseDomTree) {
210   if (UseDomTree)
211     return new SROA_DT(Threshold);
212   return new SROA_SSAUp(Threshold);
213 }
214
215
216 //===----------------------------------------------------------------------===//
217 // Convert To Scalar Optimization.
218 //===----------------------------------------------------------------------===//
219
220 namespace {
221 /// ConvertToScalarInfo - This class implements the "Convert To Scalar"
222 /// optimization, which scans the uses of an alloca and determines if it can
223 /// rewrite it in terms of a single new alloca that can be mem2reg'd.
224 class ConvertToScalarInfo {
225   /// AllocaSize - The size of the alloca being considered in bytes.
226   unsigned AllocaSize;
227   const TargetData &TD;
228
229   /// IsNotTrivial - This is set to true if there is some access to the object
230   /// which means that mem2reg can't promote it.
231   bool IsNotTrivial;
232
233   /// ScalarKind - Tracks the kind of alloca being considered for promotion,
234   /// computed based on the uses of the alloca rather than the LLVM type system.
235   enum {
236     Unknown,
237
238     // Accesses via GEPs that are consistent with element access of a vector
239     // type. This will not be converted into a vector unless there is a later
240     // access using an actual vector type.
241     ImplicitVector,
242
243     // Accesses via vector operations and GEPs that are consistent with the
244     // layout of a vector type.
245     Vector,
246
247     // An integer bag-of-bits with bitwise operations for insertion and
248     // extraction. Any combination of types can be converted into this kind
249     // of scalar.
250     Integer
251   } ScalarKind;
252
253   /// VectorTy - This tracks the type that we should promote the vector to if
254   /// it is possible to turn it into a vector.  This starts out null, and if it
255   /// isn't possible to turn into a vector type, it gets set to VoidTy.
256   const VectorType *VectorTy;
257
258   /// HadNonMemTransferAccess - True if there is at least one access to the 
259   /// alloca that is not a MemTransferInst.  We don't want to turn structs into
260   /// large integers unless there is some potential for optimization.
261   bool HadNonMemTransferAccess;
262
263 public:
264   explicit ConvertToScalarInfo(unsigned Size, const TargetData &td)
265     : AllocaSize(Size), TD(td), IsNotTrivial(false), ScalarKind(Unknown),
266       VectorTy(0), HadNonMemTransferAccess(false) { }
267
268   AllocaInst *TryConvert(AllocaInst *AI);
269
270 private:
271   bool CanConvertToScalar(Value *V, uint64_t Offset);
272   void MergeInTypeForLoadOrStore(const Type *In, uint64_t Offset);
273   bool MergeInVectorType(const VectorType *VInTy, uint64_t Offset);
274   void ConvertUsesToScalar(Value *Ptr, AllocaInst *NewAI, uint64_t Offset);
275
276   Value *ConvertScalar_ExtractValue(Value *NV, const Type *ToType,
277                                     uint64_t Offset, IRBuilder<> &Builder);
278   Value *ConvertScalar_InsertValue(Value *StoredVal, Value *ExistingVal,
279                                    uint64_t Offset, IRBuilder<> &Builder);
280 };
281 } // end anonymous namespace.
282
283
284 /// TryConvert - Analyze the specified alloca, and if it is safe to do so,
285 /// rewrite it to be a new alloca which is mem2reg'able.  This returns the new
286 /// alloca if possible or null if not.
287 AllocaInst *ConvertToScalarInfo::TryConvert(AllocaInst *AI) {
288   // If we can't convert this scalar, or if mem2reg can trivially do it, bail
289   // out.
290   if (!CanConvertToScalar(AI, 0) || !IsNotTrivial)
291     return 0;
292
293   // If an alloca has only memset / memcpy uses, it may still have an Unknown
294   // ScalarKind. Treat it as an Integer below.
295   if (ScalarKind == Unknown)
296     ScalarKind = Integer;
297
298   // FIXME: It should be possible to promote the vector type up to the alloca's
299   // size.
300   if (ScalarKind == Vector && VectorTy->getBitWidth() != AllocaSize * 8)
301     ScalarKind = Integer;
302
303   // If we were able to find a vector type that can handle this with
304   // insert/extract elements, and if there was at least one use that had
305   // a vector type, promote this to a vector.  We don't want to promote
306   // random stuff that doesn't use vectors (e.g. <9 x double>) because then
307   // we just get a lot of insert/extracts.  If at least one vector is
308   // involved, then we probably really do have a union of vector/array.
309   const Type *NewTy;
310   if (ScalarKind == Vector) {
311     assert(VectorTy && "Missing type for vector scalar.");
312     DEBUG(dbgs() << "CONVERT TO VECTOR: " << *AI << "\n  TYPE = "
313           << *VectorTy << '\n');
314     NewTy = VectorTy;  // Use the vector type.
315   } else {
316     unsigned BitWidth = AllocaSize * 8;
317     if ((ScalarKind == ImplicitVector || ScalarKind == Integer) &&
318         !HadNonMemTransferAccess && !TD.fitsInLegalInteger(BitWidth))
319       return 0;
320
321     DEBUG(dbgs() << "CONVERT TO SCALAR INTEGER: " << *AI << "\n");
322     // Create and insert the integer alloca.
323     NewTy = IntegerType::get(AI->getContext(), BitWidth);
324   }
325   AllocaInst *NewAI = new AllocaInst(NewTy, 0, "", AI->getParent()->begin());
326   ConvertUsesToScalar(AI, NewAI, 0);
327   return NewAI;
328 }
329
330 /// MergeInTypeForLoadOrStore - Add the 'In' type to the accumulated vector type
331 /// (VectorTy) so far at the offset specified by Offset (which is specified in
332 /// bytes).
333 ///
334 /// There are three cases we handle here:
335 ///   1) A union of vector types of the same size and potentially its elements.
336 ///      Here we turn element accesses into insert/extract element operations.
337 ///      This promotes a <4 x float> with a store of float to the third element
338 ///      into a <4 x float> that uses insert element.
339 ///   2) A union of vector types with power-of-2 size differences, e.g. a float,
340 ///      <2 x float> and <4 x float>.  Here we turn element accesses into insert
341 ///      and extract element operations, and <2 x float> accesses into a cast to
342 ///      <2 x double>, an extract, and a cast back to <2 x float>.
343 ///   3) A fully general blob of memory, which we turn into some (potentially
344 ///      large) integer type with extract and insert operations where the loads
345 ///      and stores would mutate the memory.  We mark this by setting VectorTy
346 ///      to VoidTy.
347 void ConvertToScalarInfo::MergeInTypeForLoadOrStore(const Type *In,
348                                                     uint64_t Offset) {
349   // If we already decided to turn this into a blob of integer memory, there is
350   // nothing to be done.
351   if (ScalarKind == Integer)
352     return;
353
354   // If this could be contributing to a vector, analyze it.
355
356   // If the In type is a vector that is the same size as the alloca, see if it
357   // matches the existing VecTy.
358   if (const VectorType *VInTy = dyn_cast<VectorType>(In)) {
359     if (MergeInVectorType(VInTy, Offset))
360       return;
361   } else if (In->isFloatTy() || In->isDoubleTy() ||
362              (In->isIntegerTy() && In->getPrimitiveSizeInBits() >= 8 &&
363               isPowerOf2_32(In->getPrimitiveSizeInBits()))) {
364     // Full width accesses can be ignored, because they can always be turned
365     // into bitcasts.
366     unsigned EltSize = In->getPrimitiveSizeInBits()/8;
367     if (EltSize == AllocaSize)
368       return;
369
370     // If we're accessing something that could be an element of a vector, see
371     // if the implied vector agrees with what we already have and if Offset is
372     // compatible with it.
373     if (Offset % EltSize == 0 && AllocaSize % EltSize == 0 &&
374         (!VectorTy || Offset * 8 < VectorTy->getPrimitiveSizeInBits())) {
375       if (!VectorTy) {
376         ScalarKind = ImplicitVector;
377         VectorTy = VectorType::get(In, AllocaSize/EltSize);
378         return;
379       }
380
381       unsigned CurrentEltSize = VectorTy->getElementType()
382                                 ->getPrimitiveSizeInBits()/8;
383       if (EltSize == CurrentEltSize)
384         return;
385
386       if (In->isIntegerTy() && isPowerOf2_32(AllocaSize / EltSize))
387         return;
388     }
389   }
390
391   // Otherwise, we have a case that we can't handle with an optimized vector
392   // form.  We can still turn this into a large integer.
393   ScalarKind = Integer;
394 }
395
396 /// MergeInVectorType - Handles the vector case of MergeInTypeForLoadOrStore,
397 /// returning true if the type was successfully merged and false otherwise.
398 bool ConvertToScalarInfo::MergeInVectorType(const VectorType *VInTy,
399                                             uint64_t Offset) {
400   // TODO: Support nonzero offsets?
401   if (Offset != 0)
402     return false;
403
404   // Only allow vectors that are a power-of-2 away from the size of the alloca.
405   if (!isPowerOf2_64(AllocaSize / (VInTy->getBitWidth() / 8)))
406     return false;
407
408   // If this the first vector we see, remember the type so that we know the
409   // element size.
410   if (!VectorTy) {
411     ScalarKind = Vector;
412     VectorTy = VInTy;
413     return true;
414   }
415
416   unsigned BitWidth = VectorTy->getBitWidth();
417   unsigned InBitWidth = VInTy->getBitWidth();
418
419   // Vectors of the same size can be converted using a simple bitcast.
420   if (InBitWidth == BitWidth && AllocaSize == (InBitWidth / 8)) {
421     ScalarKind = Vector;
422     return true;
423   }
424
425   const Type *ElementTy = VectorTy->getElementType();
426   const Type *InElementTy = VInTy->getElementType();
427
428   // Do not allow mixed integer and floating-point accesses from vectors of
429   // different sizes.
430   if (ElementTy->isFloatingPointTy() != InElementTy->isFloatingPointTy())
431     return false;
432
433   if (ElementTy->isFloatingPointTy()) {
434     // Only allow floating-point vectors of different sizes if they have the
435     // same element type.
436     // TODO: This could be loosened a bit, but would anything benefit?
437     if (ElementTy != InElementTy)
438       return false;
439
440     // There are no arbitrary-precision floating-point types, which limits the
441     // number of legal vector types with larger element types that we can form
442     // to bitcast and extract a subvector.
443     // TODO: We could support some more cases with mixed fp128 and double here.
444     if (!(BitWidth == 64 || BitWidth == 128) ||
445         !(InBitWidth == 64 || InBitWidth == 128))
446       return false;
447   } else {
448     assert(ElementTy->isIntegerTy() && "Vector elements must be either integer "
449                                        "or floating-point.");
450     unsigned BitWidth = ElementTy->getPrimitiveSizeInBits();
451     unsigned InBitWidth = InElementTy->getPrimitiveSizeInBits();
452
453     // Do not allow integer types smaller than a byte or types whose widths are
454     // not a multiple of a byte.
455     if (BitWidth < 8 || InBitWidth < 8 ||
456         BitWidth % 8 != 0 || InBitWidth % 8 != 0)
457       return false;
458   }
459
460   // Pick the largest of the two vector types.
461   ScalarKind = Vector;
462   if (InBitWidth > BitWidth)
463     VectorTy = VInTy;
464
465   return true;
466 }
467
468 /// CanConvertToScalar - V is a pointer.  If we can convert the pointee and all
469 /// its accesses to a single vector type, return true and set VecTy to
470 /// the new type.  If we could convert the alloca into a single promotable
471 /// integer, return true but set VecTy to VoidTy.  Further, if the use is not a
472 /// completely trivial use that mem2reg could promote, set IsNotTrivial.  Offset
473 /// is the current offset from the base of the alloca being analyzed.
474 ///
475 /// If we see at least one access to the value that is as a vector type, set the
476 /// SawVec flag.
477 bool ConvertToScalarInfo::CanConvertToScalar(Value *V, uint64_t Offset) {
478   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI!=E; ++UI) {
479     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
480
481     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(User)) {
482       // Don't break volatile loads.
483       if (LI->isVolatile())
484         return false;
485       // Don't touch MMX operations.
486       if (LI->getType()->isX86_MMXTy())
487         return false;
488       HadNonMemTransferAccess = true;
489       MergeInTypeForLoadOrStore(LI->getType(), Offset);
490       continue;
491     }
492
493     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(User)) {
494       // Storing the pointer, not into the value?
495       if (SI->getOperand(0) == V || SI->isVolatile()) return false;
496       // Don't touch MMX operations.
497       if (SI->getOperand(0)->getType()->isX86_MMXTy())
498         return false;
499       HadNonMemTransferAccess = true;
500       MergeInTypeForLoadOrStore(SI->getOperand(0)->getType(), Offset);
501       continue;
502     }
503
504     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(User)) {
505       IsNotTrivial = true;  // Can't be mem2reg'd.
506       if (!CanConvertToScalar(BCI, Offset))
507         return false;
508       continue;
509     }
510
511     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(User)) {
512       // If this is a GEP with a variable indices, we can't handle it.
513       if (!GEP->hasAllConstantIndices())
514         return false;
515
516       // Compute the offset that this GEP adds to the pointer.
517       SmallVector<Value*, 8> Indices(GEP->op_begin()+1, GEP->op_end());
518       uint64_t GEPOffset = TD.getIndexedOffset(GEP->getPointerOperandType(),
519                                                &Indices[0], Indices.size());
520       // See if all uses can be converted.
521       if (!CanConvertToScalar(GEP, Offset+GEPOffset))
522         return false;
523       IsNotTrivial = true;  // Can't be mem2reg'd.
524       HadNonMemTransferAccess = true;
525       continue;
526     }
527
528     // If this is a constant sized memset of a constant value (e.g. 0) we can
529     // handle it.
530     if (MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(User)) {
531       // Store of constant value.
532       if (!isa<ConstantInt>(MSI->getValue()))
533         return false;
534
535       // Store of constant size.
536       ConstantInt *Len = dyn_cast<ConstantInt>(MSI->getLength());
537       if (!Len)
538         return false;
539
540       // If the size differs from the alloca, we can only convert the alloca to
541       // an integer bag-of-bits.
542       // FIXME: This should handle all of the cases that are currently accepted
543       // as vector element insertions.
544       if (Len->getZExtValue() != AllocaSize || Offset != 0)
545         ScalarKind = Integer;
546
547       IsNotTrivial = true;  // Can't be mem2reg'd.
548       HadNonMemTransferAccess = true;
549       continue;
550     }
551
552     // If this is a memcpy or memmove into or out of the whole allocation, we
553     // can handle it like a load or store of the scalar type.
554     if (MemTransferInst *MTI = dyn_cast<MemTransferInst>(User)) {
555       ConstantInt *Len = dyn_cast<ConstantInt>(MTI->getLength());
556       if (Len == 0 || Len->getZExtValue() != AllocaSize || Offset != 0)
557         return false;
558
559       IsNotTrivial = true;  // Can't be mem2reg'd.
560       continue;
561     }
562
563     // Otherwise, we cannot handle this!
564     return false;
565   }
566
567   return true;
568 }
569
570 /// ConvertUsesToScalar - Convert all of the users of Ptr to use the new alloca
571 /// directly.  This happens when we are converting an "integer union" to a
572 /// single integer scalar, or when we are converting a "vector union" to a
573 /// vector with insert/extractelement instructions.
574 ///
575 /// Offset is an offset from the original alloca, in bits that need to be
576 /// shifted to the right.  By the end of this, there should be no uses of Ptr.
577 void ConvertToScalarInfo::ConvertUsesToScalar(Value *Ptr, AllocaInst *NewAI,
578                                               uint64_t Offset) {
579   while (!Ptr->use_empty()) {
580     Instruction *User = cast<Instruction>(Ptr->use_back());
581
582     if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(User)) {
583       ConvertUsesToScalar(CI, NewAI, Offset);
584       CI->eraseFromParent();
585       continue;
586     }
587
588     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(User)) {
589       // Compute the offset that this GEP adds to the pointer.
590       SmallVector<Value*, 8> Indices(GEP->op_begin()+1, GEP->op_end());
591       uint64_t GEPOffset = TD.getIndexedOffset(GEP->getPointerOperandType(),
592                                                &Indices[0], Indices.size());
593       ConvertUsesToScalar(GEP, NewAI, Offset+GEPOffset*8);
594       GEP->eraseFromParent();
595       continue;
596     }
597
598     IRBuilder<> Builder(User);
599
600     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(User)) {
601       // The load is a bit extract from NewAI shifted right by Offset bits.
602       Value *LoadedVal = Builder.CreateLoad(NewAI, "tmp");
603       Value *NewLoadVal
604         = ConvertScalar_ExtractValue(LoadedVal, LI->getType(), Offset, Builder);
605       LI->replaceAllUsesWith(NewLoadVal);
606       LI->eraseFromParent();
607       continue;
608     }
609
610     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(User)) {
611       assert(SI->getOperand(0) != Ptr && "Consistency error!");
612       Instruction *Old = Builder.CreateLoad(NewAI, NewAI->getName()+".in");
613       Value *New = ConvertScalar_InsertValue(SI->getOperand(0), Old, Offset,
614                                              Builder);
615       Builder.CreateStore(New, NewAI);
616       SI->eraseFromParent();
617
618       // If the load we just inserted is now dead, then the inserted store
619       // overwrote the entire thing.
620       if (Old->use_empty())
621         Old->eraseFromParent();
622       continue;
623     }
624
625     // If this is a constant sized memset of a constant value (e.g. 0) we can
626     // transform it into a store of the expanded constant value.
627     if (MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(User)) {
628       assert(MSI->getRawDest() == Ptr && "Consistency error!");
629       unsigned NumBytes = cast<ConstantInt>(MSI->getLength())->getZExtValue();
630       if (NumBytes != 0) {
631         unsigned Val = cast<ConstantInt>(MSI->getValue())->getZExtValue();
632
633         // Compute the value replicated the right number of times.
634         APInt APVal(NumBytes*8, Val);
635
636         // Splat the value if non-zero.
637         if (Val)
638           for (unsigned i = 1; i != NumBytes; ++i)
639             APVal |= APVal << 8;
640
641         Instruction *Old = Builder.CreateLoad(NewAI, NewAI->getName()+".in");
642         Value *New = ConvertScalar_InsertValue(
643                                     ConstantInt::get(User->getContext(), APVal),
644                                                Old, Offset, Builder);
645         Builder.CreateStore(New, NewAI);
646
647         // If the load we just inserted is now dead, then the memset overwrote
648         // the entire thing.
649         if (Old->use_empty())
650           Old->eraseFromParent();
651       }
652       MSI->eraseFromParent();
653       continue;
654     }
655
656     // If this is a memcpy or memmove into or out of the whole allocation, we
657     // can handle it like a load or store of the scalar type.
658     if (MemTransferInst *MTI = dyn_cast<MemTransferInst>(User)) {
659       assert(Offset == 0 && "must be store to start of alloca");
660
661       // If the source and destination are both to the same alloca, then this is
662       // a noop copy-to-self, just delete it.  Otherwise, emit a load and store
663       // as appropriate.
664       AllocaInst *OrigAI = cast<AllocaInst>(GetUnderlyingObject(Ptr, &TD, 0));
665
666       if (GetUnderlyingObject(MTI->getSource(), &TD, 0) != OrigAI) {
667         // Dest must be OrigAI, change this to be a load from the original
668         // pointer (bitcasted), then a store to our new alloca.
669         assert(MTI->getRawDest() == Ptr && "Neither use is of pointer?");
670         Value *SrcPtr = MTI->getSource();
671         const PointerType* SPTy = cast<PointerType>(SrcPtr->getType());
672         const PointerType* AIPTy = cast<PointerType>(NewAI->getType());
673         if (SPTy->getAddressSpace() != AIPTy->getAddressSpace()) {
674           AIPTy = PointerType::get(AIPTy->getElementType(),
675                                    SPTy->getAddressSpace());
676         }
677         SrcPtr = Builder.CreateBitCast(SrcPtr, AIPTy);
678
679         LoadInst *SrcVal = Builder.CreateLoad(SrcPtr, "srcval");
680         SrcVal->setAlignment(MTI->getAlignment());
681         Builder.CreateStore(SrcVal, NewAI);
682       } else if (GetUnderlyingObject(MTI->getDest(), &TD, 0) != OrigAI) {
683         // Src must be OrigAI, change this to be a load from NewAI then a store
684         // through the original dest pointer (bitcasted).
685         assert(MTI->getRawSource() == Ptr && "Neither use is of pointer?");
686         LoadInst *SrcVal = Builder.CreateLoad(NewAI, "srcval");
687
688         const PointerType* DPTy = cast<PointerType>(MTI->getDest()->getType());
689         const PointerType* AIPTy = cast<PointerType>(NewAI->getType());
690         if (DPTy->getAddressSpace() != AIPTy->getAddressSpace()) {
691           AIPTy = PointerType::get(AIPTy->getElementType(),
692                                    DPTy->getAddressSpace());
693         }
694         Value *DstPtr = Builder.CreateBitCast(MTI->getDest(), AIPTy);
695
696         StoreInst *NewStore = Builder.CreateStore(SrcVal, DstPtr);
697         NewStore->setAlignment(MTI->getAlignment());
698       } else {
699         // Noop transfer. Src == Dst
700       }
701
702       MTI->eraseFromParent();
703       continue;
704     }
705
706     llvm_unreachable("Unsupported operation!");
707   }
708 }
709
710 /// getScaledElementType - Gets a scaled element type for a partial vector
711 /// access of an alloca. The input types must be integer or floating-point
712 /// scalar or vector types, and the resulting type is an integer, float or
713 /// double.
714 static const Type *getScaledElementType(const Type *Ty1, const Type *Ty2,
715                                         unsigned NewBitWidth) {
716   bool IsFP1 = Ty1->isFloatingPointTy() ||
717                (Ty1->isVectorTy() &&
718                 cast<VectorType>(Ty1)->getElementType()->isFloatingPointTy());
719   bool IsFP2 = Ty2->isFloatingPointTy() ||
720                (Ty2->isVectorTy() &&
721                 cast<VectorType>(Ty2)->getElementType()->isFloatingPointTy());
722
723   LLVMContext &Context = Ty1->getContext();
724
725   // Prefer floating-point types over integer types, as integer types may have
726   // been created by earlier scalar replacement.
727   if (IsFP1 || IsFP2) {
728     if (NewBitWidth == 32)
729       return Type::getFloatTy(Context);
730     if (NewBitWidth == 64)
731       return Type::getDoubleTy(Context);
732   }
733
734   return Type::getIntNTy(Context, NewBitWidth);
735 }
736
737 /// CreateShuffleVectorCast - Creates a shuffle vector to convert one vector
738 /// to another vector of the same element type which has the same allocation
739 /// size but different primitive sizes (e.g. <3 x i32> and <4 x i32>).
740 static Value *CreateShuffleVectorCast(Value *FromVal, const Type *ToType,
741                                       IRBuilder<> &Builder) {
742   const Type *FromType = FromVal->getType();
743   const VectorType *FromVTy = cast<VectorType>(FromType);
744   const VectorType *ToVTy = cast<VectorType>(ToType);
745   assert((ToVTy->getElementType() == FromVTy->getElementType()) &&
746          "Vectors must have the same element type");
747    Value *UnV = UndefValue::get(FromType);
748    unsigned numEltsFrom = FromVTy->getNumElements();
749    unsigned numEltsTo = ToVTy->getNumElements();
750
751    SmallVector<Constant*, 3> Args;
752    const Type* Int32Ty = Builder.getInt32Ty();
753    unsigned minNumElts = std::min(numEltsFrom, numEltsTo);
754    unsigned i;
755    for (i=0; i != minNumElts; ++i)
756      Args.push_back(ConstantInt::get(Int32Ty, i));
757
758    if (i < numEltsTo) {
759      Constant* UnC = UndefValue::get(Int32Ty);
760      for (; i != numEltsTo; ++i)
761        Args.push_back(UnC);
762    }
763    Constant *Mask = ConstantVector::get(Args);
764    return Builder.CreateShuffleVector(FromVal, UnV, Mask, "tmpV");
765 }
766
767 /// ConvertScalar_ExtractValue - Extract a value of type ToType from an integer
768 /// or vector value FromVal, extracting the bits from the offset specified by
769 /// Offset.  This returns the value, which is of type ToType.
770 ///
771 /// This happens when we are converting an "integer union" to a single
772 /// integer scalar, or when we are converting a "vector union" to a vector with
773 /// insert/extractelement instructions.
774 ///
775 /// Offset is an offset from the original alloca, in bits that need to be
776 /// shifted to the right.
777 Value *ConvertToScalarInfo::
778 ConvertScalar_ExtractValue(Value *FromVal, const Type *ToType,
779                            uint64_t Offset, IRBuilder<> &Builder) {
780   // If the load is of the whole new alloca, no conversion is needed.
781   const Type *FromType = FromVal->getType();
782   if (FromType == ToType && Offset == 0)
783     return FromVal;
784
785   // If the result alloca is a vector type, this is either an element
786   // access or a bitcast to another vector type of the same size.
787   if (const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(FromType)) {
788     unsigned FromTypeSize = TD.getTypeAllocSize(FromType);
789     unsigned ToTypeSize = TD.getTypeAllocSize(ToType);
790     if (FromTypeSize == ToTypeSize) {
791       // If the two types have the same primitive size, use a bit cast.
792       // Otherwise, it is two vectors with the same element type that has
793       // the same allocation size but different number of elements so use
794       // a shuffle vector.
795       if (FromType->getPrimitiveSizeInBits() ==
796           ToType->getPrimitiveSizeInBits())
797         return Builder.CreateBitCast(FromVal, ToType, "tmp");
798       else
799         return CreateShuffleVectorCast(FromVal, ToType, Builder);
800     }
801
802     if (isPowerOf2_64(FromTypeSize / ToTypeSize)) {
803       assert(!(ToType->isVectorTy() && Offset != 0) && "Can't extract a value "
804              "of a smaller vector type at a nonzero offset.");
805
806       const Type *CastElementTy = getScaledElementType(FromType, ToType,
807                                                        ToTypeSize * 8);
808       unsigned NumCastVectorElements = FromTypeSize / ToTypeSize;
809
810       LLVMContext &Context = FromVal->getContext();
811       const Type *CastTy = VectorType::get(CastElementTy,
812                                            NumCastVectorElements);
813       Value *Cast = Builder.CreateBitCast(FromVal, CastTy, "tmp");
814
815       unsigned EltSize = TD.getTypeAllocSizeInBits(CastElementTy);
816       unsigned Elt = Offset/EltSize;
817       assert(EltSize*Elt == Offset && "Invalid modulus in validity checking");
818       Value *Extract = Builder.CreateExtractElement(Cast, ConstantInt::get(
819                                         Type::getInt32Ty(Context), Elt), "tmp");
820       return Builder.CreateBitCast(Extract, ToType, "tmp");
821     }
822
823     // Otherwise it must be an element access.
824     unsigned Elt = 0;
825     if (Offset) {
826       unsigned EltSize = TD.getTypeAllocSizeInBits(VTy->getElementType());
827       Elt = Offset/EltSize;
828       assert(EltSize*Elt == Offset && "Invalid modulus in validity checking");
829     }
830     // Return the element extracted out of it.
831     Value *V = Builder.CreateExtractElement(FromVal, ConstantInt::get(
832                     Type::getInt32Ty(FromVal->getContext()), Elt), "tmp");
833     if (V->getType() != ToType)
834       V = Builder.CreateBitCast(V, ToType, "tmp");
835     return V;
836   }
837
838   // If ToType is a first class aggregate, extract out each of the pieces and
839   // use insertvalue's to form the FCA.
840   if (const StructType *ST = dyn_cast<StructType>(ToType)) {
841     const StructLayout &Layout = *TD.getStructLayout(ST);
842     Value *Res = UndefValue::get(ST);
843     for (unsigned i = 0, e = ST->getNumElements(); i != e; ++i) {
844       Value *Elt = ConvertScalar_ExtractValue(FromVal, ST->getElementType(i),
845                                         Offset+Layout.getElementOffsetInBits(i),
846                                               Builder);
847       Res = Builder.CreateInsertValue(Res, Elt, i, "tmp");
848     }
849     return Res;
850   }
851
852   if (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(ToType)) {
853     uint64_t EltSize = TD.getTypeAllocSizeInBits(AT->getElementType());
854     Value *Res = UndefValue::get(AT);
855     for (unsigned i = 0, e = AT->getNumElements(); i != e; ++i) {
856       Value *Elt = ConvertScalar_ExtractValue(FromVal, AT->getElementType(),
857                                               Offset+i*EltSize, Builder);
858       Res = Builder.CreateInsertValue(Res, Elt, i, "tmp");
859     }
860     return Res;
861   }
862
863   // Otherwise, this must be a union that was converted to an integer value.
864   const IntegerType *NTy = cast<IntegerType>(FromVal->getType());
865
866   // If this is a big-endian system and the load is narrower than the
867   // full alloca type, we need to do a shift to get the right bits.
868   int ShAmt = 0;
869   if (TD.isBigEndian()) {
870     // On big-endian machines, the lowest bit is stored at the bit offset
871     // from the pointer given by getTypeStoreSizeInBits.  This matters for
872     // integers with a bitwidth that is not a multiple of 8.
873     ShAmt = TD.getTypeStoreSizeInBits(NTy) -
874             TD.getTypeStoreSizeInBits(ToType) - Offset;
875   } else {
876     ShAmt = Offset;
877   }
878
879   // Note: we support negative bitwidths (with shl) which are not defined.
880   // We do this to support (f.e.) loads off the end of a structure where
881   // only some bits are used.
882   if (ShAmt > 0 && (unsigned)ShAmt < NTy->getBitWidth())
883     FromVal = Builder.CreateLShr(FromVal,
884                                  ConstantInt::get(FromVal->getType(),
885                                                            ShAmt), "tmp");
886   else if (ShAmt < 0 && (unsigned)-ShAmt < NTy->getBitWidth())
887     FromVal = Builder.CreateShl(FromVal,
888                                 ConstantInt::get(FromVal->getType(),
889                                                           -ShAmt), "tmp");
890
891   // Finally, unconditionally truncate the integer to the right width.
892   unsigned LIBitWidth = TD.getTypeSizeInBits(ToType);
893   if (LIBitWidth < NTy->getBitWidth())
894     FromVal =
895       Builder.CreateTrunc(FromVal, IntegerType::get(FromVal->getContext(),
896                                                     LIBitWidth), "tmp");
897   else if (LIBitWidth > NTy->getBitWidth())
898     FromVal =
899        Builder.CreateZExt(FromVal, IntegerType::get(FromVal->getContext(),
900                                                     LIBitWidth), "tmp");
901
902   // If the result is an integer, this is a trunc or bitcast.
903   if (ToType->isIntegerTy()) {
904     // Should be done.
905   } else if (ToType->isFloatingPointTy() || ToType->isVectorTy()) {
906     // Just do a bitcast, we know the sizes match up.
907     FromVal = Builder.CreateBitCast(FromVal, ToType, "tmp");
908   } else {
909     // Otherwise must be a pointer.
910     FromVal = Builder.CreateIntToPtr(FromVal, ToType, "tmp");
911   }
912   assert(FromVal->getType() == ToType && "Didn't convert right?");
913   return FromVal;
914 }
915
916 /// ConvertScalar_InsertValue - Insert the value "SV" into the existing integer
917 /// or vector value "Old" at the offset specified by Offset.
918 ///
919 /// This happens when we are converting an "integer union" to a
920 /// single integer scalar, or when we are converting a "vector union" to a
921 /// vector with insert/extractelement instructions.
922 ///
923 /// Offset is an offset from the original alloca, in bits that need to be
924 /// shifted to the right.
925 Value *ConvertToScalarInfo::
926 ConvertScalar_InsertValue(Value *SV, Value *Old,
927                           uint64_t Offset, IRBuilder<> &Builder) {
928   // Convert the stored type to the actual type, shift it left to insert
929   // then 'or' into place.
930   const Type *AllocaType = Old->getType();
931   LLVMContext &Context = Old->getContext();
932
933   if (const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(AllocaType)) {
934     uint64_t VecSize = TD.getTypeAllocSizeInBits(VTy);
935     uint64_t ValSize = TD.getTypeAllocSizeInBits(SV->getType());
936
937     // Changing the whole vector with memset or with an access of a different
938     // vector type?
939     if (ValSize == VecSize) {
940       // If the two types have the same primitive size, use a bit cast.
941       // Otherwise, it is two vectors with the same element type that has
942       // the same allocation size but different number of elements so use
943       // a shuffle vector.
944       if (VTy->getPrimitiveSizeInBits() ==
945           SV->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
946         return Builder.CreateBitCast(SV, AllocaType, "tmp");
947       else
948         return CreateShuffleVectorCast(SV, VTy, Builder);
949     }
950
951     if (isPowerOf2_64(VecSize / ValSize)) {
952       assert(!(SV->getType()->isVectorTy() && Offset != 0) && "Can't insert a "
953              "value of a smaller vector type at a nonzero offset.");
954
955       const Type *CastElementTy = getScaledElementType(VTy, SV->getType(),
956                                                        ValSize);
957       unsigned NumCastVectorElements = VecSize / ValSize;
958
959       LLVMContext &Context = SV->getContext();
960       const Type *OldCastTy = VectorType::get(CastElementTy,
961                                               NumCastVectorElements);
962       Value *OldCast = Builder.CreateBitCast(Old, OldCastTy, "tmp");
963
964       Value *SVCast = Builder.CreateBitCast(SV, CastElementTy, "tmp");
965
966       unsigned EltSize = TD.getTypeAllocSizeInBits(CastElementTy);
967       unsigned Elt = Offset/EltSize;
968       assert(EltSize*Elt == Offset && "Invalid modulus in validity checking");
969       Value *Insert =
970         Builder.CreateInsertElement(OldCast, SVCast, ConstantInt::get(
971                                         Type::getInt32Ty(Context), Elt), "tmp");
972       return Builder.CreateBitCast(Insert, AllocaType, "tmp");
973     }
974
975     // Must be an element insertion.
976     assert(SV->getType() == VTy->getElementType());
977     uint64_t EltSize = TD.getTypeAllocSizeInBits(VTy->getElementType());
978     unsigned Elt = Offset/EltSize;
979     return Builder.CreateInsertElement(Old, SV,
980                      ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(SV->getContext()), Elt),
981                                      "tmp");
982   }
983
984   // If SV is a first-class aggregate value, insert each value recursively.
985   if (const StructType *ST = dyn_cast<StructType>(SV->getType())) {
986     const StructLayout &Layout = *TD.getStructLayout(ST);
987     for (unsigned i = 0, e = ST->getNumElements(); i != e; ++i) {
988       Value *Elt = Builder.CreateExtractValue(SV, i, "tmp");
989       Old = ConvertScalar_InsertValue(Elt, Old,
990                                       Offset+Layout.getElementOffsetInBits(i),
991                                       Builder);
992     }
993     return Old;
994   }
995
996   if (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(SV->getType())) {
997     uint64_t EltSize = TD.getTypeAllocSizeInBits(AT->getElementType());
998     for (unsigned i = 0, e = AT->getNumElements(); i != e; ++i) {
999       Value *Elt = Builder.CreateExtractValue(SV, i, "tmp");
1000       Old = ConvertScalar_InsertValue(Elt, Old, Offset+i*EltSize, Builder);
1001     }
1002     return Old;
1003   }
1004
1005   // If SV is a float, convert it to the appropriate integer type.
1006   // If it is a pointer, do the same.
1007   unsigned SrcWidth = TD.getTypeSizeInBits(SV->getType());
1008   unsigned DestWidth = TD.getTypeSizeInBits(AllocaType);
1009   unsigned SrcStoreWidth = TD.getTypeStoreSizeInBits(SV->getType());
1010   unsigned DestStoreWidth = TD.getTypeStoreSizeInBits(AllocaType);
1011   if (SV->getType()->isFloatingPointTy() || SV->getType()->isVectorTy())
1012     SV = Builder.CreateBitCast(SV,
1013                             IntegerType::get(SV->getContext(),SrcWidth), "tmp");
1014   else if (SV->getType()->isPointerTy())
1015     SV = Builder.CreatePtrToInt(SV, TD.getIntPtrType(SV->getContext()), "tmp");
1016
1017   // Zero extend or truncate the value if needed.
1018   if (SV->getType() != AllocaType) {
1019     if (SV->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <
1020              AllocaType->getPrimitiveSizeInBits())
1021       SV = Builder.CreateZExt(SV, AllocaType, "tmp");
1022     else {
1023       // Truncation may be needed if storing more than the alloca can hold
1024       // (undefined behavior).
1025       SV = Builder.CreateTrunc(SV, AllocaType, "tmp");
1026       SrcWidth = DestWidth;
1027       SrcStoreWidth = DestStoreWidth;
1028     }
1029   }
1030
1031   // If this is a big-endian system and the store is narrower than the
1032   // full alloca type, we need to do a shift to get the right bits.
1033   int ShAmt = 0;
1034   if (TD.isBigEndian()) {
1035     // On big-endian machines, the lowest bit is stored at the bit offset
1036     // from the pointer given by getTypeStoreSizeInBits.  This matters for
1037     // integers with a bitwidth that is not a multiple of 8.
1038     ShAmt = DestStoreWidth - SrcStoreWidth - Offset;
1039   } else {
1040     ShAmt = Offset;
1041   }
1042
1043   // Note: we support negative bitwidths (with shr) which are not defined.
1044   // We do this to support (f.e.) stores off the end of a structure where
1045   // only some bits in the structure are set.
1046   APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(DestWidth, SrcWidth));
1047   if (ShAmt > 0 && (unsigned)ShAmt < DestWidth) {
1048     SV = Builder.CreateShl(SV, ConstantInt::get(SV->getType(),
1049                            ShAmt), "tmp");
1050     Mask <<= ShAmt;
1051   } else if (ShAmt < 0 && (unsigned)-ShAmt < DestWidth) {
1052     SV = Builder.CreateLShr(SV, ConstantInt::get(SV->getType(),
1053                             -ShAmt), "tmp");
1054     Mask = Mask.lshr(-ShAmt);
1055   }
1056
1057   // Mask out the bits we are about to insert from the old value, and or
1058   // in the new bits.
1059   if (SrcWidth != DestWidth) {
1060     assert(DestWidth > SrcWidth);
1061     Old = Builder.CreateAnd(Old, ConstantInt::get(Context, ~Mask), "mask");
1062     SV = Builder.CreateOr(Old, SV, "ins");
1063   }
1064   return SV;
1065 }
1066
1067
1068 //===----------------------------------------------------------------------===//
1069 // SRoA Driver
1070 //===----------------------------------------------------------------------===//
1071
1072
1073 bool SROA::runOnFunction(Function &F) {
1074   TD = getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
1075
1076   bool Changed = performPromotion(F);
1077
1078   // FIXME: ScalarRepl currently depends on TargetData more than it
1079   // theoretically needs to. It should be refactored in order to support
1080   // target-independent IR. Until this is done, just skip the actual
1081   // scalar-replacement portion of this pass.
1082   if (!TD) return Changed;
1083
1084   while (1) {
1085     bool LocalChange = performScalarRepl(F);
1086     if (!LocalChange) break;   // No need to repromote if no scalarrepl
1087     Changed = true;
1088     LocalChange = performPromotion(F);
1089     if (!LocalChange) break;   // No need to re-scalarrepl if no promotion
1090   }
1091
1092   return Changed;
1093 }
1094
1095 namespace {
1096 class AllocaPromoter : public LoadAndStorePromoter {
1097   AllocaInst *AI;
1098   DIBuilder *DIB;
1099   SmallVector<DbgDeclareInst *, 4> DDIs;
1100   SmallVector<DbgValueInst *, 4> DVIs;
1101 public:
1102   AllocaPromoter(const SmallVectorImpl<Instruction*> &Insts, SSAUpdater &S,
1103                  DIBuilder *DB)
1104     : LoadAndStorePromoter(Insts, S), AI(0), DIB(DB) {}
1105   
1106   void run(AllocaInst *AI, const SmallVectorImpl<Instruction*> &Insts) {
1107     // Remember which alloca we're promoting (for isInstInList).
1108     this->AI = AI;
1109     if (MDNode *DebugNode = MDNode::getIfExists(AI->getContext(), AI))
1110       for (Value::use_iterator UI = DebugNode->use_begin(),
1111              E = DebugNode->use_end(); UI != E; ++UI)
1112         if (DbgDeclareInst *DDI = dyn_cast<DbgDeclareInst>(*UI))
1113           DDIs.push_back(DDI);
1114         else if (DbgValueInst *DVI = dyn_cast<DbgValueInst>(*UI))
1115           DVIs.push_back(DVI);
1116
1117     LoadAndStorePromoter::run(Insts);
1118     AI->eraseFromParent();
1119     for (SmallVector<DbgDeclareInst *, 4>::iterator I = DDIs.begin(), 
1120            E = DDIs.end(); I != E; ++I) {
1121       DbgDeclareInst *DDI = *I;
1122       DDI->eraseFromParent();
1123     }
1124     for (SmallVector<DbgValueInst *, 4>::iterator I = DVIs.begin(), 
1125            E = DVIs.end(); I != E; ++I) {
1126       DbgValueInst *DVI = *I;
1127       DVI->eraseFromParent();
1128     }
1129   }
1130   
1131   virtual bool isInstInList(Instruction *I,
1132                             const SmallVectorImpl<Instruction*> &Insts) const {
1133     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I))
1134       return LI->getOperand(0) == AI;
1135     return cast<StoreInst>(I)->getPointerOperand() == AI;
1136   }
1137
1138   virtual void updateDebugInfo(Instruction *Inst) const {
1139     for (SmallVector<DbgDeclareInst *, 4>::const_iterator I = DDIs.begin(), 
1140            E = DDIs.end(); I != E; ++I) {
1141       DbgDeclareInst *DDI = *I;
1142       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst))
1143         ConvertDebugDeclareToDebugValue(DDI, SI, *DIB);
1144       else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Inst))
1145         ConvertDebugDeclareToDebugValue(DDI, LI, *DIB);
1146     }
1147     for (SmallVector<DbgValueInst *, 4>::const_iterator I = DVIs.begin(), 
1148            E = DVIs.end(); I != E; ++I) {
1149       DbgValueInst *DVI = *I;
1150       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(Inst)) {
1151         Instruction *DbgVal = NULL;
1152         // If an argument is zero extended then use argument directly. The ZExt
1153         // may be zapped by an optimization pass in future.
1154         Argument *ExtendedArg = NULL;
1155         if (ZExtInst *ZExt = dyn_cast<ZExtInst>(SI->getOperand(0)))
1156           ExtendedArg = dyn_cast<Argument>(ZExt->getOperand(0));
1157         if (SExtInst *SExt = dyn_cast<SExtInst>(SI->getOperand(0)))
1158           ExtendedArg = dyn_cast<Argument>(SExt->getOperand(0));
1159         if (ExtendedArg)
1160           DbgVal = DIB->insertDbgValueIntrinsic(ExtendedArg, 0, 
1161                                                 DIVariable(DVI->getVariable()),
1162                                                 SI);
1163         else
1164           DbgVal = DIB->insertDbgValueIntrinsic(SI->getOperand(0), 0, 
1165                                                 DIVariable(DVI->getVariable()),
1166                                                 SI);
1167         DbgVal->setDebugLoc(DVI->getDebugLoc());
1168       } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(Inst)) {
1169         Instruction *DbgVal = 
1170           DIB->insertDbgValueIntrinsic(LI->getOperand(0), 0, 
1171                                        DIVariable(DVI->getVariable()), LI);
1172         DbgVal->setDebugLoc(DVI->getDebugLoc());
1173       }
1174     }
1175   }
1176 };
1177 } // end anon namespace
1178
1179 /// isSafeSelectToSpeculate - Select instructions that use an alloca and are
1180 /// subsequently loaded can be rewritten to load both input pointers and then
1181 /// select between the result, allowing the load of the alloca to be promoted.
1182 /// From this:
1183 ///   %P2 = select i1 %cond, i32* %Alloca, i32* %Other
1184 ///   %V = load i32* %P2
1185 /// to:
1186 ///   %V1 = load i32* %Alloca      -> will be mem2reg'd
1187 ///   %V2 = load i32* %Other
1188 ///   %V = select i1 %cond, i32 %V1, i32 %V2
1189 ///
1190 /// We can do this to a select if its only uses are loads and if the operand to
1191 /// the select can be loaded unconditionally.
1192 static bool isSafeSelectToSpeculate(SelectInst *SI, const TargetData *TD) {
1193   bool TDerefable = SI->getTrueValue()->isDereferenceablePointer();
1194   bool FDerefable = SI->getFalseValue()->isDereferenceablePointer();
1195   
1196   for (Value::use_iterator UI = SI->use_begin(), UE = SI->use_end();
1197        UI != UE; ++UI) {
1198     LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*UI);
1199     if (LI == 0 || LI->isVolatile()) return false;
1200     
1201     // Both operands to the select need to be dereferencable, either absolutely
1202     // (e.g. allocas) or at this point because we can see other accesses to it.
1203     if (!TDerefable && !isSafeToLoadUnconditionally(SI->getTrueValue(), LI,
1204                                                     LI->getAlignment(), TD))
1205       return false;
1206     if (!FDerefable && !isSafeToLoadUnconditionally(SI->getFalseValue(), LI,
1207                                                     LI->getAlignment(), TD))
1208       return false;
1209   }
1210   
1211   return true;
1212 }
1213
1214 /// isSafePHIToSpeculate - PHI instructions that use an alloca and are
1215 /// subsequently loaded can be rewritten to load both input pointers in the pred
1216 /// blocks and then PHI the results, allowing the load of the alloca to be
1217 /// promoted.
1218 /// From this:
1219 ///   %P2 = phi [i32* %Alloca, i32* %Other]
1220 ///   %V = load i32* %P2
1221 /// to:
1222 ///   %V1 = load i32* %Alloca      -> will be mem2reg'd
1223 ///   ...
1224 ///   %V2 = load i32* %Other
1225 ///   ...
1226 ///   %V = phi [i32 %V1, i32 %V2]
1227 ///
1228 /// We can do this to a select if its only uses are loads and if the operand to
1229 /// the select can be loaded unconditionally.
1230 static bool isSafePHIToSpeculate(PHINode *PN, const TargetData *TD) {
1231   // For now, we can only do this promotion if the load is in the same block as
1232   // the PHI, and if there are no stores between the phi and load.
1233   // TODO: Allow recursive phi users.
1234   // TODO: Allow stores.
1235   BasicBlock *BB = PN->getParent();
1236   unsigned MaxAlign = 0;
1237   for (Value::use_iterator UI = PN->use_begin(), UE = PN->use_end();
1238        UI != UE; ++UI) {
1239     LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(*UI);
1240     if (LI == 0 || LI->isVolatile()) return false;
1241     
1242     // For now we only allow loads in the same block as the PHI.  This is a
1243     // common case that happens when instcombine merges two loads through a PHI.
1244     if (LI->getParent() != BB) return false;
1245     
1246     // Ensure that there are no instructions between the PHI and the load that
1247     // could store.
1248     for (BasicBlock::iterator BBI = PN; &*BBI != LI; ++BBI)
1249       if (BBI->mayWriteToMemory())
1250         return false;
1251     
1252     MaxAlign = std::max(MaxAlign, LI->getAlignment());
1253   }
1254   
1255   // Okay, we know that we have one or more loads in the same block as the PHI.
1256   // We can transform this if it is safe to push the loads into the predecessor
1257   // blocks.  The only thing to watch out for is that we can't put a possibly
1258   // trapping load in the predecessor if it is a critical edge.
1259   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1260     BasicBlock *Pred = PN->getIncomingBlock(i);
1261
1262     // If the predecessor has a single successor, then the edge isn't critical.
1263     if (Pred->getTerminator()->getNumSuccessors() == 1)
1264       continue;
1265     
1266     Value *InVal = PN->getIncomingValue(i);
1267     
1268     // If the InVal is an invoke in the pred, we can't put a load on the edge.
1269     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(InVal))
1270       if (II->getParent() == Pred)
1271         return false;
1272
1273     // If this pointer is always safe to load, or if we can prove that there is
1274     // already a load in the block, then we can move the load to the pred block.
1275     if (InVal->isDereferenceablePointer() ||
1276         isSafeToLoadUnconditionally(InVal, Pred->getTerminator(), MaxAlign, TD))
1277       continue;
1278     
1279     return false;
1280   }
1281     
1282   return true;
1283 }
1284
1285
1286 /// tryToMakeAllocaBePromotable - This returns true if the alloca only has
1287 /// direct (non-volatile) loads and stores to it.  If the alloca is close but
1288 /// not quite there, this will transform the code to allow promotion.  As such,
1289 /// it is a non-pure predicate.
1290 static bool tryToMakeAllocaBePromotable(AllocaInst *AI, const TargetData *TD) {
1291   SetVector<Instruction*, SmallVector<Instruction*, 4>,
1292             SmallPtrSet<Instruction*, 4> > InstsToRewrite;
1293   
1294   for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), UE = AI->use_end();
1295        UI != UE; ++UI) {
1296     User *U = *UI;
1297     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(U)) {
1298       if (LI->isVolatile())
1299         return false;
1300       continue;
1301     }
1302     
1303     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(U)) {
1304       if (SI->getOperand(0) == AI || SI->isVolatile())
1305         return false;   // Don't allow a store OF the AI, only INTO the AI.
1306       continue;
1307     }
1308
1309     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(U)) {
1310       // If the condition being selected on is a constant, fold the select, yes
1311       // this does (rarely) happen early on.
1312       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
1313         Value *Result = SI->getOperand(1+CI->isZero());
1314         SI->replaceAllUsesWith(Result);
1315         SI->eraseFromParent();
1316         
1317         // This is very rare and we just scrambled the use list of AI, start
1318         // over completely.
1319         return tryToMakeAllocaBePromotable(AI, TD);
1320       }
1321
1322       // If it is safe to turn "load (select c, AI, ptr)" into a select of two
1323       // loads, then we can transform this by rewriting the select.
1324       if (!isSafeSelectToSpeculate(SI, TD))
1325         return false;
1326       
1327       InstsToRewrite.insert(SI);
1328       continue;
1329     }
1330     
1331     if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(U)) {
1332       if (PN->use_empty()) {  // Dead PHIs can be stripped.
1333         InstsToRewrite.insert(PN);
1334         continue;
1335       }
1336       
1337       // If it is safe to turn "load (phi [AI, ptr, ...])" into a PHI of loads
1338       // in the pred blocks, then we can transform this by rewriting the PHI.
1339       if (!isSafePHIToSpeculate(PN, TD))
1340         return false;
1341       
1342       InstsToRewrite.insert(PN);
1343       continue;
1344     }
1345     
1346     return false;
1347   }
1348
1349   // If there are no instructions to rewrite, then all uses are load/stores and
1350   // we're done!
1351   if (InstsToRewrite.empty())
1352     return true;
1353   
1354   // If we have instructions that need to be rewritten for this to be promotable
1355   // take care of it now.
1356   for (unsigned i = 0, e = InstsToRewrite.size(); i != e; ++i) {
1357     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(InstsToRewrite[i])) {
1358       // Selects in InstsToRewrite only have load uses.  Rewrite each as two
1359       // loads with a new select.
1360       while (!SI->use_empty()) {
1361         LoadInst *LI = cast<LoadInst>(SI->use_back());
1362       
1363         IRBuilder<> Builder(LI);
1364         LoadInst *TrueLoad = 
1365           Builder.CreateLoad(SI->getTrueValue(), LI->getName()+".t");
1366         LoadInst *FalseLoad = 
1367           Builder.CreateLoad(SI->getFalseValue(), LI->getName()+".f");
1368         
1369         // Transfer alignment and TBAA info if present.
1370         TrueLoad->setAlignment(LI->getAlignment());
1371         FalseLoad->setAlignment(LI->getAlignment());
1372         if (MDNode *Tag = LI->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa)) {
1373           TrueLoad->setMetadata(LLVMContext::MD_tbaa, Tag);
1374           FalseLoad->setMetadata(LLVMContext::MD_tbaa, Tag);
1375         }
1376         
1377         Value *V = Builder.CreateSelect(SI->getCondition(), TrueLoad, FalseLoad);
1378         V->takeName(LI);
1379         LI->replaceAllUsesWith(V);
1380         LI->eraseFromParent();
1381       }
1382     
1383       // Now that all the loads are gone, the select is gone too.
1384       SI->eraseFromParent();
1385       continue;
1386     }
1387     
1388     // Otherwise, we have a PHI node which allows us to push the loads into the
1389     // predecessors.
1390     PHINode *PN = cast<PHINode>(InstsToRewrite[i]);
1391     if (PN->use_empty()) {
1392       PN->eraseFromParent();
1393       continue;
1394     }
1395     
1396     const Type *LoadTy = cast<PointerType>(PN->getType())->getElementType();
1397     PHINode *NewPN = PHINode::Create(LoadTy, PN->getNumIncomingValues(),
1398                                      PN->getName()+".ld", PN);
1399
1400     // Get the TBAA tag and alignment to use from one of the loads.  It doesn't
1401     // matter which one we get and if any differ, it doesn't matter.
1402     LoadInst *SomeLoad = cast<LoadInst>(PN->use_back());
1403     MDNode *TBAATag = SomeLoad->getMetadata(LLVMContext::MD_tbaa);
1404     unsigned Align = SomeLoad->getAlignment();
1405     
1406     // Rewrite all loads of the PN to use the new PHI.
1407     while (!PN->use_empty()) {
1408       LoadInst *LI = cast<LoadInst>(PN->use_back());
1409       LI->replaceAllUsesWith(NewPN);
1410       LI->eraseFromParent();
1411     }
1412     
1413     // Inject loads into all of the pred blocks.  Keep track of which blocks we
1414     // insert them into in case we have multiple edges from the same block.
1415     DenseMap<BasicBlock*, LoadInst*> InsertedLoads;
1416     
1417     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
1418       BasicBlock *Pred = PN->getIncomingBlock(i);
1419       LoadInst *&Load = InsertedLoads[Pred];
1420       if (Load == 0) {
1421         Load = new LoadInst(PN->getIncomingValue(i),
1422                             PN->getName() + "." + Pred->getName(),
1423                             Pred->getTerminator());
1424         Load->setAlignment(Align);
1425         if (TBAATag) Load->setMetadata(LLVMContext::MD_tbaa, TBAATag);
1426       }
1427       
1428       NewPN->addIncoming(Load, Pred);
1429     }
1430     
1431     PN->eraseFromParent();
1432   }
1433     
1434   ++NumAdjusted;
1435   return true;
1436 }
1437
1438 bool SROA::performPromotion(Function &F) {
1439   std::vector<AllocaInst*> Allocas;
1440   DominatorTree *DT = 0;
1441   if (HasDomTree)
1442     DT = &getAnalysis<DominatorTree>();
1443
1444   BasicBlock &BB = F.getEntryBlock();  // Get the entry node for the function
1445   DIBuilder DIB(*F.getParent());
1446   bool Changed = false;
1447   SmallVector<Instruction*, 64> Insts;
1448   while (1) {
1449     Allocas.clear();
1450
1451     // Find allocas that are safe to promote, by looking at all instructions in
1452     // the entry node
1453     for (BasicBlock::iterator I = BB.begin(), E = --BB.end(); I != E; ++I)
1454       if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(I))       // Is it an alloca?
1455         if (tryToMakeAllocaBePromotable(AI, TD))
1456           Allocas.push_back(AI);
1457
1458     if (Allocas.empty()) break;
1459
1460     if (HasDomTree)
1461       PromoteMemToReg(Allocas, *DT);
1462     else {
1463       SSAUpdater SSA;
1464       for (unsigned i = 0, e = Allocas.size(); i != e; ++i) {
1465         AllocaInst *AI = Allocas[i];
1466         
1467         // Build list of instructions to promote.
1468         for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
1469              UI != E; ++UI)
1470           Insts.push_back(cast<Instruction>(*UI));
1471         AllocaPromoter(Insts, SSA, &DIB).run(AI, Insts);
1472         Insts.clear();
1473       }
1474     }
1475     NumPromoted += Allocas.size();
1476     Changed = true;
1477   }
1478
1479   return Changed;
1480 }
1481
1482
1483 /// ShouldAttemptScalarRepl - Decide if an alloca is a good candidate for
1484 /// SROA.  It must be a struct or array type with a small number of elements.
1485 static bool ShouldAttemptScalarRepl(AllocaInst *AI) {
1486   const Type *T = AI->getAllocatedType();
1487   // Do not promote any struct into more than 32 separate vars.
1488   if (const StructType *ST = dyn_cast<StructType>(T))
1489     return ST->getNumElements() <= 32;
1490   // Arrays are much less likely to be safe for SROA; only consider
1491   // them if they are very small.
1492   if (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(T))
1493     return AT->getNumElements() <= 8;
1494   return false;
1495 }
1496
1497
1498 // performScalarRepl - This algorithm is a simple worklist driven algorithm,
1499 // which runs on all of the alloca instructions in the function, removing them
1500 // if they are only used by getelementptr instructions.
1501 //
1502 bool SROA::performScalarRepl(Function &F) {
1503   std::vector<AllocaInst*> WorkList;
1504
1505   // Scan the entry basic block, adding allocas to the worklist.
1506   BasicBlock &BB = F.getEntryBlock();
1507   for (BasicBlock::iterator I = BB.begin(), E = BB.end(); I != E; ++I)
1508     if (AllocaInst *A = dyn_cast<AllocaInst>(I))
1509       WorkList.push_back(A);
1510
1511   // Process the worklist
1512   bool Changed = false;
1513   while (!WorkList.empty()) {
1514     AllocaInst *AI = WorkList.back();
1515     WorkList.pop_back();
1516
1517     // Handle dead allocas trivially.  These can be formed by SROA'ing arrays
1518     // with unused elements.
1519     if (AI->use_empty()) {
1520       AI->eraseFromParent();
1521       Changed = true;
1522       continue;
1523     }
1524
1525     // If this alloca is impossible for us to promote, reject it early.
1526     if (AI->isArrayAllocation() || !AI->getAllocatedType()->isSized())
1527       continue;
1528
1529     // Check to see if this allocation is only modified by a memcpy/memmove from
1530     // a constant global.  If this is the case, we can change all users to use
1531     // the constant global instead.  This is commonly produced by the CFE by
1532     // constructs like "void foo() { int A[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9...}; }" if 'A'
1533     // is only subsequently read.
1534     SmallVector<Instruction *, 4> ToDelete;
1535     if (MemTransferInst *Copy = isOnlyCopiedFromConstantGlobal(AI, ToDelete)) {
1536       DEBUG(dbgs() << "Found alloca equal to global: " << *AI << '\n');
1537       DEBUG(dbgs() << "  memcpy = " << *Copy << '\n');
1538       for (unsigned i = 0, e = ToDelete.size(); i != e; ++i)
1539         ToDelete[i]->eraseFromParent();
1540       Constant *TheSrc = cast<Constant>(Copy->getSource());
1541       AI->replaceAllUsesWith(ConstantExpr::getBitCast(TheSrc, AI->getType()));
1542       Copy->eraseFromParent();  // Don't mutate the global.
1543       AI->eraseFromParent();
1544       ++NumGlobals;
1545       Changed = true;
1546       continue;
1547     }
1548
1549     // Check to see if we can perform the core SROA transformation.  We cannot
1550     // transform the allocation instruction if it is an array allocation
1551     // (allocations OF arrays are ok though), and an allocation of a scalar
1552     // value cannot be decomposed at all.
1553     uint64_t AllocaSize = TD->getTypeAllocSize(AI->getAllocatedType());
1554
1555     // Do not promote [0 x %struct].
1556     if (AllocaSize == 0) continue;
1557
1558     // Do not promote any struct whose size is too big.
1559     if (AllocaSize > SRThreshold) continue;
1560
1561     // If the alloca looks like a good candidate for scalar replacement, and if
1562     // all its users can be transformed, then split up the aggregate into its
1563     // separate elements.
1564     if (ShouldAttemptScalarRepl(AI) && isSafeAllocaToScalarRepl(AI)) {
1565       DoScalarReplacement(AI, WorkList);
1566       Changed = true;
1567       continue;
1568     }
1569
1570     // If we can turn this aggregate value (potentially with casts) into a
1571     // simple scalar value that can be mem2reg'd into a register value.
1572     // IsNotTrivial tracks whether this is something that mem2reg could have
1573     // promoted itself.  If so, we don't want to transform it needlessly.  Note
1574     // that we can't just check based on the type: the alloca may be of an i32
1575     // but that has pointer arithmetic to set byte 3 of it or something.
1576     if (AllocaInst *NewAI =
1577           ConvertToScalarInfo((unsigned)AllocaSize, *TD).TryConvert(AI)) {
1578       NewAI->takeName(AI);
1579       AI->eraseFromParent();
1580       ++NumConverted;
1581       Changed = true;
1582       continue;
1583     }
1584
1585     // Otherwise, couldn't process this alloca.
1586   }
1587
1588   return Changed;
1589 }
1590
1591 /// DoScalarReplacement - This alloca satisfied the isSafeAllocaToScalarRepl
1592 /// predicate, do SROA now.
1593 void SROA::DoScalarReplacement(AllocaInst *AI,
1594                                std::vector<AllocaInst*> &WorkList) {
1595   DEBUG(dbgs() << "Found inst to SROA: " << *AI << '\n');
1596   SmallVector<AllocaInst*, 32> ElementAllocas;
1597   if (const StructType *ST = dyn_cast<StructType>(AI->getAllocatedType())) {
1598     ElementAllocas.reserve(ST->getNumContainedTypes());
1599     for (unsigned i = 0, e = ST->getNumContainedTypes(); i != e; ++i) {
1600       AllocaInst *NA = new AllocaInst(ST->getContainedType(i), 0,
1601                                       AI->getAlignment(),
1602                                       AI->getName() + "." + Twine(i), AI);
1603       ElementAllocas.push_back(NA);
1604       WorkList.push_back(NA);  // Add to worklist for recursive processing
1605     }
1606   } else {
1607     const ArrayType *AT = cast<ArrayType>(AI->getAllocatedType());
1608     ElementAllocas.reserve(AT->getNumElements());
1609     const Type *ElTy = AT->getElementType();
1610     for (unsigned i = 0, e = AT->getNumElements(); i != e; ++i) {
1611       AllocaInst *NA = new AllocaInst(ElTy, 0, AI->getAlignment(),
1612                                       AI->getName() + "." + Twine(i), AI);
1613       ElementAllocas.push_back(NA);
1614       WorkList.push_back(NA);  // Add to worklist for recursive processing
1615     }
1616   }
1617
1618   // Now that we have created the new alloca instructions, rewrite all the
1619   // uses of the old alloca.
1620   RewriteForScalarRepl(AI, AI, 0, ElementAllocas);
1621
1622   // Now erase any instructions that were made dead while rewriting the alloca.
1623   DeleteDeadInstructions();
1624   AI->eraseFromParent();
1625
1626   ++NumReplaced;
1627 }
1628
1629 /// DeleteDeadInstructions - Erase instructions on the DeadInstrs list,
1630 /// recursively including all their operands that become trivially dead.
1631 void SROA::DeleteDeadInstructions() {
1632   while (!DeadInsts.empty()) {
1633     Instruction *I = cast<Instruction>(DeadInsts.pop_back_val());
1634
1635     for (User::op_iterator OI = I->op_begin(), E = I->op_end(); OI != E; ++OI)
1636       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(*OI)) {
1637         // Zero out the operand and see if it becomes trivially dead.
1638         // (But, don't add allocas to the dead instruction list -- they are
1639         // already on the worklist and will be deleted separately.)
1640         *OI = 0;
1641         if (isInstructionTriviallyDead(U) && !isa<AllocaInst>(U))
1642           DeadInsts.push_back(U);
1643       }
1644
1645     I->eraseFromParent();
1646   }
1647 }
1648
1649 /// isSafeForScalarRepl - Check if instruction I is a safe use with regard to
1650 /// performing scalar replacement of alloca AI.  The results are flagged in
1651 /// the Info parameter.  Offset indicates the position within AI that is
1652 /// referenced by this instruction.
1653 void SROA::isSafeForScalarRepl(Instruction *I, uint64_t Offset,
1654                                AllocaInfo &Info) {
1655   for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end(); UI!=E; ++UI) {
1656     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1657
1658     if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(User)) {
1659       isSafeForScalarRepl(BC, Offset, Info);
1660     } else if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(User)) {
1661       uint64_t GEPOffset = Offset;
1662       isSafeGEP(GEPI, GEPOffset, Info);
1663       if (!Info.isUnsafe)
1664         isSafeForScalarRepl(GEPI, GEPOffset, Info);
1665     } else if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(User)) {
1666       ConstantInt *Length = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getLength());
1667       if (Length == 0)
1668         return MarkUnsafe(Info, User);
1669       isSafeMemAccess(Offset, Length->getZExtValue(), 0,
1670                       UI.getOperandNo() == 0, Info, MI,
1671                       true /*AllowWholeAccess*/);
1672     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(User)) {
1673       if (LI->isVolatile())
1674         return MarkUnsafe(Info, User);
1675       const Type *LIType = LI->getType();
1676       isSafeMemAccess(Offset, TD->getTypeAllocSize(LIType),
1677                       LIType, false, Info, LI, true /*AllowWholeAccess*/);
1678       Info.hasALoadOrStore = true;
1679         
1680     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(User)) {
1681       // Store is ok if storing INTO the pointer, not storing the pointer
1682       if (SI->isVolatile() || SI->getOperand(0) == I)
1683         return MarkUnsafe(Info, User);
1684         
1685       const Type *SIType = SI->getOperand(0)->getType();
1686       isSafeMemAccess(Offset, TD->getTypeAllocSize(SIType),
1687                       SIType, true, Info, SI, true /*AllowWholeAccess*/);
1688       Info.hasALoadOrStore = true;
1689     } else if (isa<PHINode>(User) || isa<SelectInst>(User)) {
1690       isSafePHISelectUseForScalarRepl(User, Offset, Info);
1691     } else {
1692       return MarkUnsafe(Info, User);
1693     }
1694     if (Info.isUnsafe) return;
1695   }
1696 }
1697  
1698
1699 /// isSafePHIUseForScalarRepl - If we see a PHI node or select using a pointer
1700 /// derived from the alloca, we can often still split the alloca into elements.
1701 /// This is useful if we have a large alloca where one element is phi'd
1702 /// together somewhere: we can SRoA and promote all the other elements even if
1703 /// we end up not being able to promote this one.
1704 ///
1705 /// All we require is that the uses of the PHI do not index into other parts of
1706 /// the alloca.  The most important use case for this is single load and stores
1707 /// that are PHI'd together, which can happen due to code sinking.
1708 void SROA::isSafePHISelectUseForScalarRepl(Instruction *I, uint64_t Offset,
1709                                            AllocaInfo &Info) {
1710   // If we've already checked this PHI, don't do it again.
1711   if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(I))
1712     if (!Info.CheckedPHIs.insert(PN))
1713       return;
1714   
1715   for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end(); UI!=E; ++UI) {
1716     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI);
1717     
1718     if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(User)) {
1719       isSafePHISelectUseForScalarRepl(BC, Offset, Info);
1720     } else if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(User)) {
1721       // Only allow "bitcast" GEPs for simplicity.  We could generalize this,
1722       // but would have to prove that we're staying inside of an element being
1723       // promoted.
1724       if (!GEPI->hasAllZeroIndices())
1725         return MarkUnsafe(Info, User);
1726       isSafePHISelectUseForScalarRepl(GEPI, Offset, Info);
1727     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(User)) {
1728       if (LI->isVolatile())
1729         return MarkUnsafe(Info, User);
1730       const Type *LIType = LI->getType();
1731       isSafeMemAccess(Offset, TD->getTypeAllocSize(LIType),
1732                       LIType, false, Info, LI, false /*AllowWholeAccess*/);
1733       Info.hasALoadOrStore = true;
1734       
1735     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(User)) {
1736       // Store is ok if storing INTO the pointer, not storing the pointer
1737       if (SI->isVolatile() || SI->getOperand(0) == I)
1738         return MarkUnsafe(Info, User);
1739       
1740       const Type *SIType = SI->getOperand(0)->getType();
1741       isSafeMemAccess(Offset, TD->getTypeAllocSize(SIType),
1742                       SIType, true, Info, SI, false /*AllowWholeAccess*/);
1743       Info.hasALoadOrStore = true;
1744     } else if (isa<PHINode>(User) || isa<SelectInst>(User)) {
1745       isSafePHISelectUseForScalarRepl(User, Offset, Info);
1746     } else {
1747       return MarkUnsafe(Info, User);
1748     }
1749     if (Info.isUnsafe) return;
1750   }
1751 }
1752
1753 /// isSafeGEP - Check if a GEP instruction can be handled for scalar
1754 /// replacement.  It is safe when all the indices are constant, in-bounds
1755 /// references, and when the resulting offset corresponds to an element within
1756 /// the alloca type.  The results are flagged in the Info parameter.  Upon
1757 /// return, Offset is adjusted as specified by the GEP indices.
1758 void SROA::isSafeGEP(GetElementPtrInst *GEPI,
1759                      uint64_t &Offset, AllocaInfo &Info) {
1760   gep_type_iterator GEPIt = gep_type_begin(GEPI), E = gep_type_end(GEPI);
1761   if (GEPIt == E)
1762     return;
1763
1764   // Walk through the GEP type indices, checking the types that this indexes
1765   // into.
1766   for (; GEPIt != E; ++GEPIt) {
1767     // Ignore struct elements, no extra checking needed for these.
1768     if ((*GEPIt)->isStructTy())
1769       continue;
1770
1771     ConstantInt *IdxVal = dyn_cast<ConstantInt>(GEPIt.getOperand());
1772     if (!IdxVal)
1773       return MarkUnsafe(Info, GEPI);
1774   }
1775
1776   // Compute the offset due to this GEP and check if the alloca has a
1777   // component element at that offset.
1778   SmallVector<Value*, 8> Indices(GEPI->op_begin() + 1, GEPI->op_end());
1779   Offset += TD->getIndexedOffset(GEPI->getPointerOperandType(),
1780                                  &Indices[0], Indices.size());
1781   if (!TypeHasComponent(Info.AI->getAllocatedType(), Offset, 0))
1782     MarkUnsafe(Info, GEPI);
1783 }
1784
1785 /// isHomogeneousAggregate - Check if type T is a struct or array containing
1786 /// elements of the same type (which is always true for arrays).  If so,
1787 /// return true with NumElts and EltTy set to the number of elements and the
1788 /// element type, respectively.
1789 static bool isHomogeneousAggregate(const Type *T, unsigned &NumElts,
1790                                    const Type *&EltTy) {
1791   if (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(T)) {
1792     NumElts = AT->getNumElements();
1793     EltTy = (NumElts == 0 ? 0 : AT->getElementType());
1794     return true;
1795   }
1796   if (const StructType *ST = dyn_cast<StructType>(T)) {
1797     NumElts = ST->getNumContainedTypes();
1798     EltTy = (NumElts == 0 ? 0 : ST->getContainedType(0));
1799     for (unsigned n = 1; n < NumElts; ++n) {
1800       if (ST->getContainedType(n) != EltTy)
1801         return false;
1802     }
1803     return true;
1804   }
1805   return false;
1806 }
1807
1808 /// isCompatibleAggregate - Check if T1 and T2 are either the same type or are
1809 /// "homogeneous" aggregates with the same element type and number of elements.
1810 static bool isCompatibleAggregate(const Type *T1, const Type *T2) {
1811   if (T1 == T2)
1812     return true;
1813
1814   unsigned NumElts1, NumElts2;
1815   const Type *EltTy1, *EltTy2;
1816   if (isHomogeneousAggregate(T1, NumElts1, EltTy1) &&
1817       isHomogeneousAggregate(T2, NumElts2, EltTy2) &&
1818       NumElts1 == NumElts2 &&
1819       EltTy1 == EltTy2)
1820     return true;
1821
1822   return false;
1823 }
1824
1825 /// isSafeMemAccess - Check if a load/store/memcpy operates on the entire AI
1826 /// alloca or has an offset and size that corresponds to a component element
1827 /// within it.  The offset checked here may have been formed from a GEP with a
1828 /// pointer bitcasted to a different type.
1829 ///
1830 /// If AllowWholeAccess is true, then this allows uses of the entire alloca as a
1831 /// unit.  If false, it only allows accesses known to be in a single element.
1832 void SROA::isSafeMemAccess(uint64_t Offset, uint64_t MemSize,
1833                            const Type *MemOpType, bool isStore,
1834                            AllocaInfo &Info, Instruction *TheAccess,
1835                            bool AllowWholeAccess) {
1836   // Check if this is a load/store of the entire alloca.
1837   if (Offset == 0 && AllowWholeAccess &&
1838       MemSize == TD->getTypeAllocSize(Info.AI->getAllocatedType())) {
1839     // This can be safe for MemIntrinsics (where MemOpType is 0) and integer
1840     // loads/stores (which are essentially the same as the MemIntrinsics with
1841     // regard to copying padding between elements).  But, if an alloca is
1842     // flagged as both a source and destination of such operations, we'll need
1843     // to check later for padding between elements.
1844     if (!MemOpType || MemOpType->isIntegerTy()) {
1845       if (isStore)
1846         Info.isMemCpyDst = true;
1847       else
1848         Info.isMemCpySrc = true;
1849       return;
1850     }
1851     // This is also safe for references using a type that is compatible with
1852     // the type of the alloca, so that loads/stores can be rewritten using
1853     // insertvalue/extractvalue.
1854     if (isCompatibleAggregate(MemOpType, Info.AI->getAllocatedType())) {
1855       Info.hasSubelementAccess = true;
1856       return;
1857     }
1858   }
1859   // Check if the offset/size correspond to a component within the alloca type.
1860   const Type *T = Info.AI->getAllocatedType();
1861   if (TypeHasComponent(T, Offset, MemSize)) {
1862     Info.hasSubelementAccess = true;
1863     return;
1864   }
1865
1866   return MarkUnsafe(Info, TheAccess);
1867 }
1868
1869 /// TypeHasComponent - Return true if T has a component type with the
1870 /// specified offset and size.  If Size is zero, do not check the size.
1871 bool SROA::TypeHasComponent(const Type *T, uint64_t Offset, uint64_t Size) {
1872   const Type *EltTy;
1873   uint64_t EltSize;
1874   if (const StructType *ST = dyn_cast<StructType>(T)) {
1875     const StructLayout *Layout = TD->getStructLayout(ST);
1876     unsigned EltIdx = Layout->getElementContainingOffset(Offset);
1877     EltTy = ST->getContainedType(EltIdx);
1878     EltSize = TD->getTypeAllocSize(EltTy);
1879     Offset -= Layout->getElementOffset(EltIdx);
1880   } else if (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(T)) {
1881     EltTy = AT->getElementType();
1882     EltSize = TD->getTypeAllocSize(EltTy);
1883     if (Offset >= AT->getNumElements() * EltSize)
1884       return false;
1885     Offset %= EltSize;
1886   } else {
1887     return false;
1888   }
1889   if (Offset == 0 && (Size == 0 || EltSize == Size))
1890     return true;
1891   // Check if the component spans multiple elements.
1892   if (Offset + Size > EltSize)
1893     return false;
1894   return TypeHasComponent(EltTy, Offset, Size);
1895 }
1896
1897 /// RewriteForScalarRepl - Alloca AI is being split into NewElts, so rewrite
1898 /// the instruction I, which references it, to use the separate elements.
1899 /// Offset indicates the position within AI that is referenced by this
1900 /// instruction.
1901 void SROA::RewriteForScalarRepl(Instruction *I, AllocaInst *AI, uint64_t Offset,
1902                                 SmallVector<AllocaInst*, 32> &NewElts) {
1903   for (Value::use_iterator UI = I->use_begin(), E = I->use_end(); UI!=E;) {
1904     Use &TheUse = UI.getUse();
1905     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
1906
1907     if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(User)) {
1908       RewriteBitCast(BC, AI, Offset, NewElts);
1909       continue;
1910     }
1911     
1912     if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(User)) {
1913       RewriteGEP(GEPI, AI, Offset, NewElts);
1914       continue;
1915     }
1916     
1917     if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(User)) {
1918       ConstantInt *Length = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getLength());
1919       uint64_t MemSize = Length->getZExtValue();
1920       if (Offset == 0 &&
1921           MemSize == TD->getTypeAllocSize(AI->getAllocatedType()))
1922         RewriteMemIntrinUserOfAlloca(MI, I, AI, NewElts);
1923       // Otherwise the intrinsic can only touch a single element and the
1924       // address operand will be updated, so nothing else needs to be done.
1925       continue;
1926     }
1927     
1928     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(User)) {
1929       const Type *LIType = LI->getType();
1930       
1931       if (isCompatibleAggregate(LIType, AI->getAllocatedType())) {
1932         // Replace:
1933         //   %res = load { i32, i32 }* %alloc
1934         // with:
1935         //   %load.0 = load i32* %alloc.0
1936         //   %insert.0 insertvalue { i32, i32 } zeroinitializer, i32 %load.0, 0
1937         //   %load.1 = load i32* %alloc.1
1938         //   %insert = insertvalue { i32, i32 } %insert.0, i32 %load.1, 1
1939         // (Also works for arrays instead of structs)
1940         Value *Insert = UndefValue::get(LIType);
1941         IRBuilder<> Builder(LI);
1942         for (unsigned i = 0, e = NewElts.size(); i != e; ++i) {
1943           Value *Load = Builder.CreateLoad(NewElts[i], "load");
1944           Insert = Builder.CreateInsertValue(Insert, Load, i, "insert");
1945         }
1946         LI->replaceAllUsesWith(Insert);
1947         DeadInsts.push_back(LI);
1948       } else if (LIType->isIntegerTy() &&
1949                  TD->getTypeAllocSize(LIType) ==
1950                  TD->getTypeAllocSize(AI->getAllocatedType())) {
1951         // If this is a load of the entire alloca to an integer, rewrite it.
1952         RewriteLoadUserOfWholeAlloca(LI, AI, NewElts);
1953       }
1954       continue;
1955     }
1956     
1957     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(User)) {
1958       Value *Val = SI->getOperand(0);
1959       const Type *SIType = Val->getType();
1960       if (isCompatibleAggregate(SIType, AI->getAllocatedType())) {
1961         // Replace:
1962         //   store { i32, i32 } %val, { i32, i32 }* %alloc
1963         // with:
1964         //   %val.0 = extractvalue { i32, i32 } %val, 0
1965         //   store i32 %val.0, i32* %alloc.0
1966         //   %val.1 = extractvalue { i32, i32 } %val, 1
1967         //   store i32 %val.1, i32* %alloc.1
1968         // (Also works for arrays instead of structs)
1969         IRBuilder<> Builder(SI);
1970         for (unsigned i = 0, e = NewElts.size(); i != e; ++i) {
1971           Value *Extract = Builder.CreateExtractValue(Val, i, Val->getName());
1972           Builder.CreateStore(Extract, NewElts[i]);
1973         }
1974         DeadInsts.push_back(SI);
1975       } else if (SIType->isIntegerTy() &&
1976                  TD->getTypeAllocSize(SIType) ==
1977                  TD->getTypeAllocSize(AI->getAllocatedType())) {
1978         // If this is a store of the entire alloca from an integer, rewrite it.
1979         RewriteStoreUserOfWholeAlloca(SI, AI, NewElts);
1980       }
1981       continue;
1982     }
1983     
1984     if (isa<SelectInst>(User) || isa<PHINode>(User)) {
1985       // If we have a PHI user of the alloca itself (as opposed to a GEP or 
1986       // bitcast) we have to rewrite it.  GEP and bitcast uses will be RAUW'd to
1987       // the new pointer.
1988       if (!isa<AllocaInst>(I)) continue;
1989       
1990       assert(Offset == 0 && NewElts[0] &&
1991              "Direct alloca use should have a zero offset");
1992       
1993       // If we have a use of the alloca, we know the derived uses will be
1994       // utilizing just the first element of the scalarized result.  Insert a
1995       // bitcast of the first alloca before the user as required.
1996       AllocaInst *NewAI = NewElts[0];
1997       BitCastInst *BCI = new BitCastInst(NewAI, AI->getType(), "", NewAI);
1998       NewAI->moveBefore(BCI);
1999       TheUse = BCI;
2000       continue;
2001     }
2002   }
2003 }
2004
2005 /// RewriteBitCast - Update a bitcast reference to the alloca being replaced
2006 /// and recursively continue updating all of its uses.
2007 void SROA::RewriteBitCast(BitCastInst *BC, AllocaInst *AI, uint64_t Offset,
2008                           SmallVector<AllocaInst*, 32> &NewElts) {
2009   RewriteForScalarRepl(BC, AI, Offset, NewElts);
2010   if (BC->getOperand(0) != AI)
2011     return;
2012
2013   // The bitcast references the original alloca.  Replace its uses with
2014   // references to the first new element alloca.
2015   Instruction *Val = NewElts[0];
2016   if (Val->getType() != BC->getDestTy()) {
2017     Val = new BitCastInst(Val, BC->getDestTy(), "", BC);
2018     Val->takeName(BC);
2019   }
2020   BC->replaceAllUsesWith(Val);
2021   DeadInsts.push_back(BC);
2022 }
2023
2024 /// FindElementAndOffset - Return the index of the element containing Offset
2025 /// within the specified type, which must be either a struct or an array.
2026 /// Sets T to the type of the element and Offset to the offset within that
2027 /// element.  IdxTy is set to the type of the index result to be used in a
2028 /// GEP instruction.
2029 uint64_t SROA::FindElementAndOffset(const Type *&T, uint64_t &Offset,
2030                                     const Type *&IdxTy) {
2031   uint64_t Idx = 0;
2032   if (const StructType *ST = dyn_cast<StructType>(T)) {
2033     const StructLayout *Layout = TD->getStructLayout(ST);
2034     Idx = Layout->getElementContainingOffset(Offset);
2035     T = ST->getContainedType(Idx);
2036     Offset -= Layout->getElementOffset(Idx);
2037     IdxTy = Type::getInt32Ty(T->getContext());
2038     return Idx;
2039   }
2040   const ArrayType *AT = cast<ArrayType>(T);
2041   T = AT->getElementType();
2042   uint64_t EltSize = TD->getTypeAllocSize(T);
2043   Idx = Offset / EltSize;
2044   Offset -= Idx * EltSize;
2045   IdxTy = Type::getInt64Ty(T->getContext());
2046   return Idx;
2047 }
2048
2049 /// RewriteGEP - Check if this GEP instruction moves the pointer across
2050 /// elements of the alloca that are being split apart, and if so, rewrite
2051 /// the GEP to be relative to the new element.
2052 void SROA::RewriteGEP(GetElementPtrInst *GEPI, AllocaInst *AI, uint64_t Offset,
2053                       SmallVector<AllocaInst*, 32> &NewElts) {
2054   uint64_t OldOffset = Offset;
2055   SmallVector<Value*, 8> Indices(GEPI->op_begin() + 1, GEPI->op_end());
2056   Offset += TD->getIndexedOffset(GEPI->getPointerOperandType(),
2057                                  &Indices[0], Indices.size());
2058
2059   RewriteForScalarRepl(GEPI, AI, Offset, NewElts);
2060
2061   const Type *T = AI->getAllocatedType();
2062   const Type *IdxTy;
2063   uint64_t OldIdx = FindElementAndOffset(T, OldOffset, IdxTy);
2064   if (GEPI->getOperand(0) == AI)
2065     OldIdx = ~0ULL; // Force the GEP to be rewritten.
2066
2067   T = AI->getAllocatedType();
2068   uint64_t EltOffset = Offset;
2069   uint64_t Idx = FindElementAndOffset(T, EltOffset, IdxTy);
2070
2071   // If this GEP does not move the pointer across elements of the alloca
2072   // being split, then it does not needs to be rewritten.
2073   if (Idx == OldIdx)
2074     return;
2075
2076   const Type *i32Ty = Type::getInt32Ty(AI->getContext());
2077   SmallVector<Value*, 8> NewArgs;
2078   NewArgs.push_back(Constant::getNullValue(i32Ty));
2079   while (EltOffset != 0) {
2080     uint64_t EltIdx = FindElementAndOffset(T, EltOffset, IdxTy);
2081     NewArgs.push_back(ConstantInt::get(IdxTy, EltIdx));
2082   }
2083   Instruction *Val = NewElts[Idx];
2084   if (NewArgs.size() > 1) {
2085     Val = GetElementPtrInst::CreateInBounds(Val, NewArgs.begin(),
2086                                             NewArgs.end(), "", GEPI);
2087     Val->takeName(GEPI);
2088   }
2089   if (Val->getType() != GEPI->getType())
2090     Val = new BitCastInst(Val, GEPI->getType(), Val->getName(), GEPI);
2091   GEPI->replaceAllUsesWith(Val);
2092   DeadInsts.push_back(GEPI);
2093 }
2094
2095 /// RewriteMemIntrinUserOfAlloca - MI is a memcpy/memset/memmove from or to AI.
2096 /// Rewrite it to copy or set the elements of the scalarized memory.
2097 void SROA::RewriteMemIntrinUserOfAlloca(MemIntrinsic *MI, Instruction *Inst,
2098                                         AllocaInst *AI,
2099                                         SmallVector<AllocaInst*, 32> &NewElts) {
2100   // If this is a memcpy/memmove, construct the other pointer as the
2101   // appropriate type.  The "Other" pointer is the pointer that goes to memory
2102   // that doesn't have anything to do with the alloca that we are promoting. For
2103   // memset, this Value* stays null.
2104   Value *OtherPtr = 0;
2105   unsigned MemAlignment = MI->getAlignment();
2106   if (MemTransferInst *MTI = dyn_cast<MemTransferInst>(MI)) { // memmove/memcopy
2107     if (Inst == MTI->getRawDest())
2108       OtherPtr = MTI->getRawSource();
2109     else {
2110       assert(Inst == MTI->getRawSource());
2111       OtherPtr = MTI->getRawDest();
2112     }
2113   }
2114
2115   // If there is an other pointer, we want to convert it to the same pointer
2116   // type as AI has, so we can GEP through it safely.
2117   if (OtherPtr) {
2118     unsigned AddrSpace =
2119       cast<PointerType>(OtherPtr->getType())->getAddressSpace();
2120
2121     // Remove bitcasts and all-zero GEPs from OtherPtr.  This is an
2122     // optimization, but it's also required to detect the corner case where
2123     // both pointer operands are referencing the same memory, and where
2124     // OtherPtr may be a bitcast or GEP that currently being rewritten.  (This
2125     // function is only called for mem intrinsics that access the whole
2126     // aggregate, so non-zero GEPs are not an issue here.)
2127     OtherPtr = OtherPtr->stripPointerCasts();
2128
2129     // Copying the alloca to itself is a no-op: just delete it.
2130     if (OtherPtr == AI || OtherPtr == NewElts[0]) {
2131       // This code will run twice for a no-op memcpy -- once for each operand.
2132       // Put only one reference to MI on the DeadInsts list.
2133       for (SmallVector<Value*, 32>::const_iterator I = DeadInsts.begin(),
2134              E = DeadInsts.end(); I != E; ++I)
2135         if (*I == MI) return;
2136       DeadInsts.push_back(MI);
2137       return;
2138     }
2139
2140     // If the pointer is not the right type, insert a bitcast to the right
2141     // type.
2142     const Type *NewTy =
2143       PointerType::get(AI->getType()->getElementType(), AddrSpace);
2144
2145     if (OtherPtr->getType() != NewTy)
2146       OtherPtr = new BitCastInst(OtherPtr, NewTy, OtherPtr->getName(), MI);
2147   }
2148
2149   // Process each element of the aggregate.
2150   bool SROADest = MI->getRawDest() == Inst;
2151
2152   Constant *Zero = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(MI->getContext()));
2153
2154   for (unsigned i = 0, e = NewElts.size(); i != e; ++i) {
2155     // If this is a memcpy/memmove, emit a GEP of the other element address.
2156     Value *OtherElt = 0;
2157     unsigned OtherEltAlign = MemAlignment;
2158
2159     if (OtherPtr) {
2160       Value *Idx[2] = { Zero,
2161                       ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(MI->getContext()), i) };
2162       OtherElt = GetElementPtrInst::CreateInBounds(OtherPtr, Idx, Idx + 2,
2163                                               OtherPtr->getName()+"."+Twine(i),
2164                                                    MI);
2165       uint64_t EltOffset;
2166       const PointerType *OtherPtrTy = cast<PointerType>(OtherPtr->getType());
2167       const Type *OtherTy = OtherPtrTy->getElementType();
2168       if (const StructType *ST = dyn_cast<StructType>(OtherTy)) {
2169         EltOffset = TD->getStructLayout(ST)->getElementOffset(i);
2170       } else {
2171         const Type *EltTy = cast<SequentialType>(OtherTy)->getElementType();
2172         EltOffset = TD->getTypeAllocSize(EltTy)*i;
2173       }
2174
2175       // The alignment of the other pointer is the guaranteed alignment of the
2176       // element, which is affected by both the known alignment of the whole
2177       // mem intrinsic and the alignment of the element.  If the alignment of
2178       // the memcpy (f.e.) is 32 but the element is at a 4-byte offset, then the
2179       // known alignment is just 4 bytes.
2180       OtherEltAlign = (unsigned)MinAlign(OtherEltAlign, EltOffset);
2181     }
2182
2183     Value *EltPtr = NewElts[i];
2184     const Type *EltTy = cast<PointerType>(EltPtr->getType())->getElementType();
2185
2186     // If we got down to a scalar, insert a load or store as appropriate.
2187     if (EltTy->isSingleValueType()) {
2188       if (isa<MemTransferInst>(MI)) {
2189         if (SROADest) {
2190           // From Other to Alloca.
2191           Value *Elt = new LoadInst(OtherElt, "tmp", false, OtherEltAlign, MI);
2192           new StoreInst(Elt, EltPtr, MI);
2193         } else {
2194           // From Alloca to Other.
2195           Value *Elt = new LoadInst(EltPtr, "tmp", MI);
2196           new StoreInst(Elt, OtherElt, false, OtherEltAlign, MI);
2197         }
2198         continue;
2199       }
2200       assert(isa<MemSetInst>(MI));
2201
2202       // If the stored element is zero (common case), just store a null
2203       // constant.
2204       Constant *StoreVal;
2205       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getArgOperand(1))) {
2206         if (CI->isZero()) {
2207           StoreVal = Constant::getNullValue(EltTy);  // 0.0, null, 0, <0,0>
2208         } else {
2209           // If EltTy is a vector type, get the element type.
2210           const Type *ValTy = EltTy->getScalarType();
2211
2212           // Construct an integer with the right value.
2213           unsigned EltSize = TD->getTypeSizeInBits(ValTy);
2214           APInt OneVal(EltSize, CI->getZExtValue());
2215           APInt TotalVal(OneVal);
2216           // Set each byte.
2217           for (unsigned i = 0; 8*i < EltSize; ++i) {
2218             TotalVal = TotalVal.shl(8);
2219             TotalVal |= OneVal;
2220           }
2221
2222           // Convert the integer value to the appropriate type.
2223           StoreVal = ConstantInt::get(CI->getContext(), TotalVal);
2224           if (ValTy->isPointerTy())
2225             StoreVal = ConstantExpr::getIntToPtr(StoreVal, ValTy);
2226           else if (ValTy->isFloatingPointTy())
2227             StoreVal = ConstantExpr::getBitCast(StoreVal, ValTy);
2228           assert(StoreVal->getType() == ValTy && "Type mismatch!");
2229
2230           // If the requested value was a vector constant, create it.
2231           if (EltTy != ValTy) {
2232             unsigned NumElts = cast<VectorType>(ValTy)->getNumElements();
2233             SmallVector<Constant*, 16> Elts(NumElts, StoreVal);
2234             StoreVal = ConstantVector::get(Elts);
2235           }
2236         }
2237         new StoreInst(StoreVal, EltPtr, MI);
2238         continue;
2239       }
2240       // Otherwise, if we're storing a byte variable, use a memset call for
2241       // this element.
2242     }
2243
2244     unsigned EltSize = TD->getTypeAllocSize(EltTy);
2245
2246     IRBuilder<> Builder(MI);
2247
2248     // Finally, insert the meminst for this element.
2249     if (isa<MemSetInst>(MI)) {
2250       Builder.CreateMemSet(EltPtr, MI->getArgOperand(1), EltSize,
2251                            MI->isVolatile());
2252     } else {
2253       assert(isa<MemTransferInst>(MI));
2254       Value *Dst = SROADest ? EltPtr : OtherElt;  // Dest ptr
2255       Value *Src = SROADest ? OtherElt : EltPtr;  // Src ptr
2256
2257       if (isa<MemCpyInst>(MI))
2258         Builder.CreateMemCpy(Dst, Src, EltSize, OtherEltAlign,MI->isVolatile());
2259       else
2260         Builder.CreateMemMove(Dst, Src, EltSize,OtherEltAlign,MI->isVolatile());
2261     }
2262   }
2263   DeadInsts.push_back(MI);
2264 }
2265
2266 /// RewriteStoreUserOfWholeAlloca - We found a store of an integer that
2267 /// overwrites the entire allocation.  Extract out the pieces of the stored
2268 /// integer and store them individually.
2269 void SROA::RewriteStoreUserOfWholeAlloca(StoreInst *SI, AllocaInst *AI,
2270                                          SmallVector<AllocaInst*, 32> &NewElts){
2271   // Extract each element out of the integer according to its structure offset
2272   // and store the element value to the individual alloca.
2273   Value *SrcVal = SI->getOperand(0);
2274   const Type *AllocaEltTy = AI->getAllocatedType();
2275   uint64_t AllocaSizeBits = TD->getTypeAllocSizeInBits(AllocaEltTy);
2276
2277   IRBuilder<> Builder(SI);
2278   
2279   // Handle tail padding by extending the operand
2280   if (TD->getTypeSizeInBits(SrcVal->getType()) != AllocaSizeBits)
2281     SrcVal = Builder.CreateZExt(SrcVal,
2282                             IntegerType::get(SI->getContext(), AllocaSizeBits));
2283
2284   DEBUG(dbgs() << "PROMOTING STORE TO WHOLE ALLOCA: " << *AI << '\n' << *SI
2285                << '\n');
2286
2287   // There are two forms here: AI could be an array or struct.  Both cases
2288   // have different ways to compute the element offset.
2289   if (const StructType *EltSTy = dyn_cast<StructType>(AllocaEltTy)) {
2290     const StructLayout *Layout = TD->getStructLayout(EltSTy);
2291
2292     for (unsigned i = 0, e = NewElts.size(); i != e; ++i) {
2293       // Get the number of bits to shift SrcVal to get the value.
2294       const Type *FieldTy = EltSTy->getElementType(i);
2295       uint64_t Shift = Layout->getElementOffsetInBits(i);
2296
2297       if (TD->isBigEndian())
2298         Shift = AllocaSizeBits-Shift-TD->getTypeAllocSizeInBits(FieldTy);
2299
2300       Value *EltVal = SrcVal;
2301       if (Shift) {
2302         Value *ShiftVal = ConstantInt::get(EltVal->getType(), Shift);
2303         EltVal = Builder.CreateLShr(EltVal, ShiftVal, "sroa.store.elt");
2304       }
2305
2306       // Truncate down to an integer of the right size.
2307       uint64_t FieldSizeBits = TD->getTypeSizeInBits(FieldTy);
2308
2309       // Ignore zero sized fields like {}, they obviously contain no data.
2310       if (FieldSizeBits == 0) continue;
2311
2312       if (FieldSizeBits != AllocaSizeBits)
2313         EltVal = Builder.CreateTrunc(EltVal,
2314                              IntegerType::get(SI->getContext(), FieldSizeBits));
2315       Value *DestField = NewElts[i];
2316       if (EltVal->getType() == FieldTy) {
2317         // Storing to an integer field of this size, just do it.
2318       } else if (FieldTy->isFloatingPointTy() || FieldTy->isVectorTy()) {
2319         // Bitcast to the right element type (for fp/vector values).
2320         EltVal = Builder.CreateBitCast(EltVal, FieldTy);
2321       } else {
2322         // Otherwise, bitcast the dest pointer (for aggregates).
2323         DestField = Builder.CreateBitCast(DestField,
2324                                      PointerType::getUnqual(EltVal->getType()));
2325       }
2326       new StoreInst(EltVal, DestField, SI);
2327     }
2328
2329   } else {
2330     const ArrayType *ATy = cast<ArrayType>(AllocaEltTy);
2331     const Type *ArrayEltTy = ATy->getElementType();
2332     uint64_t ElementOffset = TD->getTypeAllocSizeInBits(ArrayEltTy);
2333     uint64_t ElementSizeBits = TD->getTypeSizeInBits(ArrayEltTy);
2334
2335     uint64_t Shift;
2336
2337     if (TD->isBigEndian())
2338       Shift = AllocaSizeBits-ElementOffset;
2339     else
2340       Shift = 0;
2341
2342     for (unsigned i = 0, e = NewElts.size(); i != e; ++i) {
2343       // Ignore zero sized fields like {}, they obviously contain no data.
2344       if (ElementSizeBits == 0) continue;
2345
2346       Value *EltVal = SrcVal;
2347       if (Shift) {
2348         Value *ShiftVal = ConstantInt::get(EltVal->getType(), Shift);
2349         EltVal = Builder.CreateLShr(EltVal, ShiftVal, "sroa.store.elt");
2350       }
2351
2352       // Truncate down to an integer of the right size.
2353       if (ElementSizeBits != AllocaSizeBits)
2354         EltVal = Builder.CreateTrunc(EltVal,
2355                                      IntegerType::get(SI->getContext(),
2356                                                       ElementSizeBits));
2357       Value *DestField = NewElts[i];
2358       if (EltVal->getType() == ArrayEltTy) {
2359         // Storing to an integer field of this size, just do it.
2360       } else if (ArrayEltTy->isFloatingPointTy() ||
2361                  ArrayEltTy->isVectorTy()) {
2362         // Bitcast to the right element type (for fp/vector values).
2363         EltVal = Builder.CreateBitCast(EltVal, ArrayEltTy);
2364       } else {
2365         // Otherwise, bitcast the dest pointer (for aggregates).
2366         DestField = Builder.CreateBitCast(DestField,
2367                                      PointerType::getUnqual(EltVal->getType()));
2368       }
2369       new StoreInst(EltVal, DestField, SI);
2370
2371       if (TD->isBigEndian())
2372         Shift -= ElementOffset;
2373       else
2374         Shift += ElementOffset;
2375     }
2376   }
2377
2378   DeadInsts.push_back(SI);
2379 }
2380
2381 /// RewriteLoadUserOfWholeAlloca - We found a load of the entire allocation to
2382 /// an integer.  Load the individual pieces to form the aggregate value.
2383 void SROA::RewriteLoadUserOfWholeAlloca(LoadInst *LI, AllocaInst *AI,
2384                                         SmallVector<AllocaInst*, 32> &NewElts) {
2385   // Extract each element out of the NewElts according to its structure offset
2386   // and form the result value.
2387   const Type *AllocaEltTy = AI->getAllocatedType();
2388   uint64_t AllocaSizeBits = TD->getTypeAllocSizeInBits(AllocaEltTy);
2389
2390   DEBUG(dbgs() << "PROMOTING LOAD OF WHOLE ALLOCA: " << *AI << '\n' << *LI
2391                << '\n');
2392
2393   // There are two forms here: AI could be an array or struct.  Both cases
2394   // have different ways to compute the element offset.
2395   const StructLayout *Layout = 0;
2396   uint64_t ArrayEltBitOffset = 0;
2397   if (const StructType *EltSTy = dyn_cast<StructType>(AllocaEltTy)) {
2398     Layout = TD->getStructLayout(EltSTy);
2399   } else {
2400     const Type *ArrayEltTy = cast<ArrayType>(AllocaEltTy)->getElementType();
2401     ArrayEltBitOffset = TD->getTypeAllocSizeInBits(ArrayEltTy);
2402   }
2403
2404   Value *ResultVal =
2405     Constant::getNullValue(IntegerType::get(LI->getContext(), AllocaSizeBits));
2406
2407   for (unsigned i = 0, e = NewElts.size(); i != e; ++i) {
2408     // Load the value from the alloca.  If the NewElt is an aggregate, cast
2409     // the pointer to an integer of the same size before doing the load.
2410     Value *SrcField = NewElts[i];
2411     const Type *FieldTy =
2412       cast<PointerType>(SrcField->getType())->getElementType();
2413     uint64_t FieldSizeBits = TD->getTypeSizeInBits(FieldTy);
2414
2415     // Ignore zero sized fields like {}, they obviously contain no data.
2416     if (FieldSizeBits == 0) continue;
2417
2418     const IntegerType *FieldIntTy = IntegerType::get(LI->getContext(),
2419                                                      FieldSizeBits);
2420     if (!FieldTy->isIntegerTy() && !FieldTy->isFloatingPointTy() &&
2421         !FieldTy->isVectorTy())
2422       SrcField = new BitCastInst(SrcField,
2423                                  PointerType::getUnqual(FieldIntTy),
2424                                  "", LI);
2425     SrcField = new LoadInst(SrcField, "sroa.load.elt", LI);
2426
2427     // If SrcField is a fp or vector of the right size but that isn't an
2428     // integer type, bitcast to an integer so we can shift it.
2429     if (SrcField->getType() != FieldIntTy)
2430       SrcField = new BitCastInst(SrcField, FieldIntTy, "", LI);
2431
2432     // Zero extend the field to be the same size as the final alloca so that
2433     // we can shift and insert it.
2434     if (SrcField->getType() != ResultVal->getType())
2435       SrcField = new ZExtInst(SrcField, ResultVal->getType(), "", LI);
2436
2437     // Determine the number of bits to shift SrcField.
2438     uint64_t Shift;
2439     if (Layout) // Struct case.
2440       Shift = Layout->getElementOffsetInBits(i);
2441     else  // Array case.
2442       Shift = i*ArrayEltBitOffset;
2443
2444     if (TD->isBigEndian())
2445       Shift = AllocaSizeBits-Shift-FieldIntTy->getBitWidth();
2446
2447     if (Shift) {
2448       Value *ShiftVal = ConstantInt::get(SrcField->getType(), Shift);
2449       SrcField = BinaryOperator::CreateShl(SrcField, ShiftVal, "", LI);
2450     }
2451
2452     // Don't create an 'or x, 0' on the first iteration.
2453     if (!isa<Constant>(ResultVal) ||
2454         !cast<Constant>(ResultVal)->isNullValue())
2455       ResultVal = BinaryOperator::CreateOr(SrcField, ResultVal, "", LI);
2456     else
2457       ResultVal = SrcField;
2458   }
2459
2460   // Handle tail padding by truncating the result
2461   if (TD->getTypeSizeInBits(LI->getType()) != AllocaSizeBits)
2462     ResultVal = new TruncInst(ResultVal, LI->getType(), "", LI);
2463
2464   LI->replaceAllUsesWith(ResultVal);
2465   DeadInsts.push_back(LI);
2466 }
2467
2468 /// HasPadding - Return true if the specified type has any structure or
2469 /// alignment padding in between the elements that would be split apart
2470 /// by SROA; return false otherwise.
2471 static bool HasPadding(const Type *Ty, const TargetData &TD) {
2472   if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(Ty)) {
2473     Ty = ATy->getElementType();
2474     return TD.getTypeSizeInBits(Ty) != TD.getTypeAllocSizeInBits(Ty);
2475   }
2476
2477   // SROA currently handles only Arrays and Structs.
2478   const StructType *STy = cast<StructType>(Ty);
2479   const StructLayout *SL = TD.getStructLayout(STy);
2480   unsigned PrevFieldBitOffset = 0;
2481   for (unsigned i = 0, e = STy->getNumElements(); i != e; ++i) {
2482     unsigned FieldBitOffset = SL->getElementOffsetInBits(i);
2483
2484     // Check to see if there is any padding between this element and the
2485     // previous one.
2486     if (i) {
2487       unsigned PrevFieldEnd =
2488         PrevFieldBitOffset+TD.getTypeSizeInBits(STy->getElementType(i-1));
2489       if (PrevFieldEnd < FieldBitOffset)
2490         return true;
2491     }
2492     PrevFieldBitOffset = FieldBitOffset;
2493   }
2494   // Check for tail padding.
2495   if (unsigned EltCount = STy->getNumElements()) {
2496     unsigned PrevFieldEnd = PrevFieldBitOffset +
2497       TD.getTypeSizeInBits(STy->getElementType(EltCount-1));
2498     if (PrevFieldEnd < SL->getSizeInBits())
2499       return true;
2500   }
2501   return false;
2502 }
2503
2504 /// isSafeStructAllocaToScalarRepl - Check to see if the specified allocation of
2505 /// an aggregate can be broken down into elements.  Return 0 if not, 3 if safe,
2506 /// or 1 if safe after canonicalization has been performed.
2507 bool SROA::isSafeAllocaToScalarRepl(AllocaInst *AI) {
2508   // Loop over the use list of the alloca.  We can only transform it if all of
2509   // the users are safe to transform.
2510   AllocaInfo Info(AI);
2511
2512   isSafeForScalarRepl(AI, 0, Info);
2513   if (Info.isUnsafe) {
2514     DEBUG(dbgs() << "Cannot transform: " << *AI << '\n');
2515     return false;
2516   }
2517
2518   // Okay, we know all the users are promotable.  If the aggregate is a memcpy
2519   // source and destination, we have to be careful.  In particular, the memcpy
2520   // could be moving around elements that live in structure padding of the LLVM
2521   // types, but may actually be used.  In these cases, we refuse to promote the
2522   // struct.
2523   if (Info.isMemCpySrc && Info.isMemCpyDst &&
2524       HasPadding(AI->getAllocatedType(), *TD))
2525     return false;
2526
2527   // If the alloca never has an access to just *part* of it, but is accessed
2528   // via loads and stores, then we should use ConvertToScalarInfo to promote
2529   // the alloca instead of promoting each piece at a time and inserting fission
2530   // and fusion code.
2531   if (!Info.hasSubelementAccess && Info.hasALoadOrStore) {
2532     // If the struct/array just has one element, use basic SRoA.
2533     if (const StructType *ST = dyn_cast<StructType>(AI->getAllocatedType())) {
2534       if (ST->getNumElements() > 1) return false;
2535     } else {
2536       if (cast<ArrayType>(AI->getAllocatedType())->getNumElements() > 1)
2537         return false;
2538     }
2539   }
2540   
2541   return true;
2542 }
2543
2544
2545
2546 /// PointsToConstantGlobal - Return true if V (possibly indirectly) points to
2547 /// some part of a constant global variable.  This intentionally only accepts
2548 /// constant expressions because we don't can't rewrite arbitrary instructions.
2549 static bool PointsToConstantGlobal(Value *V) {
2550   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
2551     return GV->isConstant();
2552   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
2553     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast ||
2554         CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
2555       return PointsToConstantGlobal(CE->getOperand(0));
2556   return false;
2557 }
2558
2559 /// isOnlyCopiedFromConstantGlobal - Recursively walk the uses of a (derived)
2560 /// pointer to an alloca.  Ignore any reads of the pointer, return false if we
2561 /// see any stores or other unknown uses.  If we see pointer arithmetic, keep
2562 /// track of whether it moves the pointer (with isOffset) but otherwise traverse
2563 /// the uses.  If we see a memcpy/memmove that targets an unoffseted pointer to
2564 /// the alloca, and if the source pointer is a pointer to a constant global, we
2565 /// can optimize this.
2566 static bool
2567 isOnlyCopiedFromConstantGlobal(Value *V, MemTransferInst *&TheCopy,
2568                                bool isOffset,
2569                                SmallVector<Instruction *, 4> &LifetimeMarkers) {
2570   // We track lifetime intrinsics as we encounter them.  If we decide to go
2571   // ahead and replace the value with the global, this lets the caller quickly
2572   // eliminate the markers.
2573
2574   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end(); UI!=E; ++UI) {
2575     User *U = cast<Instruction>(*UI);
2576
2577     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(U)) {
2578       // Ignore non-volatile loads, they are always ok.
2579       if (LI->isVolatile()) return false;
2580       continue;
2581     }
2582
2583     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(U)) {
2584       // If uses of the bitcast are ok, we are ok.
2585       if (!isOnlyCopiedFromConstantGlobal(BCI, TheCopy, isOffset,
2586                                           LifetimeMarkers))
2587         return false;
2588       continue;
2589     }
2590     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(U)) {
2591       // If the GEP has all zero indices, it doesn't offset the pointer.  If it
2592       // doesn't, it does.
2593       if (!isOnlyCopiedFromConstantGlobal(GEP, TheCopy,
2594                                           isOffset || !GEP->hasAllZeroIndices(),
2595                                           LifetimeMarkers))
2596         return false;
2597       continue;
2598     }
2599
2600     if (CallSite CS = U) {
2601       // If this is the function being called then we treat it like a load and
2602       // ignore it.
2603       if (CS.isCallee(UI))
2604         continue;
2605
2606       // If this is a readonly/readnone call site, then we know it is just a
2607       // load (but one that potentially returns the value itself), so we can
2608       // ignore it if we know that the value isn't captured.
2609       unsigned ArgNo = CS.getArgumentNo(UI);
2610       if (CS.onlyReadsMemory() &&
2611           (CS.getInstruction()->use_empty() ||
2612            CS.paramHasAttr(ArgNo+1, Attribute::NoCapture)))
2613         continue;
2614
2615       // If this is being passed as a byval argument, the caller is making a
2616       // copy, so it is only a read of the alloca.
2617       if (CS.paramHasAttr(ArgNo+1, Attribute::ByVal))
2618         continue;
2619     }
2620
2621     // Lifetime intrinsics can be handled by the caller.
2622     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(U)) {
2623       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_start ||
2624           II->getIntrinsicID() == Intrinsic::lifetime_end) {
2625         assert(II->use_empty() && "Lifetime markers have no result to use!");
2626         LifetimeMarkers.push_back(II);
2627         continue;
2628       }
2629     }
2630
2631     // If this is isn't our memcpy/memmove, reject it as something we can't
2632     // handle.
2633     MemTransferInst *MI = dyn_cast<MemTransferInst>(U);
2634     if (MI == 0)
2635       return false;
2636
2637     // If the transfer is using the alloca as a source of the transfer, then
2638     // ignore it since it is a load (unless the transfer is volatile).
2639     if (UI.getOperandNo() == 1) {
2640       if (MI->isVolatile()) return false;
2641       continue;
2642     }
2643
2644     // If we already have seen a copy, reject the second one.
2645     if (TheCopy) return false;
2646
2647     // If the pointer has been offset from the start of the alloca, we can't
2648     // safely handle this.
2649     if (isOffset) return false;
2650
2651     // If the memintrinsic isn't using the alloca as the dest, reject it.
2652     if (UI.getOperandNo() != 0) return false;
2653
2654     // If the source of the memcpy/move is not a constant global, reject it.
2655     if (!PointsToConstantGlobal(MI->getSource()))
2656       return false;
2657
2658     // Otherwise, the transform is safe.  Remember the copy instruction.
2659     TheCopy = MI;
2660   }
2661   return true;
2662 }
2663
2664 /// isOnlyCopiedFromConstantGlobal - Return true if the specified alloca is only
2665 /// modified by a copy from a constant global.  If we can prove this, we can
2666 /// replace any uses of the alloca with uses of the global directly.
2667 MemTransferInst *
2668 SROA::isOnlyCopiedFromConstantGlobal(AllocaInst *AI,
2669                                      SmallVector<Instruction*, 4> &ToDelete) {
2670   MemTransferInst *TheCopy = 0;
2671   if (::isOnlyCopiedFromConstantGlobal(AI, TheCopy, false, ToDelete))
2672     return TheCopy;
2673   return 0;
2674 }