]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_mir_transform/src/dest_prop.rs
Test drop_tracking_mir before querying generator.
[rust.git] / compiler / rustc_mir_transform / src / dest_prop.rs
1 //! Propagates assignment destinations backwards in the CFG to eliminate redundant assignments.
2 //!
3 //! # Motivation
4 //!
5 //! MIR building can insert a lot of redundant copies, and Rust code in general often tends to move
6 //! values around a lot. The result is a lot of assignments of the form `dest = {move} src;` in MIR.
7 //! MIR building for constants in particular tends to create additional locals that are only used
8 //! inside a single block to shuffle a value around unnecessarily.
9 //!
10 //! LLVM by itself is not good enough at eliminating these redundant copies (eg. see
11 //! <https://github.com/rust-lang/rust/issues/32966>), so this leaves some performance on the table
12 //! that we can regain by implementing an optimization for removing these assign statements in rustc
13 //! itself. When this optimization runs fast enough, it can also speed up the constant evaluation
14 //! and code generation phases of rustc due to the reduced number of statements and locals.
15 //!
16 //! # The Optimization
17 //!
18 //! Conceptually, this optimization is "destination propagation". It is similar to the Named Return
19 //! Value Optimization, or NRVO, known from the C++ world, except that it isn't limited to return
20 //! values or the return place `_0`. On a very high level, independent of the actual implementation
21 //! details, it does the following:
22 //!
23 //! 1) Identify `dest = src;` statements with values for `dest` and `src` whose storage can soundly
24 //!    be merged.
25 //! 2) Replace all mentions of `src` with `dest` ("unifying" them and propagating the destination
26 //!    backwards).
27 //! 3) Delete the `dest = src;` statement (by making it a `nop`).
28 //!
29 //! Step 1) is by far the hardest, so it is explained in more detail below.
30 //!
31 //! ## Soundness
32 //!
33 //! We have a pair of places `p` and `q`, whose memory we would like to merge. In order for this to
34 //! be sound, we need to check a number of conditions:
35 //!
36 //! * `p` and `q` must both be *constant* - it does not make much sense to talk about merging them
37 //!   if they do not consistently refer to the same place in memory. This is satisfied if they do
38 //!   not contain any indirection through a pointer or any indexing projections.
39 //!
40 //! * We need to make sure that the goal of "merging the memory" is actually structurally possible
41 //!   in MIR. For example, even if all the other conditions are satisfied, there is no way to
42 //!   "merge" `_5.foo` and `_6.bar`. For now, we ensure this by requiring that both `p` and `q` are
43 //!   locals with no further projections. Future iterations of this pass should improve on this.
44 //!
45 //! * Finally, we want `p` and `q` to use the same memory - however, we still need to make sure that
46 //!   each of them has enough "ownership" of that memory to continue "doing its job." More
47 //!   precisely, what we will check is that whenever the program performs a write to `p`, then it
48 //!   does not currently care about what the value in `q` is (and vice versa). We formalize the
49 //!   notion of "does not care what the value in `q` is" by checking the *liveness* of `q`.
50 //!
51 //!   Because of the difficulty of computing liveness of places that have their address taken, we do
52 //!   not even attempt to do it. Any places that are in a local that has its address taken is
53 //!   excluded from the optimization.
54 //!
55 //! The first two conditions are simple structural requirements on the `Assign` statements that can
56 //! be trivially checked. The third requirement however is more difficult and costly to check.
57 //!
58 //! ## Future Improvements
59 //!
60 //! There are a number of ways in which this pass could be improved in the future:
61 //!
62 //! * Merging storage liveness ranges instead of removing storage statements completely. This may
63 //!   improve stack usage.
64 //!
65 //! * Allow merging locals into places with projections, eg `_5` into `_6.foo`.
66 //!
67 //! * Liveness analysis with more precision than whole locals at a time. The smaller benefit of this
68 //!   is that it would allow us to dest prop at "sub-local" levels in some cases. The bigger benefit
69 //!   of this is that such liveness analysis can report more accurate results about whole locals at
70 //!   a time. For example, consider:
71 //!
72 //!   ```ignore (syntax-highliting-only)
73 //!   _1 = u;
74 //!   // unrelated code
75 //!   _1.f1 = v;
76 //!   _2 = _1.f1;
77 //!   ```
78 //!
79 //!   Because the current analysis only thinks in terms of locals, it does not have enough
80 //!   information to report that `_1` is dead in the "unrelated code" section.
81 //!
82 //! * Liveness analysis enabled by alias analysis. This would allow us to not just bail on locals
83 //!   that ever have their address taken. Of course that requires actually having alias analysis
84 //!   (and a model to build it on), so this might be a bit of a ways off.
85 //!
86 //! * Various perf improvents. There are a bunch of comments in here marked `PERF` with ideas for
87 //!   how to do things more efficiently. However, the complexity of the pass as a whole should be
88 //!   kept in mind.
89 //!
90 //! ## Previous Work
91 //!
92 //! A [previous attempt][attempt 1] at implementing an optimization like this turned out to be a
93 //! significant regression in compiler performance. Fixing the regressions introduced a lot of
94 //! undesirable complexity to the implementation.
95 //!
96 //! A [subsequent approach][attempt 2] tried to avoid the costly computation by limiting itself to
97 //! acyclic CFGs, but still turned out to be far too costly to run due to suboptimal performance
98 //! within individual basic blocks, requiring a walk across the entire block for every assignment
99 //! found within the block. For the `tuple-stress` benchmark, which has 458745 statements in a
100 //! single block, this proved to be far too costly.
101 //!
102 //! [Another approach after that][attempt 3] was much closer to correct, but had some soundness
103 //! issues - it was failing to consider stores outside live ranges, and failed to uphold some of the
104 //! requirements that MIR has for non-overlapping places within statements. However, it also had
105 //! performance issues caused by `O(l² * s)` runtime, where `l` is the number of locals and `s` is
106 //! the number of statements and terminators.
107 //!
108 //! Since the first attempt at this, the compiler has improved dramatically, and new analysis
109 //! frameworks have been added that should make this approach viable without requiring a limited
110 //! approach that only works for some classes of CFGs:
111 //! - rustc now has a powerful dataflow analysis framework that can handle forwards and backwards
112 //!   analyses efficiently.
113 //! - Layout optimizations for generators have been added to improve code generation for
114 //!   async/await, which are very similar in spirit to what this optimization does.
115 //!
116 //! Also, rustc now has a simple NRVO pass (see `nrvo.rs`), which handles a subset of the cases that
117 //! this destination propagation pass handles, proving that similar optimizations can be performed
118 //! on MIR.
119 //!
120 //! ## Pre/Post Optimization
121 //!
122 //! It is recommended to run `SimplifyCfg` and then `SimplifyLocals` some time after this pass, as
123 //! it replaces the eliminated assign statements with `nop`s and leaves unused locals behind.
124 //!
125 //! [liveness]: https://en.wikipedia.org/wiki/Live_variable_analysis
126 //! [attempt 1]: https://github.com/rust-lang/rust/pull/47954
127 //! [attempt 2]: https://github.com/rust-lang/rust/pull/71003
128 //! [attempt 3]: https://github.com/rust-lang/rust/pull/72632
129
130 use std::collections::hash_map::{Entry, OccupiedEntry};
131
132 use crate::simplify::remove_dead_blocks;
133 use crate::MirPass;
134 use rustc_data_structures::fx::FxHashMap;
135 use rustc_index::bit_set::BitSet;
136 use rustc_middle::mir::visit::{MutVisitor, PlaceContext, Visitor};
137 use rustc_middle::mir::{dump_mir, PassWhere};
138 use rustc_middle::mir::{
139     traversal, BasicBlock, Body, InlineAsmOperand, Local, LocalKind, Location, Operand, Place,
140     Rvalue, Statement, StatementKind, TerminatorKind,
141 };
142 use rustc_middle::ty::TyCtxt;
143 use rustc_mir_dataflow::impls::MaybeLiveLocals;
144 use rustc_mir_dataflow::{Analysis, ResultsCursor};
145
146 pub struct DestinationPropagation;
147
148 impl<'tcx> MirPass<'tcx> for DestinationPropagation {
149     fn is_enabled(&self, sess: &rustc_session::Session) -> bool {
150         // For now, only run at MIR opt level 3. Two things need to be changed before this can be
151         // turned on by default:
152         //  1. Because of the overeager removal of storage statements, this can cause stack space
153         //     regressions. This opt is not the place to fix this though, it's a more general
154         //     problem in MIR.
155         //  2. Despite being an overall perf improvement, this still causes a 30% regression in
156         //     keccak. We can temporarily fix this by bounding function size, but in the long term
157         //     we should fix this by being smarter about invalidating analysis results.
158         sess.mir_opt_level() >= 3
159     }
160
161     fn run_pass(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, body: &mut Body<'tcx>) {
162         let def_id = body.source.def_id();
163         let mut allocations = Allocations::default();
164         trace!(func = ?tcx.def_path_str(def_id));
165
166         let borrowed = rustc_mir_dataflow::impls::borrowed_locals(body);
167
168         // In order to avoid having to collect data for every single pair of locals in the body, we
169         // do not allow doing more than one merge for places that are derived from the same local at
170         // once. To avoid missed opportunities, we instead iterate to a fixed point - we'll refer to
171         // each of these iterations as a "round."
172         //
173         // Reaching a fixed point could in theory take up to `min(l, s)` rounds - however, we do not
174         // expect to see MIR like that. To verify this, a test was run against `[rust-lang/regex]` -
175         // the average MIR body saw 1.32 full iterations of this loop. The most that was hit were 30
176         // for a single function. Only 80/2801 (2.9%) of functions saw at least 5.
177         //
178         // [rust-lang/regex]:
179         //     https://github.com/rust-lang/regex/tree/b5372864e2df6a2f5e543a556a62197f50ca3650
180         let mut round_count = 0;
181         loop {
182             // PERF: Can we do something smarter than recalculating the candidates and liveness
183             // results?
184             let mut candidates = find_candidates(
185                 body,
186                 &borrowed,
187                 &mut allocations.candidates,
188                 &mut allocations.candidates_reverse,
189             );
190             trace!(?candidates);
191             let mut live = MaybeLiveLocals
192                 .into_engine(tcx, body)
193                 .iterate_to_fixpoint()
194                 .into_results_cursor(body);
195             dest_prop_mir_dump(tcx, body, &mut live, round_count);
196
197             FilterInformation::filter_liveness(
198                 &mut candidates,
199                 &mut live,
200                 &mut allocations.write_info,
201                 body,
202             );
203
204             // Because we do not update liveness information, it is unsound to use a local for more
205             // than one merge operation within a single round of optimizations. We store here which
206             // ones we have already used.
207             let mut merged_locals: BitSet<Local> = BitSet::new_empty(body.local_decls.len());
208
209             // This is the set of merges we will apply this round. It is a subset of the candidates.
210             let mut merges = FxHashMap::default();
211
212             for (src, candidates) in candidates.c.iter() {
213                 if merged_locals.contains(*src) {
214                     continue;
215                 }
216                 let Some(dest) =
217                     candidates.iter().find(|dest| !merged_locals.contains(**dest)) else {
218                         continue;
219                 };
220                 if !tcx.consider_optimizing(|| {
221                     format!("{} round {}", tcx.def_path_str(def_id), round_count)
222                 }) {
223                     break;
224                 }
225                 merges.insert(*src, *dest);
226                 merged_locals.insert(*src);
227                 merged_locals.insert(*dest);
228             }
229             trace!(merging = ?merges);
230
231             if merges.is_empty() {
232                 break;
233             }
234             round_count += 1;
235
236             apply_merges(body, tcx, &merges, &merged_locals);
237         }
238
239         if round_count != 0 {
240             // Merging can introduce overlap between moved arguments and/or call destination in an
241             // unreachable code, which validator considers to be ill-formed.
242             remove_dead_blocks(tcx, body);
243         }
244
245         trace!(round_count);
246     }
247 }
248
249 /// Container for the various allocations that we need.
250 ///
251 /// We store these here and hand out `&mut` access to them, instead of dropping and recreating them
252 /// frequently. Everything with a `&'alloc` lifetime points into here.
253 #[derive(Default)]
254 struct Allocations {
255     candidates: FxHashMap<Local, Vec<Local>>,
256     candidates_reverse: FxHashMap<Local, Vec<Local>>,
257     write_info: WriteInfo,
258     // PERF: Do this for `MaybeLiveLocals` allocations too.
259 }
260
261 #[derive(Debug)]
262 struct Candidates<'alloc> {
263     /// The set of candidates we are considering in this optimization.
264     ///
265     /// We will always merge the key into at most one of its values.
266     ///
267     /// Whether a place ends up in the key or the value does not correspond to whether it appears as
268     /// the lhs or rhs of any assignment. As a matter of fact, the places in here might never appear
269     /// in an assignment at all. This happens because if we see an assignment like this:
270     ///
271     /// ```ignore (syntax-highlighting-only)
272     /// _1.0 = _2.0
273     /// ```
274     ///
275     /// We will still report that we would like to merge `_1` and `_2` in an attempt to allow us to
276     /// remove that assignment.
277     c: &'alloc mut FxHashMap<Local, Vec<Local>>,
278     /// A reverse index of the `c` set; if the `c` set contains `a => Place { local: b, proj }`,
279     /// then this contains `b => a`.
280     // PERF: Possibly these should be `SmallVec`s?
281     reverse: &'alloc mut FxHashMap<Local, Vec<Local>>,
282 }
283
284 //////////////////////////////////////////////////////////
285 // Merging
286 //
287 // Applies the actual optimization
288
289 fn apply_merges<'tcx>(
290     body: &mut Body<'tcx>,
291     tcx: TyCtxt<'tcx>,
292     merges: &FxHashMap<Local, Local>,
293     merged_locals: &BitSet<Local>,
294 ) {
295     let mut merger = Merger { tcx, merges, merged_locals };
296     merger.visit_body_preserves_cfg(body);
297 }
298
299 struct Merger<'a, 'tcx> {
300     tcx: TyCtxt<'tcx>,
301     merges: &'a FxHashMap<Local, Local>,
302     merged_locals: &'a BitSet<Local>,
303 }
304
305 impl<'a, 'tcx> MutVisitor<'tcx> for Merger<'a, 'tcx> {
306     fn tcx(&self) -> TyCtxt<'tcx> {
307         self.tcx
308     }
309
310     fn visit_local(&mut self, local: &mut Local, _: PlaceContext, _location: Location) {
311         if let Some(dest) = self.merges.get(local) {
312             *local = *dest;
313         }
314     }
315
316     fn visit_statement(&mut self, statement: &mut Statement<'tcx>, location: Location) {
317         match &statement.kind {
318             // FIXME: Don't delete storage statements, but "merge" the storage ranges instead.
319             StatementKind::StorageDead(local) | StatementKind::StorageLive(local)
320                 if self.merged_locals.contains(*local) =>
321             {
322                 statement.make_nop();
323                 return;
324             }
325             _ => (),
326         };
327         self.super_statement(statement, location);
328         match &statement.kind {
329             StatementKind::Assign(box (dest, rvalue)) => {
330                 match rvalue {
331                     Rvalue::Use(Operand::Copy(place) | Operand::Move(place)) => {
332                         // These might've been turned into self-assignments by the replacement
333                         // (this includes the original statement we wanted to eliminate).
334                         if dest == place {
335                             debug!("{:?} turned into self-assignment, deleting", location);
336                             statement.make_nop();
337                         }
338                     }
339                     _ => {}
340                 }
341             }
342
343             _ => {}
344         }
345     }
346 }
347
348 //////////////////////////////////////////////////////////
349 // Liveness filtering
350 //
351 // This section enforces bullet point 2
352
353 struct FilterInformation<'a, 'body, 'alloc, 'tcx> {
354     body: &'body Body<'tcx>,
355     live: &'a mut ResultsCursor<'body, 'tcx, MaybeLiveLocals>,
356     candidates: &'a mut Candidates<'alloc>,
357     write_info: &'alloc mut WriteInfo,
358     at: Location,
359 }
360
361 // We first implement some utility functions which we will expose removing candidates according to
362 // different needs. Throughout the livenss filtering, the `candidates` are only ever accessed
363 // through these methods, and not directly.
364 impl<'alloc> Candidates<'alloc> {
365     /// Just `Vec::retain`, but the condition is inverted and we add debugging output
366     fn vec_filter_candidates(
367         src: Local,
368         v: &mut Vec<Local>,
369         mut f: impl FnMut(Local) -> CandidateFilter,
370         at: Location,
371     ) {
372         v.retain(|dest| {
373             let remove = f(*dest);
374             if remove == CandidateFilter::Remove {
375                 trace!("eliminating {:?} => {:?} due to conflict at {:?}", src, dest, at);
376             }
377             remove == CandidateFilter::Keep
378         });
379     }
380
381     /// `vec_filter_candidates` but for an `Entry`
382     fn entry_filter_candidates(
383         mut entry: OccupiedEntry<'_, Local, Vec<Local>>,
384         p: Local,
385         f: impl FnMut(Local) -> CandidateFilter,
386         at: Location,
387     ) {
388         let candidates = entry.get_mut();
389         Self::vec_filter_candidates(p, candidates, f, at);
390         if candidates.len() == 0 {
391             entry.remove();
392         }
393     }
394
395     /// For all candidates `(p, q)` or `(q, p)` removes the candidate if `f(q)` says to do so
396     fn filter_candidates_by(
397         &mut self,
398         p: Local,
399         mut f: impl FnMut(Local) -> CandidateFilter,
400         at: Location,
401     ) {
402         // Cover the cases where `p` appears as a `src`
403         if let Entry::Occupied(entry) = self.c.entry(p) {
404             Self::entry_filter_candidates(entry, p, &mut f, at);
405         }
406         // And the cases where `p` appears as a `dest`
407         let Some(srcs) = self.reverse.get_mut(&p) else {
408             return;
409         };
410         // We use `retain` here to remove the elements from the reverse set if we've removed the
411         // matching candidate in the forward set.
412         srcs.retain(|src| {
413             if f(*src) == CandidateFilter::Keep {
414                 return true;
415             }
416             let Entry::Occupied(entry) = self.c.entry(*src) else {
417                 return false;
418             };
419             Self::entry_filter_candidates(
420                 entry,
421                 *src,
422                 |dest| {
423                     if dest == p { CandidateFilter::Remove } else { CandidateFilter::Keep }
424                 },
425                 at,
426             );
427             false
428         });
429     }
430 }
431
432 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq)]
433 enum CandidateFilter {
434     Keep,
435     Remove,
436 }
437
438 impl<'a, 'body, 'alloc, 'tcx> FilterInformation<'a, 'body, 'alloc, 'tcx> {
439     /// Filters the set of candidates to remove those that conflict.
440     ///
441     /// The steps we take are exactly those that are outlined at the top of the file. For each
442     /// statement/terminator, we collect the set of locals that are written to in that
443     /// statement/terminator, and then we remove all pairs of candidates that contain one such local
444     /// and another one that is live.
445     ///
446     /// We need to be careful about the ordering of operations within each statement/terminator
447     /// here. Many statements might write and read from more than one place, and we need to consider
448     /// them all. The strategy for doing this is as follows: We first gather all the places that are
449     /// written to within the statement/terminator via `WriteInfo`. Then, we use the liveness
450     /// analysis from *before* the statement/terminator (in the control flow sense) to eliminate
451     /// candidates - this is because we want to conservatively treat a pair of locals that is both
452     /// read and written in the statement/terminator to be conflicting, and the liveness analysis
453     /// before the statement/terminator will correctly report locals that are read in the
454     /// statement/terminator to be live. We are additionally conservative by treating all written to
455     /// locals as also being read from.
456     fn filter_liveness<'b>(
457         candidates: &mut Candidates<'alloc>,
458         live: &mut ResultsCursor<'b, 'tcx, MaybeLiveLocals>,
459         write_info_alloc: &'alloc mut WriteInfo,
460         body: &'b Body<'tcx>,
461     ) {
462         let mut this = FilterInformation {
463             body,
464             live,
465             candidates,
466             // We don't actually store anything at this scope, we just keep things here to be able
467             // to reuse the allocation.
468             write_info: write_info_alloc,
469             // Doesn't matter what we put here, will be overwritten before being used
470             at: Location { block: BasicBlock::from_u32(0), statement_index: 0 },
471         };
472         this.internal_filter_liveness();
473     }
474
475     fn internal_filter_liveness(&mut self) {
476         for (block, data) in traversal::preorder(self.body) {
477             self.at = Location { block, statement_index: data.statements.len() };
478             self.live.seek_after_primary_effect(self.at);
479             self.write_info.for_terminator(&data.terminator().kind);
480             self.apply_conflicts();
481
482             for (i, statement) in data.statements.iter().enumerate().rev() {
483                 self.at = Location { block, statement_index: i };
484                 self.live.seek_after_primary_effect(self.at);
485                 self.write_info.for_statement(&statement.kind, self.body);
486                 self.apply_conflicts();
487             }
488         }
489     }
490
491     fn apply_conflicts(&mut self) {
492         let writes = &self.write_info.writes;
493         for p in writes {
494             let other_skip = self.write_info.skip_pair.and_then(|(a, b)| {
495                 if a == *p {
496                     Some(b)
497                 } else if b == *p {
498                     Some(a)
499                 } else {
500                     None
501                 }
502             });
503             self.candidates.filter_candidates_by(
504                 *p,
505                 |q| {
506                     if Some(q) == other_skip {
507                         return CandidateFilter::Keep;
508                     }
509                     // It is possible that a local may be live for less than the
510                     // duration of a statement This happens in the case of function
511                     // calls or inline asm. Because of this, we also mark locals as
512                     // conflicting when both of them are written to in the same
513                     // statement.
514                     if self.live.contains(q) || writes.contains(&q) {
515                         CandidateFilter::Remove
516                     } else {
517                         CandidateFilter::Keep
518                     }
519                 },
520                 self.at,
521             );
522         }
523     }
524 }
525
526 /// Describes where a statement/terminator writes to
527 #[derive(Default, Debug)]
528 struct WriteInfo {
529     writes: Vec<Local>,
530     /// If this pair of locals is a candidate pair, completely skip processing it during this
531     /// statement. All other candidates are unaffected.
532     skip_pair: Option<(Local, Local)>,
533 }
534
535 impl WriteInfo {
536     fn for_statement<'tcx>(&mut self, statement: &StatementKind<'tcx>, body: &Body<'tcx>) {
537         self.reset();
538         match statement {
539             StatementKind::Assign(box (lhs, rhs)) => {
540                 self.add_place(*lhs);
541                 match rhs {
542                     Rvalue::Use(op) => {
543                         self.add_operand(op);
544                         self.consider_skipping_for_assign_use(*lhs, op, body);
545                     }
546                     Rvalue::Repeat(op, _) => {
547                         self.add_operand(op);
548                     }
549                     Rvalue::Cast(_, op, _)
550                     | Rvalue::UnaryOp(_, op)
551                     | Rvalue::ShallowInitBox(op, _) => {
552                         self.add_operand(op);
553                     }
554                     Rvalue::BinaryOp(_, ops) | Rvalue::CheckedBinaryOp(_, ops) => {
555                         for op in [&ops.0, &ops.1] {
556                             self.add_operand(op);
557                         }
558                     }
559                     Rvalue::Aggregate(_, ops) => {
560                         for op in ops {
561                             self.add_operand(op);
562                         }
563                     }
564                     Rvalue::ThreadLocalRef(_)
565                     | Rvalue::NullaryOp(_, _)
566                     | Rvalue::Ref(_, _, _)
567                     | Rvalue::AddressOf(_, _)
568                     | Rvalue::Len(_)
569                     | Rvalue::Discriminant(_)
570                     | Rvalue::CopyForDeref(_) => (),
571                 }
572             }
573             // Retags are technically also reads, but reporting them as a write suffices
574             StatementKind::SetDiscriminant { place, .. }
575             | StatementKind::Deinit(place)
576             | StatementKind::Retag(_, place) => {
577                 self.add_place(**place);
578             }
579             StatementKind::Intrinsic(_)
580             | StatementKind::ConstEvalCounter
581             | StatementKind::Nop
582             | StatementKind::Coverage(_)
583             | StatementKind::StorageLive(_)
584             | StatementKind::StorageDead(_) => (),
585             StatementKind::FakeRead(_) | StatementKind::AscribeUserType(_, _) => {
586                 bug!("{:?} not found in this MIR phase", statement)
587             }
588         }
589     }
590
591     fn consider_skipping_for_assign_use<'tcx>(
592         &mut self,
593         lhs: Place<'tcx>,
594         rhs: &Operand<'tcx>,
595         body: &Body<'tcx>,
596     ) {
597         let Some(rhs) = rhs.place() else {
598             return
599         };
600         if let Some(pair) = places_to_candidate_pair(lhs, rhs, body) {
601             self.skip_pair = Some(pair);
602         }
603     }
604
605     fn for_terminator<'tcx>(&mut self, terminator: &TerminatorKind<'tcx>) {
606         self.reset();
607         match terminator {
608             TerminatorKind::SwitchInt { discr: op, .. }
609             | TerminatorKind::Assert { cond: op, .. } => {
610                 self.add_operand(op);
611             }
612             TerminatorKind::Call { destination, func, args, .. } => {
613                 self.add_place(*destination);
614                 self.add_operand(func);
615                 for arg in args {
616                     self.add_operand(arg);
617                 }
618             }
619             TerminatorKind::InlineAsm { operands, .. } => {
620                 for asm_operand in operands {
621                     match asm_operand {
622                         InlineAsmOperand::In { value, .. } => {
623                             self.add_operand(value);
624                         }
625                         InlineAsmOperand::Out { place, .. } => {
626                             if let Some(place) = place {
627                                 self.add_place(*place);
628                             }
629                         }
630                         // Note that the `late` field in `InOut` is about whether the registers used
631                         // for these things overlap, and is of absolutely no interest to us.
632                         InlineAsmOperand::InOut { in_value, out_place, .. } => {
633                             if let Some(place) = out_place {
634                                 self.add_place(*place);
635                             }
636                             self.add_operand(in_value);
637                         }
638                         InlineAsmOperand::Const { .. }
639                         | InlineAsmOperand::SymFn { .. }
640                         | InlineAsmOperand::SymStatic { .. } => (),
641                     }
642                 }
643             }
644             TerminatorKind::Goto { .. }
645             | TerminatorKind::Resume { .. }
646             | TerminatorKind::Abort { .. }
647             | TerminatorKind::Return
648             | TerminatorKind::Unreachable { .. } => (),
649             TerminatorKind::Drop { .. } => {
650                 // `Drop`s create a `&mut` and so are not considered
651             }
652             TerminatorKind::DropAndReplace { .. }
653             | TerminatorKind::Yield { .. }
654             | TerminatorKind::GeneratorDrop
655             | TerminatorKind::FalseEdge { .. }
656             | TerminatorKind::FalseUnwind { .. } => {
657                 bug!("{:?} not found in this MIR phase", terminator)
658             }
659         }
660     }
661
662     fn add_place(&mut self, place: Place<'_>) {
663         self.writes.push(place.local);
664     }
665
666     fn add_operand<'tcx>(&mut self, op: &Operand<'tcx>) {
667         match op {
668             // FIXME(JakobDegen): In a previous version, the `Move` case was incorrectly treated as
669             // being a read only. This was unsound, however we cannot add a regression test because
670             // it is not possible to set this off with current MIR. Once we have that ability, a
671             // regression test should be added.
672             Operand::Move(p) => self.add_place(*p),
673             Operand::Copy(_) | Operand::Constant(_) => (),
674         }
675     }
676
677     fn reset(&mut self) {
678         self.writes.clear();
679         self.skip_pair = None;
680     }
681 }
682
683 /////////////////////////////////////////////////////
684 // Candidate accumulation
685
686 /// If the pair of places is being considered for merging, returns the candidate which would be
687 /// merged in order to accomplish this.
688 ///
689 /// The contract here is in one direction - there is a guarantee that merging the locals that are
690 /// outputted by this function would result in an assignment between the inputs becoming a
691 /// self-assignment. However, there is no guarantee that the returned pair is actually suitable for
692 /// merging - candidate collection must still check this independently.
693 ///
694 /// This output is unique for each unordered pair of input places.
695 fn places_to_candidate_pair<'tcx>(
696     a: Place<'tcx>,
697     b: Place<'tcx>,
698     body: &Body<'tcx>,
699 ) -> Option<(Local, Local)> {
700     let (mut a, mut b) = if a.projection.len() == 0 && b.projection.len() == 0 {
701         (a.local, b.local)
702     } else {
703         return None;
704     };
705
706     // By sorting, we make sure we're input order independent
707     if a > b {
708         std::mem::swap(&mut a, &mut b);
709     }
710
711     // We could now return `(a, b)`, but then we miss some candidates in the case where `a` can't be
712     // used as a `src`.
713     if is_local_required(a, body) {
714         std::mem::swap(&mut a, &mut b);
715     }
716     // We could check `is_local_required` again here, but there's no need - after all, we make no
717     // promise that the candidate pair is actually valid
718     Some((a, b))
719 }
720
721 /// Collects the candidates for merging
722 ///
723 /// This is responsible for enforcing the first and third bullet point.
724 fn find_candidates<'alloc, 'tcx>(
725     body: &Body<'tcx>,
726     borrowed: &BitSet<Local>,
727     candidates: &'alloc mut FxHashMap<Local, Vec<Local>>,
728     candidates_reverse: &'alloc mut FxHashMap<Local, Vec<Local>>,
729 ) -> Candidates<'alloc> {
730     candidates.clear();
731     candidates_reverse.clear();
732     let mut visitor = FindAssignments { body, candidates, borrowed };
733     visitor.visit_body(body);
734     // Deduplicate candidates
735     for (_, cands) in candidates.iter_mut() {
736         cands.sort();
737         cands.dedup();
738     }
739     // Generate the reverse map
740     for (src, cands) in candidates.iter() {
741         for dest in cands.iter().copied() {
742             candidates_reverse.entry(dest).or_default().push(*src);
743         }
744     }
745     Candidates { c: candidates, reverse: candidates_reverse }
746 }
747
748 struct FindAssignments<'a, 'alloc, 'tcx> {
749     body: &'a Body<'tcx>,
750     candidates: &'alloc mut FxHashMap<Local, Vec<Local>>,
751     borrowed: &'a BitSet<Local>,
752 }
753
754 impl<'tcx> Visitor<'tcx> for FindAssignments<'_, '_, 'tcx> {
755     fn visit_statement(&mut self, statement: &Statement<'tcx>, _: Location) {
756         if let StatementKind::Assign(box (
757             lhs,
758             Rvalue::Use(Operand::Copy(rhs) | Operand::Move(rhs)),
759         )) = &statement.kind
760         {
761             let Some((src, dest)) = places_to_candidate_pair(*lhs, *rhs, self.body) else {
762                 return;
763             };
764
765             // As described at the top of the file, we do not go near things that have their address
766             // taken.
767             if self.borrowed.contains(src) || self.borrowed.contains(dest) {
768                 return;
769             }
770
771             // Also, we need to make sure that MIR actually allows the `src` to be removed
772             if is_local_required(src, self.body) {
773                 return;
774             }
775
776             // We may insert duplicates here, but that's fine
777             self.candidates.entry(src).or_default().push(dest);
778         }
779     }
780 }
781
782 /// Some locals are part of the function's interface and can not be removed.
783 ///
784 /// Note that these locals *can* still be merged with non-required locals by removing that other
785 /// local.
786 fn is_local_required(local: Local, body: &Body<'_>) -> bool {
787     match body.local_kind(local) {
788         LocalKind::Arg | LocalKind::ReturnPointer => true,
789         LocalKind::Var | LocalKind::Temp => false,
790     }
791 }
792
793 /////////////////////////////////////////////////////////
794 // MIR Dump
795
796 fn dest_prop_mir_dump<'body, 'tcx>(
797     tcx: TyCtxt<'tcx>,
798     body: &'body Body<'tcx>,
799     live: &mut ResultsCursor<'body, 'tcx, MaybeLiveLocals>,
800     round: usize,
801 ) {
802     let mut reachable = None;
803     dump_mir(tcx, false, "DestinationPropagation-dataflow", &round, body, |pass_where, w| {
804         let reachable = reachable.get_or_insert_with(|| traversal::reachable_as_bitset(body));
805
806         match pass_where {
807             PassWhere::BeforeLocation(loc) if reachable.contains(loc.block) => {
808                 live.seek_after_primary_effect(loc);
809                 writeln!(w, "        // live: {:?}", live.get())?;
810             }
811             PassWhere::AfterTerminator(bb) if reachable.contains(bb) => {
812                 let loc = body.terminator_loc(bb);
813                 live.seek_before_primary_effect(loc);
814                 writeln!(w, "        // live: {:?}", live.get())?;
815             }
816
817             PassWhere::BeforeBlock(bb) if reachable.contains(bb) => {
818                 live.seek_to_block_start(bb);
819                 writeln!(w, "    // live: {:?}", live.get())?;
820             }
821
822             PassWhere::BeforeCFG | PassWhere::AfterCFG | PassWhere::AfterLocation(_) => {}
823
824             PassWhere::BeforeLocation(_) | PassWhere::AfterTerminator(_) => {
825                 writeln!(w, "        // live: <unreachable>")?;
826             }
827
828             PassWhere::BeforeBlock(_) => {
829                 writeln!(w, "    // live: <unreachable>")?;
830             }
831         }
832
833         Ok(())
834     });
835 }