lib/Analysis/DataStructure/TopDownClosure.cpp

   1 //===- TopDownClosure.cpp - Compute the top-down interprocedure closure ---===//
   2 //
   3 // This file implements the TDDataStructures class, which represents the
   4 // Top-down Interprocedural closure of the data structure graph over the
   5 // program.  This is useful (but not strictly necessary?) for applications
   6 // like pointer analysis.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9
  10 #include "llvm/Analysis/DataStructure.h"
  11 #include "llvm/Module.h"
  12 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  13 #include "Support/Debug.h"
  14 #include "Support/Statistic.h"
  15 #include "DSCallSiteIterator.h"
  16
  17 namespace {
  18   RegisterAnalysis<TDDataStructures>   // Register the pass
  19   Y("tddatastructure", "Top-down Data Structure Analysis");
  20
  21   Statistic<> NumTDInlines("tddatastructures", "Number of graphs inlined");
  22 }
  23
  24 /// FunctionHasCompleteArguments - This function returns true if it is safe not
  25 /// to mark arguments to the function complete.
  26 ///
  27 /// FIXME: Need to check if all callers have been found, or rather if a
  28 /// funcpointer escapes!
  29 ///
  30 static bool FunctionHasCompleteArguments(Function &F) {
  31   return F.hasInternalLinkage();
  32 }
  33
  34 // run - Calculate the top down data structure graphs for each function in the
  35 // program.
  36 //
  37 bool TDDataStructures::run(Module &M) {
  38   BUDataStructures &BU = getAnalysis<BUDataStructures>();
  39   GlobalsGraph = new DSGraph(BU.getGlobalsGraph());
  40
  41   // Figure out which functions must not mark their arguments complete because
  42   // they are accessible outside this compilation unit.
  43   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ++I)
  44     if (!FunctionHasCompleteArguments(*I))
  45       ArgsRemainIncomplete.insert(I);
  46
  47   // We want to traverse the call graph in reverse post-order.  To do this, we
  48   // calculate a post-order traversal, then reverse it.
  49   hash_set<DSGraph*> VisitedGraph;
  50   std::vector<DSGraph*> PostOrder;
  51   const BUDataStructures::ActualCalleesTy &ActualCallees =
  52     getAnalysis<BUDataStructures>().getActualCallees();
  53
  54   // Calculate top-down from main...
  55   if (Function *F = M.getMainFunction())
  56     ComputePostOrder(*F, VisitedGraph, PostOrder, ActualCallees);
  57
  58   // Next calculate the graphs for each unreachable function...
  59   for (Module::iterator I = M.begin(), E = M.end(); I != E; ++I)
  60     ComputePostOrder(*I, VisitedGraph, PostOrder, ActualCallees);
  61
  62   VisitedGraph.clear();   // Release memory!
  63
  64   // Visit each of the graphs in reverse post-order now!
  65   while (!PostOrder.empty()) {
  66     inlineGraphIntoCallees(*PostOrder.back());
  67     PostOrder.pop_back();
  68   }
  69
  70   ArgsRemainIncomplete.clear();
  71   return false;
  72 }
  73
  74
  75 DSGraph &TDDataStructures::getOrCreateDSGraph(Function &F) {
  76   DSGraph *&G = DSInfo[&F];
  77   if (G == 0) { // Not created yet?  Clone BU graph...
  78     G = new DSGraph(getAnalysis<BUDataStructures>().getDSGraph(F));
  79     G->getAuxFunctionCalls().clear();
  80     G->setPrintAuxCalls();
  81     G->setGlobalsGraph(GlobalsGraph);
  82   }
  83   return *G;
  84 }
  85
  86
  87 void TDDataStructures::ComputePostOrder(Function &F,hash_set<DSGraph*> &Visited,
  88                                         std::vector<DSGraph*> &PostOrder,
  89                       const BUDataStructures::ActualCalleesTy &ActualCallees) {
  90   if (F.isExternal()) return;
  91   DSGraph &G = getOrCreateDSGraph(F);
  92   if (Visited.count(&G)) return;
  93   Visited.insert(&G);
  94
  95   // Recursively traverse all of the callee graphs.
  96   const std::vector<DSCallSite> &FunctionCalls = G.getFunctionCalls();
  97
  98   for (unsigned i = 0, e = FunctionCalls.size(); i != e; ++i) {
  99     Instruction *CallI = FunctionCalls[i].getCallSite().getInstruction();
 100     std::pair<BUDataStructures::ActualCalleesTy::const_iterator,
 101       BUDataStructures::ActualCalleesTy::const_iterator>
 102          IP = ActualCallees.equal_range(CallI);
 103
 104     for (BUDataStructures::ActualCalleesTy::const_iterator I = IP.first;
 105          I != IP.second; ++I)
 106       ComputePostOrder(*I->second, Visited, PostOrder, ActualCallees);
 107   }
 108
 109   PostOrder.push_back(&G);
 110 }
 111
 112
 113
 114
 115
 116 // releaseMemory - If the pass pipeline is done with this pass, we can release
 117 // our memory... here...
 118 //
 119 // FIXME: This should be releaseMemory and will work fine, except that LoadVN
 120 // has no way to extend the lifetime of the pass, which screws up ds-aa.
 121 //
 122 void TDDataStructures::releaseMyMemory() {
 123   for (hash_map<Function*, DSGraph*>::iterator I = DSInfo.begin(),
 124          E = DSInfo.end(); I != E; ++I) {
 125     I->second->getReturnNodes().erase(I->first);
 126     if (I->second->getReturnNodes().empty())
 127       delete I->second;
 128   }
 129
 130   // Empty map so next time memory is released, data structures are not
 131   // re-deleted.
 132   DSInfo.clear();
 133   delete GlobalsGraph;
 134   GlobalsGraph = 0;
 135 }
 136
 137 void TDDataStructures::inlineGraphIntoCallees(DSGraph &Graph) {
 138   // Recompute the Incomplete markers and eliminate unreachable nodes.
 139   Graph.removeTriviallyDeadNodes();
 140   Graph.maskIncompleteMarkers();
 141
 142   // If any of the functions has incomplete incoming arguments, don't mark any
 143   // of them as complete.
 144   bool HasIncompleteArgs = false;
 145   const DSGraph::ReturnNodesTy &GraphReturnNodes = Graph.getReturnNodes();
 146   for (DSGraph::ReturnNodesTy::const_iterator I = GraphReturnNodes.begin(),
 147          E = GraphReturnNodes.end(); I != E; ++I)
 148     if (ArgsRemainIncomplete.count(I->first)) {
 149       HasIncompleteArgs = true;
 150       break;
 151     }
 152
 153   // Now fold in the necessary globals from the GlobalsGraph.  A global G
 154   // must be folded in if it exists in the current graph (i.e., is not dead)
 155   // and it was not inlined from any of my callers.  If it was inlined from
 156   // a caller, it would have been fully consistent with the GlobalsGraph
 157   // in the caller so folding in is not necessary.  Otherwise, this node came
 158   // solely from this function's BU graph and so has to be made consistent.
 159   //
 160   Graph.updateFromGlobalGraph();
 161
 162   // Recompute the Incomplete markers.  Depends on whether args are complete
 163   unsigned Flags
 164     = HasIncompleteArgs ? DSGraph::MarkFormalArgs : DSGraph::IgnoreFormalArgs;
 165   Graph.markIncompleteNodes(Flags | DSGraph::IgnoreGlobals);
 166
 167   // Delete dead nodes.  Treat globals that are unreachable as dead also.
 168   Graph.removeDeadNodes(DSGraph::RemoveUnreachableGlobals);
 169
 170   // We are done with computing the current TD Graph! Now move on to
 171   // inlining the current graph into the graphs for its callees, if any.
 172   //
 173   const std::vector<DSCallSite> &FunctionCalls = Graph.getFunctionCalls();
 174   if (FunctionCalls.empty()) {
 175     DEBUG(std::cerr << "  [TD] No callees for: " << Graph.getFunctionNames()
 176                     << "\n");
 177     return;
 178   }
 179
 180   // Now that we have information about all of the callees, propagate the
 181   // current graph into the callees.  Clone only the reachable subgraph at
 182   // each call-site, not the entire graph (even though the entire graph
 183   // would be cloned only once, this should still be better on average).
 184   //
 185   DEBUG(std::cerr << "  [TD] Inlining '" << Graph.getFunctionNames() <<"' into "
 186                   << FunctionCalls.size() << " call nodes.\n");
 187
 188   const BUDataStructures::ActualCalleesTy &ActualCallees =
 189     getAnalysis<BUDataStructures>().getActualCallees();
 190
 191   // Loop over all the call sites and all the callees at each call site.
 192   // Clone and merge the reachable subgraph from the call into callee's graph.
 193   //
 194   for (unsigned i = 0, e = FunctionCalls.size(); i != e; ++i) {
 195     Instruction *CallI = FunctionCalls[i].getCallSite().getInstruction();
 196     // For each function in the invoked function list at this call site...
 197     std::pair<BUDataStructures::ActualCalleesTy::const_iterator,
 198       BUDataStructures::ActualCalleesTy::const_iterator>
 199           IP = ActualCallees.equal_range(CallI);
 200
 201     // Multiple callees may have the same graph, so try to inline and merge
 202     // only once for each <callSite,calleeGraph> pair, not once for each
 203     // <callSite,calleeFunction> pair; the latter will be correct but slower.
 204     hash_set<DSGraph*> GraphsSeen;
 205
 206     // Loop over each actual callee at this call site
 207     for (BUDataStructures::ActualCalleesTy::const_iterator I = IP.first;
 208          I != IP.second; ++I) {
 209       DSGraph& CalleeGraph = getDSGraph(*I->second);
 210       assert(&CalleeGraph != &Graph && "TD need not inline graph into self!");
 211
 212       // if this callee graph is already done at this site, skip this callee
 213       if (GraphsSeen.find(&CalleeGraph) != GraphsSeen.end())
 214         continue;
 215       GraphsSeen.insert(&CalleeGraph);
 216
 217       // Get the root nodes for cloning the reachable subgraph into each callee:
 218       // -- all global nodes that appear in both the caller and the callee
 219       // -- return value at this call site, if any
 220       // -- actual arguments passed at this call site
 221       // -- callee node at this call site, if this is an indirect call (this may
 222       //    not be needed for merging, but allows us to create CS and therefore
 223       //    simplify the merging below).
 224       hash_set<const DSNode*> RootNodeSet;
 225       for (DSGraph::ScalarMapTy::const_iterator
 226              SI = CalleeGraph.getScalarMap().begin(),
 227              SE = CalleeGraph.getScalarMap().end(); SI != SE; ++SI)
 228         if (GlobalValue* GV = dyn_cast<GlobalValue>(SI->first)) {
 229           DSGraph::ScalarMapTy::const_iterator GI=Graph.getScalarMap().find(GV);
 230           if (GI != Graph.getScalarMap().end())
 231             RootNodeSet.insert(GI->second.getNode());
 232         }
 233
 234       if (const DSNode* RetNode = FunctionCalls[i].getRetVal().getNode())
 235         RootNodeSet.insert(RetNode);
 236
 237       for (unsigned j=0, N=FunctionCalls[i].getNumPtrArgs(); j < N; ++j)
 238         if (const DSNode* ArgTarget = FunctionCalls[i].getPtrArg(j).getNode())
 239           RootNodeSet.insert(ArgTarget);
 240
 241       if (FunctionCalls[i].isIndirectCall())
 242         RootNodeSet.insert(FunctionCalls[i].getCalleeNode());
 243
 244       DEBUG(std::cerr << "     [TD] Resolving arguments for callee graph '"
 245             << CalleeGraph.getFunctionNames()
 246             << "': " << I->second->getFunctionType()->getNumParams()
 247             << " args\n          at call site (DSCallSite*) 0x"
 248             << &FunctionCalls[i] << "\n");
 249
 250       DSGraph::NodeMapTy NodeMapInCallee; // map from nodes to clones in callee
 251       DSGraph::NodeMapTy CompletedMap;    // unused map for nodes not to do
 252       CalleeGraph.cloneReachableSubgraph(Graph, RootNodeSet,
 253                                          NodeMapInCallee, CompletedMap,
 254                                          DSGraph::StripModRefBits |
 255                                          DSGraph::KeepAllocaBit);
 256
 257       // Transform our call site info into the cloned version for CalleeGraph
 258       DSCallSite CS(FunctionCalls[i], NodeMapInCallee);
 259
 260       // Get the formal argument and return nodes for the called function
 261       // and merge them with the cloned subgraph.  Global nodes were merged
 262       // already by cloneReachableSubgraph() above.
 263       CalleeGraph.getCallSiteForArguments(*I->second).mergeWith(CS);
 264
 265       ++NumTDInlines;
 266     }
 267   }
 268
 269   DEBUG(std::cerr << "  [TD] Done inlining into callees for: "
 270         << Graph.getFunctionNames() << " [" << Graph.getGraphSize() << "+"
 271         << Graph.getFunctionCalls().size() << "]\n");
 272 }
 273