lib/CodeGen/Analysis.cpp

   1 //===-- Analysis.cpp - CodeGen LLVM IR Analysis Utilities -----------------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file defines several CodeGen-specific LLVM IR analysis utilties.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "llvm/CodeGen/Analysis.h"
  15 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
  16 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
  17 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
  18 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
  19 #include "llvm/IR/Function.h"
  20 #include "llvm/IR/Instructions.h"
  21 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
  22 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
  23 #include "llvm/IR/Module.h"
  24 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  25 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
  26 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
  27 using namespace llvm;
  28
  29 /// ComputeLinearIndex - Given an LLVM IR aggregate type and a sequence
  30 /// of insertvalue or extractvalue indices that identify a member, return
  31 /// the linearized index of the start of the member.
  32 ///
  33 unsigned llvm::ComputeLinearIndex(Type *Ty,
  34                                   const unsigned *Indices,
  35                                   const unsigned *IndicesEnd,
  36                                   unsigned CurIndex) {
  37   // Base case: We're done.
  38   if (Indices && Indices == IndicesEnd)
  39     return CurIndex;
  40
  41   // Given a struct type, recursively traverse the elements.
  42   if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
  43     for (StructType::element_iterator EB = STy->element_begin(),
  44                                       EI = EB,
  45                                       EE = STy->element_end();
  46         EI != EE; ++EI) {
  47       if (Indices && *Indices == unsigned(EI - EB))
  48         return ComputeLinearIndex(*EI, Indices+1, IndicesEnd, CurIndex);
  49       CurIndex = ComputeLinearIndex(*EI, 0, 0, CurIndex);
  50     }
  51     return CurIndex;
  52   }
  53   // Given an array type, recursively traverse the elements.
  54   else if (ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(Ty)) {
  55     Type *EltTy = ATy->getElementType();
  56     for (unsigned i = 0, e = ATy->getNumElements(); i != e; ++i) {
  57       if (Indices && *Indices == i)
  58         return ComputeLinearIndex(EltTy, Indices+1, IndicesEnd, CurIndex);
  59       CurIndex = ComputeLinearIndex(EltTy, 0, 0, CurIndex);
  60     }
  61     return CurIndex;
  62   }
  63   // We haven't found the type we're looking for, so keep searching.
  64   return CurIndex + 1;
  65 }
  66
  67 /// ComputeValueVTs - Given an LLVM IR type, compute a sequence of
  68 /// EVTs that represent all the individual underlying
  69 /// non-aggregate types that comprise it.
  70 ///
  71 /// If Offsets is non-null, it points to a vector to be filled in
  72 /// with the in-memory offsets of each of the individual values.
  73 ///
  74 void llvm::ComputeValueVTs(const TargetLowering &TLI, Type *Ty,
  75                            SmallVectorImpl<EVT> &ValueVTs,
  76                            SmallVectorImpl<uint64_t> *Offsets,
  77                            uint64_t StartingOffset) {
  78   // Given a struct type, recursively traverse the elements.
  79   if (StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
  80     const StructLayout *SL = TLI.getDataLayout()->getStructLayout(STy);
  81     for (StructType::element_iterator EB = STy->element_begin(),
  82                                       EI = EB,
  83                                       EE = STy->element_end();
  84          EI != EE; ++EI)
  85       ComputeValueVTs(TLI, *EI, ValueVTs, Offsets,
  86                       StartingOffset + SL->getElementOffset(EI - EB));
  87     return;
  88   }
  89   // Given an array type, recursively traverse the elements.
  90   if (ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(Ty)) {
  91     Type *EltTy = ATy->getElementType();
  92     uint64_t EltSize = TLI.getDataLayout()->getTypeAllocSize(EltTy);
  93     for (unsigned i = 0, e = ATy->getNumElements(); i != e; ++i)
  94       ComputeValueVTs(TLI, EltTy, ValueVTs, Offsets,
  95                       StartingOffset + i * EltSize);
  96     return;
  97   }
  98   // Interpret void as zero return values.
  99   if (Ty->isVoidTy())
 100     return;
 101   // Base case: we can get an EVT for this LLVM IR type.
 102   ValueVTs.push_back(TLI.getValueType(Ty));
 103   if (Offsets)
 104     Offsets->push_back(StartingOffset);
 105 }
 106
 107 /// ExtractTypeInfo - Returns the type info, possibly bitcast, encoded in V.
 108 GlobalVariable *llvm::ExtractTypeInfo(Value *V) {
 109   V = V->stripPointerCasts();
 110   GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V);
 111
 112   if (GV && GV->getName() == "llvm.eh.catch.all.value") {
 113     assert(GV->hasInitializer() &&
 114            "The EH catch-all value must have an initializer");
 115     Value *Init = GV->getInitializer();
 116     GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Init);
 117     if (!GV) V = cast<ConstantPointerNull>(Init);
 118   }
 119
 120   assert((GV || isa<ConstantPointerNull>(V)) &&
 121          "TypeInfo must be a global variable or NULL");
 122   return GV;
 123 }
 124
 125 /// hasInlineAsmMemConstraint - Return true if the inline asm instruction being
 126 /// processed uses a memory 'm' constraint.
 127 bool
 128 llvm::hasInlineAsmMemConstraint(InlineAsm::ConstraintInfoVector &CInfos,
 129                                 const TargetLowering &TLI) {
 130   for (unsigned i = 0, e = CInfos.size(); i != e; ++i) {
 131     InlineAsm::ConstraintInfo &CI = CInfos[i];
 132     for (unsigned j = 0, ee = CI.Codes.size(); j != ee; ++j) {
 133       TargetLowering::ConstraintType CType = TLI.getConstraintType(CI.Codes[j]);
 134       if (CType == TargetLowering::C_Memory)
 135         return true;
 136     }
 137
 138     // Indirect operand accesses access memory.
 139     if (CI.isIndirect)
 140       return true;
 141   }
 142
 143   return false;
 144 }
 145
 146 /// getFCmpCondCode - Return the ISD condition code corresponding to
 147 /// the given LLVM IR floating-point condition code.  This includes
 148 /// consideration of global floating-point math flags.
 149 ///
 150 ISD::CondCode llvm::getFCmpCondCode(FCmpInst::Predicate Pred) {
 151   switch (Pred) {
 152   case FCmpInst::FCMP_FALSE: return ISD::SETFALSE;
 153   case FCmpInst::FCMP_OEQ:   return ISD::SETOEQ;
 154   case FCmpInst::FCMP_OGT:   return ISD::SETOGT;
 155   case FCmpInst::FCMP_OGE:   return ISD::SETOGE;
 156   case FCmpInst::FCMP_OLT:   return ISD::SETOLT;
 157   case FCmpInst::FCMP_OLE:   return ISD::SETOLE;
 158   case FCmpInst::FCMP_ONE:   return ISD::SETONE;
 159   case FCmpInst::FCMP_ORD:   return ISD::SETO;
 160   case FCmpInst::FCMP_UNO:   return ISD::SETUO;
 161   case FCmpInst::FCMP_UEQ:   return ISD::SETUEQ;
 162   case FCmpInst::FCMP_UGT:   return ISD::SETUGT;
 163   case FCmpInst::FCMP_UGE:   return ISD::SETUGE;
 164   case FCmpInst::FCMP_ULT:   return ISD::SETULT;
 165   case FCmpInst::FCMP_ULE:   return ISD::SETULE;
 166   case FCmpInst::FCMP_UNE:   return ISD::SETUNE;
 167   case FCmpInst::FCMP_TRUE:  return ISD::SETTRUE;
 168   default: llvm_unreachable("Invalid FCmp predicate opcode!");
 169   }
 170 }
 171
 172 ISD::CondCode llvm::getFCmpCodeWithoutNaN(ISD::CondCode CC) {
 173   switch (CC) {
 174     case ISD::SETOEQ: case ISD::SETUEQ: return ISD::SETEQ;
 175     case ISD::SETONE: case ISD::SETUNE: return ISD::SETNE;
 176     case ISD::SETOLT: case ISD::SETULT: return ISD::SETLT;
 177     case ISD::SETOLE: case ISD::SETULE: return ISD::SETLE;
 178     case ISD::SETOGT: case ISD::SETUGT: return ISD::SETGT;
 179     case ISD::SETOGE: case ISD::SETUGE: return ISD::SETGE;
 180     default: return CC;
 181   }
 182 }
 183
 184 /// getICmpCondCode - Return the ISD condition code corresponding to
 185 /// the given LLVM IR integer condition code.
 186 ///
 187 ISD::CondCode llvm::getICmpCondCode(ICmpInst::Predicate Pred) {
 188   switch (Pred) {
 189   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return ISD::SETEQ;
 190   case ICmpInst::ICMP_NE:  return ISD::SETNE;
 191   case ICmpInst::ICMP_SLE: return ISD::SETLE;
 192   case ICmpInst::ICMP_ULE: return ISD::SETULE;
 193   case ICmpInst::ICMP_SGE: return ISD::SETGE;
 194   case ICmpInst::ICMP_UGE: return ISD::SETUGE;
 195   case ICmpInst::ICMP_SLT: return ISD::SETLT;
 196   case ICmpInst::ICMP_ULT: return ISD::SETULT;
 197   case ICmpInst::ICMP_SGT: return ISD::SETGT;
 198   case ICmpInst::ICMP_UGT: return ISD::SETUGT;
 199   default:
 200     llvm_unreachable("Invalid ICmp predicate opcode!");
 201   }
 202 }
 203
 204 static bool isNoopBitcast(Type *T1, Type *T2,
 205                           const TargetLowering& TLI) {
 206   return T1 == T2 || (T1->isPointerTy() && T2->isPointerTy()) ||
 207          (isa<VectorType>(T1) && isa<VectorType>(T2) &&
 208           TLI.isTypeLegal(EVT::getEVT(T1)) && TLI.isTypeLegal(EVT::getEVT(T2)));
 209 }
 210
 211 /// sameNoopInput - Return true if V1 == V2, else if either V1 or V2 is a noop
 212 /// (i.e., lowers to no machine code), look through it (and any transitive noop
 213 /// operands to it) and check if it has the same noop input value.  This is
 214 /// used to determine if a tail call can be formed.
 215 static bool sameNoopInput(const Value *V1, const Value *V2,
 216                           SmallVectorImpl<unsigned> &Els1,
 217                           SmallVectorImpl<unsigned> &Els2,
 218                           const TargetLowering &TLI) {
 219   using std::swap;
 220   bool swapParity = false;
 221   bool equalEls = Els1 == Els2;
 222   while (true) {
 223     if ((equalEls && V1 == V2) || isa<UndefValue>(V1) || isa<UndefValue>(V2)) {
 224       if (swapParity)
 225         // Revert to original Els1 and Els2 to avoid confusing recursive calls
 226         swap(Els1, Els2);
 227       return true;
 228     }
 229
 230     // Try to look through V1; if V1 is not an instruction, it can't be looked
 231     // through.
 232     const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V1);
 233     const Value *NoopInput = 0;
 234     if (I != 0 && I->getNumOperands() > 0) {
 235      Value *Op = I->getOperand(0);
 236       if (isa<TruncInst>(I)) {
 237         // Look through truly no-op truncates.
 238         if (TLI.isTruncateFree(Op->getType(), I->getType()))
 239           NoopInput = Op;
 240       } else if (isa<BitCastInst>(I)) {
 241         // Look through truly no-op bitcasts.
 242         if (isNoopBitcast(Op->getType(), I->getType(), TLI))
 243           NoopInput = Op;
 244       } else if (isa<GetElementPtrInst>(I)) {
 245         // Look through getelementptr
 246         if (cast<GetElementPtrInst>(I)->hasAllZeroIndices())
 247           NoopInput = Op;
 248       } else if (isa<IntToPtrInst>(I)) {
 249         // Look through inttoptr.
 250         // Make sure this isn't a truncating or extending cast.  We could
 251         // support this eventually, but don't bother for now.
 252         if (!isa<VectorType>(I->getType()) &&
 253             TLI.getPointerTy().getSizeInBits() ==
 254               cast<IntegerType>(Op->getType())->getBitWidth())
 255           NoopInput = Op;
 256       } else if (isa<PtrToIntInst>(I)) {
 257         // Look through ptrtoint.
 258         // Make sure this isn't a truncating or extending cast.  We could
 259         // support this eventually, but don't bother for now.
 260         if (!isa<VectorType>(I->getType()) &&
 261             TLI.getPointerTy().getSizeInBits() ==
 262               cast<IntegerType>(I->getType())->getBitWidth())
 263           NoopInput = Op;
 264       } else if (isa<CallInst>(I)) {
 265         // Look through call
 266         for (User::const_op_iterator i = I->op_begin(),
 267                                      // Skip Callee
 268                                      e = I->op_end() - 1;
 269              i != e; ++i) {
 270           unsigned attrInd = i - I->op_begin() + 1;
 271           if (cast<CallInst>(I)->paramHasAttr(attrInd, Attribute::Returned) &&
 272               !cast<CallInst>(I)->paramHasAttr(attrInd, Attribute::ZExt) &&
 273               !cast<CallInst>(I)->paramHasAttr(attrInd, Attribute::SExt) &&
 274               isNoopBitcast((*i)->getType(), I->getType(), TLI)) {
 275             NoopInput = *i;
 276             break;
 277           }
 278         }
 279       } else if (isa<InvokeInst>(I)) {
 280         // Look through invoke
 281         for (User::const_op_iterator i = I->op_begin(),
 282                                      // Skip BB, BB, Callee
 283                                      e = I->op_end() - 3;
 284              i != e; ++i) {
 285           unsigned attrInd = i - I->op_begin() + 1;
 286           if (cast<InvokeInst>(I)->paramHasAttr(attrInd, Attribute::Returned) &&
 287               !cast<InvokeInst>(I)->paramHasAttr(attrInd, Attribute::ZExt) &&
 288               !cast<InvokeInst>(I)->paramHasAttr(attrInd, Attribute::SExt) &&
 289               isNoopBitcast((*i)->getType(), I->getType(), TLI)) {
 290             NoopInput = *i;
 291             break;
 292           }
 293         }
 294       }
 295     }
 296
 297     if (NoopInput) {
 298       V1 = NoopInput;
 299       continue;
 300     }
 301
 302     // If we already swapped, avoid infinite loop
 303     if (swapParity)
 304       break;
 305
 306     // Otherwise, swap V1<->V2, Els1<->Els2
 307     swap(V1, V2);
 308     swap(Els1, Els2);
 309     swapParity = !swapParity;
 310   }
 311
 312   for (unsigned n = 0; n < 2; ++n) {
 313     if (isa<InsertValueInst>(V1)) {
 314       if (isa<StructType>(V1->getType())) {
 315         // Look through insertvalue
 316         unsigned i, e;
 317         for (i = 0, e = cast<StructType>(V1->getType())->getNumElements();
 318              i != e; ++i) {
 319           const Value *InScalar = FindInsertedValue(const_cast<Value*>(V1), i);
 320           if (InScalar == 0)
 321             break;
 322           Els1.push_back(i);
 323           if (!sameNoopInput(InScalar, V2, Els1, Els2, TLI)) {
 324             Els1.pop_back();
 325             break;
 326           }
 327           Els1.pop_back();
 328         }
 329         if (i == e) {
 330           if (swapParity)
 331             swap(Els1, Els2);
 332           return true;
 333         }
 334       }
 335     } else if (!Els1.empty() && isa<ExtractValueInst>(V1)) {
 336       const ExtractValueInst *EVI = cast<ExtractValueInst>(V1);
 337       unsigned i = Els1.back();
 338       // If the scalar value being inserted is an extractvalue of the right
 339       // index from the call, then everything is good.
 340       if (isa<StructType>(EVI->getOperand(0)->getType()) &&
 341           EVI->getNumIndices() == 1 && EVI->getIndices()[0] == i) {
 342         // Look through extractvalue
 343         Els1.pop_back();
 344         if (sameNoopInput(EVI->getOperand(0), V2, Els1, Els2, TLI)) {
 345           Els1.push_back(i);
 346           if (swapParity)
 347             swap(Els1, Els2);
 348           return true;
 349         }
 350         Els1.push_back(i);
 351       }
 352     }
 353
 354     swap(V1, V2);
 355     swap(Els1, Els2);
 356     swapParity = !swapParity;
 357   }
 358
 359   if (swapParity)
 360     swap(Els1, Els2);
 361   return false;
 362 }
 363
 364 /// Test if the given instruction is in a position to be optimized
 365 /// with a tail-call. This roughly means that it's in a block with
 366 /// a return and there's nothing that needs to be scheduled
 367 /// between it and the return.
 368 ///
 369 /// This function only tests target-independent requirements.
 370 bool llvm::isInTailCallPosition(ImmutableCallSite CS,
 371                                 const TargetLowering &TLI) {
 372   const Instruction *I = CS.getInstruction();
 373   const BasicBlock *ExitBB = I->getParent();
 374   const TerminatorInst *Term = ExitBB->getTerminator();
 375   const ReturnInst *Ret = dyn_cast<ReturnInst>(Term);
 376
 377   // The block must end in a return statement or unreachable.
 378   //
 379   // FIXME: Decline tailcall if it's not guaranteed and if the block ends in
 380   // an unreachable, for now. The way tailcall optimization is currently
 381   // implemented means it will add an epilogue followed by a jump. That is
 382   // not profitable. Also, if the callee is a special function (e.g.
 383   // longjmp on x86), it can end up causing miscompilation that has not
 384   // been fully understood.
 385   if (!Ret &&
 386       (!TLI.getTargetMachine().Options.GuaranteedTailCallOpt ||
 387        !isa<UnreachableInst>(Term)))
 388     return false;
 389
 390   // If I will have a chain, make sure no other instruction that will have a
 391   // chain interposes between I and the return.
 392   if (I->mayHaveSideEffects() || I->mayReadFromMemory() ||
 393       !isSafeToSpeculativelyExecute(I))
 394     for (BasicBlock::const_iterator BBI = prior(prior(ExitBB->end())); ;
 395          --BBI) {
 396       if (&*BBI == I)
 397         break;
 398       // Debug info intrinsics do not get in the way of tail call optimization.
 399       if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI))
 400         continue;
 401       if (BBI->mayHaveSideEffects() || BBI->mayReadFromMemory() ||
 402           !isSafeToSpeculativelyExecute(BBI))
 403         return false;
 404     }
 405
 406   // If the block ends with a void return or unreachable, it doesn't matter
 407   // what the call's return type is.
 408   if (!Ret || Ret->getNumOperands() == 0) return true;
 409
 410   // If the return value is undef, it doesn't matter what the call's
 411   // return type is.
 412   if (isa<UndefValue>(Ret->getOperand(0))) return true;
 413
 414   // Conservatively require the attributes of the call to match those of
 415   // the return. Ignore noalias because it doesn't affect the call sequence.
 416   const Function *F = ExitBB->getParent();
 417   AttributeSet CallerAttrs = F->getAttributes();
 418   if (AttrBuilder(CallerAttrs, AttributeSet::ReturnIndex).
 419         removeAttribute(Attribute::NoAlias) !=
 420       AttrBuilder(CallerAttrs, AttributeSet::ReturnIndex).
 421         removeAttribute(Attribute::NoAlias))
 422     return false;
 423
 424   // It's not safe to eliminate the sign / zero extension of the return value.
 425   if (CallerAttrs.hasAttribute(AttributeSet::ReturnIndex, Attribute::ZExt) ||
 426       CallerAttrs.hasAttribute(AttributeSet::ReturnIndex, Attribute::SExt))
 427     return false;
 428
 429   // Otherwise, make sure the return value and I have the same value
 430   SmallVector<unsigned, 4> Els1, Els2;
 431   return sameNoopInput(Ret->getOperand(0), I, Els1, Els2, TLI);
 432 }