* Catch and ignore (for now) return instructions in tranformed functions
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / IPO / OldPoolAllocate.cpp
1 //===-- PoolAllocate.cpp - Pool Allocation Pass ---------------------------===//
2 //
3 // This transform changes programs so that disjoint data structures are
4 // allocated out of different pools of memory, increasing locality and shrinking
5 // pointer size.
6 //
7 //===----------------------------------------------------------------------===//
8
9 #include "llvm/Transforms/IPO/PoolAllocate.h"
10 #include "llvm/Transforms/CloneFunction.h"
11 #include "llvm/Analysis/DataStructure.h"
12 #include "llvm/Analysis/DataStructureGraph.h"
13 #include "llvm/Pass.h"
14 #include "llvm/Module.h"
15 #include "llvm/Function.h"
16 #include "llvm/iMemory.h"
17 #include "llvm/iTerminators.h"
18 #include "llvm/iOther.h"
19 #include "llvm/ConstantVals.h"
20 #include "llvm/Target/TargetData.h"
21 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
22 #include "Support/DepthFirstIterator.h"
23 #include "Support/STLExtras.h"
24 #include <algorithm>
25
26
27 // FIXME: This is dependant on the sparc backend layout conventions!!
28 static TargetData TargetData("test");
29
30 namespace {
31   // ScalarInfo - Information about an LLVM value that we know points to some
32   // datastructure we are processing.
33   //
34   struct ScalarInfo {
35     Value  *Val;            // Scalar value in Current Function
36     DSNode *Node;           // DataStructure node it points to
37     Value  *PoolHandle;     // PoolTy* LLVM value
38     
39     ScalarInfo(Value *V, DSNode *N, Value *PH)
40       : Val(V), Node(N), PoolHandle(PH) {
41       assert(V && N && PH && "Null value passed to ScalarInfo ctor!");
42     }
43   };
44
45   // CallArgInfo - Information on one operand for a call that got expanded.
46   struct CallArgInfo {
47     int ArgNo;          // Call argument number this corresponds to
48     DSNode *Node;       // The graph node for the pool
49     Value *PoolHandle;  // The LLVM value that is the pool pointer
50
51     CallArgInfo(int Arg, DSNode *N, Value *PH)
52       : ArgNo(Arg), Node(N), PoolHandle(PH) {
53       assert(Arg >= -1 && N && PH && "Illegal values to CallArgInfo ctor!");
54     }
55
56     // operator< when sorting, sort by argument number.
57     bool operator<(const CallArgInfo &CAI) const {
58       return ArgNo < CAI.ArgNo;
59     }
60   };
61
62   // TransformFunctionInfo - Information about how a function eeds to be
63   // transformed.
64   //
65   struct TransformFunctionInfo {
66     // ArgInfo - Maintain information about the arguments that need to be
67     // processed.  Each pair corresponds to an argument (whose number is the
68     // first element) that needs to have a pool pointer (the second element)
69     // passed into the transformed function with it.
70     //
71     // As a special case, "argument" number -1 corresponds to the return value.
72     //
73     vector<CallArgInfo> ArgInfo;
74
75     // Func - The function to be transformed...
76     Function *Func;
77
78     // The call instruction that is used to map CallArgInfo PoolHandle values
79     // into the new function values.
80     CallInst *Call;
81
82     // default ctor...
83     TransformFunctionInfo() : Func(0), Call(0) {}
84     
85     bool operator<(const TransformFunctionInfo &TFI) const {
86       if (Func < TFI.Func) return true;
87       if (Func > TFI.Func) return false;
88       if (ArgInfo.size() < TFI.ArgInfo.size()) return true;
89       if (ArgInfo.size() > TFI.ArgInfo.size()) return false;
90       return ArgInfo < TFI.ArgInfo;
91     }
92
93     void finalizeConstruction() {
94       // Sort the vector so that the return value is first, followed by the
95       // argument records, in order.  Note that this must be a stable sort so
96       // that the entries with the same sorting criteria (ie they are multiple
97       // pool entries for the same argument) are kept in depth first order.
98       stable_sort(ArgInfo.begin(), ArgInfo.end());
99     }
100   };
101
102
103   // Define the pass class that we implement...
104   class PoolAllocate : public Pass {
105     // PoolTy - The type of a scalar value that contains a pool pointer.
106     PointerType *PoolTy;
107   public:
108
109     PoolAllocate() {
110       // Initialize the PoolTy instance variable, since the type never changes.
111       vector<const Type*> PoolElements;
112       PoolElements.push_back(PointerType::get(Type::SByteTy));
113       PoolElements.push_back(Type::UIntTy);
114       PoolTy = PointerType::get(StructType::get(PoolElements));
115       // PoolTy = { sbyte*, uint }*
116
117       CurModule = 0; DS = 0;
118       PoolInit = PoolDestroy = PoolAlloc = PoolFree = 0;
119     }
120
121     bool run(Module *M);
122
123     // getAnalysisUsageInfo - This function requires data structure information
124     // to be able to see what is pool allocatable.
125     //
126     virtual void getAnalysisUsageInfo(Pass::AnalysisSet &Required,
127                                       Pass::AnalysisSet &,Pass::AnalysisSet &) {
128       Required.push_back(DataStructure::ID);
129     }
130
131   public:
132     // CurModule - The module being processed.
133     Module *CurModule;
134
135     // DS - The data structure graph for the module being processed.
136     DataStructure *DS;
137
138     // Prototypes that we add to support pool allocation...
139     Function *PoolInit, *PoolDestroy, *PoolAlloc, *PoolFree;
140
141     // The map of already transformed functions... note that the keys of this
142     // map do not have meaningful values for 'Call' or the 'PoolHandle' elements
143     // of the ArgInfo elements.
144     //
145     map<TransformFunctionInfo, Function*> TransformedFunctions;
146
147     // getTransformedFunction - Get a transformed function, or return null if
148     // the function specified hasn't been transformed yet.
149     //
150     Function *getTransformedFunction(TransformFunctionInfo &TFI) const {
151       map<TransformFunctionInfo, Function*>::const_iterator I =
152         TransformedFunctions.find(TFI);
153       if (I != TransformedFunctions.end()) return I->second;
154       return 0;
155     }
156
157
158     // addPoolPrototypes - Add prototypes for the pool methods to the specified
159     // module and update the Pool* instance variables to point to them.
160     //
161     void addPoolPrototypes(Module *M);
162
163
164     // CreatePools - Insert instructions into the function we are processing to
165     // create all of the memory pool objects themselves.  This also inserts
166     // destruction code.  Add an alloca for each pool that is allocated to the
167     // PoolDescriptors map.
168     //
169     void CreatePools(Function *F, const vector<AllocDSNode*> &Allocs,
170                      map<DSNode*, Value*> &PoolDescriptors);
171
172     // processFunction - Convert a function to use pool allocation where
173     // available.
174     //
175     bool processFunction(Function *F);
176
177     // transformFunctionBody - This transforms the instruction in 'F' to use the
178     // pools specified in PoolDescriptors when modifying data structure nodes
179     // specified in the PoolDescriptors map.  IPFGraph is the closed data
180     // structure graph for F, of which the PoolDescriptor nodes come from.
181     //
182     void transformFunctionBody(Function *F, FunctionDSGraph &IPFGraph,
183                                map<DSNode*, Value*> &PoolDescriptors);
184
185     // transformFunction - Transform the specified function the specified way.
186     // It we have already transformed that function that way, don't do anything.
187     // The nodes in the TransformFunctionInfo come out of callers data structure
188     // graph.
189     //
190     void transformFunction(TransformFunctionInfo &TFI,
191                            FunctionDSGraph &CallerIPGraph);
192
193   };
194 }
195
196
197
198 // isNotPoolableAlloc - This is a predicate that returns true if the specified
199 // allocation node in a data structure graph is eligable for pool allocation.
200 //
201 static bool isNotPoolableAlloc(const AllocDSNode *DS) {
202   if (DS->isAllocaNode()) return true;  // Do not pool allocate alloca's.
203
204   MallocInst *MI = cast<MallocInst>(DS->getAllocation());
205   if (MI->isArrayAllocation() && !isa<Constant>(MI->getArraySize()))
206     return true;   // Do not allow variable size allocations...
207
208   return false;
209 }
210
211 // processFunction - Convert a function to use pool allocation where
212 // available.
213 //
214 bool PoolAllocate::processFunction(Function *F) {
215   // Get the closed datastructure graph for the current function... if there are
216   // any allocations in this graph that are not escaping, we need to pool
217   // allocate them here!
218   //
219   FunctionDSGraph &IPGraph = DS->getClosedDSGraph(F);
220
221   // Get all of the allocations that do not escape the current function.  Since
222   // they are still live (they exist in the graph at all), this means we must
223   // have scalar references to these nodes, but the scalars are never returned.
224   // 
225   vector<AllocDSNode*> Allocs;
226   IPGraph.getNonEscapingAllocations(Allocs);
227
228   // Filter out allocations that we cannot handle.  Currently, this includes
229   // variable sized array allocations and alloca's (which we do not want to
230   // pool allocate)
231   //
232   Allocs.erase(remove_if(Allocs.begin(), Allocs.end(), isNotPoolableAlloc),
233                Allocs.end());
234
235
236   if (Allocs.empty()) return false;  // Nothing to do.
237
238   // Insert instructions into the function we are processing to create all of
239   // the memory pool objects themselves.  This also inserts destruction code.
240   // This fills in the PoolDescriptors map to associate the alloc node with the
241   // allocation of the memory pool corresponding to it.
242   // 
243   map<DSNode*, Value*> PoolDescriptors;
244   CreatePools(F, Allocs, PoolDescriptors);
245
246   // Now we need to figure out what called methods we need to transform, and
247   // how.  To do this, we look at all of the scalars, seeing which functions are
248   // either used as a scalar value (so they return a data structure), or are
249   // passed one of our scalar values.
250   //
251   transformFunctionBody(F, IPGraph, PoolDescriptors);
252
253   return true;
254 }
255
256
257 class FunctionBodyTransformer : public InstVisitor<FunctionBodyTransformer> {
258   PoolAllocate &PoolAllocator;
259   vector<ScalarInfo> &Scalars;
260   map<CallInst*, TransformFunctionInfo> &CallMap;
261
262   const ScalarInfo &getScalar(const Value *V) {
263     for (unsigned i = 0, e = Scalars.size(); i != e; ++i)
264       if (Scalars[i].Val == V) return Scalars[i];
265     assert(0 && "Scalar not found in getScalar!");
266     abort();
267     return Scalars[0];
268   }
269
270   // updateScalars - Map the scalars array entries that look like 'From' to look
271   // like 'To'.
272   //
273   void updateScalars(Value *From, Value *To) {
274     for (unsigned i = 0, e = Scalars.size(); i != e; ++i)
275       if (Scalars[i].Val == From) Scalars[i].Val = To;
276   }
277
278 public:
279   FunctionBodyTransformer(PoolAllocate &PA, vector<ScalarInfo> &S,
280                           map<CallInst*, TransformFunctionInfo> &C)
281     : PoolAllocator(PA), Scalars(S), CallMap(C) {}
282
283   void visitMemAccessInst(MemAccessInst *MAI) {
284     // Don't do anything to load, store, or GEP yet...
285   }
286
287   // Convert a malloc instruction into a call to poolalloc
288   void visitMallocInst(MallocInst *I) {
289     const ScalarInfo &SC = getScalar(I);
290     BasicBlock *BB = I->getParent();
291     BasicBlock::iterator MI = find(BB->begin(), BB->end(), I);
292     BB->getInstList().remove(MI);  // Remove the Malloc instruction from the BB
293
294     // Create a new call to poolalloc before the malloc instruction
295     vector<Value*> Args;
296     Args.push_back(SC.PoolHandle);
297     CallInst *Call = new CallInst(PoolAllocator.PoolAlloc, Args, I->getName());
298     MI = BB->getInstList().insert(MI, Call)+1;
299
300     // If the type desired is not void*, cast it now...
301     Value *Ptr = Call;
302     if (Call->getType() != I->getType()) {
303       CastInst *CI = new CastInst(Ptr, I->getType(), I->getName());
304       BB->getInstList().insert(MI, CI);
305       Ptr = CI;
306     }
307
308     // Change everything that used the malloc to now use the pool alloc...
309     I->replaceAllUsesWith(Ptr);
310
311     // Update the scalars array...
312     updateScalars(I, Ptr);
313
314     // Delete the instruction now.
315     delete I;
316   }
317
318   // Convert the free instruction into a call to poolfree
319   void visitFreeInst(FreeInst *I) {
320     Value *Ptr = I->getOperand(0);
321     const ScalarInfo &SC = getScalar(Ptr);
322     BasicBlock *BB = I->getParent();
323     BasicBlock::iterator FI = find(BB->begin(), BB->end(), I);
324
325     // If the value is not an sbyte*, convert it now!
326     if (Ptr->getType() != PointerType::get(Type::SByteTy)) {
327       CastInst *CI = new CastInst(Ptr, PointerType::get(Type::SByteTy),
328                                   Ptr->getName());
329       FI = BB->getInstList().insert(FI, CI)+1;
330       Ptr = CI;
331     }
332
333     // Create a new call to poolfree before the free instruction
334     vector<Value*> Args;
335     Args.push_back(SC.PoolHandle);
336     Args.push_back(Ptr);
337     CallInst *Call = new CallInst(PoolAllocator.PoolFree, Args);
338     FI = BB->getInstList().insert(FI, Call)+1;
339
340     // Remove the old free instruction...
341     delete BB->getInstList().remove(FI);
342   }
343
344   // visitCallInst - Create a new call instruction with the extra arguments for
345   // all of the memory pools that the call needs.
346   //
347   void visitCallInst(CallInst *I) {
348     TransformFunctionInfo &TI = CallMap[I];
349     BasicBlock *BB = I->getParent();
350     BasicBlock::iterator CI = find(BB->begin(), BB->end(), I);
351     BB->getInstList().remove(CI);  // Remove the old call instruction
352
353     // Start with all of the old arguments...
354     vector<Value*> Args(I->op_begin()+1, I->op_end());
355
356     // Add all of the pool arguments...
357     for (unsigned i = 0, e = TI.ArgInfo.size(); i != e; ++i)
358       Args.push_back(TI.ArgInfo[i].PoolHandle);
359     
360     Function *NF = PoolAllocator.getTransformedFunction(TI);
361     CallInst *NewCall = new CallInst(NF, Args, I->getName());
362     BB->getInstList().insert(CI, NewCall);
363
364     // Change everything that used the malloc to now use the pool alloc...
365     if (I->getType() != Type::VoidTy) {
366       I->replaceAllUsesWith(NewCall);
367
368       // Update the scalars array...
369       updateScalars(I, NewCall);
370     }
371
372     delete I;  // Delete the old call instruction now...
373   }
374
375   void visitPHINode(PHINode *PN) {
376     // Handle PHI Node
377   }
378
379   void visitReturnInst(ReturnInst *I) {
380     // Nothing of interest
381   }
382
383   void visitInstruction(Instruction *I) {
384     cerr << "Unknown instruction to FunctionBodyTransformer:\n";
385     I->dump();
386   }
387
388 };
389
390
391 static void addCallInfo(TransformFunctionInfo &TFI, CallInst *CI, int Arg, 
392                         DSNode *GraphNode,
393                         map<DSNode*, Value*> &PoolDescriptors) {
394
395   // For now, add the entire graph that is pointed to by the call argument.
396   // This graph can and should be pruned to only what the function itself will
397   // use, because often this will be a dramatically smaller subset of what we
398   // are providing.
399   //
400   for (df_iterator<DSNode*> I = df_begin(GraphNode), E = df_end(GraphNode);
401        I != E; ++I) {
402     TFI.ArgInfo.push_back(CallArgInfo(Arg, *I, PoolDescriptors[*I]));
403   }
404
405   assert(CI->getCalledFunction() && "Cannot handle indirect calls yet!");
406   assert(TFI.Func == 0 || TFI.Func == CI->getCalledFunction() &&
407          "Function call record should always call the same function!");
408   assert(TFI.Call == 0 || TFI.Call == CI &&
409          "Call element already filled in with different value!");
410   TFI.Func = CI->getCalledFunction();
411   TFI.Call = CI;
412 }
413
414
415 // transformFunctionBody - This transforms the instruction in 'F' to use the
416 // pools specified in PoolDescriptors when modifying data structure nodes
417 // specified in the PoolDescriptors map.  Specifically, scalar values specified
418 // in the Scalars vector must be remapped.  IPFGraph is the closed data
419 // structure graph for F, of which the PoolDescriptor nodes come from.
420 //
421 void PoolAllocate::transformFunctionBody(Function *F, FunctionDSGraph &IPFGraph,
422                                        map<DSNode*, Value*> &PoolDescriptors) {
423
424   // Loop through the value map looking for scalars that refer to nonescaping
425   // allocations.  Add them to the Scalars vector.  Note that we may have
426   // multiple entries in the Scalars vector for each value if it points to more
427   // than one object.
428   //
429   map<Value*, PointerValSet> &ValMap = IPFGraph.getValueMap();
430   vector<ScalarInfo> Scalars;
431
432   cerr << "Building scalar map:\n";
433
434   for (map<Value*, PointerValSet>::iterator I = ValMap.begin(),
435          E = ValMap.end(); I != E; ++I) {
436     const PointerValSet &PVS = I->second;  // Set of things pointed to by scalar
437
438     cerr << "Scalar Mapping from:"; I->first->dump();
439     cerr << "\nScalar Mapping to: "; PVS.print(cerr);
440
441     assert(PVS.size() == 1 &&
442            "Only handle scalars that point to one thing so far!");
443
444     // Check to see if the scalar points to a data structure node...
445     for (unsigned i = 0, e = PVS.size(); i != e; ++i) {
446       assert(PVS[i].Index == 0 && "Nonzero not handled yet!");
447         
448       // If the allocation is in the nonescaping set...
449       map<DSNode*, Value*>::iterator AI = PoolDescriptors.find(PVS[i].Node);
450       if (AI != PoolDescriptors.end()) // Add it to the list of scalars
451         Scalars.push_back(ScalarInfo(I->first, PVS[i].Node, AI->second));
452     }
453   }
454
455
456
457   cerr << "\nIn '" << F->getName()
458        << "': Found the following values that point to poolable nodes:\n";
459
460   for (unsigned i = 0, e = Scalars.size(); i != e; ++i)
461     Scalars[i].Val->dump();
462
463   // CallMap - Contain an entry for every call instruction that needs to be
464   // transformed.  Each entry in the map contains information about what we need
465   // to do to each call site to change it to work.
466   //
467   map<CallInst*, TransformFunctionInfo> CallMap;
468
469   // Now we need to figure out what called methods we need to transform, and
470   // how.  To do this, we look at all of the scalars, seeing which functions are
471   // either used as a scalar value (so they return a data structure), or are
472   // passed one of our scalar values.
473   //
474   for (unsigned i = 0, e = Scalars.size(); i != e; ++i) {
475     Value *ScalarVal = Scalars[i].Val;
476
477     // Check to see if the scalar _IS_ a call...
478     if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(ScalarVal))
479       // If so, add information about the pool it will be returning...
480       addCallInfo(CallMap[CI], CI, -1, Scalars[i].Node, PoolDescriptors);
481
482     // Check to see if the scalar is an operand to a call...
483     for (Value::use_iterator UI = ScalarVal->use_begin(),
484            UE = ScalarVal->use_end(); UI != UE; ++UI) {
485       if (CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(*UI)) {
486         // Find out which operand this is to the call instruction...
487         User::op_iterator OI = find(CI->op_begin(), CI->op_end(), ScalarVal);
488         assert(OI != CI->op_end() && "Call on use list but not an operand!?");
489         assert(OI != CI->op_begin() && "Pointer operand is call destination?");
490
491         // FIXME: This is broken if the same pointer is passed to a call more
492         // than once!  It will get multiple entries for the first pointer.
493
494         // Add the operand number and pool handle to the call table...
495         addCallInfo(CallMap[CI], CI, OI-CI->op_begin()-1, Scalars[i].Node,
496                     PoolDescriptors);
497       }
498     }
499   }
500
501   // Print out call map...
502   for (map<CallInst*, TransformFunctionInfo>::iterator I = CallMap.begin();
503        I != CallMap.end(); ++I) {
504     cerr << "\nFor call: ";
505     I->first->dump();
506     I->second.finalizeConstruction();
507     cerr << I->second.Func->getName() << " must pass pool pointer for args #";
508     for (unsigned i = 0; i < I->second.ArgInfo.size(); ++i)
509       cerr << I->second.ArgInfo[i].ArgNo << ", ";
510     cerr << "\n";
511   }
512
513   // Loop through all of the call nodes, recursively creating the new functions
514   // that we want to call...  This uses a map to prevent infinite recursion and
515   // to avoid duplicating functions unneccesarily.
516   //
517   for (map<CallInst*, TransformFunctionInfo>::iterator I = CallMap.begin(),
518          E = CallMap.end(); I != E; ++I) {
519     // Make sure the entries are sorted.
520     I->second.finalizeConstruction();
521
522     // Transform all of the functions we need, or at least ensure there is a
523     // cached version available.
524     transformFunction(I->second, IPFGraph);
525   }
526
527   // Now that all of the functions that we want to call are available, transform
528   // the local method so that it uses the pools locally and passes them to the
529   // functions that we just hacked up.
530   //
531
532   // First step, find the instructions to be modified.
533   vector<Instruction*> InstToFix;
534   for (unsigned i = 0, e = Scalars.size(); i != e; ++i) {
535     Value *ScalarVal = Scalars[i].Val;
536
537     // Check to see if the scalar _IS_ an instruction.  If so, it is involved.
538     if (Instruction *Inst = dyn_cast<Instruction>(ScalarVal))
539       InstToFix.push_back(Inst);
540
541     // All all of the instructions that use the scalar as an operand...
542     for (Value::use_iterator UI = ScalarVal->use_begin(),
543            UE = ScalarVal->use_end(); UI != UE; ++UI)
544       InstToFix.push_back(dyn_cast<Instruction>(*UI));
545   }
546
547   // Eliminate duplicates by sorting, then removing equal neighbors.
548   sort(InstToFix.begin(), InstToFix.end());
549   InstToFix.erase(unique(InstToFix.begin(), InstToFix.end()), InstToFix.end());
550
551   // Use a FunctionBodyTransformer to transform all of the involved instructions
552   FunctionBodyTransformer FBT(*this, Scalars, CallMap);
553   for (unsigned i = 0, e = InstToFix.size(); i != e; ++i)
554     FBT.visit(InstToFix[i]);
555
556
557   // Since we have liberally hacked the function to pieces, we want to inform
558   // the datastructure pass that its internal representation is out of date.
559   //
560   DS->invalidateFunction(F);
561 }
562
563 static void addNodeMapping(DSNode *SrcNode, const PointerValSet &PVS,
564                            map<DSNode*, PointerValSet> &NodeMapping) {
565   for (unsigned i = 0, e = PVS.size(); i != e; ++i)
566     if (NodeMapping[SrcNode].add(PVS[i])) {  // Not in map yet?
567       assert(PVS[i].Index == 0 && "Node indexing not supported yet!");
568       DSNode *DestNode = PVS[i].Node;
569
570       // Loop over all of the outgoing links in the mapped graph
571       for (unsigned l = 0, le = DestNode->getNumOutgoingLinks(); l != le; ++l) {
572         PointerValSet &SrcSet = SrcNode->getOutgoingLink(l);
573         const PointerValSet &DestSet = DestNode->getOutgoingLink(l);
574         assert((!SrcSet.empty() || DestSet.empty()) &&
575                "Dest graph should be a proper subset of the src graph!");
576
577         // Add all of the node mappings now!
578         for (unsigned si = 0, se = SrcSet.size(); si != se; ++si) {
579           assert(SrcSet[si].Index == 0 && "Can't handle node offset!");
580           addNodeMapping(SrcSet[si].Node, DestSet, NodeMapping);
581         }
582       }
583     }
584 }
585
586 // CalculateNodeMapping - There is a partial isomorphism between the graph
587 // passed in and the graph that is actually used by the function.  We need to
588 // figure out what this mapping is so that we can transformFunctionBody the
589 // instructions in the function itself.  Note that every node in the graph that
590 // we are interested in must be both in the local graph of the called function,
591 // and in the local graph of the calling function.  Because of this, we only
592 // define the mapping for these nodes [conveniently these are the only nodes we
593 // CAN define a mapping for...]
594 //
595 // The roots of the graph that we are transforming is rooted in the arguments
596 // passed into the function from the caller.  This is where we start our
597 // mapping calculation.
598 //
599 // The NodeMapping calculated maps from the callers graph to the called graph.
600 //
601 static void CalculateNodeMapping(Function *F, TransformFunctionInfo &TFI,
602                                  FunctionDSGraph &CallerGraph,
603                                  FunctionDSGraph &CalledGraph, 
604                                  map<DSNode*, PointerValSet> &NodeMapping) {
605   int LastArgNo = -2;
606   for (unsigned i = 0, e = TFI.ArgInfo.size(); i != e; ++i) {
607     // Figure out what nodes in the called graph the TFI.ArgInfo[i].Node node
608     // corresponds to...
609     //
610     // Only consider first node of sequence.  Extra nodes may may be added
611     // to the TFI if the data structure requires more nodes than just the
612     // one the argument points to.  We are only interested in the one the
613     // argument points to though.
614     //
615     if (TFI.ArgInfo[i].ArgNo != LastArgNo) {
616       if (TFI.ArgInfo[i].ArgNo == -1) {
617         addNodeMapping(TFI.ArgInfo[i].Node, CalledGraph.getRetNodes(),
618                        NodeMapping);
619       } else {
620         // Figure out which node argument # ArgNo points to in the called graph.
621         Value *Arg = F->getArgumentList()[TFI.ArgInfo[i].ArgNo];     
622         addNodeMapping(TFI.ArgInfo[i].Node, CalledGraph.getValueMap()[Arg],
623                        NodeMapping);
624       }
625       LastArgNo = TFI.ArgInfo[i].ArgNo;
626     }
627   }
628 }
629
630
631 // transformFunction - Transform the specified function the specified way.  It
632 // we have already transformed that function that way, don't do anything.  The
633 // nodes in the TransformFunctionInfo come out of callers data structure graph.
634 //
635 void PoolAllocate::transformFunction(TransformFunctionInfo &TFI,
636                                      FunctionDSGraph &CallerIPGraph) {
637   if (getTransformedFunction(TFI)) return;  // Function xformation already done?
638
639   const FunctionType *OldFuncType = TFI.Func->getFunctionType();
640
641   assert(!OldFuncType->isVarArg() && "Vararg functions not handled yet!");
642
643   // Build the type for the new function that we are transforming
644   vector<const Type*> ArgTys;
645   for (unsigned i = 0, e = OldFuncType->getNumParams(); i != e; ++i)
646     ArgTys.push_back(OldFuncType->getParamType(i));
647
648   // Add one pool pointer for every argument that needs to be supplemented.
649   ArgTys.insert(ArgTys.end(), TFI.ArgInfo.size(), PoolTy);
650
651   // Build the new function type...
652   const // FIXME when types are not const
653   FunctionType *NewFuncType = FunctionType::get(OldFuncType->getReturnType(),
654                                                 ArgTys,OldFuncType->isVarArg());
655
656   // The new function is internal, because we know that only we can call it.
657   // This also helps subsequent IP transformations to eliminate duplicated pool
658   // pointers. [in the future when they are implemented].
659   //
660   Function *NewFunc = new Function(NewFuncType, true,
661                                    TFI.Func->getName()+".poolxform");
662   CurModule->getFunctionList().push_back(NewFunc);
663
664   // Add the newly formed function to the TransformedFunctions table so that
665   // infinite recursion does not occur!
666   //
667   TransformedFunctions[TFI] = NewFunc;
668
669   // Add arguments to the function... starting with all of the old arguments
670   vector<Value*> ArgMap;
671   for (unsigned i = 0, e = TFI.Func->getArgumentList().size(); i != e; ++i) {
672     const FunctionArgument *OFA = TFI.Func->getArgumentList()[i];
673     FunctionArgument *NFA = new FunctionArgument(OFA->getType(),OFA->getName());
674     NewFunc->getArgumentList().push_back(NFA);
675     ArgMap.push_back(NFA);  // Keep track of the arguments 
676   }
677
678   // Now add all of the arguments corresponding to pools passed in...
679   for (unsigned i = 0, e = TFI.ArgInfo.size(); i != e; ++i) {
680     string Name;
681     if (TFI.ArgInfo[i].ArgNo == -1)
682       Name = "retpool";
683     else
684       Name = ArgMap[TFI.ArgInfo[i].ArgNo]->getName();  // Get the arg name
685     FunctionArgument *NFA = new FunctionArgument(PoolTy, Name+".pool");
686     NewFunc->getArgumentList().push_back(NFA);
687   }
688
689   // Now clone the body of the old function into the new function...
690   CloneFunctionInto(NewFunc, TFI.Func, ArgMap);
691   
692   // Okay, now we have a function that is identical to the old one, except that
693   // it has extra arguments for the pools coming in.  Now we have to get the 
694   // data structure graph for the function we are replacing, and figure out how
695   // our graph nodes map to the graph nodes in the dest function.
696   //
697   FunctionDSGraph &DSGraph = DS->getClosedDSGraph(NewFunc);  
698
699   // NodeMapping - Multimap from callers graph to called graph.
700   //
701   map<DSNode*, PointerValSet> NodeMapping;
702
703   CalculateNodeMapping(NewFunc, TFI, CallerIPGraph, DSGraph, 
704                        NodeMapping);
705
706   // Print out the node mapping...
707   cerr << "\nNode mapping for call of " << NewFunc->getName() << "\n";
708   for (map<DSNode*, PointerValSet>::iterator I = NodeMapping.begin();
709        I != NodeMapping.end(); ++I) {
710     cerr << "Map: "; I->first->print(cerr);
711     cerr << "To:  "; I->second.print(cerr);
712     cerr << "\n";
713   }
714
715   // Fill in the PoolDescriptor information for the transformed function so that
716   // it can determine which value holds the pool descriptor for each data
717   // structure node that it accesses.
718   //
719   map<DSNode*, Value*> PoolDescriptors;
720
721   cerr << "\nCalculating the pool descriptor map:\n";
722
723   // All of the pool descriptors must be passed in as arguments...
724   for (unsigned i = 0, e = TFI.ArgInfo.size(); i != e; ++i) {
725     DSNode *CallerNode = TFI.ArgInfo[i].Node;
726     Value  *CallerPool = TFI.ArgInfo[i].PoolHandle;
727
728     cerr << "Mapped caller node: "; CallerNode->print(cerr);
729     cerr << "Mapped caller pool: "; CallerPool->dump();
730
731     // Calculate the argument number that the pool is to the function call...
732     // The call instruction should not have the pool operands added yet.
733     unsigned ArgNo = TFI.Call->getNumOperands()-1+i;
734     cerr << "Should be argument #: " << ArgNo << "[i = " << i << "]\n";
735     assert(ArgNo < NewFunc->getArgumentList().size() &&
736            "Call already has pool arguments added??");
737
738     // Map the pool argument into the called function...
739     Value *CalleePool = NewFunc->getArgumentList()[ArgNo];
740
741     // Map the DSNode into the callee's DSGraph
742     const PointerValSet &CalleeNodes = NodeMapping[CallerNode];
743     for (unsigned n = 0, ne = CalleeNodes.size(); n != ne; ++n) {
744       assert(CalleeNodes[n].Index == 0 && "Indexed node not handled yet!");
745       DSNode *CalleeNode = CalleeNodes[n].Node;
746
747       cerr << "*** to callee node: "; CalleeNode->print(cerr);
748       cerr << "*** to callee pool: "; CalleePool->dump();
749       cerr << "\n";
750       
751       assert(CalleeNode && CalleePool && "Invalid nodes!");
752       Value *&PV = PoolDescriptors[CalleeNode];
753       //assert((PV == 0 || PV == CalleePool) && "Invalid node remapping!");
754       PV = CalleePool;         // Update the pool descriptor map!
755     }
756   }
757
758   // We must destroy the node mapping so that we don't have latent references
759   // into the data structure graph for the new function.  Otherwise we get
760   // assertion failures when transformFunctionBody tries to invalidate the
761   // graph.
762   //
763   NodeMapping.clear();
764
765   // Now that we know everything we need about the function, transform the body
766   // now!
767   //
768   transformFunctionBody(NewFunc, DSGraph, PoolDescriptors);
769
770   cerr << "Function after transformation:\n";
771   NewFunc->dump();
772 }
773
774
775 // CreatePools - Insert instructions into the function we are processing to
776 // create all of the memory pool objects themselves.  This also inserts
777 // destruction code.  Add an alloca for each pool that is allocated to the
778 // PoolDescriptors vector.
779 //
780 void PoolAllocate::CreatePools(Function *F, const vector<AllocDSNode*> &Allocs,
781                                map<DSNode*, Value*> &PoolDescriptors) {
782   // FIXME: This should use an IP version of the UnifyAllExits pass!
783   vector<BasicBlock*> ReturnNodes;
784   for (Function::iterator I = F->begin(), E = F->end(); I != E; ++I)
785     if (isa<ReturnInst>((*I)->getTerminator()))
786       ReturnNodes.push_back(*I);
787   
788
789   // Create the code that goes in the entry and exit nodes for the method...
790   vector<Instruction*> EntryNodeInsts;
791   for (unsigned i = 0, e = Allocs.size(); i != e; ++i) {
792     // Add an allocation and a free for each pool...
793     AllocaInst *PoolAlloc = new AllocaInst(PoolTy, 0, "pool");
794     EntryNodeInsts.push_back(PoolAlloc);
795     PoolDescriptors[Allocs[i]] = PoolAlloc;   // Keep track of pool allocas
796     AllocationInst *AI = Allocs[i]->getAllocation();
797
798     // Initialize the pool.  We need to know how big each allocation is.  For
799     // our purposes here, we assume we are allocating a scalar, or array of
800     // constant size.
801     //
802     unsigned ElSize = TargetData.getTypeSize(AI->getAllocatedType());
803     ElSize *= cast<ConstantUInt>(AI->getArraySize())->getValue();
804
805     vector<Value*> Args;
806     Args.push_back(PoolAlloc);    // Pool to initialize
807     Args.push_back(ConstantUInt::get(Type::UIntTy, ElSize));
808     EntryNodeInsts.push_back(new CallInst(PoolInit, Args));
809
810     // Destroy the pool...
811     Args.pop_back();
812
813     for (unsigned EN = 0, ENE = ReturnNodes.size(); EN != ENE; ++EN) {
814       Instruction *Destroy = new CallInst(PoolDestroy, Args);
815
816       // Insert it before the return instruction...
817       BasicBlock *RetNode = ReturnNodes[EN];
818       RetNode->getInstList().insert(RetNode->end()-1, Destroy);
819     }
820   }
821
822   // Insert the entry node code into the entry block...
823   F->getEntryNode()->getInstList().insert(F->getEntryNode()->begin()+1,
824                                           EntryNodeInsts.begin(),
825                                           EntryNodeInsts.end());
826 }
827
828
829 // addPoolPrototypes - Add prototypes for the pool methods to the specified
830 // module and update the Pool* instance variables to point to them.
831 //
832 void PoolAllocate::addPoolPrototypes(Module *M) {
833   // Get PoolInit function...
834   vector<const Type*> Args;
835   Args.push_back(PoolTy);           // Pool to initialize
836   Args.push_back(Type::UIntTy);     // Num bytes per element
837   FunctionType *PoolInitTy = FunctionType::get(Type::VoidTy, Args, false);
838   PoolInit = M->getOrInsertFunction("poolinit", PoolInitTy);
839
840   // Get pooldestroy function...
841   Args.pop_back();  // Only takes a pool...
842   FunctionType *PoolDestroyTy = FunctionType::get(Type::VoidTy, Args, false);
843   PoolDestroy = M->getOrInsertFunction("pooldestroy", PoolDestroyTy);
844
845   const Type *PtrVoid = PointerType::get(Type::SByteTy);
846
847   // Get the poolalloc function...
848   FunctionType *PoolAllocTy = FunctionType::get(PtrVoid, Args, false);
849   PoolAlloc = M->getOrInsertFunction("poolalloc", PoolAllocTy);
850
851   // Get the poolfree function...
852   Args.push_back(PtrVoid);
853   FunctionType *PoolFreeTy = FunctionType::get(Type::VoidTy, Args, false);
854   PoolFree = M->getOrInsertFunction("poolfree", PoolFreeTy);
855
856   // Add the %PoolTy type to the symbol table of the module...
857   M->addTypeName("PoolTy", PoolTy->getElementType());
858 }
859
860
861 bool PoolAllocate::run(Module *M) {
862   addPoolPrototypes(M);
863   CurModule = M;
864   
865   DS = &getAnalysis<DataStructure>();
866   bool Changed = false;
867
868   // We cannot use an iterator here because it will get invalidated when we add
869   // functions to the module later...
870   for (unsigned i = 0; i != M->size(); ++i)
871     if (!M->getFunctionList()[i]->isExternal()) {
872       Changed |= processFunction(M->getFunctionList()[i]);
873       if (Changed) {
874         cerr << "Only processing one function\n";
875         break;
876       }
877     }
878
879   CurModule = 0;
880   DS = 0;
881   return false;
882 }
883
884
885 // createPoolAllocatePass - Global function to access the functionality of this
886 // pass...
887 //
888 Pass *createPoolAllocatePass() { return new PoolAllocate(); }