lib/Transforms/IPO/RaiseAllocations.cpp

   1 //===- RaiseAllocations.cpp - Convert %malloc & %free calls to insts ------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
   6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file defines the RaiseAllocations pass which convert malloc and free
  11 // calls to malloc and free instructions.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "llvm/Transforms/IPO.h"
  16 #include "llvm/Constants.h"
  17 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  18 #include "llvm/Module.h"
  19 #include "llvm/Instructions.h"
  20 #include "llvm/Pass.h"
  21 #include "llvm/Support/CallSite.h"
  22 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  23 using namespace llvm;
  24
  25 namespace {
  26   Statistic NumRaised("raiseallocs", "Number of allocations raised");
  27
  28   // RaiseAllocations - Turn %malloc and %free calls into the appropriate
  29   // instruction.
  30   //
  31   class RaiseAllocations : public ModulePass {
  32     Function *MallocFunc;   // Functions in the module we are processing
  33     Function *FreeFunc;     // Initialized by doPassInitializationVirt
  34   public:
  35     RaiseAllocations() : MallocFunc(0), FreeFunc(0) {}
  36
  37     // doPassInitialization - For the raise allocations pass, this finds a
  38     // declaration for malloc and free if they exist.
  39     //
  40     void doInitialization(Module &M);
  41
  42     // run - This method does the actual work of converting instructions over.
  43     //
  44     bool runOnModule(Module &M);
  45   };
  46
  47   RegisterPass<RaiseAllocations>
  48   X("raiseallocs", "Raise allocations from calls to instructions");
  49 }  // end anonymous namespace
  50
  51
  52 // createRaiseAllocationsPass - The interface to this file...
  53 ModulePass *llvm::createRaiseAllocationsPass() {
  54   return new RaiseAllocations();
  55 }
  56
  57
  58 // If the module has a symbol table, they might be referring to the malloc and
  59 // free functions.  If this is the case, grab the method pointers that the
  60 // module is using.
  61 //
  62 // Lookup %malloc and %free in the symbol table, for later use.  If they don't
  63 // exist, or are not external, we do not worry about converting calls to that
  64 // function into the appropriate instruction.
  65 //
  66 void RaiseAllocations::doInitialization(Module &M) {
  67   const FunctionType *MallocType =   // Get the type for malloc
  68     FunctionType::get(PointerType::get(Type::SByteTy),
  69                     std::vector<const Type*>(1, Type::ULongTy), false);
  70
  71   const FunctionType *FreeType =     // Get the type for free
  72     FunctionType::get(Type::VoidTy,
  73                    std::vector<const Type*>(1, PointerType::get(Type::SByteTy)),
  74                       false);
  75
  76   // Get Malloc and free prototypes if they exist!
  77   MallocFunc = M.getFunction("malloc", MallocType);
  78   FreeFunc   = M.getFunction("free"  , FreeType);
  79
  80   // Check to see if the prototype is wrong, giving us sbyte*(uint) * malloc
  81   // This handles the common declaration of: 'void *malloc(unsigned);'
  82   if (MallocFunc == 0) {
  83     MallocType = FunctionType::get(PointerType::get(Type::SByteTy),
  84                             std::vector<const Type*>(1, Type::UIntTy), false);
  85     MallocFunc = M.getFunction("malloc", MallocType);
  86   }
  87
  88   // Check to see if the prototype is missing, giving us sbyte*(...) * malloc
  89   // This handles the common declaration of: 'void *malloc();'
  90   if (MallocFunc == 0) {
  91     MallocType = FunctionType::get(PointerType::get(Type::SByteTy),
  92                                    std::vector<const Type*>(), true);
  93     MallocFunc = M.getFunction("malloc", MallocType);
  94   }
  95
  96   // Check to see if the prototype was forgotten, giving us void (...) * free
  97   // This handles the common forward declaration of: 'void free();'
  98   if (FreeFunc == 0) {
  99     FreeType = FunctionType::get(Type::VoidTy, std::vector<const Type*>(),true);
 100     FreeFunc = M.getFunction("free", FreeType);
 101   }
 102
 103   // One last try, check to see if we can find free as 'int (...)* free'.  This
 104   // handles the case where NOTHING was declared.
 105   if (FreeFunc == 0) {
 106     FreeType = FunctionType::get(Type::IntTy, std::vector<const Type*>(),true);
 107     FreeFunc = M.getFunction("free", FreeType);
 108   }
 109
 110   // Don't mess with locally defined versions of these functions...
 111   if (MallocFunc && !MallocFunc->isExternal()) MallocFunc = 0;
 112   if (FreeFunc && !FreeFunc->isExternal())     FreeFunc = 0;
 113 }
 114
 115 // run - Transform calls into instructions...
 116 //
 117 bool RaiseAllocations::runOnModule(Module &M) {
 118   // Find the malloc/free prototypes...
 119   doInitialization(M);
 120
 121   bool Changed = false;
 122
 123   // First, process all of the malloc calls...
 124   if (MallocFunc) {
 125     std::vector<User*> Users(MallocFunc->use_begin(), MallocFunc->use_end());
 126     std::vector<Value*> EqPointers;   // Values equal to MallocFunc
 127     while (!Users.empty()) {
 128       User *U = Users.back();
 129       Users.pop_back();
 130
 131       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(U)) {
 132         CallSite CS = CallSite::get(I);
 133         if (CS.getInstruction() && CS.arg_begin() != CS.arg_end() &&
 134             (CS.getCalledFunction() == MallocFunc ||
 135              std::find(EqPointers.begin(), EqPointers.end(),
 136                        CS.getCalledValue()) != EqPointers.end())) {
 137
 138           Value *Source = *CS.arg_begin();
 139
 140           // If no prototype was provided for malloc, we may need to cast the
 141           // source size.
 142           if (Source->getType() != Type::UIntTy)
 143             Source =
 144               CastInst::createInferredCast(Source, Type::UIntTy,
 145                                            "MallocAmtCast", I);
 146
 147           std::string Name(I->getName()); I->setName("");
 148           MallocInst *MI = new MallocInst(Type::SByteTy, Source, Name, I);
 149           I->replaceAllUsesWith(MI);
 150
 151           // If the old instruction was an invoke, add an unconditional branch
 152           // before the invoke, which will become the new terminator.
 153           if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(I))
 154             new BranchInst(II->getNormalDest(), I);
 155
 156           // Delete the old call site
 157           MI->getParent()->getInstList().erase(I);
 158           Changed = true;
 159           ++NumRaised;
 160         }
 161       } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(U)) {
 162         Users.insert(Users.end(), GV->use_begin(), GV->use_end());
 163         EqPointers.push_back(GV);
 164       } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(U)) {
 165         if (CE->isCast()) {
 166           Users.insert(Users.end(), CE->use_begin(), CE->use_end());
 167           EqPointers.push_back(CE);
 168         }
 169       }
 170     }
 171   }
 172
 173   // Next, process all free calls...
 174   if (FreeFunc) {
 175     std::vector<User*> Users(FreeFunc->use_begin(), FreeFunc->use_end());
 176     std::vector<Value*> EqPointers;   // Values equal to FreeFunc
 177
 178     while (!Users.empty()) {
 179       User *U = Users.back();
 180       Users.pop_back();
 181
 182       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(U)) {
 183         CallSite CS = CallSite::get(I);
 184         if (CS.getInstruction() && CS.arg_begin() != CS.arg_end() &&
 185             (CS.getCalledFunction() == FreeFunc ||
 186              std::find(EqPointers.begin(), EqPointers.end(),
 187                        CS.getCalledValue()) != EqPointers.end())) {
 188
 189           // If no prototype was provided for free, we may need to cast the
 190           // source pointer.  This should be really uncommon, but it's necessary
 191           // just in case we are dealing with weird code like this:
 192           //   free((long)ptr);
 193           //
 194           Value *Source = *CS.arg_begin();
 195           if (!isa<PointerType>(Source->getType()))
 196             Source = CastInst::createInferredCast(
 197                 Source, PointerType::get(Type::SByteTy), "FreePtrCast", I);
 198           new FreeInst(Source, I);
 199
 200           // If the old instruction was an invoke, add an unconditional branch
 201           // before the invoke, which will become the new terminator.
 202           if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(I))
 203             new BranchInst(II->getNormalDest(), I);
 204
 205           // Delete the old call site
 206           if (I->getType() != Type::VoidTy)
 207             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
 208           I->eraseFromParent();
 209           Changed = true;
 210           ++NumRaised;
 211         }
 212       } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(U)) {
 213         Users.insert(Users.end(), GV->use_begin(), GV->use_end());
 214         EqPointers.push_back(GV);
 215       } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(U)) {
 216         if (CE->isCast()) {
 217           Users.insert(Users.end(), CE->use_begin(), CE->use_end());
 218           EqPointers.push_back(CE);
 219         }
 220       }
 221     }
 222   }
 223
 224   return Changed;
 225 }