introduce typedef for complicated vector, and use it too
[oota-llvm.git] / include / llvm / Analysis / CallGraph.h
index a898c5eb1b248e06740d8106e38c909ad29c494f..de839694dc8a3d812635c6321eeab54683856d45 100644 (file)
@@ -1,23 +1,33 @@
 //===- CallGraph.h - Build a Module's call graph ----------------*- C++ -*-===//
 //
-// This interface is used to build and manipulate a call graph, which is a very 
+//                     The LLVM Compiler Infrastructure
+//
+// This file is distributed under the University of Illinois Open Source
+// License. See LICENSE.TXT for details.
+//
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+//
+// This interface is used to build and manipulate a call graph, which is a very
 // useful tool for interprocedural optimization.
 //
 // Every function in a module is represented as a node in the call graph.  The
 // callgraph node keeps track of which functions the are called by the function
 // corresponding to the node.
 //
-// A call graph will contain nodes where the function that they correspond to is
-// null.  This 'external' node is used to represent control flow that is not
-// represented (or analyzable) in the module.  As such, the external node will
-// have edges to functions with the following properties:
-//   1. All functions in the module without internal linkage, since they could
-//      be called by functions outside of the our analysis capability.
+// A call graph may contain nodes where the function that they correspond to is
+// null.  These 'external' nodes are used to represent control flow that is not
+// represented (or analyzable) in the module.  In particular, this analysis
+// builds one external node such that:
+//   1. All functions in the module without internal linkage will have edges
+//      from this external node, indicating that they could be called by
+//      functions outside of the module.
 //   2. All functions whose address is used for something more than a direct
-//      call, for example being stored into a memory location.  Since they may
-//      be called by an unknown caller later, they must be tracked as such.
+//      call, for example being stored into a memory location will also have an
+//      edge from this external node.  Since they may be called by an unknown
+//      caller later, they must be tracked as such.
 //
-// Similarly, functions have a call edge to the external node iff:
+// There is a second external node added for calls that leave this module.
+// Functions have a call edge to the external node iff:
 //   1. The function is external, reflecting the fact that they could call
 //      anything without internal linkage or that has its address taken.
 //   2. The function contains an indirect function call.
@@ -31,7 +41,7 @@
 // transformations.
 //
 // The CallGraph class also attempts to figure out what the root of the
-// CallGraph is, which is currently does by looking for a function named 'main'.
+// CallGraph is, which it currently does by looking for a function named 'main'.
 // If no function named 'main' is found, the external node is used as the entry
 // node, reflecting the fact that any function without internal linkage could
 // be called into (which is common for libraries).
 #ifndef LLVM_ANALYSIS_CALLGRAPH_H
 #define LLVM_ANALYSIS_CALLGRAPH_H
 
-#include "Support/GraphTraits.h"
-#include "Support/STLExtras.h"
+#include "llvm/ADT/GraphTraits.h"
+#include "llvm/ADT/STLExtras.h"
 #include "llvm/Pass.h"
+#include "llvm/Support/CallSite.h"
+#include "llvm/System/IncludeFile.h"
+#include <map>
+
+namespace llvm {
+
 class Function;
 class Module;
 class CallGraphNode;
@@ -51,42 +67,30 @@ class CallGraphNode;
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 // CallGraph class definition
 //
-class CallGraph : public Pass {
+class CallGraph {
+protected:
   Module *Mod;              // The module this call graph represents
 
   typedef std::map<const Function *, CallGraphNode *> FunctionMapTy;
   FunctionMapTy FunctionMap;    // Map from a function to its node
 
-  // Root is root of the call graph, or the external node if a 'main' function
-  // couldn't be found.  ExternalNode is equivalent to (*this)[0].
-  //
-  CallGraphNode *Root, *ExternalNode;
 public:
-
+  static char ID; // Class identification, replacement for typeinfo
   //===---------------------------------------------------------------------
   // Accessors...
   //
   typedef FunctionMapTy::iterator iterator;
   typedef FunctionMapTy::const_iterator const_iterator;
 
-  // getExternalNode - Return the node that points to all functions that are
-  // accessable from outside of the current program.
-  //
-        CallGraphNode *getExternalNode()       { return ExternalNode; }
-  const CallGraphNode *getExternalNode() const { return ExternalNode; }
-
-  // getRoot - Return the root of the call graph, which is either main, or if
-  // main cannot be found, the external node.
-  //
-        CallGraphNode *getRoot()       { return Root; }
-  const CallGraphNode *getRoot() const { return Root; }
+  /// getModule - Return the module the call graph corresponds to.
+  ///
+  Module &getModule() const { return *Mod; }
 
   inline       iterator begin()       { return FunctionMap.begin(); }
   inline       iterator end()         { return FunctionMap.end();   }
   inline const_iterator begin() const { return FunctionMap.begin(); }
   inline const_iterator end()   const { return FunctionMap.end();   }
 
-
   // Subscripting operators, return the call graph node for the provided
   // function
   inline const CallGraphNode *operator[](const Function *F) const {
@@ -100,85 +104,84 @@ public:
     return I->second;
   }
 
+  /// Returns the CallGraphNode which is used to represent undetermined calls
+  /// into the callgraph.  Override this if you want behavioral inheritance.
+  virtual CallGraphNode* getExternalCallingNode() const { return 0; }
+
+  /// Return the root/main method in the module, or some other root node, such
+  /// as the externalcallingnode.  Overload these if you behavioral
+  /// inheritance.
+  virtual CallGraphNode* getRoot() { return 0; }
+  virtual const CallGraphNode* getRoot() const { return 0; }
+
   //===---------------------------------------------------------------------
   // Functions to keep a call graph up to date with a function that has been
-  // modified
+  // modified.
   //
-  void addFunctionToModule(Function *F);
-
 
-  // removeFunctionFromModule - Unlink the function from this module, returning
-  // it.  Because this removes the function from the module, the call graph node
-  // is destroyed.  This is only valid if the function does not call any other
-  // functions (ie, there are no edges in it's CGN).  The easiest way to do this
-  // is to dropAllReferences before calling this.
-  //
+  /// removeFunctionFromModule - Unlink the function from this module, returning
+  /// it.  Because this removes the function from the module, the call graph
+  /// node is destroyed.  This is only valid if the function does not call any
+  /// other functions (ie, there are no edges in it's CGN).  The easiest way to
+  /// do this is to dropAllReferences before calling this.
+  ///
   Function *removeFunctionFromModule(CallGraphNode *CGN);
   Function *removeFunctionFromModule(Function *F) {
     return removeFunctionFromModule((*this)[F]);
   }
 
+  /// changeFunction - This method changes the function associated with this
+  /// CallGraphNode, for use by transformations that need to change the
+  /// prototype of a Function (thus they must create a new Function and move the
+  /// old code over).
+  void changeFunction(Function *OldF, Function *NewF);
+
+  /// getOrInsertFunction - This method is identical to calling operator[], but
+  /// it will insert a new CallGraphNode for the specified function if one does
+  /// not already exist.
+  CallGraphNode *getOrInsertFunction(const Function *F);
 
   //===---------------------------------------------------------------------
   // Pass infrastructure interface glue code...
   //
-  CallGraph() : Root(0) {}
-  ~CallGraph() { destroy(); }
-
-  // run - Compute the call graph for the specified module.
-  virtual bool run(Module &M);
-
-  // getAnalysisUsage - This obviously provides a call graph
-  virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
-    AU.setPreservesAll();
-  }
+protected:
+  CallGraph() {}
 
-  // releaseMemory - Data structures can be large, so free memory aggressively.
-  virtual void releaseMemory() {
-    destroy();
-  }
+public:
+  virtual ~CallGraph() { destroy(); }
 
-  /// Print the types found in the module.  If the optional Module parameter is
-  /// passed in, then the types are printed symbolically if possible, using the
-  /// symbol table from the module.
+  /// initialize - Call this method before calling other methods,
+  /// re/initializes the state of the CallGraph.
   ///
-  void print(std::ostream &o, const Module *M) const;
+  void initialize(Module &M);
 
-private:
-  //===---------------------------------------------------------------------
-  // Implementation of CallGraph construction
-  //
-
-  // getNodeFor - Return the node for the specified function or create one if it
-  // does not already exist.
-  //
-  CallGraphNode *getNodeFor(Function *F);
-
-  // addToCallGraph - Add a function to the call graph, and link the node to all
-  // of the functions that it calls.
-  //
-  void addToCallGraph(Function *F);
+  virtual void print(std::ostream &o, const Module *M) const;
+  void print(std::ostream *o, const Module *M) const { if (o) print(*o, M); }
+  void dump() const;
 
+protected:
   // destroy - Release memory for the call graph
-  void destroy();
+  virtual void destroy();
 };
 
-
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 // CallGraphNode class definition
 //
 class CallGraphNode {
   Function *F;
-  std::vector<CallGraphNode*> CalledFunctions;
+  typedef std::pair<CallSite,CallGraphNode*> CallRecord;
+  std::vector<CallRecord> CalledFunctions;
 
   CallGraphNode(const CallGraphNode &);           // Do not implement
 public:
+  typedef std::vector<CallRecord> CalledFunctionsVector;
+
   //===---------------------------------------------------------------------
   // Accessor methods...
   //
 
-  typedef std::vector<CallGraphNode*>::iterator iterator;
-  typedef std::vector<CallGraphNode*>::const_iterator const_iterator;
+  typedef std::vector<CallRecord>::iterator iterator;
+  typedef std::vector<CallRecord>::const_iterator const_iterator;
 
   // getFunction - Return the function that this call graph node represents...
   Function *getFunction() const { return F; }
@@ -187,51 +190,91 @@ public:
   inline iterator end()   { return CalledFunctions.end();   }
   inline const_iterator begin() const { return CalledFunctions.begin(); }
   inline const_iterator end()   const { return CalledFunctions.end();   }
-  inline unsigned size() const { return CalledFunctions.size(); }
+  inline bool empty() const { return CalledFunctions.empty(); }
+  inline unsigned size() const { return (unsigned)CalledFunctions.size(); }
 
   // Subscripting operator - Return the i'th called function...
   //
-  CallGraphNode *operator[](unsigned i) const { return CalledFunctions[i];}
+  CallGraphNode *operator[](unsigned i) const {
+    return CalledFunctions[i].second;
+  }
 
+  /// dump - Print out this call graph node.
+  ///
+  void dump() const;
+  void print(std::ostream &OS) const;
+  void print(std::ostream *OS) const { if (OS) print(*OS); }
 
   //===---------------------------------------------------------------------
   // Methods to keep a call graph up to date with a function that has been
   // modified
   //
 
+  /// removeAllCalledFunctions - As the name implies, this removes all edges
+  /// from this CallGraphNode to any functions it calls.
   void removeAllCalledFunctions() {
     CalledFunctions.clear();
   }
 
-private:                    // Stuff to construct the node, used by CallGraph
+  /// addCalledFunction - Add a function to the list of functions called by this
+  /// one.
+  void addCalledFunction(CallSite CS, CallGraphNode *M) {
+    CalledFunctions.push_back(std::make_pair(CS, M));
+  }
+
+  /// removeCallEdgeFor - This method removes the edge in the node for the
+  /// specified call site.  Note that this method takes linear time, so it
+  /// should be used sparingly.
+  void removeCallEdgeFor(CallSite CS);
+
+  /// removeAnyCallEdgeTo - This method removes all call edges from this node
+  /// to the specified callee function.  This takes more time to execute than
+  /// removeCallEdgeTo, so it should not be used unless necessary.
+  void removeAnyCallEdgeTo(CallGraphNode *Callee);
+
+  /// removeOneAbstractEdgeTo - Remove one edge associated with a null callsite
+  /// from this node to the specified callee function.
+  void removeOneAbstractEdgeTo(CallGraphNode *Callee);
+
+  /// replaceCallSite - Make the edge in the node for Old CallSite be for
+  /// New CallSite instead.  Note that this method takes linear time, so it
+  /// should be used sparingly.
+  void replaceCallSite(CallSite Old, CallSite New);
+
   friend class CallGraph;
 
-  // CallGraphNode ctor - Create a node for the specified function...
+  // CallGraphNode ctor - Create a node for the specified function.
   inline CallGraphNode(Function *f) : F(f) {}
-  
-  // addCalledFunction add a function to the list of functions called by this
-  // one
-  void addCalledFunction(CallGraphNode *M) {
-    CalledFunctions.push_back(M);
-  }
 };
 
-
-
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 // GraphTraits specializations for call graphs so that they can be treated as
-// graphs by the generic graph algorithms...
+// graphs by the generic graph algorithms.
 //
 
 // Provide graph traits for tranversing call graphs using standard graph
 // traversals.
 template <> struct GraphTraits<CallGraphNode*> {
   typedef CallGraphNode NodeType;
-  typedef NodeType::iterator ChildIteratorType;
+
+  typedef std::pair<CallSite, CallGraphNode*> CGNPairTy;
+  typedef std::pointer_to_unary_function<CGNPairTy, CallGraphNode*> CGNDerefFun;
 
   static NodeType *getEntryNode(CallGraphNode *CGN) { return CGN; }
-  static inline ChildIteratorType child_begin(NodeType *N) { return N->begin();}
-  static inline ChildIteratorType child_end  (NodeType *N) { return N->end(); }
+
+  typedef mapped_iterator<NodeType::iterator, CGNDerefFun> ChildIteratorType;
+
+  static inline ChildIteratorType child_begin(NodeType *N) {
+    return map_iterator(N->begin(), CGNDerefFun(CGNDeref));
+  }
+  static inline ChildIteratorType child_end  (NodeType *N) {
+    return map_iterator(N->end(), CGNDerefFun(CGNDeref));
+  }
+
+  static CallGraphNode *CGNDeref(CGNPairTy P) {
+    return P.second;
+  }
+
 };
 
 template <> struct GraphTraits<const CallGraphNode*> {
@@ -245,7 +288,7 @@ template <> struct GraphTraits<const CallGraphNode*> {
 
 template<> struct GraphTraits<CallGraph*> : public GraphTraits<CallGraphNode*> {
   static NodeType *getEntryNode(CallGraph *CGN) {
-    return CGN->getExternalNode();  // Start at the external node!
+    return CGN->getExternalCallingNode();  // Start at the external node!
   }
   typedef std::pair<const Function*, CallGraphNode*> PairTy;
   typedef std::pointer_to_unary_function<PairTy, CallGraphNode&> DerefFun;
@@ -259,15 +302,15 @@ template<> struct GraphTraits<CallGraph*> : public GraphTraits<CallGraphNode*> {
     return map_iterator(CG->end(), DerefFun(CGdereference));
   }
 
-  static CallGraphNode &CGdereference (std::pair<const Function*,
-                                       CallGraphNode*> P) {
+  static CallGraphNode &CGdereference(PairTy P) {
     return *P.second;
   }
 };
+
 template<> struct GraphTraits<const CallGraph*> :
   public GraphTraits<const CallGraphNode*> {
   static NodeType *getEntryNode(const CallGraph *CGN) {
-    return CGN->getExternalNode();
+    return CGN->getExternalCallingNode();
   }
   // nodes_iterator/begin/end - Allow iteration over all nodes in the graph
   typedef CallGraph::const_iterator nodes_iterator;
@@ -275,4 +318,9 @@ template<> struct GraphTraits<const CallGraph*> :
   static nodes_iterator nodes_end  (const CallGraph *CG) { return CG->end(); }
 };
 
+} // End llvm namespace
+
+// Make sure that any clients of this file link in CallGraph.cpp
+FORCE_DEFINING_FILE_TO_BE_LINKED(CallGraph)
+
 #endif