Abstract out the Nodes collection. Instead of providing a getNodes() method,
[oota-llvm.git] / include / llvm / Analysis / DataStructure / DSGraph.h
index 1c7f77fd23f0560ded30017baefa8c1eebe6db1e..7e19212abefbcfa6c890a0a9261d1b5bd96ffa3a 100644 (file)
@@ -1,6 +1,14 @@
 //===- DSGraph.h - Represent a collection of data structures ----*- C++ -*-===//
+// 
+//                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
-// This header defines the data structure graph.
+// This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
+// the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
+// 
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+//
+// This header defines the data structure graph (DSGraph) and the
+// ReachabilityCloner class.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 
 #include "llvm/Analysis/DSNode.h"
 
+namespace llvm {
+
+class GlobalValue;
+
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+/// DSScalarMap - An instance of this class is used to keep track of all of 
+/// which DSNode each scalar in a function points to.  This is specialized to
+/// keep track of globals with nodes in the function, and to keep track of the 
+/// unique DSNodeHandle being used by the scalar map.
+///
+/// This class is crucial to the efficiency of DSA with some large SCC's.  In 
+/// these cases, the cost of iterating over the scalar map dominates the cost
+/// of DSA.  In all of these cases, the DSA phase is really trying to identify 
+/// globals or unique node handles active in the function.
+///
+class DSScalarMap {
+  typedef hash_map<Value*, DSNodeHandle> ValueMapTy;
+  ValueMapTy ValueMap;
+
+  typedef hash_set<GlobalValue*> GlobalSetTy;
+  GlobalSetTy GlobalSet;
+public:
+
+  // Compatibility methods: provide an interface compatible with a map of 
+  // Value* to DSNodeHandle's.
+  typedef ValueMapTy::const_iterator const_iterator;
+  typedef ValueMapTy::iterator iterator;
+  iterator begin() { return ValueMap.begin(); }
+  iterator end()   { return ValueMap.end(); }
+  const_iterator begin() const { return ValueMap.begin(); }
+  const_iterator end() const { return ValueMap.end(); }
+  iterator find(Value *V) { return ValueMap.find(V); }
+  const_iterator find(Value *V) const { return ValueMap.find(V); }
+  unsigned count(Value *V) const { return ValueMap.count(V); }
+
+  void erase(Value *V) { erase(find(V)); }
+
+  DSNodeHandle &operator[](Value *V) {
+    std::pair<iterator,bool> IP = 
+      ValueMap.insert(std::make_pair(V, DSNodeHandle()));
+    if (IP.second) {  // Inserted the new entry into the map.
+      if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V))
+        GlobalSet.insert(GV);
+    }
+    return IP.first->second;
+  }
+
+  void erase(iterator I) { 
+    assert(I != ValueMap.end() && "Cannot erase end!");
+    if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(I->first))
+      GlobalSet.erase(GV);
+    ValueMap.erase(I); 
+  }
+
+  void clear() {
+    ValueMap.clear();
+    GlobalSet.clear();
+  }
+
+  // Access to the global set: the set of all globals currently in the
+  // scalar map.
+  typedef GlobalSetTy::const_iterator global_iterator;
+  global_iterator global_begin() const { return GlobalSet.begin(); }
+  global_iterator global_end() const { return GlobalSet.end(); }
+};
+
+
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 /// DSGraph - The graph that represents a function.
 ///
-class DSGraph {
-  Function *Func;          // Func - The LLVM function this graph corresponds to
+struct DSGraph {
+  // Public data-type declarations...
+  typedef DSScalarMap ScalarMapTy;
+  typedef hash_map<Function*, DSNodeHandle> ReturnNodesTy;
+  typedef hash_set<GlobalValue*> GlobalSetTy;
+  typedef std::vector<DSNode*> NodeListTy;
+
+  /// NodeMapTy - This data type is used when cloning one graph into another to
+  /// keep track of the correspondence between the nodes in the old and new
+  /// graphs.
+  typedef hash_map<const DSNode*, DSNodeHandle> NodeMapTy;
+private:
   DSGraph *GlobalsGraph;   // Pointer to the common graph of global objects
+  bool PrintAuxCalls;      // Should this graph print the Aux calls vector?
+
+  NodeListTy Nodes;
+  ScalarMapTy ScalarMap;
 
-  DSNodeHandle RetNode;    // The node that gets returned...
-  std::vector<DSNode*> Nodes;
-  std::map<Value*, DSNodeHandle> ScalarMap;
+  // ReturnNodes - A return value for every function merged into this graph.
+  // Each DSGraph may have multiple functions merged into it at any time, which
+  // is used for representing SCCs.
+  //
+  ReturnNodesTy ReturnNodes;
 
   // FunctionCalls - This vector maintains a single entry for each call
   // instruction in the current graph.  The first entry in the vector is the
@@ -34,10 +125,24 @@ class DSGraph {
   //
   std::vector<DSCallSite> AuxFunctionCalls;
 
+  // InlinedGlobals - This set records which globals have been inlined from
+  // other graphs (callers or callees, depending on the pass) into this one.
+  // 
+  GlobalSetTy InlinedGlobals;
+
+  /// TD - This is the target data object for the machine this graph is
+  /// constructed for.
+  const TargetData &TD;
+
   void operator=(const DSGraph &); // DO NOT IMPLEMENT
+
 public:
-  DSGraph() : Func(0), GlobalsGraph(0) {}      // Create a new, empty, DSGraph.
-  DSGraph(Function &F, DSGraph *GlobalsGraph); // Compute the local DSGraph
+  // Create a new, empty, DSGraph.
+  DSGraph(const TargetData &td)
+    : GlobalsGraph(0), PrintAuxCalls(false), TD(td) {}
+
+  // Compute the local DSGraph
+  DSGraph(const TargetData &td, Function &F, DSGraph *GlobalsGraph);
 
   // Copy ctor - If you want to capture the node mapping between the source and
   // destination graph, you may optionally do this by specifying a map to record
@@ -48,19 +153,31 @@ public:
   // method.
   //
   DSGraph(const DSGraph &DSG);
-  DSGraph(const DSGraph &DSG, std::map<const DSNode*, DSNodeHandle> &NodeMap);
+  DSGraph(const DSGraph &DSG, NodeMapTy &NodeMap);
   ~DSGraph();
 
-  bool hasFunction() const { return Func != 0; }
-  Function &getFunction() const { return *Func; }
-
   DSGraph *getGlobalsGraph() const { return GlobalsGraph; }
   void setGlobalsGraph(DSGraph *G) { GlobalsGraph = G; }
 
+  /// getTargetData - Return the TargetData object for the current target.
+  ///
+  const TargetData &getTargetData() const { return TD; }
+
+  /// setPrintAuxCalls - If you call this method, the auxillary call vector will
+  /// be printed instead of the standard call vector to the dot file.
+  ///
+  void setPrintAuxCalls() { PrintAuxCalls = true; }
+  bool shouldPrintAuxCalls() const { return PrintAuxCalls; }
+
   /// getNodes - Get a vector of all the nodes in the graph
   /// 
-  const std::vector<DSNode*> &getNodes() const { return Nodes; }
-        std::vector<DSNode*> &getNodes()       { return Nodes; }
+  typedef NodeListTy::const_iterator node_iterator;
+  node_iterator node_begin() const { return Nodes.begin(); }
+  node_iterator node_end()   const { return Nodes.end(); }
+
+  /// getFunctionNames - Return a space separated list of the name of the
+  /// functions in this graph (if any)
+  std::string getFunctionNames() const;
 
   /// addNode - Add a new node to the graph.
   ///
@@ -69,8 +186,8 @@ public:
   /// getScalarMap - Get a map that describes what the nodes the scalars in this
   /// function point to...
   ///
-  std::map<Value*, DSNodeHandle> &getScalarMap() { return ScalarMap; }
-  const std::map<Value*, DSNodeHandle> &getScalarMap() const {return ScalarMap;}
+  ScalarMapTy &getScalarMap() { return ScalarMap; }
+  const ScalarMapTy &getScalarMap() const { return ScalarMap; }
 
   /// getFunctionCalls - Return the list of call sites in the original local
   /// graph...
@@ -85,6 +202,16 @@ public:
   std::vector<DSCallSite> &getAuxFunctionCalls() {
     return AuxFunctionCalls;
   }
+  const std::vector<DSCallSite> &getAuxFunctionCalls() const {
+    return AuxFunctionCalls;
+  }
+
+  /// getInlinedGlobals - Get the set of globals that are have been inlined
+  /// (from callees in BU or from callers in TD) into the current graph.
+  ///
+  GlobalSetTy& getInlinedGlobals() {
+    return InlinedGlobals;
+  }
 
   /// getNodeForValue - Given a value that is used or defined in the body of the
   /// current function, return the DSNode that it points to.
@@ -92,29 +219,57 @@ public:
   DSNodeHandle &getNodeForValue(Value *V) { return ScalarMap[V]; }
 
   const DSNodeHandle &getNodeForValue(Value *V) const {
-    std::map<Value*, DSNodeHandle>::const_iterator I = ScalarMap.find(V);
+    ScalarMapTy::const_iterator I = ScalarMap.find(V);
     assert(I != ScalarMap.end() &&
            "Use non-const lookup function if node may not be in the map");
     return I->second;
   }
 
-  const DSNodeHandle &getRetNode() const { return RetNode; }
-        DSNodeHandle &getRetNode()       { return RetNode; }
+  /// getReturnNodes - Return the mapping of functions to their return nodes for
+  /// this graph.
+  const ReturnNodesTy &getReturnNodes() const { return ReturnNodes; }
+        ReturnNodesTy &getReturnNodes()       { return ReturnNodes; }
 
+  /// getReturnNodeFor - Return the return node for the specified function.
+  ///
+  DSNodeHandle &getReturnNodeFor(Function &F) {
+    ReturnNodesTy::iterator I = ReturnNodes.find(&F);
+    assert(I != ReturnNodes.end() && "F not in this DSGraph!");
+    return I->second;
+  }
+
+  const DSNodeHandle &getReturnNodeFor(Function &F) const {
+    ReturnNodesTy::const_iterator I = ReturnNodes.find(&F);
+    assert(I != ReturnNodes.end() && "F not in this DSGraph!");
+    return I->second;
+  }
+
+  /// getGraphSize - Return the number of nodes in this graph.
+  ///
   unsigned getGraphSize() const {
     return Nodes.size();
   }
 
+  /// print - Print a dot graph to the specified ostream...
+  ///
   void print(std::ostream &O) const;
+
+  /// dump - call print(std::cerr), for use from the debugger...
+  ///
   void dump() const;
+
+  /// viewGraph - Emit a dot graph, run 'dot', run gv on the postscript file,
+  /// then cleanup.  For use from the debugger.
+  void viewGraph() const;
+
   void writeGraphToFile(std::ostream &O, const std::string &GraphName) const;
 
   /// maskNodeTypes - Apply a mask to all of the node types in the graph.  This
   /// is useful for clearing out markers like Incomplete.
   ///
-  void maskNodeTypes(unsigned char Mask) {
+  void maskNodeTypes(unsigned Mask) {
     for (unsigned i = 0, e = Nodes.size(); i != e; ++i)
-      Nodes[i]->NodeType &= Mask;
+      Nodes[i]->maskNodeTypes(Mask);
   }
   void maskIncompleteMarkers() { maskNodeTypes(~DSNode::Incomplete); }
 
@@ -127,34 +282,55 @@ public:
   // the scope of current analysis may have modified it), the 'Incomplete' flag
   // is added to the NodeType.
   //
-  void markIncompleteNodes(bool markFormalArgs = true);
+  enum MarkIncompleteFlags {
+    MarkFormalArgs = 1, IgnoreFormalArgs = 0,
+    IgnoreGlobals = 2, MarkGlobalsIncomplete = 0,
+  };
+  void markIncompleteNodes(unsigned Flags);
 
-  // removeDeadNodes - Use a more powerful reachability analysis to eliminate
-  // subgraphs that are unreachable.  This often occurs because the data
-  // structure doesn't "escape" into it's caller, and thus should be eliminated
-  // from the caller's graph entirely.  This is only appropriate to use when
-  // inlining graphs.
+  // removeDeadNodes - Use a reachability analysis to eliminate subgraphs that
+  // are unreachable.  This often occurs because the data structure doesn't
+  // "escape" into it's caller, and thus should be eliminated from the caller's
+  // graph entirely.  This is only appropriate to use when inlining graphs.
   //
-  void removeDeadNodes(bool KeepAllGlobals);
+  enum RemoveDeadNodesFlags {
+    RemoveUnreachableGlobals = 1, KeepUnreachableGlobals = 0,
+  };
+  void removeDeadNodes(unsigned Flags);
 
-  // CloneFlags enum - Bits that may be passed into the cloneInto method to
-  // specify how to clone the function graph.
+  /// CloneFlags enum - Bits that may be passed into the cloneInto method to
+  /// specify how to clone the function graph.
   enum CloneFlags {
-    StripAllocaBit        = 1 << 0, KeepAllocaBit     = 0 << 0,
-    DontCloneCallNodes    = 1 << 1, CloneCallNodes    = 0 << 0,
-    DontCloneAuxCallNodes = 1 << 2, CloneAuxCallNodes = 0 << 0,
+    StripAllocaBit        = 1 << 0, KeepAllocaBit     = 0,
+    DontCloneCallNodes    = 1 << 1, CloneCallNodes    = 0,
+    DontCloneAuxCallNodes = 1 << 2, CloneAuxCallNodes = 0,
+    StripModRefBits       = 1 << 3, KeepModRefBits    = 0,
+    StripIncompleteBit    = 1 << 4, KeepIncompleteBit = 0,
+    UpdateInlinedGlobals  = 1 << 5, DontUpdateInlinedGlobals = 0,
   };
 
-  // cloneInto - Clone the specified DSGraph into the current graph, returning
-  // the Return node of the graph.  The translated ScalarMap for the old
-  // function is filled into the OldValMap member.  If StripAllocas is set to
-  // 'StripAllocaBit', Alloca markers are removed from the graph as the graph is
-  // being cloned.
-  //
-  DSNodeHandle cloneInto(const DSGraph &G,
-                         std::map<Value*, DSNodeHandle> &OldValMap,
-                         std::map<const DSNode*, DSNodeHandle> &OldNodeMap,
-                         unsigned CloneFlags = 0);
+  void updateFromGlobalGraph();
+
+  /// computeNodeMapping - Given roots in two different DSGraphs, traverse the
+  /// nodes reachable from the two graphs, computing the mapping of nodes from
+  /// the first to the second graph.
+  ///
+  static void computeNodeMapping(const DSNodeHandle &NH1,
+                                 const DSNodeHandle &NH2, NodeMapTy &NodeMap,
+                                 bool StrictChecking = true);
+
+
+  /// cloneInto - Clone the specified DSGraph into the current graph.  The
+  /// translated ScalarMap for the old function is filled into the OldValMap
+  /// member, and the translated ReturnNodes map is returned into ReturnNodes.
+  /// OldNodeMap contains a mapping from the original nodes to the newly cloned
+  /// nodes.
+  ///
+  /// The CloneFlags member controls various aspects of the cloning process.
+  ///
+  void cloneInto(const DSGraph &G, ScalarMapTy &OldValMap,
+                 ReturnNodesTy &OldReturnNodes, NodeMapTy &OldNodeMap,
+                 unsigned CloneFlags = 0);
 
   /// mergeInGraph - The method is used for merging graphs together.  If the
   /// argument graph is not *this, it makes a clone of the specified graph, then
@@ -162,17 +338,95 @@ public:
   /// the graph.  If the StripAlloca's argument is 'StripAllocaBit' then Alloca
   /// markers are removed from nodes.
   ///
-  void mergeInGraph(DSCallSite &CS, const DSGraph &Graph, unsigned CloneFlags);
+  void mergeInGraph(const DSCallSite &CS, Function &F, const DSGraph &Graph,
+                    unsigned CloneFlags);
 
-private:
-  bool isNodeDead(DSNode *N);
 
-  // removeTriviallyDeadNodes - After the graph has been constructed, this
-  // method removes all unreachable nodes that are created because they got
-  // merged with other nodes in the graph.  This is used as the first step of
-  // removeDeadNodes.
-  //
-  void removeTriviallyDeadNodes(bool KeepAllGlobals = false);
+  /// getCallSiteForArguments - Get the arguments and return value bindings for
+  /// the specified function in the current graph.
+  ///
+  DSCallSite getCallSiteForArguments(Function &F) const;
+
+  // Methods for checking to make sure graphs are well formed...
+  void AssertNodeInGraph(const DSNode *N) const {
+    assert((!N || N->getParentGraph() == this) &&
+           "AssertNodeInGraph: Node is not in graph!");
+  }
+  void AssertNodeContainsGlobal(const DSNode *N, GlobalValue *GV) const {
+    assert(std::find(N->getGlobals().begin(), N->getGlobals().end(), GV) !=
+           N->getGlobals().end() && "Global value not in node!");
+  }
+
+  void AssertCallSiteInGraph(const DSCallSite &CS) const {
+    if (CS.isIndirectCall())
+      AssertNodeInGraph(CS.getCalleeNode());
+    AssertNodeInGraph(CS.getRetVal().getNode());
+    for (unsigned j = 0, e = CS.getNumPtrArgs(); j != e; ++j)
+      AssertNodeInGraph(CS.getPtrArg(j).getNode());
+  }
+
+  void AssertCallNodesInGraph() const {
+    for (unsigned i = 0, e = FunctionCalls.size(); i != e; ++i)
+      AssertCallSiteInGraph(FunctionCalls[i]);
+  }
+  void AssertAuxCallNodesInGraph() const {
+    for (unsigned i = 0, e = AuxFunctionCalls.size(); i != e; ++i)
+      AssertCallSiteInGraph(AuxFunctionCalls[i]);
+  }
+
+  void AssertGraphOK() const;
+
+  /// removeTriviallyDeadNodes - After the graph has been constructed, this
+  /// method removes all unreachable nodes that are created because they got
+  /// merged with other nodes in the graph.  This is used as the first step of
+  /// removeDeadNodes.
+  ///
+  void removeTriviallyDeadNodes();
 };
 
+
+  /// ReachabilityCloner - This class is used to incrementally clone and merge
+  /// nodes from a non-changing source graph into a potentially mutating
+  /// destination graph.  Nodes are only cloned over on demand, either in
+  /// responds to a merge() or getClonedNH() call.  When a node is cloned over,
+  /// all of the nodes reachable from it are automatically brought over as well.
+  class ReachabilityCloner {
+    DSGraph &Dest;
+    const DSGraph &Src;
+
+    /// BitsToKeep - These bits are retained from the source node when the
+    /// source nodes are merged into the destination graph.
+    unsigned BitsToKeep;
+    unsigned CloneFlags;
+
+    // NodeMap - A mapping from nodes in the source graph to the nodes that
+    // represent them in the destination graph.
+    DSGraph::NodeMapTy NodeMap;
+  public:
+    ReachabilityCloner(DSGraph &dest, const DSGraph &src, unsigned cloneFlags)
+      : Dest(dest), Src(src), CloneFlags(cloneFlags) {
+      assert(&Dest != &Src && "Cannot clone from graph to same graph!");
+      BitsToKeep = ~DSNode::DEAD;
+      if (CloneFlags & DSGraph::StripAllocaBit)
+        BitsToKeep &= ~DSNode::AllocaNode;
+      if (CloneFlags & DSGraph::StripModRefBits)
+        BitsToKeep &= ~(DSNode::Modified | DSNode::Read);
+      if (CloneFlags & DSGraph::StripIncompleteBit)
+        BitsToKeep &= ~DSNode::Incomplete;
+    }
+    
+    DSNodeHandle getClonedNH(const DSNodeHandle &SrcNH);
+
+    void merge(const DSNodeHandle &NH, const DSNodeHandle &SrcNH);
+
+    /// mergeCallSite - Merge the nodes reachable from the specified src call
+    /// site into the nodes reachable from DestCS.
+    void mergeCallSite(const DSCallSite &DestCS, const DSCallSite &SrcCS);
+
+    bool clonedNode() const { return !NodeMap.empty(); }
+
+    void destroy() { NodeMap.clear(); }
+  };
+} // End llvm namespace
+
 #endif