Enable loop rotate pass.
[oota-llvm.git] / tools / opt / opt.cpp
index c61ecfa1a60c4c33a799aeccb3cfd2824249414d..fab3ce2e11b3bf8f05e5d3f22119b7fbd838e89c 100644 (file)
@@ -1,8 +1,14 @@
+//===- opt.cpp - The LLVM Modular Optimizer -------------------------------===//
+//
+//                     The LLVM Compiler Infrastructure
+//
+// 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.
+//
 //===----------------------------------------------------------------------===//
-// LLVM 'OPT' UTILITY 
 //
 // Optimizations may be specified an arbitrary number of times on the command
-// line, they are run in the order specified.
+// line, They are run in the order specified.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #include "llvm/Bytecode/WriteBytecodePass.h"
 #include "llvm/Assembly/PrintModulePass.h"
 #include "llvm/Analysis/Verifier.h"
-#include "llvm/Transforms/ConstantMerge.h"
-#include "llvm/Transforms/CleanupGCCOutput.h"
-#include "llvm/Transforms/LevelChange.h"
-#include "llvm/Transforms/FunctionInlining.h"
-#include "llvm/Transforms/ChangeAllocations.h"
-#include "llvm/Transforms/IPO/SimpleStructMutation.h"
-#include "llvm/Transforms/IPO/Internalize.h"
-#include "llvm/Transforms/IPO/GlobalDCE.h"
-#include "llvm/Transforms/IPO/PoolAllocate.h"
-#include "llvm/Transforms/Scalar/ConstantProp.h"
-#include "llvm/Transforms/Scalar/DCE.h"
-#include "llvm/Transforms/Scalar/DecomposeMultiDimRefs.h"
-#include "llvm/Transforms/Scalar/GCSE.h"
-#include "llvm/Transforms/Scalar/IndVarSimplify.h"
-#include "llvm/Transforms/Scalar/InstructionCombining.h"
-#include "llvm/Transforms/Scalar/PromoteMemoryToRegister.h"
-#include "llvm/Transforms/Scalar/SymbolStripping.h"
-#include "llvm/Transforms/Utils/UnifyFunctionExitNodes.h"
-#include "llvm/Transforms/Instrumentation/TraceValues.h"
-#include "llvm/Transforms/Instrumentation/ProfilePaths.h"
-#include "Support/CommandLine.h"
-#include "Support/Signals.h"
+#include "llvm/Analysis/LoopPass.h"
+#include "llvm/Target/TargetData.h"
+#include "llvm/Target/TargetMachine.h"
+#include "llvm/Support/PassNameParser.h"
+#include "llvm/System/Signals.h"
+#include "llvm/Support/ManagedStatic.h"
+#include "llvm/Support/PluginLoader.h"
+#include "llvm/Support/Streams.h"
+#include "llvm/Support/SystemUtils.h"
+#include "llvm/Support/Timer.h"
+#include "llvm/LinkAllPasses.h"
+#include "llvm/LinkAllVMCore.h"
+#include <iostream>
 #include <fstream>
 #include <memory>
+#include <algorithm>
+using namespace llvm;
+
+// The OptimizationList is automatically populated with registered Passes by the
+// PassNameParser.
+//
+static cl::list<const PassInfo*, bool, PassNameParser>
+PassList(cl::desc("Optimizations available:"));
+
+static cl::opt<bool> NoCompress("disable-compression", cl::init(true),
+       cl::desc("Don't compress the generated bytecode"));
+
+// Other command line options...
+//
+static cl::opt<std::string>
+InputFilename(cl::Positional, cl::desc("<input bytecode file>"), 
+    cl::init("-"), cl::value_desc("filename"));
+
+static cl::opt<std::string>
+OutputFilename("o", cl::desc("Override output filename"),
+               cl::value_desc("filename"), cl::init("-"));
+
+static cl::opt<bool>
+Force("f", cl::desc("Overwrite output files"));
+
+static cl::opt<bool>
+PrintEachXForm("p", cl::desc("Print module after each transformation"));
+
+static cl::opt<bool>
+NoOutput("disable-output",
+         cl::desc("Do not write result bytecode file"), cl::Hidden);
+
+static cl::opt<bool>
+NoVerify("disable-verify", cl::desc("Do not verify result module"), cl::Hidden);
+
+static cl::opt<bool>
+VerifyEach("verify-each", cl::desc("Verify after each transform"));
+
+static cl::opt<bool>
+StripDebug("strip-debug",
+           cl::desc("Strip debugger symbol info from translation unit"));
 
-// Opts enum - All of the transformations we can do...
-enum Opts {
-  // Basic optimizations
-  dce, die, constprop, gcse, inlining, constmerge, strip, mstrip, mergereturn,
+static cl::opt<bool>
+DisableInline("disable-inlining", cl::desc("Do not run the inliner pass"));
 
-  // Miscellaneous Transformations
-  raiseallocs, funcresolve, cleangcc, lowerrefs,
+static cl::opt<bool> 
+DisableOptimizations("disable-opt", 
+                     cl::desc("Do not run any optimization passes"));
 
-  // Printing and verifying...
-  print, printm, verify,
+static cl::opt<bool>
+StandardCompileOpts("std-compile-opts", 
+                   cl::desc("Include the standard compile time optimizations"));
 
-  // More powerful optimizations
-  indvars, instcombine, sccp, adce, raise, mem2reg,
+static cl::opt<bool>
+Quiet("q", cl::desc("Obsolete option"), cl::Hidden);
 
-  // Instrumentation
-  trace, tracem, paths,
+static cl::alias
+QuietA("quiet", cl::desc("Alias for -q"), cl::aliasopt(Quiet));
 
-  // Interprocedural optimizations...
-  internalize, globaldce, swapstructs, sortstructs, poolalloc,
+static cl::opt<bool>
+AnalyzeOnly("analyze", cl::desc("Only perform analysis, no optimization"));
+
+static Timer BytecodeLoadTimer("Bytecode Loader");
+
+// ---------- Define Printers for module and function passes ------------
+namespace {
+
+struct ModulePassPrinter : public ModulePass {
+  const PassInfo *PassToPrint;
+  ModulePassPrinter(const PassInfo *PI) : PassToPrint(PI) {}
+
+  virtual bool runOnModule(Module &M) {
+    if (!Quiet) {
+      cout << "Printing analysis '" << PassToPrint->getPassName() << "':\n";
+      getAnalysisID<Pass>(PassToPrint).print(cout, &M);
+    }
+
+    // Get and print pass...
+    return false;
+  }
+
+  virtual const char *getPassName() const { return "'Pass' Printer"; }
+
+  virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
+    AU.addRequiredID(PassToPrint);
+    AU.setPreservesAll();
+  }
 };
 
-static Pass *createPrintFunctionPass() {
-  return new PrintFunctionPass("Current Function: \n", &cerr);
-}
+struct FunctionPassPrinter : public FunctionPass {
+  const PassInfo *PassToPrint;
+  FunctionPassPrinter(const PassInfo *PI) : PassToPrint(PI) {}
 
-static Pass *createPrintModulePass() {
-  return new PrintModulePass(&cerr);
-}
+  virtual bool runOnFunction(Function &F) {
+    if (!Quiet) {
+      cout << "Printing analysis '" << PassToPrint->getPassName()
+           << "' for function '" << F.getName() << "':\n";
+    }
+    // Get and print pass...
+    getAnalysisID<Pass>(PassToPrint).print(cout, F.getParent());
+    return false;
+  }
 
-// OptTable - Correlate enum Opts to Pass constructors...
-//
-struct {
-  enum Opts OptID;
-  Pass * (*PassCtor)();
-} OptTable[] = {
-  { dce        , createDeadCodeEliminationPass  },
-  { die        , createDeadInstEliminationPass  },
-  { constprop  , createConstantPropogationPass  }, 
-  { gcse       , createGCSEPass                 },
-  { inlining   , createFunctionInliningPass     },
-  { constmerge , createConstantMergePass        },
-  { strip      , createSymbolStrippingPass      },
-  { mstrip     , createFullSymbolStrippingPass  },
-  { mergereturn, createUnifyFunctionExitNodesPass },
-
-  { indvars    , createIndVarSimplifyPass         },
-  { instcombine, createInstructionCombiningPass   },
-  { sccp       , createSCCPPass                   },
-  { adce       , createAgressiveDCEPass           },
-  { raise      , createRaisePointerReferencesPass },
-  { mem2reg    , createPromoteMemoryToRegister    },
-  { lowerrefs,   createDecomposeMultiDimRefsPass  },
-
-  { trace      , createTraceValuesPassForBasicBlocks },
-  { tracem     , createTraceValuesPassForFunction    },
-  { paths      , createProfilePathsPass  },
-
-  { print      , createPrintFunctionPass },
-  { printm     , createPrintModulePass   },
-  { verify     , createVerifierPass      },
-
-  { raiseallocs, createRaiseAllocationsPass  },
-  { cleangcc   , createCleanupGCCOutputPass  },
-  { funcresolve, createFunctionResolvingPass },
-
-  { internalize, createInternalizePass  },
-  { globaldce  , createGlobalDCEPass    },
-  { swapstructs, createSwapElementsPass },
-  { sortstructs, createSortElementsPass },
-  { poolalloc  , createPoolAllocatePass },
+  virtual const char *getPassName() const { return "FunctionPass Printer"; }
+
+  virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
+    AU.addRequiredID(PassToPrint);
+    AU.setPreservesAll();
+  }
 };
 
+struct BasicBlockPassPrinter : public BasicBlockPass {
+  const PassInfo *PassToPrint;
+  BasicBlockPassPrinter(const PassInfo *PI) : PassToPrint(PI) {}
 
-// Command line option handling code...
-//
-cl::String InputFilename ("", "Load <arg> file to optimize", cl::NoFlags, "-");
-cl::String OutputFilename("o", "Override output filename", cl::NoFlags, "");
-cl::Flag   Force         ("f", "Overwrite output files", cl::NoFlags, false);
-cl::Flag   PrintEachXForm("p", "Print module after each transformation");
-cl::Flag   Quiet         ("q", "Don't print modifying pass names", 0, false);
-cl::Alias  QuietA        ("quiet", "Alias for -q", cl::NoFlags, Quiet);
-cl::EnumList<enum Opts> OptimizationList(cl::NoFlags,
-  clEnumVal(dce        , "Dead Code Elimination"),
-  clEnumVal(die        , "Dead Instruction Elimination"),
-  clEnumVal(constprop  , "Simple constant propogation"),
-  clEnumVal(gcse       , "Global Common Subexpression Elimination"),
- clEnumValN(inlining   , "inline", "Function integration"),
-  clEnumVal(constmerge , "Merge identical global constants"),
-  clEnumVal(strip      , "Strip symbols"),
-  clEnumVal(mstrip     , "Strip module symbols"),
-  clEnumVal(mergereturn, "Unify function exit nodes"),
-
-  clEnumVal(indvars    , "Simplify Induction Variables"),
-  clEnumVal(instcombine, "Combine redundant instructions"),
-  clEnumVal(sccp       , "Sparse Conditional Constant Propogation"),
-  clEnumVal(adce       , "Agressive DCE"),
-  clEnumVal(mem2reg    , "Promote alloca locations to registers"),
-
-  clEnumVal(internalize, "Mark all fn's internal except for main"),
-  clEnumVal(globaldce  , "Remove unreachable globals"),
-  clEnumVal(swapstructs, "Swap structure types around"),
-  clEnumVal(sortstructs, "Sort structure elements"),
-  clEnumVal(poolalloc  , "Pool allocate disjoint datastructures"),
-
-  clEnumVal(raiseallocs, "Raise allocations from calls to instructions"),
-  clEnumVal(cleangcc   , "Cleanup GCC Output"),
-  clEnumVal(funcresolve, "Resolve calls to foo(...) to foo(<concrete types>)"),
-  clEnumVal(raise      , "Raise to Higher Level"),
-  clEnumVal(trace      , "Insert BB and Function trace code"),
-  clEnumVal(tracem     , "Insert Function trace code only"),
-  clEnumVal(paths      , "Insert path profiling instrumentation"),
-  clEnumVal(print      , "Print working function to stderr"),
-  clEnumVal(printm     , "Print working module to stderr"),
-  clEnumVal(verify     , "Verify module is well formed"),
-  clEnumVal(lowerrefs  , "Decompose multi-dimensional structure/array refs to use one index per instruction"),
-0);
+  virtual bool runOnBasicBlock(BasicBlock &BB) {
+    if (!Quiet) {
+      cout << "Printing Analysis info for BasicBlock '" << BB.getName()
+           << "': Pass " << PassToPrint->getPassName() << ":\n";
+    }
 
+    // Get and print pass...
+    getAnalysisID<Pass>(PassToPrint).print(cout, BB.getParent()->getParent());
+    return false;
+  }
 
+  virtual const char *getPassName() const { return "BasicBlockPass Printer"; }
 
-int main(int argc, char **argv) {
-  cl::ParseCommandLineOptions(argc, argv,
-                             " llvm .bc -> .bc modular optimizer\n");
-
-  // Load the input module...
-  std::auto_ptr<Module> M(ParseBytecodeFile(InputFilename));
-  if (M.get() == 0) {
-    cerr << "bytecode didn't read correctly.\n";
-    return 1;
+  virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
+    AU.addRequiredID(PassToPrint);
+    AU.setPreservesAll();
   }
+};
+
+inline void addPass(PassManager &PM, Pass *P) {
+  // Add the pass to the pass manager...
+  PM.add(P);
+
+  // If we are verifying all of the intermediate steps, add the verifier...
+  if (VerifyEach) PM.add(createVerifierPass());
+}
+
+void AddStandardCompilePasses(PassManager &PM) {
+  PM.add(createVerifierPass());                  // Verify that input is correct
+
+  addPass(PM, createLowerSetJmpPass());          // Lower llvm.setjmp/.longjmp
+
+  // If the -strip-debug command line option was specified, do it.
+  if (StripDebug)
+    addPass(PM, createStripSymbolsPass(true));
+
+  if (DisableOptimizations) return;
+
+  addPass(PM, createRaiseAllocationsPass());     // call %malloc -> malloc inst
+  addPass(PM, createCFGSimplificationPass());    // Clean up disgusting code
+  addPass(PM, createPromoteMemoryToRegisterPass());// Kill useless allocas
+  addPass(PM, createGlobalOptimizerPass());      // Optimize out global vars
+  addPass(PM, createGlobalDCEPass());            // Remove unused fns and globs
+  addPass(PM, createIPConstantPropagationPass());// IP Constant Propagation
+  addPass(PM, createDeadArgEliminationPass());   // Dead argument elimination
+  addPass(PM, createInstructionCombiningPass()); // Clean up after IPCP & DAE
+  addPass(PM, createCFGSimplificationPass());    // Clean up after IPCP & DAE
+
+  addPass(PM, createPruneEHPass());              // Remove dead EH info
+
+  if (!DisableInline)
+    addPass(PM, createFunctionInliningPass());   // Inline small functions
+  addPass(PM, createArgumentPromotionPass());    // Scalarize uninlined fn args
+
+  addPass(PM, createTailDuplicationPass());      // Simplify cfg by copying code
+  addPass(PM, createInstructionCombiningPass()); // Cleanup for scalarrepl.
+  addPass(PM, createCFGSimplificationPass());    // Merge & remove BBs
+  addPass(PM, createScalarReplAggregatesPass()); // Break up aggregate allocas
+  addPass(PM, createInstructionCombiningPass()); // Combine silly seq's
+  addPass(PM, createCondPropagationPass());      // Propagate conditionals
+
+  addPass(PM, createTailCallEliminationPass());  // Eliminate tail calls
+  addPass(PM, createCFGSimplificationPass());    // Merge & remove BBs
+  addPass(PM, createReassociatePass());          // Reassociate expressions
+  addPass(PM, createLoopRotatePass());
+  addPass(PM, createLICMPass());                 // Hoist loop invariants
+  addPass(PM, createLoopUnswitchPass());         // Unswitch loops.
+  addPass(PM, createInstructionCombiningPass()); // Clean up after LICM/reassoc
+  addPass(PM, createIndVarSimplifyPass());       // Canonicalize indvars
+  addPass(PM, createLoopUnrollPass());           // Unroll small loops
+  addPass(PM, createInstructionCombiningPass()); // Clean up after the unroller
+  addPass(PM, createLoadValueNumberingPass());   // GVN for load instructions
+  addPass(PM, createGCSEPass());                 // Remove common subexprs
+  addPass(PM, createSCCPPass());                 // Constant prop with SCCP
+
+  // Run instcombine after redundancy elimination to exploit opportunities
+  // opened up by them.
+  addPass(PM, createInstructionCombiningPass());
+  addPass(PM, createCondPropagationPass());      // Propagate conditionals
+
+  addPass(PM, createDeadStoreEliminationPass()); // Delete dead stores
+  addPass(PM, createAggressiveDCEPass());        // SSA based 'Aggressive DCE'
+  addPass(PM, createCFGSimplificationPass());    // Merge & remove BBs
+  addPass(PM, createSimplifyLibCallsPass());     // Library Call Optimizations
+  addPass(PM, createDeadTypeEliminationPass());  // Eliminate dead types
+  addPass(PM, createConstantMergePass());        // Merge dup global constants
+}
+
+} // anonymous namespace
 
-  // Figure out what stream we are supposed to write to...
-  std::ostream *Out = &std::cout;  // Default to printing to stdout...
-  if (OutputFilename != "") {
-    if (!Force && std::ifstream(OutputFilename.c_str())) {
-      // If force is not specified, make sure not to overwrite a file!
-      cerr << "Error opening '" << OutputFilename << "': File exists!\n"
-           << "Use -f command line argument to force output\n";
+
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+// main for opt
+//
+int main(int argc, char **argv) {
+  llvm_shutdown_obj X;  // Call llvm_shutdown() on exit.
+  try {
+    cl::ParseCommandLineOptions(argc, argv,
+      " llvm .bc -> .bc modular optimizer and analysis printer \n");
+    sys::PrintStackTraceOnErrorSignal();
+
+    // Allocate a full target machine description only if necessary.
+    // FIXME: The choice of target should be controllable on the command line.
+    std::auto_ptr<TargetMachine> target;
+
+    std::string ErrorMessage;
+
+    // Load the input module...
+    std::auto_ptr<Module> M(ParseBytecodeFile(InputFilename, 
+                            Compressor::decompressToNewBuffer, &ErrorMessage));
+    if (M.get() == 0) {
+      cerr << argv[0] << ": ";
+      if (ErrorMessage.size())
+        cerr << ErrorMessage << "\n";
+      else
+        cerr << "bytecode didn't read correctly.\n";
       return 1;
     }
-    Out = new std::ofstream(OutputFilename.c_str());
 
-    if (!Out->good()) {
-      cerr << "Error opening " << OutputFilename << "!\n";
-      return 1;
+    // Figure out what stream we are supposed to write to...
+    // FIXME: cout is not binary!
+    std::ostream *Out = &std::cout;  // Default to printing to stdout...
+    if (OutputFilename != "-") {
+      if (!Force && std::ifstream(OutputFilename.c_str())) {
+        // If force is not specified, make sure not to overwrite a file!
+        cerr << argv[0] << ": error opening '" << OutputFilename
+             << "': file exists!\n"
+             << "Use -f command line argument to force output\n";
+        return 1;
+      }
+      std::ios::openmode io_mode = std::ios::out | std::ios::trunc |
+                                   std::ios::binary;
+      Out = new std::ofstream(OutputFilename.c_str(), io_mode);
+
+      if (!Out->good()) {
+        cerr << argv[0] << ": error opening " << OutputFilename << "!\n";
+        return 1;
+      }
+
+      // Make sure that the Output file gets unlinked from the disk if we get a
+      // SIGINT
+      sys::RemoveFileOnSignal(sys::Path(OutputFilename));
     }
 
-    // Make sure that the Output file gets unlink'd from the disk if we get a
-    // SIGINT
-    RemoveFileOnSignal(OutputFilename);
-  }
+    // If the output is set to be emitted to standard out, and standard out is a
+    // console, print out a warning message and refuse to do it.  We don't
+    // impress anyone by spewing tons of binary goo to a terminal.
+    if (!Force && !NoOutput && CheckBytecodeOutputToConsole(Out,!Quiet)) {
+      NoOutput = true;
+    }
 
-  // Create a PassManager to hold and optimize the collection of passes we are
-  // about to build...
-  //
-  PassManager Passes;
-
-  // Create a new optimization pass for each one specified on the command line
-  for (unsigned i = 0; i < OptimizationList.size(); ++i) {
-    enum Opts Opt = OptimizationList[i];
-    for (unsigned j = 0; j < sizeof(OptTable)/sizeof(OptTable[0]); ++j)
-      if (Opt == OptTable[j].OptID) {
-        Passes.add(OptTable[j].PassCtor());
-        break;
+    // Create a PassManager to hold and optimize the collection of passes we are
+    // about to build...
+    //
+    PassManager Passes;
+
+    // Add an appropriate TargetData instance for this module...
+    Passes.add(new TargetData(M.get()));
+
+    // If -std-compile-opts is given, add in all the standard compilation 
+    // optimizations first. This will handle -strip-debug, -disable-inline,
+    // and -disable-opt as well.
+    if (StandardCompileOpts)
+      AddStandardCompilePasses(Passes);
+
+    // otherwise if the -strip-debug command line option was specified, add it.
+    else if (StripDebug)
+      addPass(Passes, createStripSymbolsPass(true));
+
+    // Create a new optimization pass for each one specified on the command line
+    for (unsigned i = 0; i < PassList.size(); ++i) {
+      const PassInfo *PassInf = PassList[i];
+      Pass *P = 0;
+      if (PassInf->getNormalCtor())
+        P = PassInf->getNormalCtor()();
+      else
+        cerr << argv[0] << ": cannot create pass: "
+             << PassInf->getPassName() << "\n";
+      if (P) {
+        addPass(Passes, P);
+        
+        if (AnalyzeOnly) {
+          if (dynamic_cast<BasicBlockPass*>(P))
+            Passes.add(new BasicBlockPassPrinter(PassInf));
+          else if (dynamic_cast<FunctionPass*>(P))
+            Passes.add(new FunctionPassPrinter(PassInf));
+          else
+            Passes.add(new ModulePassPrinter(PassInf));
+        }
       }
+      
+      if (PrintEachXForm)
+        Passes.add(new PrintModulePass(&cerr));
+    }
 
-    if (PrintEachXForm)
-      Passes.add(new PrintModulePass(&std::cerr));
-  }
+    // Check that the module is well formed on completion of optimization
+    if (!NoVerify && !VerifyEach)
+      Passes.add(createVerifierPass());
 
-  // Check that the module is well formed on completion of optimization
-  Passes.add(createVerifierPass());
+    // Write bytecode out to disk or cout as the last step...
+    OStream L(*Out);
+    if (!NoOutput && !AnalyzeOnly)
+      Passes.add(new WriteBytecodePass(&L, false, !NoCompress));
 
-  // Write bytecode out to disk or cout as the last step...
-  Passes.add(new WriteBytecodePass(Out, Out != &std::cout));
+    // Now that we have all of the passes ready, run them.
+    Passes.run(*M.get());
 
-  // Now that we have all of the passes ready, run them.
-  if (Passes.run(M.get()) && !Quiet)
-    cerr << "Program modified.\n";
+    return 0;
 
-  return 0;
+  } catch (const std::string& msg) {
+    cerr << argv[0] << ": " << msg << "\n";
+  } catch (...) {
+    cerr << argv[0] << ": Unexpected unknown exception occurred.\n";
+  }
+  llvm_shutdown();
+  return 1;
 }